FR3093684A1 - Procédé de contrôle de l’activation d’une machine électrique en contrôle électrique dans un réseau de traction hybride - Google Patents

Procédé de contrôle de l’activation d’une machine électrique en contrôle électrique dans un réseau de traction hybride Download PDF

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Abstract

L’invention a pour objet un procédé de contrôle de l’activation d’une machine électrique (4) en contrôle en tension d’un réseau électrique d’un véhicule automobile suite à une défaillance d’une batterie de traction (1) présente dans un réseau de traction (3) dudit véhicule. Le réseau de traction comprend la batterie de traction (1), la machine électrique (4), un onduleur (5) et un convertisseur (9) de courant continu DCDC reliant la batterie de traction (1) à un réseau de bord (2) dudit véhicule automobile. Le procédé comprenant une étape de précharge de capacités présentes dans le réseau électrique et une étape d’activation de la machine électrique (4) en contrôle en tension du réseau électrique. L’activation de la machine électrique (4) en contrôle en tension est activée avant la désactivation de la précharge. Figure 1

Description

Procédé de contrôle de l’activation d’une machine électrique en contrôle électrique dans un réseau de traction hybride
La présente invention concerne un procédé de contrôle de l’activation d’une machine électrique en contrôle en tension dans un réseau de traction d’un véhicule automobile électrique ou hybride.
Un véhicule automobile électrique ou la partie électrique d’un véhicule automobile hybride est habituellement composé d’une batterie de traction permettant d’alimenter un réseau de traction et un réseau de bord.
Le réseau de traction est composé d’une machine électrique de traction pour la propulsion du véhicule et elle est alimentée avec un courant électrique haute tension fourni par une batterie de traction. Un onduleur peut être intercalé entre la batterie de traction et la machine électrique.
La batterie de traction alimente également un réseau de bord nécessitant une alimentation généralement basse ou moyenne tension. Un convertisseur DC/DC ou convertisseur de courant continu en courant continu de plus faible voltage est donc intercalé entre la batterie de traction et le réseau de bord de façon à convertir le courant haute tension en courant basse ou moyenne tension.
Le réseau de bord comprend en outre des éléments consommateurs et notamment des équipements permettant la gestion du véhicule automobile comme une unité électronique de commande. Cette unité de commande est embarquée à bord du véhicule pour commander ou contrôler divers organes de commande. On retrouve également dans le réseau de bord des équipements multimédia, des actionneurs électriques ou encore des sources d’éclairage.
Lors d’une défaillance de la batterie de traction, le réseau de traction peut être opéré avec les contacteurs de la batterie de traction ouverts. La machine électrique est alors placée en mode contrôle de tension et devient un générateur de courant de façon à réguler la tension du réseau électrique.
De façon à contrôler la mise en contrôle de tension de la machine électrique, les capacités du réseau électrique du véhicule doivent être préchargées. Cela permet de garantir la gamme d’opération en tension de la machine électrique mais également du convertisseur DC/DC. Ainsi, il est connu de réaliser la précharge des capacités par la batterie de traction ou le DC/DC. La précharge est arrêtée lorsque la tension du réseau électrique réseau électrique a atteint une tension cible prédéterminé. Les contacteurs de la batterie de traction sont maintenus ouverts et les composants du réseau sont activés en parallèle et notamment le contrôle en tension de la machine électrique.
Ce séquençage connu menant à l’activation du contrôle en tension de la machine électrique est cependant peu robuste dans le sens où la précharge peut échouer. En effet, dans la configuration d’un contrôle en tension avec les contacteurs ouverts, la capacité équivalente du réseau est limitée. Tout appel de courant engendré notamment par l’activation de la machine électrique ou du DC/DC peut avoir comme conséquence de faire chuter la tension du réseau électrique et ainsi de décharger les capacités du réseau préalablement préchargées.
Un but de la présente invention est de proposer un procédé fiable et robuste de contrôle de l’activation de la machine électrique en contrôle en tension sur le réseau électrique.
