FR3082686A1 - METHOD FOR THERMAL PROTECTION OF A ROTATING ELECTRIC MACHINE - Google Patents
METHOD FOR THERMAL PROTECTION OF A ROTATING ELECTRIC MACHINE Download PDFInfo
- Publication number
- FR3082686A1 FR3082686A1 FR1855147A FR1855147A FR3082686A1 FR 3082686 A1 FR3082686 A1 FR 3082686A1 FR 1855147 A FR1855147 A FR 1855147A FR 1855147 A FR1855147 A FR 1855147A FR 3082686 A1 FR3082686 A1 FR 3082686A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- rotor
- excitation voltage
- duty cycle
- difference
- ambient temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
L'invention porte principalement sur un procédé de pilotage d'une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de détermination d'une tension d'excitation limite (Uexc_lim) du rotor en fonction d'une vitesse de rotation (Wmel) du rotor et d'une température ambiante (Tamb) de la machine électrique tournante, - une étape de détermination d'un écart (ε ) entre une valeur relative à une tension d'excitation réelle (Uexc_r) du rotor et une valeur relative à la tension d'excitation limite (Uexc_lim) du rotor, - une étape d'application, sur l'écart (ε ) précédemment déterminé, d'un filtre (F) représentatif d'une constante de temps thermique de la machine électrique tournante pour obtenir un écart filtré (ε '), - une étape de détermination d'un rapport cyclique maximal (DClim) à partir de l'écart filtré (ε '), et - une étape d'application au rotor d'un rapport cyclique égal au minimum entre un rapport cyclique (DC_reg) issu d'une boucle de régulation et le rapport cyclique maximal (DClim) précédemment déterminé.The invention relates mainly to a method for controlling a rotary electrical machine, in particular for a motor vehicle, characterized in that it comprises: - a step of determining a limit excitation voltage (Uexc_lim) of the rotor as a function a rotational speed (Wmel) of the rotor and an ambient temperature (Tamb) of the rotary electric machine, - a step of determining a difference (ε) between a value relative to an actual excitation voltage ( Uexc_r) of the rotor and a value relating to the limit excitation voltage (Uexc_lim) of the rotor, - a step of applying, on the deviation (ε) previously determined, a filter (F) representative of a constant of thermal time of the rotating electrical machine to obtain a filtered difference (ε '), - a step of determining a maximum duty cycle (DClim) from the filtered difference (ε'), and - a step of application to the rotor of a duty cycle equal to the minimum between a duty cycle (DC_reg) from a regulation loop and the maximum duty cycle (DClim) previously determined.
Description
La présente invention porte sur un procédé de protection thermique d'une machine électrique tournante.The present invention relates to a method of thermal protection of a rotary electrical machine.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des alternateurs pour véhicules automobiles.The invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application in the field of alternators for motor vehicles.
Un tel alternateur transforme de l'énergie mécanique en énergie électrique et peut être réversible. Un alternateur réversible, appelé alterno-démarreur, permet de transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique notamment pour démarrer le moteur thermique du véhicule. L'invention pourra également être mise en œuvre avec un moteur électrique.Such an alternator transforms mechanical energy into electrical energy and can be reversible. A reversible alternator, called an alternator-starter, makes it possible to transform electrical energy into mechanical energy in particular for starting the thermal engine of the vehicle. The invention can also be implemented with an electric motor.
De façon connue en soi, un alternateur ou un alterno-démarreur comporte un carter et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor à griffes, solidaire en rotation d'un arbre, et un stator qui entoure le rotor avec présence d'un entrefer.In a manner known per se, an alternator or an alternator-starter comprises a casing and, inside thereof, a claw rotor, integral in rotation with a shaft, and a stator which surrounds the rotor with the presence of 'an air gap.
Par ailleurs, le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir le bobinage. Le bobinage traverse les encoches et forme des chignons faisant saillie de part et d'autre du corps de stator. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Ces enroulements sont des enroulements polyphasés dont les extrémités correspondant à des sorties de phase sont reliées à un dispositif de contrôle. Ce dispositif de contrôle comporte un pont redresseur muni d'éléments redresseurs, tels que des diodes ou des transistors, par exemple de type MOSFET.Furthermore, the stator comprises a body constituted by a stack of thin sheets forming a crown, the inner face of which is provided with notches open towards the inside to receive the winding. The winding passes through the notches and forms buns protruding on either side of the stator body. The phase windings are obtained for example from a continuous wire covered with enamel or from conductive elements in the form of pins connected together by welding. These windings are polyphase windings whose ends corresponding to phase outputs are connected to a control device. This control device comprises a rectifier bridge provided with rectifier elements, such as diodes or transistors, for example of the MOSFET type.
