FR3111402A1 - Procede de reduction de contraintes sur un tendeur accessoires - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de pilotage d'une machine électrique tournante (10) comportant une poulie (11) coopérant avec une courroie de transmission (12) d'une façade accessoires, - la courroie de transmission (12) étant maintenue tendue par un tendeur pendulaire (13) articulé de façon à pouvoir prendre sélectivement: - un premier état de fonctionnement dans lequel le premier bras (14.1) vient en appui contre une butée (18.1) correspondante tandis que le deuxième bras (14.2) peut osciller, ou - un deuxième état de fonctionnement dans lequel le deuxième bras (14.2) vient en appui contre une butée (18.2) correspondante tandis que le premier bras (14.1) peut osciller, - ledit procédé comportant une étape de contrôle d'un gradient de couple de la machine électrique tournante (10) au cours d'une phase transitoire dans laquelle le tendeur (13) passe d'un état de fonctionnement à un autre. Figure 1a

Description

PROCEDE DE REDUCTION DE CONTRAINTES SUR UN TENDEUR ACCESSOIRES
La présente invention porte sur un procédé de réduction de contraintes sur un tendeur accessoires. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec une chaîne de traction hybride de véhicule automobile faisant au moins appel à un alterno-démarreur entrainé par une courroie de transmission. Le cas échéant, une autre machine électrique pourra assurer le démarrage du moteur thermique.
De façon connue en soi, une façade accessoires comporte une courroie de transmission coopérant avec une poulie montée sur un vilebrequin du moteur thermique ainsi qu'avec une poulie montée sur un arbre d'une machine électrique tournante. La courroie de la façade accessoires pourra également assurer l'entraînement d'autres organes, tels qu'une pompe à eau ou un compresseur de climatisation auxquels sont associés des poulies d'entraînement correspondantes.
La machine électrique tournante de type réversible, appelée alterno-démarreur, est apte à fonctionner dans un mode générateur pour assurer la recharge d'une batterie du véhicule automobile et dans un mode moteur pour assurer un entraînement en rotation du vilebrequin afin de démarrer le moteur thermique ou le cas échéant lui apporter un surplus de couple moteur.
Lors des changements de mode de fonctionnement de la machine électrique tournante, le couple appliqué à la courroie de transmission change de signe. Ainsi, le couple appliqué est positif lorsque la machine électrique est motrice car la machine électrique fournit alors un couple mécanique à la courroie de transmission. Le couple appliqué est négatif lorsque la machine électrique fonctionne en mode générateur dans un mode de récupération d'énergie électrique, car la machine électrique prélève alors un couple à la courroie de transmission.
Lors de ces changements de mode de fonctionnement de la machine électrique, il est important de s'assurer que la tension de la poulie soit maintenue constante afin d'éviter un vieillissement accéléré de la transmission.
A cette fin, il est connu d'utiliser un tendeur pendulaire comportant un premier bras muni d'un premier galet apte à venir en contact avec un premier brin de la courroie de transmission et un deuxième bras muni d'un deuxième galet apte à venir en contact avec un deuxième brin de la courroie de transmission. Les bras sont mobiles en rotation autour de liaisons pivots. Les bras sont en outre reliés par un ressort de tension.
Le tendeur pendulaire est articulé de façon à pouvoir prendre sélectivement un premier état de fonctionnement ou un deuxième état de fonctionnement. Dans le premier état de fonctionnement correspondant à un fonctionnement de la machine électrique en mode alternateur, le premier bras vient en appui contre une butée correspondante, tandis que le deuxième bras peut osciller. Dans le deuxième état de fonctionnement correspondant à un fonctionnement de la machine électrique en mode moteur, le deuxième bras vient en appui contre une butée correspondante tandis que le premier bras peut osciller.
Ainsi, le tendeur pourra maintenir une tension constante dans la courroie quel que soit le mode de fonctionnement de la machine électrique et le sens du couple appliqué à la courroie de transmission. La distance entre les deux galets dépend des acyclismes à absorber, ainsi que des usures et fatigues éventuelles.
Toutefois, lors du changement d’un état de fonctionnement vers un autre, les contraintes mécaniques seront très fortes au moment où un bras vient en appui avec une butée correspondante.