L’invention concerne un procédé de contrôle de l’activation d’une machine électrique en contrôle en tension d’un réseau électrique d’un véhicule automobile suite à une défaillance d’une batterie de traction présente dans un réseau de traction dudit véhicule, le réseau de traction comprenant la batterie de traction, la machine électrique, un onduleur et un convertisseur de courant continu DC/DC reliant la batterie de traction à un réseau de bord dudit véhicule automobile, le procédé comprenant :
- une première étape de précharge de capacités présentes dans le réseau électrique à l’aide d’un moyen de précharge,
- une deuxième étape d’activation de la machine électrique en contrôle en tension lorsque la tension du réseau électrique a atteint une valeur seuil prédéterminée, la machine électrique fournissant un courant électrique avec une tension de consigne correspondant à une valeur de consigne initiale égale à la tension du réseau électrique,
- une troisième étape d’augmentation graduelle de la tension de consigne de façon à atteindre une valeur de tension cible du réseau électrique,
- une quatrième étape de désactivation de la précharge en fonction de la tension du réseau électrique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la valeur seuil prédéterminée de la tension du réseau électrique correspond à une valeur de tension comprise dans une gamme de valeur de tension pour laquelle la machine électrique est opérationnelle en contrôle en tension.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le moyen de précharge est représenté par la batterie de traction.
Avantageusement, la quatrième étape de désactivation de la précharge est effectuée lorsque la tension du réseau électrique est supérieure à la valeur de la tension cible du réseau électrique.
Avantageusement encore, la tension cible du réseau électrique correspond à la valeur de la tension du réseau électrique pour laquelle la batterie de traction se charge.
Selon encore un autre mode de réalisation de l’invention, le moyen de précharge est représenté par le convertisseur de courant continu DC/DC.
Avantageusement, la quatrième étape de désactivation de la précharge est effectuée lorsque la valeur de la tension du réseau électrique est égale à la valeur de la tension du réseau électrique cible.
L’invention concerne également un réseau électrique dans un véhicule automobile hybride ou électrique, le réseau électrique comprenant une batterie de traction (1) alimentant un réseau de traction (3) équipé d’un onduleur (5) et d’une machine électrique (4) de traction et un réseau de bord (2) relié au réseau de traction (3) par un convertisseur (9) de courant continu DC/DC, la machine électrique (4), le convertisseur (9), la batterie de traction (1) et l’onduleur (5) étant pilotés par une unité électronique de commande présente dans le réseau de bord, caractérisé en ce que l’unité électronique de commande (10) comprend des moyens d’implémentation du procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes.
Un avantage de la présente invention réside dans un contrôle précis et fiable de l’activation de la machine électrique en contrôle de tension du réseau électrique.
Un autre avantage de la présente invention réside dans la fiabilité du procédé.
Un autre avantage encore de la présente invention réside dans la diminution des chutes de tension du réseau électrique lors de l’activation de la machine électrique en contrôle en tension.
Un autre avantage de la présente invention dans l’assurance du fonctionnement effectif de la machine électrique en contrôle en tension.
D’autres caractéristiques, avantages et détails de l’invention seront mieux compris à la lecture du complément de description qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d’exemple non limitatifs en relation avec des dessins sur lesquels :
représente un réseau électrique dans un véhicule automobile hybride ou électrique,
représente un schéma du procédé selon un mode réalisation de l’invention dans lequel la batterie de traction est utilisée comme moyen de précharge, et
représente un schéma du procédé selon un mode réalisation de l’invention dans lequel le convertisseur DCDC est utilisé comme moyen de précharge
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTION
La figure 1 montre un réseau électrique dans un véhicule automobile hybride ou électrique. Le réseau électrique comprend une batterie de traction 1 alimentant un réseau de traction 3 à haute tension équipé d’un onduleur 5 et d’une machine électrique 4 de traction.
La batterie de traction 1 comprend une branche de précharge 6a en dérivation d’une branche positive 6b reliant le pôle positif + de la batterie de traction 1 à la branche positive du réseau de traction 3 et au pôle positif + des capacités présentes dans le réseau électrique. Une branche négative 6c relie le pôle négatif - de la batterie de traction 1 à la branche négative du réseau de traction 3. Toutes les branches 6a à 6c de la batterie de traction 1 sont munies d’un contacteur 7 et la branche de précharge 6a comprend une résistance électrique 8. La résistance électrique 8 permet de limiter le courant de charge.