Une telle machine peut mettre en œuvre une fonction de freinage récupératif permettant de fournir de l'énergie électrique à la batterie lors d'une phase de freinage. Lorsqu'une telle fonction est activée, l’alternateur est sollicité à ses limites afin de délivrer le maximum de courant possible.Such a machine can implement a regenerative braking function making it possible to supply electrical energy to the battery during a braking phase. When such a function is activated, the alternator is requested to its limits in order to deliver the maximum possible current.
Cela provoque une élévation de température qu'il est nécessaire de contrôler afin de ne pas dégrader la fiabilité de l’alternateur. Ce problème de contrôle thermique se pose particulièrement pour les alternateurs fonctionnant en surrégime, désignés également par les termes alternateur boostés. Ce type d'alternateur est utilisé dans le cadre d'opérations d'abaissement en gamme (désignée par le terme downsizing en anglais) consistant à utiliser, dans un véhicule d'une certaine catégorie, un équipement d'un véhicule d'une catégorie inférieure en boostant ses caractéristiques.This causes a rise in temperature which must be controlled so as not to degrade the reliability of the alternator. This problem of thermal control arises particularly for alternators operating in overspeed, also designated by the terms boosted alternator. This type of alternator is used in the context of range reduction operations (designated by the term downsizing in English) consisting in using, in a vehicle of a certain category, equipment of a vehicle of a category lower by boosting its characteristics.
L'invention vise à résoudre efficacement ce problème de contrôle de la température en proposant un procédé de pilotage d'une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit procédé comporte:The invention aims to effectively solve this temperature control problem by proposing a method for controlling a rotating electric machine, in particular for a motor vehicle, characterized in that said method comprises:
- une étape de détermination d'une tension d'excitation limite du rotor en fonction d'une vitesse de rotation du rotor et d'une température ambiante de la machine électrique tournante,a step of determining a limit excitation voltage of the rotor as a function of a speed of rotation of the rotor and of an ambient temperature of the rotary electric machine,
- une étape de détermination d'un écart entre une valeur relative à une tension d'excitation réelle du rotor et une valeur relative à la tension d'excitation limite du rotor,a step of determining a difference between a value relating to an actual excitation voltage of the rotor and a value relating to the limit excitation voltage of the rotor,
- une étape d'application, sur l'écart précédemment déterminé, d'un filtre représentatif d'une constante de temps thermique de la machine électrique tournante pour obtenir un écart filtré,a step of applying, on the previously determined difference, a filter representative of a thermal time constant of the rotary electric machine to obtain a filtered difference,
- une étape de détermination d'un rapport cyclique maximal à partir de l'écart filtré, eta step of determining a maximum duty cycle from the filtered deviation, and
- une étape d'application au rotor d'un rapport cyclique égal au minimum entre un rapport cyclique issu d'une boucle de régulation et le rapport cyclique maximal précédemment déterminé.a step of applying to the rotor a duty cycle equal to the minimum between a duty cycle originating from a regulation loop and the maximum duty cycle previously determined.
L'invention permet ainsi de gérer la température de l’alternateur tout en permettant d’appliquer, de manière transitoire, un débit très important en sortie de la machine électrique tournante, notamment lors de l'activation de la fonction de freinage récupératif. L'invention présente également un caractère économique, dans la mesure où elle pourra être implémentée de façon logicielle dans le dispositif de contrôle existant de la machine électrique tournante.The invention thus makes it possible to manage the temperature of the alternator while making it possible to apply, transiently, a very high flow rate at the output of the rotary electric machine, in particular when the regenerative braking function is activated. The invention also has an economic character, insofar as it can be implemented in software in the existing control device of the rotary electric machine.
Selon une mise en œuvre, pour déterminer la tension d'excitation limite du rotor, ledit procédé comporte:According to one implementation, to determine the limit excitation voltage of the rotor, said method comprises:
- une étape de détermination d'une tension d'excitation en fonction de la vitesse de rotation du rotor, eta step of determining an excitation voltage as a function of the speed of rotation of the rotor, and
- une étape de décalage de la tension d'excitation en fonction de la température ambiante.- a step of shifting the excitation voltage as a function of the ambient temperature.
Selon une mise en œuvre, ledit procédé comporte une étape de correction de l'écart filtré.According to one implementation, said method includes a step of correcting the filtered deviation.
Selon une mise en œuvre, la correction est de type proportionnel. Cette mise en œuvre présente l’avantage d’être simple et efficace et est donc préférentiellement retenue.According to one implementation, the correction is of the proportional type. This implementation has the advantage of being simple and effective and is therefore preferably chosen.
Selon une mise en œuvre, la correction est de type proportionnel intégral.According to one implementation, the correction is of the proportional integral type.
Selon une mise en œuvre, la correction est de type proportionnel intégral dérivé.According to one implementation, the correction is of the proportional integral derivative type.