L’invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de pilotage d'une machine électrique tournante comportant une poulie coopérant avec une courroie de transmission d'une façade accessoires,
- la courroie de transmission étant maintenue tendue par un tendeur pendulaire comprenant:
- un premier bras muni d'un premier galet apte à venir en contact avec un premier brin de la courroie de transmission, et
- un deuxième bras muni d'un deuxième galet apte à venir en contact avec un deuxième brin de la courroie de transmission,
- ledit tendeur pendulaire étant articulé de façon à pouvoir prendre sélectivement:
- un premier état de fonctionnement correspondant à un fonctionnement de la machine électrique tournante en mode alternateur, dans lequel le premier bras vient en appui contre une butée correspondante tandis que le deuxième bras peut osciller, ou
- un deuxième état de fonctionnement correspondant à un fonctionnement de la machine électrique tournante en mode moteur, dans lequel le deuxième bras vient en appui contre une butée correspondante tandis que le premier bras peut osciller,
- ledit procédé comportant une étape de contrôle d'un gradient de couple de la machine électrique tournante au cours d'une phase transitoire dans laquelle le tendeur passe d'un état de fonctionnement à un autre.
L'invention permet, en contrôlant ainsi le gradient de couple de la machine électrique lors de la phase transitoire, de réduire les contraintes appliquées au tendeur accessoires lors d'un changement d'état du tendeur pendulaire En particulier, l'invention permet de réduire les efforts d’impact lorsqu’un bras du tendeur vient en contact avec sa butée à la fin d'une phase transitoire.
L'invention permet également de préserver les performances de la machine électrique tournante en mode de récupération d'énergie ou d'apport d'énergie mécanique afin de limiter les émissions de dioxyde de carbone. L'invention présente également un caractère économique, dans la mesure où elle pourra être mise en œuvre par implémentation logicielle dans une mémoire d'un calculateur.
Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit procédé comporte l'étape d'imposer à la machine électrique tournante une valeur absolue de gradient de couple au cours de la phase transitoire inférieure à une valeur absolue de gradient de couple imposée après que le tendeur pendulaire a changé d'état de fonctionnement.
Selon une mise en œuvre de l'invention, la valeur absolue de gradient de couple de la machine électrique tournante pendant la phase transitoire est constante.
Selon une mise en œuvre de l'invention, la valeur absolue de gradient de couple de la machine électrique tournante pendant la phase transitoire est de l'ordre de 150 N.m/s.
Selon une mise en œuvre de l'invention, la valeur absolue de gradient de couple de la machine électrique tournante après que le tendeur pendulaire a changé d'état est de l'ordre de 1000 N.m/s.
Selon une mise en œuvre de l'invention, une durée de la phase transitoire est de l'ordre de 5 ms.
Selon une mise en œuvre de l'invention, une durée de changement de consigne de gradient de couple est de l'ordre de 10ms.
L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de pilotage d'une machine électrique tournante tel que précédemment défini.
L'invention concerne en outre un véhicule automobile comportant un calculateur tel que précédemment défini.
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.
La figure 1a est une représentation schématique d'une machine électrique tournante comportant une poulie coopérant avec une courroie de transmission d'une façade accessoires associée à un tendeur pendulaire se trouvant dans un premier état de fonctionnement;
La figure 1b est une représentation schématique d'une machine électrique tournante comportant une poulie coopérant avec une courroie de transmission d'une façade accessoires associée à un tendeur pendulaire se trouvant dans un deuxième état de fonctionnement;
La figure 2 est une représentation graphique d'une évolution, en fonction du temps, d'un courant de la machine électrique tournante lors d'un changement de mode de fonctionnement de la machine électrique tournante;
La figure 3 représente une évolution, en fonction du temps, des efforts appliqués sur les bras du tendeur pendulaire lors des différents modes de fonctionnement de la machine électrique tournante;
La figure 4 représente une évolution, en fonction du temps, d'un gradient de couple de la machine électrique tournante et d'une position d'un bras du tendeur pendulaire lors d'un changement d'état de fonctionnement du tendeur.
Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence d'une figure à l'autre.
Les figures 1a et 1b montrent une machine électrique tournante 10 comportant une poulie 11 coopérant avec une courroie de transmission 12 d'une façade accessoires. La courroie de transmission 12 coopère également avec une poulie (non représentée) montée sur un vilebrequin du moteur thermique. La courroie de transmission 12 pourra assurer en outre l'entraînement d'autres organes, tels qu'une pompe à eau ou un compresseur de climatisation auxquels sont associés des poulies d'entraînement correspondantes.
La machine électrique 10 de type réversible, appelée alterno-démarreur, est apte à fonctionner dans un mode générateur pour assurer la recharge d'une batterie du véhicule automobile et dans un mode moteur pour assurer un entraînement en rotation du vilebrequin afin de démarrer le moteur thermique ou le cas échéant lui apporter un surplus de couple moteur. L'alterno-démarreur pourra fonctionner sous une tension de 12V, 48V, ou plus.