Le système de précharge est connu de l’Homme du métier et il est habituellement mis en parallèle ou dérivation du contacteur principal de la batterie. Le système permet d’assurer la charge d’une ou plusieurs capacités d’entrées d’un dispositif relié à la batterie, avant que le système de charge proprement dit prenne le relais.
Ainsi, lors de la précharge des capacités du réseau électrique par la batterie de traction 1, les contacteurs 7 des branches positives 6b et négatives 6c sont maintenues ouverts tandis que le contacteur 7 de la branche de précharge 6a est maintenu fermé.
Le réseau de bord 2 à basse ou moyenne tension est raccordé au réseau de traction et à la batterie de traction par l’intermédiaire d’un convertisseur 9 de courant continu DC/DC. Le convertisseur 9 DC/DC est placé en dérivation de la machine électrique 4 du réseau de traction 3. Le réseau de bord 2 en sortie du convertisseur 9 comprend un certain nombre d’équipements consommateurs et notamment une unité électronique de commande 10.
L’unité électronique de commande 10 assure une fonction de gestion du réseau électrique et notamment le pilotage de la batterie de traction 1, de l’onduleur 5, de la machine électrique 4 et du convertisseur DC/DC 8.
Ainsi, le procédé de contrôle de l’activation d’une machine électrique en contrôle en tension dans un réseau de traction hybride selon l’invention peut être mis en œuvre dans le réseau électrique tel que décrit précédemment, sans que cela soit limité à ce type particulier de réseau électrique.
Le procédé selon l’invention permet de contrôler efficacement la mise en contrôle en tension de la machine électrique 4 lors d’une défaillance de la batterie de traction 1.
Une défaillance de la batterie de traction 1 peut survenir pour de multiples raisons et dans ces conditions la batterie de traction 1 est isolée du réseau électrique pour des raisons de sécurité. Les contacteurs 7 sont maintenues ouverts à cet effet et il est alors nécessaire de maintenir un courant électrique dans le réseau électrique et de permettre aux équipements du réseau électrique de fonctionner. La machine électrique 4 assure alors une fonction de générateur de courant pour contrôler la tension électrique du réseau électrique, on dit que la machine électrique 4 est placée en mode de contrôle en tension du réseau électrique.
Pour garantir la gamme d’opération en tension du convertisseur 9 DC/DC et de la machine électrique 4, il est nécessaire de précharger les capacités du réseau électrique. La précharge est réalisée à l’aide d’un moyen de précharge qui peut être la batterie de traction 1 via la branche de précharge 6a, ou le convertisseur 9 DC/DC. La précharge permet en outre d’atteindre une valeur de tension prédéterminée du réseau électrique. Avantageusement, la valeur de tension prédéterminée est la valeur de tension pour laquelle la machine électrique 4 est opérationnelle en contrôle en tension.La gamme d’opération en tension est variable suivant le type de machine électrique, elle est globalement comprise entre 36V et 900V, préférentiellement entre 36V 54V, entre 265V et 450V ou entre 530V et 900V.
En fonction de machine électrique (4) utilisée, la batterie de traction (1) et le convertisseur (9) DCDC sont adaptés en conséquence.
Selon la deuxième étape du procédé selon l’invention, la machine électrique 4 est activée en contrôle en tension lorsque la tension aux bornes du réseau électrique a atteint une valeur seuil prédéterminée. La valeur seuil de tension prédéterminée est notamment fonction de la valeur minimale de la gamme d’opération en tension de la machine électrique 4 utilisée dans le réseau électrique.
La machine électrique 4 devient alors un générateur fournissant du courant électrique à l’ensemble du réseau électrique avec une tension de consigne égale à la tension du réseau électrique. A cette étape du procédé, la tension de consigne appliquée à la machine électrique est égale à la tension du réseau électrique lors de l’activation de la machine électrique 4 en contrôle en tension. On parle alors de valeur de consigne initiale. Cette étape permet l’activation de la machine électrique 4 de façon sure tout en évitant les chutes de tensions du réseau électrique qui peuvent survenir lors de l’activation. En effet, lors de son activation, la machine électrique 4 peut provoquer un appel de courant qui peut vider les capacités préchargées. Le fait que la précharge soit toujours active permet de supporter l’activation de la machine électrique 4 et ainsi éviter toute chute de tension.