Selon une mise en œuvre, l'écart déterminé est l'écart entre la tension d'excitation réelle du rotor et la tension d'excitation limite du rotor.According to one implementation, the determined difference is the difference between the actual excitation voltage of the rotor and the limit excitation voltage of the rotor.
Selon une mise en œuvre, l'écart déterminé est l'écart entre le carré de la tension d'excitation réelle du rotor et le carré de la tension d'excitation limite du rotor.According to one implementation, the determined difference is the difference between the square of the actual excitation voltage of the rotor and the square of the limit excitation voltage of the rotor.
Selon une mise en œuvre, la température ambiante est estimée.According to one implementation, the ambient temperature is estimated.
Selon une mise en œuvre, la température ambiante est estimée à partir d'une mesure de température effectuée au niveau d’une jonction d’un circuit électronique d’un dispositif de contrôle.According to one implementation, the ambient temperature is estimated from a temperature measurement carried out at a junction of an electronic circuit of a control device.
Selon une mise en œuvre, la température ambiante est estimée à partir d'une mesure de température effectuée sur un dispositif de contrôle, ou bien sur la machine électrique tournante, ou bien encore à partir d’une mesure de température fournie par un calculateur moteur.According to one implementation, the ambient temperature is estimated on the basis of a temperature measurement carried out on a control device, either on the rotating electric machine, or else on the basis of a temperature measurement supplied by an engine computer. .
Selon une mise en œuvre, la température ambiante est mesurée.According to one implementation, the ambient temperature is measured.
L'invention a également pour objet un dispositif de contrôle caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire stockant des instructions logicielles ou un réseau logique programmé pour la mise en œuvre du procédé de pilotage d'une machine électrique tournante tel que précédemment défini.The invention also relates to a control device characterized in that it comprises a memory storing software instructions or a logic network programmed for the implementation of the method for controlling a rotary electric machine as defined above.
L'invention concerne en outre une machine électrique tournante caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de contrôle tel que précédemment défini.The invention further relates to a rotary electrical machine characterized in that it comprises a control device as defined above.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the figures which accompany it. These figures are given only by way of illustration but in no way limit the invention.
La figure 1 est une représentation schématique fonctionnelle d'une machine électrique tournante mettant en œuvre le procédé selon la présente invention;FIG. 1 is a functional schematic representation of a rotary electrical machine implementing the method according to the present invention;
La figure 2a est un diagramme du bloc fonctionnel permettant de calculer la tension d'excitation limite applicable au rotor;FIG. 2a is a diagram of the functional block making it possible to calculate the limit excitation voltage applicable to the rotor;
La figure 2b montre des représentations graphiques illustrant l'ajustement de la tension d'excitation limite du rotor en fonction de la température ambiante;FIG. 2b shows graphical representations illustrating the adjustment of the limit excitation voltage of the rotor as a function of the ambient temperature;
La figure 3 est un diagramme du bloc fonctionnel permettant de calculer un rapport cyclique maximal applicable au rotor à partir de la tension d'excitation limite;FIG. 3 is a diagram of the functional block making it possible to calculate a maximum duty cycle applicable to the rotor from the limit excitation voltage;
La figure 4 est un diagramme fonctionnel synthétique de l'ensemble des fonctions permettant la mise en œuvre du procédé selon l'invention;FIG. 4 is a synthetic functional diagram of all the functions allowing the implementation of the method according to the invention;
La figure 5 est un diagramme de l'évolution temporelle des signaux des blocs fonctionnels lors de la mise en œuvre du procédé selon l'invention permettant de limiter une température de la machine électrique tournante;FIG. 5 is a diagram of the temporal evolution of the signals of the functional blocks during the implementation of the method according to the invention making it possible to limit a temperature of the rotary electric machine;
La figure 6 est une représentation graphique de l'évolution de la tension d'excitation et de la température de la machine électrique en fonction de la charge lors de la mise en œuvre du procédé selon l'invention.Figure 6 is a graphical representation of the evolution of the excitation voltage and the temperature of the electric machine as a function of the load during the implementation of the method according to the invention.
Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.Identical, similar, or analogous elements keep the same reference from one figure to another.
La figure 1 montre de façon schématique une machine électrique tournante 10, en particulier un alternateur, mettant en œuvre le procédé selon l'invention. L'alternateur 10 est destiné à être installé dans un véhicule comportant un réseau électrique, appelé également réseau de bord, connecté à une batterie Batt. Le réseau de bord pourra présenter une tension de fonctionnement notamment de 12V, 24V, ou 48V.Figure 1 schematically shows a rotary electrical machine 10, in particular an alternator, implementing the method according to the invention. The alternator 10 is intended to be installed in a vehicle comprising an electrical network, also called an on-board network, connected to a Batt battery. The on-board network may have an operating voltage of 12V, 24V or 48V in particular.