En outre, un tendeur pendulaire 13 maintient tendue la courroie de transmission 12. A cet effet, le tendeur pendulaire 13 comporte un premier bras 14.1 muni d'un premier galet 15.1 apte à venir en contact avec un premier brin 12.1 de la courroie de transmission 12 et un deuxième bras 14.2 muni d'un deuxième galet 15.2 apte à venir en contact avec un deuxième brin 12.2 de la courroie de transmission 12. Les bras 14.1, 14.2 sont mobiles en rotation autour de liaisons pivots 16.1, 16.2. Les bras 14.1, 14.2 sont en outre reliés entre eux par un ressort de tension 17.
Le tendeur pendulaire 13 est ainsi articulé de façon à pouvoir prendre sélectivement un premier état de fonctionnement ou un deuxième état de fonctionnement. Dans le premier état de fonctionnement correspondant à un fonctionnement de la machine électrique 10 en mode alternateur, le premier bras 14.1 vient en appui contre une butée 18.1 correspondante tandis que le deuxième bras 14.2 peut osciller, tel que montré sur la figure 1a. Dans le deuxième état de fonctionnement correspondant à un fonctionnement de la machine électrique 10 en mode moteur, le deuxième bras 14.2 vient en appui contre une butée 18.2 correspondante tandis que le premier bras 14.1 peut osciller, tel que montré sur la figure 1b.
Ainsi, le tendeur 13 pourra assurer une tension constante dans la courroie quel que soit le mode de fonctionnement de la machine électrique 10 et le sens du couple appliqué à la courroie de transmission 12. La distance entre les deux galets 15.1, 15.2 dépend des acyclismes à absorber, ainsi que des usures et fatigues éventuelles.
Un calculateur 20, par exemple le calculateur moteur ou un calculateur dédié pour la commande de la machine électrique 10, comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de pilotage de la machine électrique 10 visant à réduire les contraintes sur le tendeur pendulaire 13.
Sur la figure 2, la courbe C1 représente l'évolution, en fonction du temps, d'un courant de la machine électrique tournante 10 lors d'un changement de mode de fonctionnement de la machine électrique 10. L'évolution du courant de la machine électrique 10 correspond à celle du couple. Sur cette figure, on observe le passage d'un mode de fonctionnement moteur Mb (ou mode "Boost" en anglais de fourniture d’énergie mécanique) vers un mode de récupération d'énergie Mr avec prélèvement d’énergie mécanique. La machine électrique 10 fonctionne alors en mode alternateur. La machine électrique 10 repasse ensuite dans un mode de fonctionnement moteur Mb. En fonction du mode de fonctionnement de la machine électrique 10, le tendeur 13 présente sélectivement un bras 14.1, 14.2 en appui contre une butée 18.1, 18.2 correspondante. Autrement dit, à chaque mode de fonctionnement de la machine électrique 10 correspond un état de fonctionnement du tendeur pendulaire 13.
La figure 3, représente une évolution, en fonction du temps, des efforts appliqués sur les bras du tendeur 13 lors des différents modes de fonctionnement de la machine électrique 10 et donc des changements d'état du tendeur pendulaire 13. Ainsi, la courbe C2 représente les efforts appliqués sur le bras sollicité lorsque la machine électrique 10 fonctionne en mode moteur Mb. La courbe C3 représente les efforts appliqués sur le bras sollicité lorsque la machine électrique 10 fonctionne en mode de récupération d'énergie Mr.
Afin de limiter les pics de charge P appliqués sur les bras 14.1, 14.2 observables lors d'un changement d'état du tendeur 13, le calculateur 20 contrôle un gradient de couple Grad_mel de la machine électrique tournante 10 au cours d'une phase transitoire Trans dans laquelle le tendeur 13 passe d'un état de fonctionnement à un autre.
La figure 4 représente une évolution en fonction du temps de la position d'un bras du tendeur Pos_br lors d'un changement d'état. On observe que la phase transitoire Trans peut être mesurée entre un instant t1 où un bras 14.1, 14.2 du tendeur 13 est dans une position P1 éloignée de sa butée 18.1, 18.2 et un instant t2 où le bras 14.1, 14.2 du tendeur 13 est dans une position P2 dans laquelle le bras vient en appui contre sa butée 18.1, 18.2 correspondante. Cette phase transitoire Trans correspond donc au temps qu'il faut pour que le tendeur 13 change d'état.