Selon la troisième étape du procédé, la tension de consigne appliquée à la machine électrique 4 est graduellement augmentée vers une valeur de tension cible supérieure à la valeur de consigne initiale. Un tout premier avantage de cette étape est de s’assurer que la machine électrique 4 fonctionne en contrôle en tension. In fine, cette étape permet d’augmenter progressivement la valeur de la tension du réseau électrique afin de garantir la mise en marche progressive des équipements du réseau électrique. Selon la quatrième étape du procédé, la précharge des capacités du réseau électrique est arrêtée. La précharge est arrêtée lorsque la machine électrique 4 fournit le courant nécessaire à l’activation et au fonctionnement des différents équipements du réseau électrique. Ainsi, la précharge est arrêtée lorsque la tension du réseau électrique atteint une valeur de tension cible. Cette valeur de tension cible est notamment fonction du type de machine électrique 4 utilisée et également selon le moyen de précharge utilisé.
Selon le moyen de précharge utilisé, la valeur de la tension cible pour laquelle la machine électrique 4 n’a plus besoin du support du moyen de précharge est différente.
Le principe à la base de l’invention repose sur le fait que la précharge est maintenue active lors de l’activation du contrôle en tension de la machine électrique 4. Cela permet de ne pas effondrer le réseau électrique lors de l’activation de la machine électrique 4 comme c’est souvent le cas lorsque la précharge est désactivée avant l’activation de la machine électrique 4. De plus, la troisième d’étape d’augmentation graduelle de la tension de consigne vers une tension cible supérieure à la tension de consigne initiale permet de limiter voire d’annihiler les chutes de tension potentielles du réseau électrique qui peuvent avoir lieu lors de l’activation des autres équipements du réseau électrique. Cette étape permet également de s’assurer que la machine électrique 4 fonctionne en mode contrôle en tension.
La figure 2 est un schéma montrant les différentes étapes du procédé selon un mode réalisation de l’invention. Dans ce mode de réalisation, la précharge des capacités du réseau électrique est effectuée par la batterie de traction 1. Dans ce mode de réalisation, seul le contacteur 7 de la branche de précharge 6a est fermée.
La batterie de traction 1 est alors configurée, par l’unité électronique de commande 10 par exemple, pour délivrer un courant au réseau électrique. Dès que la tension du réseau électrique atteint une valeur seuil prédéterminée, On dit alors que la tension de précharge est atteinte. La machine électrique 4 est alors activée en contrôle en tension.
Dans ce mode de réalisation de l’invention, la valeur seuil prédéterminée correspond à la valeur de tension de la batterie de traction
La machine électrique 4 est alors configurée, par l’unité électronique de commande 10 par exemple, pour fournir un courant électrique avec une tension de consigne correspondant à une valeur de consigne initiale égale à la tension du réseau électrique.
La valeur de consigne est ensuite augmentée graduellement de façon à atteindre une valeur de tension du réseau électrique cible. Dans ce mode de réalisation représenté sur la figure 2, la précharge est désactivée lorsque la tension du réseau électrique est supérieure à la valeur de la tension fournie par la batterie de traction 1. Ainsi, la valeur de tension du réseau électrique cible correspond à la valeur de la tension du réseau électrique pour laquelle la batterie de traction se charge. En effet, une fois que la tension générée par la machine électrique 4 est supérieure à la tension générée par la batterie de traction 1, il s’opère une inversion de courant dans la branche de précharge 6a de la batterie de traction 1. Il est alors nécessaire de désactiver la précharge.
Dans ce mode de réalisation du procédé décrit sur la figure 2, l’augmentation progressive de la tension de consigne continue pendant une durée prédéterminée une fois la précharge désactivée. Lorsque la tension du réseau électrique a atteint la valeur de tension du réseau électrique cible pendant une durée prédéterminée, les différents équipements du réseau électrique sont activés.