L'alternateur 10 pourra fonctionner en mode alternateur appelé également mode générateur, ou en mode moteur comprenant un mode démarreur, connus de l'homme du métier.The alternator 10 can operate in alternator mode also called generator mode, or in engine mode comprising a starter mode, known to those skilled in the art.
L'alternateur 10 comprend notamment une partie électrotechnique 11, un dispositif de contôle 122 et un pont redresseur 13.The alternator 10 notably comprises an electrotechnical part 11, a control device 122 and a rectifier bridge 13.
Plus précisément, la partie électrotechnique 11 comprend un élément induit 14, et un élément inducteur 15. Dans un exemple, l'induit 14 est le stator, et l'inducteur 15 est un rotor comportant une bobine d'excitation 16. La vitesse du rotor 15 est calculée par le dispositif de contrôle 122 à partir de la mesure de la période d’une phase connectée au dispositif de contrôle. Le stator 14 comprend un nombre N de phases. Dans l'exemple considéré, le stator 14 comporte trois phases u, v et w. En variante, le nombre N de phases pourra être égal à 5 pour une machine pentaphasée, à 6 pour une machine de type hexaphasée ou double triphasée ou à 7 pour une machine heptaphasée. Les phases du stator 14 pourront être couplées en triangle ou en étoile. Une combinaison de couplage triangle et étoile est également envisageable.More specifically, the electrotechnical part 11 comprises an armature element 14, and an inductor element 15. In one example, the armature 14 is the stator, and the inductor 15 is a rotor comprising an excitation coil 16. The speed of the rotor 15 is calculated by the control device 122 from the measurement of the period of a phase connected to the control device. The stator 14 comprises a number N of phases. In the example considered, the stator 14 has three phases u, v and w. As a variant, the number N of phases may be equal to 5 for a five-phase machine, to 6 for a machine of the hexaphase or double three-phase type or to 7 for a heptaphase machine. The phases of the stator 14 can be coupled in a triangle or a star. A combination of triangle and star coupling is also possible.
Le dispositif de contrôle 122 comprend un circuit d'excitation 121 générant un courant d'excitation qui est destiné à être injecté dans la bobine d'excitation 16 du rotor 15. Ce circuit d'excitation 121 est intégré à un dispositif de contrôle 122 pour asservir la tension de sortie B+ à une valeur fixée. À cet effet, le dispositif de contrôle 122 comprend un comparateur pour faire la différence entre la valeur fixée et la tension de sortie B+ et en déduire un signal d'erreur en tension. En outre, un correcteur détermine le rapport cyclique en fonction du signal d'erreur en tension. Le correcteur pourra comprendre des fonctions proportionnelle, intégrale, et dérivée afin d'améliorer la stabilité, la précision, et la rapidité de la boucle de contrôle en tension.The control device 122 comprises an excitation circuit 121 generating an excitation current which is intended to be injected into the excitation coil 16 of the rotor 15. This excitation circuit 121 is integrated into a control device 122 for slave the output voltage B + to a fixed value. To this end, the control device 122 includes a comparator to differentiate between the fixed value and the output voltage B + and to deduce therefrom a voltage error signal. In addition, a corrector determines the duty cycle as a function of the voltage error signal. The corrector may include proportional, integral, and derivative functions in order to improve the stability, the precision, and the speed of the voltage control loop.
Le dispositif de contrôle 122 comporte un pont redresseur 13 muni d'éléments redresseurs, tels que des diodes ou des transistors, par exemple de type MOSFET. Un signal de commande issu du calculateur moteur 20 est reçu via un moyen de communication 21 de type CAN (''Controller Area Network en anglais), LIN (Local Interconnect Network en anglais) ou autre.The control device 122 comprises a rectifier bridge 13 provided with rectifier elements, such as diodes or transistors, for example of the MOSFET type. A control signal from the engine computer 20 is received via a communication means 21 of CAN ('' Controller Area Network in English), LIN (Local Interconnect Network in English) or other type.
Le pont redresseur 13 comporte un premier élément de commutation reliant un enroulement de phase u, v, w à la tension d'alimentation B+ de la batterie Batt quand il est passant, et un second élément de commutation reliant cet enroulement de phase u, v, w à la masse M quand il est passant. Les éléments de commutation utilisés sont de préférence des transistors de puissance de type MOSFET, des diodes, ou bien des diodes faibles pertes.The rectifier bridge 13 comprises a first switching element connecting a phase winding u, v, w to the supply voltage B + of the battery Batt when it is on, and a second switching element connecting this phase winding u, v , w to mass M when it is passing. The switching elements used are preferably MOSFET type power transistors, diodes, or else low loss diodes.