De préférence, le calculateur 20 impose à la machine électrique tournante 10 une valeur absolue V1 de gradient de couple Grad_mel au cours de la phase transitoire Trans inférieure à une valeur absolue V2 de gradient de couple Grad_mel imposée après que le tendeur pendulaire 13 a changé d'état de fonctionnement.
En l'occurrence, la valeur absolue V1 de gradient de couple Grad_mel de la machine électrique tournante 10 pendant la phase transitoire Trans est constante. La valeur absolue de gradient de couple Grad_mel de la machine électrique tournante 10 pendant la phase transitoire est par exemple de l'ordre de 150 N.m/s. Par "de l'ordre de", on entend une variation de plus ou moins 10% autour de la valeur cible. En variante, la valeur absolue de gradient de couple Grad_mel pourrait varier progressivement de façon linéaire ou autre.
La valeur absolue V2 de gradient de couple Grad_mel de la machine électrique tournante 10 après que le tendeur pendulaire 13 a changé d'état est de l'ordre de 1000N.m/s.
Une durée de la phase transitoire Trans est par exemple de l'ordre de 5 ms.
Une durée de changement de consigne de gradient de couple Grad_mel est de l'ordre de 10ms. Cela signifie qu'après avoir envoyé une consigne de changement de gradient de couple Grad_mel à l'instant t2, il faut compter 10ms avant que la consigne de gradient de couple soit appliquée réellement à la machine électrique 10.
Par rapport à une stratégie standard dans laquelle on applique un gradient de couple constant acceptable par la machine électrique de 150 N.m/s, le procédé selon l'invention permet un gain en temps de réponse de 0,43s pour passer d'un mode de récupération d'énergie Mr sous un couple de -40 N.m à un mode de fonctionnement moteur Mb sous un couple de +40 N.m. En effet, le temps nécessaire est de 0,53s pour passer d'un mode à l'autre avec la stratégie standard et de 0,1s pour passer d'un mode à l'autre avec le procédé selon l'invention.

Claims (9)

  1. Procédé de pilotage d'une machine électrique tournante (10) comportant une poulie (11) coopérant avec une courroie de transmission (12) d'une façade accessoires,
    - la courroie de transmission (12) étant maintenue tendue par un tendeur pendulaire (13) comprenant:
    - un premier bras (14.1) muni d'un premier galet (15.1) apte à venir en contact avec un premier brin (12.1) de la courroie de transmission (12), et
    - un deuxième bras (14.2) muni d'un deuxième galet (15.2) apte à venir en contact avec un deuxième brin (12.2) de la courroie de transmission (12),
    - ledit tendeur pendulaire (13) étant articulé de façon à pouvoir prendre sélectivement:
    - un premier état de fonctionnement correspondant à un fonctionnement de la machine électrique tournante (10) en mode alternateur, dans lequel le premier bras (14.1) vient en appui contre une butée (18.1) correspondante tandis que le deuxième bras (14.2) peut osciller, ou
    - un deuxième état de fonctionnement correspondant à un fonctionnement de la machine électrique tournante (10) en mode moteur, dans lequel le deuxième bras (14.2) vient en appui contre une butée (18.2) correspondante tandis que le premier bras (14.1) peut osciller, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape de contrôle d'un gradient de couple (Grad_mel) de la machine électrique tournante (10) au cours d'une phase transitoire (Trans) dans laquelle le tendeur (13) passe d'un état de fonctionnement à un autre.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape d'imposer à la machine électrique tournante (10) une valeur absolue (V1) de gradient de couple (Grad_mel) au cours de la phase transitoire inférieure à une valeur absolue (V2) de gradient de couple (Grad_mel) imposée après que le tendeur pendulaire (13) a changé d'état de fonctionnement.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur absolue (V1) de gradient de couple (Grad_mel) de la machine électrique tournante (10) pendant la phase transitoire est constante.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valeur absolue (V1) de gradient de couple (Grad_mel) de la machine électrique tournante (10) pendant la phase transitoire est de l'ordre de 150 N.m/s.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la valeur absolue de gradient de couple (Grad_mel) de la machine électrique tournante (10) après que le tendeur pendulaire (13) a changé d'état est de l'ordre de 1000N.m/s.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une durée de la phase transitoire (Trans) est de l'ordre de 5 ms.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une durée de changement de consigne de gradient de couple (Grad_mel) est de l'ordre de 10ms.
  8. Calculateur (20) comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de pilotage d'une machine électrique tournante (10) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  9. Véhicule automobile comportant un calculateur (20) tel que défini selon la revendication 8.
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