La figure 3 est un schéma montrant les différentes étapes du procédé selon un mode réalisation de l’invention. Dans ce mode de réalisation, la précharge des capacités du réseau électrique est effectuée par le convertisseur 9 de courant continu DC/DC.
Le convertisseur 9 DC/DC est alors configuré pour restituer du courant dans le réseau électrique de façon à précharger les capacités. Dès que la tension du réseau électrique atteint la valeur seuil prédéterminée la machine électrique 4 est activée en contrôle en tension. On dit alors que la tension de précharge est atteinte.
Selon ce mode de réalisation de l’invention représenté sur la figure 3, la valeur seuil prédéterminé est fonction de la gamme d’opération en tension de la machine électrique.
La machine électrique 4 est alors configurée, par l’unité électronique de commande 10 par exemple, pour fournir un courant électrique avec une tension de consigne correspondant à une valeur de consigne initiale égale à la tension du réseau électrique.
La valeur de consigne est ensuite augmentée graduellement de façon à atteindre une valeur de tension du réseau électrique cible. Dans ce mode de réalisation, la précharge est désactivée une fois que la tension du réseau électrique a atteint la valeur de tension du réseau électrique cible. Dans ce mode de réalisation de l’invention, la valeur de tension du réseau électrique cible correspond à la valeur de tension pour laquelle les différents équipements du réseau électrique peuvent être activés sans effondrer le réseau électrique.
Dans ce mode de réalisation du procédé décrit sur la figure 3, la précharge est désactivée une fois la tension du réseau électrique cible atteinte. Une fois que la tension du réseau électrique a atteint la valeur de tension du réseau électrique cible pendant une durée prédéterminée, les différents équipements du réseau électrique sont activés.

Claims (8)

  1. Procédé de contrôle de l’activation d’une machine électrique (4) en contrôle en tension d’un réseau électrique d’un véhicule automobile suite à une défaillance d’une batterie de traction (1) présente dans un réseau de traction (3) dudit véhicule, le réseau de traction (3) comprenant la batterie de traction (1), la machine électrique (4), un onduleur (5) et un convertisseur (9) de courant continu DC/DC reliant la batterie de traction à un réseau de bord (2) dudit véhicule automobile, le procédé comprenant :
    - une première étape de précharge de capacités présentes dans le réseau électrique à l’aide d’un moyen de précharge,
    - une deuxième étape d’activation de la machine électrique (4) en contrôle en tension lorsque la tension du réseau électrique a atteint une valeur seuil prédéterminée, la machine électrique (4) fournissant un courant électrique avec une tension de consigne correspondant à une valeur de consigne initiale égale à la tension du réseau électrique,
    - une troisième étape d’augmentation graduelle de la tension de consigne de façon à atteindre une valeur de tension cible du réseau électrique,
    - une quatrième étape de désactivation de la précharge en fonction de la tension du réseau électrique.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur seuil prédéterminée de la tension du réseau électrique correspond à une valeur de tension comprise dans une gamme de valeur de tension pour laquelle la machine électrique (4) est opérationnelle en contrôle en tension.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de précharge est représenté par la batterie de traction (1).
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la quatrième étape de désactivation de la précharge est effectuée lorsque la tension du réseau électrique est supérieure à la valeur de la tension cible du réseau électrique.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tension cible du réseau électrique correspond à la valeur de la tension du réseau électrique pour laquelle la batterie de traction (1) se charge.
  6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de précharge est représenté par le convertisseur (9) de courant continu DC/DC.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce la quatrième étape de désactivation de la précharge est effectuée lorsque la valeur de la tension du réseau électrique est égale à la valeur de la tension du réseau électrique cible.
  8. Réseau électrique dans un véhicule automobile hybride ou électrique, le réseau électrique comprenant une batterie de traction (1) alimentant un réseau de traction (3) équipé d’un onduleur (5) et d’une machine électrique (4) de traction et un réseau de bord (2) relié au réseau de traction (3) par un convertisseur (9) de courant continu DC/DC, la machine électrique (4), le convertisseur (9), la batterie de traction (1) et l’onduleur (5) étant pilotés par une unité électronique de commande présente dans le réseau de bord, caractérisé en ce que l’unité électronique de commande (10) comprend des moyens d’implémentation du procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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