Le dispositif de contrôle 122 comporte une mémoire 124 stockant des instructions logicielles ou un réseau logique programmé pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention décrit ci-après en référence avec les figures 2 et 4.The control device 122 comprises a memory 124 storing software instructions or a logical network programmed for the implementation of the method according to the invention described below with reference to FIGS. 2 and 4.
La figure 2a montre un bloc fonctionnel B1 permettant de déterminer une tension d'excitation limite Uexcjim du rotor 15 en fonction d'une vitesse de rotation Wmel du rotor 15 et d'une température ambiante Tamb de l'alternateur 10. Il s'agit d'une tension limite à ne pas dépasser lorsque l’alternateur 10 est stabilisé en débit afin de ne pas excéder sa température maximale de fonctionnement.FIG. 2a shows a functional block B1 making it possible to determine a limit excitation voltage Uexcjim of the rotor 15 as a function of a speed of rotation Wmel of the rotor 15 and of an ambient temperature Tamb of the alternator 10. This is a limit voltage not to be exceeded when the alternator 10 is stabilized in flow so as not to exceed its maximum operating temperature.
À cet effet, le module M1 détermine une tension d'excitation Uexc en fonction de la vitesse de rotation Wmel du rotor 15. La tension d'excitation Uexc est décalée par application, via le module additionneur M2, d'une valeur de tension de décalage Voff issue du module M3. Ce module M3 génère la valeur de tension de décalage Voff en fonction de la température ambiante Tamb de l'alternateur 10. Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 2b, par rapport à la courbe de référence C0 obtenue pour une température ambiante Tamb de référence, la courbe C1 obtenue pour une température ambiante Tamb inférieure à la température ambiante Tamb de référence est décalée vers le haut, et la courbe C2 obtenue pour une température ambiante Tamb supérieure à la température ambiante Tamb de référence est décalée vers le bas. Les modules M1 et M3 peuvent prendre la forme d'une cartographie.To this end, the module M1 determines an excitation voltage Uexc as a function of the speed of rotation Wmel of the rotor 15. The excitation voltage Uexc is offset by application, via the adder module M2, of a voltage value of Voff offset from the M3 module. This module M3 generates the offset voltage value Voff as a function of the ambient temperature Tamb of the alternator 10. Thus, as can be seen in FIG. 2b, with respect to the reference curve C0 obtained for an ambient temperature Tamb of reference, the curve C1 obtained for an ambient temperature Tamb lower than the ambient temperature Tamb of reference is shifted upwards, and the curve C2 obtained for an ambient temperature Tamb higher than the ambient temperature Tamb of reference is shifted downwards. The modules M1 and M3 can take the form of a map.
La température ambiante Tamb pourra être estimée au moyen du module M4 à partir d'une mesure Tmes effectuée sur une jonction d’un circuit électronique du dispositif de contrôle 122, ou d'une mesure effectuée directement sur un dispositif de contrôle 122 ou sur la machine électrique tournante 10, ou encore à partir d’une mesure de température fournie par un calculateur moteur 20. Alternativement, la température ambiante Tamb de l'alternateur 10 est estimée par exemple à l'aide d'un capteur disposé sur un chignon de bobinage. Comme on peut le voir sur la figure 3, le bloc B2 permet de générer un rapport cyclique maximal DCIim applicable au rotor 15 à partir de la tension d'excitation limite Uexcjim du rotor 15 précédemment déterminée et de la tension d'excitation réelle Uexc_r du rotor 15, c’est-à-dire de la tension d'excitation mesurée.The ambient temperature Tamb may be estimated by means of the module M4 on the basis of a measurement Tmes carried out on a junction of an electronic circuit of the control device 122, or of a measurement carried out directly on a control device 122 or on the rotary electrical machine 10, or again from a temperature measurement supplied by an engine computer 20. Alternatively, the ambient temperature Tamb of the alternator 10 is estimated for example using a sensor placed on a bun of winding. As can be seen in FIG. 3, the block B2 makes it possible to generate a maximum duty cycle DCIim applicable to the rotor 15 from the limit excitation voltage Uexcjim of the rotor 15 previously determined and from the actual excitation voltage Uexc_r of the rotor 15, that is to say of the measured excitation voltage.
À cet effet, le module M5 élève au carré la tension d'excitation réelle Uexc_r du rotor 15 et le module M6 élève au carré la tension d'excitation limite Uexcjim du rotor 15. Puis le module soustracteur M7 détermine d'un écart ε entre ces deux valeurs Uexcjim2 et Uexcj·2 II n'est toutefois pas indispensable que l'écart ε soit calculé à partir des valeurs Uexcjim et Uexc_r élevées au carré. Il pourra être calculé directement à partir des valeurs Uexcjim et Uexc_r. Plus généralement, l'écart ε est calculé à partir d'une valeur relative à la tension d'excitation réelle Uexc_r du rotor et d'une valeur relative à la tension d'excitation limite Uexcjim du rotor 15.To this end, the module M5 squares the actual excitation voltage Uexc_r of the rotor 15 and the module M6 squares the limit excitation voltage Uexcjim of the rotor 15. Then the subtractor module M7 determines by a difference ε between these two values Uexcjim 2 and Uexcj · 2 However, it is not essential that the difference ε is calculated from the values Uexcjim and Uexc_r squared. It can be calculated directly from the Uexcjim and Uexc_r values. More generally, the difference ε is calculated from a value relating to the actual excitation voltage Uexc_r of the rotor and from a value relating to the limit excitation voltage Uexcjim of the rotor 15.
Un filtre F représentatif d'une constante de temps thermique de l'alternateur 10 est appliqué sur l'écart ε précédemment déterminé. Ainsi, en sortie du filtre F, le signal évolue avec la même dynamique que celle de la température alternateur. Ce filtre F est avantageusement un filtre d'ordre 1 présentant une constante de temps comprise entre 80 et 120 secondes.A filter F representative of a thermal time constant of the alternator 10 is applied to the deviation ε previously determined. Thus, at the output of the filter F, the signal evolves with the same dynamics as that of the alternator temperature. This filter F is advantageously a filter of order 1 having a time constant of between 80 and 120 seconds.
L'écart filtré ε' est corrigé à l'aide du module correcteur M7 en sortie duquel on obtient une valeur homogène à un rapport cyclique, par exemple en %/Volt, qui est ajoutée à 100% via le module additionneur M8. La correction appliquée par le module M7 est de préférence de type proportionnel, avec une valeur comprise entre 0.01%A/olt et 0.1 %A/olt.The filtered difference ε 'is corrected using the correction module M7 at the output from which a homogeneous value is obtained at a duty cycle, for example in% / Volt, which is added to 100% via the adder module M8. The correction applied by the M7 module is preferably proportional, with a value between 0.01% A / olt and 0.1% A / olt.
Un module écrêteur M9 permet de limiter à 100% le rapport cyclique maximal DCIim calculé dans le cas où la tension d'excitation réelle Uexc_r est inférieure à la tension d'excitation limite Uexcjim. En effet, l'écart ε est alors positif, en sorte que la sortie du module additionneur M8 pourra être supérieure à 100%. Le module écrêteur M9 permet donc de limiter la sortie du module additionneur M8 à 100%.A M9 clipping module makes it possible to limit the maximum duty cycle DCIim calculated to 100% in the case where the actual excitation voltage Uexc_r is less than the limit excitation voltage Uexcjim. Indeed, the difference ε is then positive, so that the output of the adder module M8 can be greater than 100%. The M9 clipping module therefore limits the output of the M8 adding module to 100%.
En revanche, dans le cas où la tension d'excitation réelle Uexc_r est supérieure à la tension d'excitation limite Uexcjim. L'écart ε est alors négatif, en sorte que la sortie du module additionneur M8 est inférieure à 100%.On the other hand, in the case where the real excitation voltage Uexc_r is greater than the limit excitation voltage Uexcjim. The difference ε is then negative, so that the output of the adder module M8 is less than 100%.
Comme on peut le voir sur la figure 4, le module M10 sélectionne le minimum entre le rapport cyclique maximal DCIim et le rapport cyclique DC_reg issu de la boucle de régulation du dispositif de contrôle 122.As can be seen in FIG. 4, the module M10 selects the minimum between the maximum duty cycle DCIim and the duty cycle DC_reg coming from the regulation loop of the control device 122.
Le rapport cyclique sélectionné est ensuite appliqué au rotor 15 par le module d'excitation 121.The selected duty cycle is then applied to the rotor 15 by the excitation module 121.
On décrit ci-après en référence avec la figure 5, les signaux observables lors de la mise en œuvre du procédé selon l'invention.The signals observable during the implementation of the method according to the invention are described below with reference to FIG. 5.
À l'instant t1, une charge Ch importante est appliquée aux bornes de l’alternateur 10. L'écart ε entre la tension d'excitation limite calculée Uexcjim et la tension d’excitation Uexc_r appliquée au rotor 15 devient négative. La valeur de l'écart filtré ε' diminue. La valeur maximale de rapport cyclique autorisée DCIim reste à 100%. L’alternateur 10 délivre alors le maximum de courant.At time t1, a large load Ch is applied to the terminals of the alternator 10. The difference ε between the calculated limit excitation voltage Uexcjim and the excitation voltage Uexc_r applied to the rotor 15 becomes negative. The value of the filtered difference ε 'decreases. The maximum authorized duty cycle value DCIim remains at 100%. The alternator 10 then delivers the maximum current.
À l'instant t2, la valeur de l'écart filtré ε' devient négative. La valeur maximale de rapport cyclique autorisée DCIim diminue, en sorte que la tension d’excitation du rotor Uexc_r diminue aussi. Le courant de sortie de l’alternateur 10 diminue également. En effet, dans ce cas, le rapport cyclique DCIim est prioritaire par rapport au rapport cyclique DC_reg issu de la boucle de régulation du dispositif de contrôle 122.At time t2, the value of the filtered difference ε 'becomes negative. The maximum authorized duty cycle value DCIim decreases, so that the excitation voltage of the rotor Uexc_r also decreases. The output current from alternator 10 also decreases. Indeed, in this case, the cyclic ratio DCIim has priority over the cyclic ratio DC_reg from the regulation loop of the control device 122.
À l'instant t3, la tension d’excitation rotor Uexc_r est stabilisée à la valeur de la tension d'excitation limite Uexcjim, l’alternateur 10 délivre du courant tout en ne dépassant pas sa limite de température de fonctionnement.At time t3, the rotor excitation voltage Uexc_r is stabilized at the value of the limit excitation voltage Uexcjim, the alternator 10 delivers current while not exceeding its operating temperature limit.
À l'instant t4, la charge Ch appliquée à l’alternateur 10 diminue, la tension d’excitation du rotor llexc diminue donc également. La valeur de l'écart filtrée ε' redevient positive, et la valeur maximale de rapport cyclique autorisée DCIim repasse à 100%.At time t4, the load Ch applied to the alternator 10 decreases, the excitation voltage of the rotor llexc therefore also decreases. The value of the filtered deviation ε 'becomes positive again, and the maximum authorized duty cycle value DCIim returns to 100%.
La figure 6 illustre l'évolution de la tension d'excitation Uexc et de la température Temp de la machine électrique en fonction de la charge Ch. La gestion thermique via le procédé selon l'invention offre plus de temps de disponibilité à faible courant lorsque la charge est plus faible (la température de l’alternateur s’élève lentement) que lorsque la charge est importante (élévation rapide de la température).FIG. 6 illustrates the evolution of the excitation voltage Uexc and of the temperature Temp of the electric machine as a function of the load Ch. The thermal management via the method according to the invention offers more uptime at low current when the load is lower (the alternator temperature rises slowly) than when the load is high (rapid rise in temperature).
Ainsi, on observe que, pour une faible charge (cf. courbe C3.1), la durée pendant laquelle la tension d'excitation (cf. courbe C3.2) est supérieure à la tension d'excitation est plus grande que pour une charge élevée (cf. courbes C4.1 et C4.2). En outre, la montée en température de la machine électrique 10 pour une faible charge est plus lente pour une faible charge (cf. courbe C3.3) que pour une charge importante (cf. courbe C4.3).Thus, it is observed that, for a low load (cf. curve C3.1), the duration during which the excitation voltage (cf. curve C3.2) is greater than the excitation voltage is greater than for a high load (see curves C4.1 and C4.2). In addition, the temperature rise of the electric machine 10 for a low charge is slower for a low charge (see curve C3.3) than for a heavy load (see curve C4.3).
Les courbes C5.1, C5.2, et C5.3 ont été obtenues pour une charge intermédiaire.Curves C5.1, C5.2, and C5.3 were obtained for an intermediate load.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.Of course, the foregoing description has been given by way of example only and does not limit the scope of the invention from which one would not depart by replacing the various elements with any other equivalent.
En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.Furthermore, the various features, variants, and / or embodiments of the present invention can be combined with one another in various combinations, insofar as they are not incompatible or mutually exclusive of one another.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1855147A FR3082686B1 (en) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | METHOD FOR THERMAL PROTECTION OF A ROTATING ELECTRIC MACHINE |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1855147 | 2018-06-13 | ||
FR1855147A FR3082686B1 (en) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | METHOD FOR THERMAL PROTECTION OF A ROTATING ELECTRIC MACHINE |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3082686A1 true FR3082686A1 (en) | 2019-12-20 |
FR3082686B1 FR3082686B1 (en) | 2020-06-19 |
Family
ID=63145074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1855147A Active FR3082686B1 (en) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | METHOD FOR THERMAL PROTECTION OF A ROTATING ELECTRIC MACHINE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3082686B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011080180A2 (en) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Robert Bosch Gmbh | Method for limiting the current output of an electric generator at a high rotational speed |
WO2012168605A2 (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Method for controlling the resisting torque of a motor vehicle alternator, and system for implementing this method |
WO2015177428A2 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Rotating electric machine for a motor vehicle |
WO2018042389A1 (en) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Kongsberg Inc. | Techniques for limiting electrical current provided to a motor in an electric power steering system |
DE102016220536A1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-19 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Process for temperature derating of electrical machines |
-
2018
- 2018-06-13 FR FR1855147A patent/FR3082686B1/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011080180A2 (en) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Robert Bosch Gmbh | Method for limiting the current output of an electric generator at a high rotational speed |
WO2012168605A2 (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Method for controlling the resisting torque of a motor vehicle alternator, and system for implementing this method |
WO2015177428A2 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Rotating electric machine for a motor vehicle |
WO2018042389A1 (en) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Kongsberg Inc. | Techniques for limiting electrical current provided to a motor in an electric power steering system |
DE102016220536A1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-19 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Process for temperature derating of electrical machines |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3082686B1 (en) | 2020-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FR2864724A1 (en) | CONTROL DEVICE FOR AN ELECTRIC GENERATOR DEVICE OF A MOTOR VEHICLE | |
FR2649797A1 (en) | POLYPHASE ALTERNATOR PHASE SIGNAL PHASE DETECTION CIRCUIT FOR CONTROLLING A MOTOR VEHICLE BATTERY CHARGE REGULATOR AND USE THEREOF | |
WO2007083062A1 (en) | Device for controlling a polyphase rotating machine | |
FR2979041A1 (en) | METHOD FOR AVOIDING OVERVOLTAGES OF AN ONBOARD NETWORK OF A MOTOR VEHICLE | |
EP2311182B1 (en) | Method for controlling a rotating electric machine, particularly an alternator | |
EP1331716B1 (en) | Power supply system for a motor vehicle | |
EP3072231A1 (en) | Proportional integral regulating loop for a digital regulator device for automotive vehicle excitation rotating electric machine | |
EP2158672B1 (en) | Rotary electric machine and method for controlling same | |
WO2017037356A1 (en) | Use of a control system of a polyphase rotary electric machine comprising phase short-circuit means, and use of the corresponding rotary electric machine | |
FR2920884A1 (en) | Battery e.g. traction battery, health status estimating method for e.g. hybrid vehicle, involves determining health status of battery by using cartography linking value of internal resistance of battery for estimations of health status | |
FR3082686A1 (en) | METHOD FOR THERMAL PROTECTION OF A ROTATING ELECTRIC MACHINE | |
EP3095171B1 (en) | Method to control an electronic power module operable as a synchronous rectifier, corresponding control module and rotating electrical machine of an electrical vehicle comprising said control module | |
FR2572860A1 (en) | Electronic regulator for alternator intended for charging a battery, in particular for a motor vehicle | |
FR3059179A1 (en) | METHOD FOR LIMITING THE AVALANCHE ENERGY AT THE END OF THE ENGINE MODE FOR AN ALTERNOMETER INVERTER BY ESTABLISHING A SHORT CIRCUIT IN THE STATOR | |
FR3022416A1 (en) | CONTROL LOOP OF A DIGITAL REGULATOR DEVICE OF ROTATING ELECTRIC MACHINE WITH EXCITATION OF A MOTOR VEHICLE | |
FR3077446A1 (en) | METHOD OF ESTIMATING A CONTINUOUS CURRENT GENERATED BY A ROTATING ELECTRIC MACHINE | |
EP0789439A1 (en) | Device for controlling the charging voltage of a battery which is charged by an alternator depending on a reference voltage and the rotational speed of the alternator | |
EP1430582B1 (en) | Device for limiting the temperature of the rotor field winding of a rotary electric machine and a device for charging a battery equipped with one such control device | |
EP3513473A1 (en) | System for transferring electrical power | |
FR3059178A1 (en) | METHOD FOR LIMITING THE AVALANCHE ENERGY AT THE END OF THE ENGINE MODE FOR AN ALTERNOMETER INVERTER BY SELECTING THE SWITCHING ELEMENTS TO BE OPENED | |
FR3059177A1 (en) | METHOD OF LIMITING THE AVALANCHE ENERGY AT THE END OF THE MOTOR MODE FOR AN ALTERNO-STARTER INVERTER BY CURRENT DECREASE | |
WO2018096282A1 (en) | Method for limiting the avalanche energy at the end of motor mode for a starter-alternator inverter by decreasing current | |
FR3082948A1 (en) | METHOD FOR DETECTING WEAR AND / OR MALFUNCTION OF BRUSHES OF A ROTATING ELECTRIC MACHINE | |
FR3075516A1 (en) | METHOD FOR CONTROLLING A ROTATING ELECTRIC MACHINE FOLLOWING DETECTION OF A CHARGE CALL | |
FR3070801A1 (en) | METHOD OF THERMALLY PROTECTING A ROTATING ELECTRIC MACHINE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20191220 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |