FR3121804A1 - Dispositif de commande d’un onduleur/redresseur - Google Patents

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Abstract

Dispositif de commande d’un onduleur/redresseur (20) apte à être électriquement connecté à l’enroulement électrique de stator (10) d’une machine électrique tournante (7) comprenant également un rotor, notamment pour un véhicule, le dispositif comprenant : - au moins un capteur de température, apte à fournir une mesure représentative de la tempé rature du rotor et/ou du stator de la machine électrique tournante, et - un module estimateur de température, apte à fournir une estimation représentative de la température de ce rotor et/ou de ce stator le dispositif de commande générant, dans un mode de fonctionnement principal, des con-signes pour l’onduleur/redresseur en utilisant comme signal représentatif de la tempéra-ture : la mesure fournie par le capteur de température, et l’estimation fournie par le module estimateur de température, pour tout ou partie des vitesses de rotation du rotor. Figure d’abrégé: Fig 4

Description

Dispositif de commande d’un onduleur/redresseur
La présente invention concerne un dispositif de commande d’un onduleur/redresseur apte à être électriquement connecté à l’enroulement électrique de stator d’une machine électrique tournante, cette machine électrique tournante ayant notamment un rotor à aimants permanents. L’invention est par exemple intégrée à un véhicule, par exemple une automobile ou toute autre forme de mobilité à propulsion hybride ou électrique, et la machine électrique tournante fournit une propulsion électrique ou hybride pour ce véhicule.
L’onduleur/redresseur peut, dans cette application, être interposé entre l’enroulement électrique de stator de la machine et le réseau de bord du véhicule.
Il est connu de prendre en compte, pour commander dans un mode de fonctionnement principal l’onduleur/redresseur, la température de parties actives de la machine électrique tournante, par exemple le stator et/ou le rotor, en utilisant la mesure fournie par un capteur de température. Cette prise de compte de la température permet, de façon connue, de protéger thermiquement la machine en adaptant sa commande à la température de tout ou partie de ses composants pour éviter un échauffement excessif de ces derniers. Ce capteur de température est par exemple une sonde de température tel qu’une CTN ou une CPN. L’emploi de tels capteurs peut s’avérer insuffisant, notamment pour obtenir une précision suffisante sur toute la plage de fonctionnement de la machine électrique tournante. Par ailleurs, un tel emploi de capteur(s) peut s’avérer contraignant, un calibrage de ce capteur par rapport à la machine électrique étant nécessaire.
Il existe un besoin pour remédier à l’inconvénient précité.
L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un dispositif de commande d’un onduleur/redresseur apte à être électriquement connecté à l’enroulement électrique de stator d’une machine électrique tournante comprenant également un rotor, notamment pour un véhicule, le dispositif comprenant :
- au moins un capteur de température, apte à fournir une mesure représentative de la température du rotor et/ou du stator de la machine électrique tournante, et
- un module estimateur de température, apte à fournir une estimation représentative de
la température de ce rotor et/ou de ce stator,
le dispositif de commande générant, dans un mode de fonctionnement principal, des consignes pour l’onduleur/redresseur en utilisant comme signal représentatif de la température : la mesure fournie par le capteur de température, et l’estimation fournie par le module estimateur de température, pour tout ou partie des vitesses de rotation du rotor.
L’invention permet d’ajouter une robustesse supplémentaire pour la prise en compte de la température de la machine électrique tournante lors de l’élaboration de la commande de l’onduleur/redresseur puisqu’aussi bien une mesure de température qu’une estimation de température sont disponibles pour cette élaboration dans le mode de fonctionnement principal. Cette commande peut alors être compatible avec les niveaux de criticité Asil B ou Asil C en termes de sûreté de fonctionnement des véhicules automobiles.
Cette disponibilité de la mesure fournie par le capteur de température et de l’estimation fournie par le module estimateur de température pour élaborer la commande de l’onduleur/redresseur peut exister dans le mode de fonctionnement principal sur toute la plage de fonctionnement de la machine.
Le capteur de température peut être une ou plusieurs sondes de température, de type CTN ou CPN. En variante ou en complément, il peut s’agir d’un ou plusieurs thermocouples. Ce ou ces capteurs peuvent être disposés au niveau des têtes de bobine du stator, ou en face, axialement parlant de l’extrémité du rotor. Lorsque le rotor est à aimants permanents, un tel positionnement peut permettre d’obtenir une mesure de température à proximité de ces aimants permanents dont les performances sont sensibles à la température.
Le module estimateur de température peut mettre en œuvre un modèle thermique de la machine électrique tournante, par exemple une cartographie reliant température et courants de phase dans l’enroulement électrique de stator. Ce modèle thermique peut mettre en œuvre des corrélations :
- entre la mesure des courants de phase dans l’enroulement électrique de stator et la force électromotrice de la machine telle que recalculée sur la base des consignes pour ces courants de phase, ou
- entre la mesure de ces courants de phase et la cartographie de la machine.
Les corrélations précitées peuvent être effectuées aussi bien en statique, c’est-à-dire à une vitesse constante, qu’en dynamique, pour les courants ou tensions précitées.
Lorsqu’il utilise comme signal représentatif de la température à la fois l’estimation fournie par le module estimateur de température et la mesure fournie par le capteur de température, le dispositif de commande peut fusionner ces données pour générer les consignes pour l’onduleur/redresseur. Dans un exemple, la mesure fournie par le capteur de température peut être par défaut la seule utilisée comme signal représentatif de la température et, lors de cette utilisation, on compare la consigne en couple moteur à ce couple moteur tel qu’estimé à l’aide des valeurs des courant de phase de l’enroulement électrique de stator. Si l’écart entre la consigne en couple et le couple tel qu’estimé dépasse une valeur donnée, on utilise l’estimation fournie par le module estimateur de température comme signal représentatif de la température à la place de la mesure fournie par le capteur de température.
Le dispositif de commande peut comprendre :
- au moins un capteur de position, apte à fournir une mesure représentative de la position du rotor, et
- un module estimateur de position, apte à fournir une estimation représentative de la position du rotor,
et, dans le mode de fonctionnement principal, le dispositif de commande peut alors:
- générer des consignes pour l’onduleur/redresseur en utilisant comme signal représentatif de la position du rotor uniquement la mesure fournie par le capteur de position, pour une première plage de vitesses de rotation du rotor, et
- générer des consignes pour l’onduleur/redresseur en utilisant comme signal représentatif de la position du rotor au moins l’estimation fournie par le module estimateur de position, notamment cette estimation et la mesure fournie par le capteur de position, pour une deuxième plage de vitesses de rotation du rotor dont les valeurs sont supérieures à celles de la première plage.
La commande peut alors utiliser comme signal représentatif de la position du rotor :
- uniquement la mesure issue du capteur de position pour la première plage de vitesses, et
- uniquement l’estimation issue du module estimateur de position pour la deuxième plage de vitesses, ou la mesure issue du capteur de position et l’estimation issue du module estimateur de position pour la deuxième plage de vitesses.
On peut ainsi, pour déterminer la position du rotor de la machine électrique tournante, combiner les avantages d’un signal obtenu par mesure et d’un signal obtenu par estimation puisque : pour la première plage de vitesses, on bénéficie de la précision du capteur de position qui a été calibré chez l’équipementier, et pour la deuxième plage de vitesses, on bénéficie de la meilleure précision en couple du module estimateur de position pour ces vitesses et le cas échéant toujours du capteur de position.
Dans le mode de fonctionnement principal, le dispositif peut bénéficier aussi bien dans la première plage de vitesses que dans la deuxième plage de vitesse de la mesure fournie par le capteur de position, et :
- ne l’utiliser comme signal représentatif de la position du rotor que dans la première plage de vitesses pour la commande de l’onduleur/redresseur, seule l’estimation fournie par le module estimateur de position étant alors utilisée comme signal représentatif de la position du rotor dans la deuxième plage de vitesses pour cette commande, ou
- l’utiliser comme signal représentatif de la position du rotor dans la première plage de vitesses et dans la deuxième plage de vitesses pour la commande de l’onduleur/redresseur.
Lorsque cette mesure de position n’est pas utilisée pour commander l’onduleur/redresseur, elle peut cependant être comparée à l’estimation issue du module estimateur de position pour vérifier le bon fonctionnement de ce module estimateur.
Dans ce même mode de fonctionnement principal, le dispositif peut bénéficier aussi bien dans la première plage de vitesses que dans la deuxième plage de vitesse de l’estimation fournie par le module estimateur de position, même s’il n’utilise cette estimation comme signal représentatif de la position du rotor que dans la deuxième plage de vitesses. Lorsque cette estimation n’est pas utilisée pour commander l’onduleur/redresseur, elle peut cependant être comparée à la mesure issue du capteur de position pour vérifier le bon fonctionnement de ce capteur et en conséquence détecter une éventuelle défaillance de ce capteur.
Lorsqu’il utilise comme signal représentatif de la position du rotor à la fois l’estimation fournie par le module estimateur de position et la mesure fournie par le capteur de position, le dispositif peut fusionner ces données pour générer les consignes pour l’onduleur/redresseur. Dans un exemple de ce cas, même dans la deuxième plage de vitesses, la mesure fournie par le capteur de vitesse peut être par défaut la seule utilisée comme signal représentatif de la position du rotor dans et, lors de cette utilisation, on compare la consigne en couple moteur à ce couple moteur tel qu’estimé à l’aide des valeurs des courant de phase de l’enroulement électrique de stator. Si l’écart entre la consigne en couple et le couple tel qu’estimé dépasse une valeur donnée, on utilise l’estimation fournie par le module estimateur de position comme signal représentatif de la position du rotor à la place de la mesure fournie par le capteur de position.
Au sens de la présente demande :
- un signal représentatif de la position du rotor englobe un signal de vitesse ou d’accélération, la position s’obtenant alors par une ou plusieurs opérations d’intégration, et/ou englobe également un signal de fréquence des tensions de phase dans l’enroulement électrique de stator de la machine électrique tournante,
- un capteur de position englobe également un capteur de vitesse ou d’accélération, ou un capteur de fréquence des tensions de phase dans l’enroulement électrique de stator,
- un module estimateur de position englobe également un module estimateur de vitesse ou d’accélération ou de fréquence des tensions de phase dans l’enroulement électrique de stator,
- le mode de fonctionnement principal de l’onduleur/redresseur est un mode dans lequel aucune défaillance dans la machine électrique tournante et dans le réseau de bord du véhicule n’est détectée par le dispositif de commande,
- « axialement » signifie « parallèlement à l’axe de rotation de l’arbre »,
- « radialement » signifie « dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de l’arbre et le long d’une droite coupant cet axe de rotation », et
- « circonférentiellement » signifie « dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de l’arbre et en se déplaçant autour de cet axe ».
Le dispositif de commande tel que décrit ci-dessus peut présenter suffisamment de redondance pour être compatible avec les niveaux de criticité Asil B ou Asil C en termes de sûreté de fonctionnement des véhicules automobiles.
Dans tout ce qui précède, le capteur de position peut être choisi parmi : un
capteur à effet Hall, un résolveur, un capteur inductif, ou un capteur en bout d’arbre
rotor.
Le module estimateur de position peut être autocalibrable. Ce module estimateur utilise par exemple des données en temps masqué pour se régler.
Dans tout ce qui précède, la borne supérieure de la première plage de vitesses peut être confondue avec la borne inférieure de la deuxième plage de vitesses, cette borne commune étant par exemple égale à 500 tr/min.
Le capteur de position et le capteur de température peuvent être regroupés dans un même packaging, étant par exemple surmoulés par une même coque.
Le dispositif de commande peut présenter un mode de fonctionnement auxiliaire dans lequel il génère des consignes pour l’onduleur/redresseur en utilisant comme signal représentatif de la position du rotor uniquement l’estimation fournie par le module estimateur de position, pour tout ou partie des vitesses de rotation du rotor. Un tel mode auxiliaire peut correspondre à la détection d’une défaillance du capteur de position, auquel cas le dispositif de commande peut décider de ne plus utiliser la mesure fournie par ce capteur de position quand bien même cette mesure serait encore disponible. Un tel mode de fonctionnement peut correspondre au mode de retour au garage déjà mentionné.
Indépendamment ou en complément, dans ce mode de fonctionnement auxiliaire, le dispositif peut générer des consignes pour l’onduleur/redresseur en utilisant comme signal représentatif de la température uniquement l’estimation fournie par le module estimateur de température, pour tout ou partie des vitesses de rotation du rotor. On peut ainsi prendre en compte la détection d’une défaillance du capteur de température.
Dans tout ce qui précède, le dispositif de commande peut être un circuit de traitement numérique, mettant en œuvre des portes logiques, des compteurs et une mémoire. Le composant électronique est par exemple un circuit intégré de type ASIC (« Application-specific integrated circuit » en anglais).
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un ensemble de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, comprenant :
- une machine électrique tournante, comprenant un stator et un rotor, notamment à aimants permanents,
- un onduleur/redresseur connecté électriquement à l’enroulement électrique de stator et apte à être connecté au réseau de bord du véhicule, et
- le dispositif de commande tel que défini ci-dessus.
La machine électrique tournante peut avoir une tension nominale d’alimentation de 48V. En variante, cette machine électrique tournante peut avoir une tension nominale d’alimentation supérieure à 200V.
Le rotor peut être à aimants permanents. Le rotor est par exemple dépourvu d’enroulement électrique d’excitation. Le rotor peut être formé par un paquet de tôles à l’intérieur duquel sont disposés les aimants permanents.
Dans tout ce qui précède, l’enroulement électrique de stator peut être polyphasé. Indépendamment de son nombre de phases, l’enroulement électrique de stator peut être formé par des fils ou par des barres conductrices reliées les unes les autres. Chaque encoche de la carcasse de stator peut recevoir plusieurs conducteurs, par exemple 2, 4 ou 6.
Dans tout ce qui précède, la machine électrique tournante peut comprendre un circuit de refroidissement du stator dans lequel circule du fluide tel que de l’air ou du liquide. Ce liquide peut être de l’eau ou de l’huile.
Le rotor peut être refroidi par ce même circuit de refroidissement ou par un autre circuit de refroidissement dans lequel circule de l’air, ou du liquide tel que de l’huile.
Dans tout ce qui précède, le rotor peut comprendre un nombre de paires de pôles quelconque, par exemple trois, quatre, six, ou huit paires de pôles.
La machine électrique tournante peut présenter une puissance électrique nominale de 4 kW, 8 kW, 15 kW, 25 kW ou plus.
Le réseau de bord du véhicule comprend par exemple deux sous-réseaux entre lesquels est interposé un système de commutation définissant un convertisseur de tension continu/continu.
L’un de l’onduleur/redresseur et du convertisseur de tension continu/continu peut mettre en œuvre des interrupteurs électroniques commandables, tels que des transistors en nitrure de galium (GaN), en carbure de silicium (SiC), ou en silicium.
Le premier sous-réseau électrique, étant celui apte à être connecté à l’onduleur/redresseur, présente par exemple une tension nominale de 48V ou une tension nominale de valeur supérieure à 200V, et le deuxième sous-réseau électrique présente par exemple une tension nominale de 12V.
Le premier sous-réseau peut présenter une batterie et une unité de stockage d’énergie électrique formée par un ou plusieurs condensateurs et disposée en parallèle de la sortie continue de l’onduleur/redresseur. La capacité de cette unité de stockage d’énergie électrique est notamment comprise entre 2000 µF et 4000µF, par exemple de l’ordre de 3000µF.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un groupe motopropulseur de véhicule hybride ou électrique, comprenant :
- l’ensemble défini ci-dessus, et
- une boîte de vitesses, comprenant des pignons, définissant des rapports de boîte, et
- un essieu avant et un essieu arrière,
l’arbre de la machine électrique tournante étant solidaire en rotation :
- d’un arbre d’entrée de la boîte de vitesses, ou
- de l’arbre de sortie de la boîte de vitesses, ou
- de pignons fous de la boîte de vitesses, ou
- de l’essieu avant ou de l’essieu arrière.
En variante, l’arbre de la machine électrique peut être solidaire en rotation du
vilebrequin du moteur thermique du véhicule, lorsque le groupe motopropulseur comprend un tel moteur thermique. Dans un tel cas, la machine électrique tournante peut comprendre une poulie ou tout autre moyen de liaison vers le reste du groupe motopropulseur du véhicule. La machine électrique est par exemple reliée, notamment via une courroie, au vilebrequin du moteur thermique du véhicule.
Le groupe motopropulseur peut comprendre un double embrayage, à sec ou humide, chacun des arbres de sortie du double embrayage formant alors un arbre d’entrée pour la boîte de vitesses.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de commande d’un onduleur/redresseur électriquement connecté à l’enroulement électrique de stator d’une machine électrique tournante ayant un rotor, notamment à aimants permanents, notamment pour un véhicule, procédé dans lequel, selon un mode de fonctionnement principal on génère des consignes pour l’onduleur/redresseur en utilisant comme signal représentatif de la température : la mesure représentative de cette température fournie par un capteur de température et l’estimation représentative de cette température fournie par un module estimateur de température, pour tout ou partie des vitesses de rotation du rotor.
Tout ou partie de ce qui précède s’applique encore à cet autre aspect de l’invention.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel :
- représente de façon schématique et partiel un groupe motopropulseur auquel peut s’appliquer un exemple de mise en œuvre de l’invention,
- représente de façon schématique un exemple de machine électrique tournante du système de la , baignant dans l’huile,
- représente de façon isolée un exemple de rotor de la machine électrique tournante de la ,
- représente de façon schématique, le circuit électrique de la machine électrique tournante du groupe motopropulseur des figures 1 et 2, et
- représente de façon schématique un exemple de commande de l’onduleur/redresseur du circuit de la en fonction de la position du rotor, et
On a représenté sur la un groupe motopropulseur 1 auquel peut s’appliquer l’invention. Le groupe motopropulseur 1 comprend ici un double embrayage 6 pouvant être à sec ou humide, à disques ou à lamelles.
Ce double embrayage présente deux arbres de sortie 2 et 3 qui sont ici concentriques. Chacun de ces arbres définit un arbre d’entrée de boîte de vitesses 4. La boite de vitesses 4 comprend, à l’intérieur d’un carter rempli d’huile, une pluralité de pignons définissant une pluralité de rapports de vitesse R1-Rn. L’arbre 2 est ici associé à des rapports de vitesse impairs et l’arbre 3 est associé à des rapports de vitesse pairs.
Le couple en sortie de la boîte de vitesses 4 est transmis aux roues du véhicule, afin d’assurer une propulsion de ce véhicule.
Le groupe motopropulseur 1 est hybride ou électrique, comprenant une machine élec-trique tournante 7 Cette machine tournante 7 est implantée à l’intérieur du carter de la boîte de vitesses 4. Dans l’exemple considéré, l’arbre de la machine tournante 7 est apte à coopérer par engrènement avec un pignon 8 solidaire de l’arbre 2 d’entrée de la boîte de vitesses associé aux rapports de vitesse impairs, mais d’autres positions sont possibles pour la machine électrique tournante 7, par exemple son engrènement avec un pignon solidaire de l’arbre 3 d’entrée de la boîte de vitesses associé aux rapports de vitesse pairs. Des emplacements de la machine électrique tournante 7 en dehors du carter de la boîte de vitesses 4 sont par ailleurs possibles.
Cette machine électrique tournante 7 peut former une source de propulsion électrique du véhicule. La machine électrique tournante 7 comporte un carter non représenté sur la . A l'intérieur de ce carter, elle comporte, en outre, un arbre 13, un rotor 12 solidaire en rotation de l’arbre 13, et un stator 10 entourant le rotor 12. Le mouvement de rotation du rotor 12 se fait autour d’un axe X. La machine électrique tournante 7 est ici une machine synchrone.
Bien que non représenté, le carter peut comporter un palier avant et un palier arrière qui sont assemblés ensemble, et peuvent chacun avoir une forme creuse et porter centralement un roulement à billes respectif pour le montage à rotation de l'arbre 13.
Dans cet exemple de réalisation, le stator 10 comporte une carcasse 15 en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi fermée ou ouverte, équipées d’isolant d’encoches pour le montage de l’enroulement électrique polyphasé du stator. Chaque phase comporte un enroulement traversant les encoches de la carcasse 15 et formant, avec toutes les phases, un chignon avant 16 et un chignon arrière 17 de part et d'autre de la carcasse 15 du stator. Les enroulements sont par exemple obtenus à partir d’un fil continu recouvert d’émail ou à partir d’éléments conducteurs en forme de barre tels que des épingles reliées entre elles. Chaque encoche peut recevoir plusieurs conducteurs, par exemple 2 ou 4 ou 6 conducteurs.
L’enroulement électrique du stator définit ici un double système triphasé, un seul de ces systèmes étant représenté sur la , chacun de ces systèmes triphasés mettant alors en œuvre un montage en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées à un onduleur/redresseur 20. En variante, l’enroulement électrique du stator peut définir un unique système triphasé.
Le rotor 12 de la est formé par un empilement de tôles, comme représenté sur la . Le nombre de paires de pôles défini par le rotor 12 peut être quelconque, par exemple être compris entre trois et huit, étant par exemple égal à trois, quatre, six ou huit. Le rotor 12 reçoit une pluralité d’aimants permanents non représentés sur ces figures 2 et 3 mais reçus dans des logements ménagés dans l’empilement de tôles.
On constate encore sur la que l’arbre 13 est creux, de l’huile circulant à travers celui-ci. Des ouvertures ménagées dans l’arbre 13 et visibles sur la permettent la projection radiale d’huile dans la machine, de sorte que le rotor et le stator baignent dans l’huile, dans l’exemple considéré.
Dans l’exemple considéré, la machine comprend un capteur 40 de mesure de la position du rotor, non représenté sur la . Ce capteur met par exemple en œuvre trois cellules à effet Hall interagissant avec une cible magnétique solidaire en rotation du rotor, mais d’autres capteurs sont possibles tels qu’un résolveur, un capteur inductif ou un capteur de bout d’arbre rotor. Le capteur mesure par exemple la position du rotor. Comme on le verra par la suite, un module estimateur 41 de la position du rotor est également prévu.
La machine comprend encore, dans l’exemple considéré, un ou plusieurs capteurs de température non représentés. Il s’agit par exemple de thermocouples ou de CTN. Ces capteurs peuvent mesurer la température des aimants permanents du rotor, étant alors positionnés axialement parlant en face de l’extrémité du rotor. Un module estimateur de la température des aimants permanents est également prévu, dans l’exemple considéré.
L’enroulement électrique de stator de la machine électrique tournante 7 appartient à un circuit électrique comprenant l’onduleur/redresseur 20. Cet onduleur/redresseur 20 est interposé entre l’enroulement électrique du stator et un premier sous-réseau du réseau de bord du véhicule dont la tension nominale est dans l’exemple décrit égale à 48V. L’onduleur/redresseur 20 comprend par exemple plusieurs bras de commutation, chaque bras mettant en œuvre deux transistors montés en série et séparés par un point milieu. Chaque transistor est par exemple un transistor en nitrure de galium (GaN), en carbure de silicium (SiC), ou en silicium.
Le premier sous-réseau du réseau de bord comprend également dans l’exemple décrit une batterie 21 reliée au reste de ce premier sous-réseau par un interrupteur de déconnexion 22. Le premier sous-réseau peut encore comprendre ou non un ou plusieurs consommateurs 23, dont par exemple, mais de façon non limitative, un compresseur électrique de suralimentation.
Aux bornes de la sortie continue 24 de l’onduleur/redresseur 20, dont la tension est mesurée dans l’exemple considéré, est disposée dans l’exemple décrit une unité de stockage d’énergie électrique 25, qui est par exemple formée par un condensateur ou par l’assemblage de plusieurs condensateurs. Cette unité de stockage d’énergie électrique 25 a par exemple une capacité comprise entre 3000µF et 4000µF.
Le circuit électrique comprend également dans l’exemple considéré un convertisseur de tension continu/continu 27 interposé entre le premier sous-réseau et un deuxième sous-réseau du réseau de bord. Similairement à l’onduleur/redresseur 20, le convertisseur de tension continu/continu comprend par exemple des transistors qui peuvent être du même type que ceux mentionnés précédemment. Le deuxième sous-réseau du réseau de bord présente par exemple une tension nominale de 12V.
De façon connue, ce deuxième sous- réseau peut comprendre une batterie 30 ainsi que des consommateurs non représentés, pouvant être choisi(s) dans la liste suivante non limitative: système d’éclairage, système de direction assistée électrique, système de freinage, système de climatisation ou système d’autoradio.
Le circuit électrique comprend encore dans l’exemple considéré une unité de contrôle 32, qui peut être le calculateur central du véhicule ou être dédiée à tout ou partie du groupe motopropulseur 1. Cette unité de contrôle 32 communique via un réseau de données 33, qui est par exemple de type CAN, avec différents composants du circuit électrique, comme on peut le voir sur la .
L’unité de contrôle 32 peut recevoir un dispositif de commande 35 qui va maintenant être décrit. Le dispositif de commande 35 est par exemple un ASIC. L’invention n’est cependant pas limitée au cas où le dispositif de commande 35 est intégré à l’unité de contrôle 32. Dans l’exemple décrit, le dispositif de commande 35 génère des consignes pour l’onduleur/redresseur 20 en fonction de la vitesse de rotation du rotor de la machine électrique tournante 7 et en fonction de la température des parties actives de cette machine 7, incluant par exemple la température des aimants permanents de ce rotor.
Dans ce but, et selon un mode de fonctionnement principal dont un exemple va être décrit en référence à la , le dispositif de commande 35 :
- génère des consignes pour l’onduleur/redresseur 20 en utilisant comme signal représentatif de la position du rotor uniquement la mesure fournie par le capteur de position 40, pour une première plage de vitesses de rotation du rotor, et
- génère des consignes pour l’onduleur/redresseur 20 en utilisant comme signal représentatif
de la position du rotor l’estimation fournie par le module estimateur de position 41 et la
mesure fournie par le capteur de position 40, pour une deuxième plage de vitesses de
rotation du rotor dont les valeurs sont supérieures à celles de la première plage.
La première plage de vitesses correspond par exemple aux vitesses inférieures à 500 tr/min et la deuxième plage de vitesse correspond alors aux vitesses supérieures à 500 tr/min.
Selon cet exemple, un bloc 50 reçoit en entrée :
- l’estimation fournie par le module estimateur 41 de position,
- la mesure fournie par le capteur de position 40, et
- la mesure des courants de phase dans l’enroulement électrique de stator.
Ce bloc 50 réalise, dans la deuxième plage de valeurs, une fusion entre ces deux entrées en position sur la base desquelles il élabore une estimation du couple moteur sur l’arbre du rotor de la machine. Cette estimation du couple est reçue en entrée d’un bloc 51 qui compare cette estimation de couple avec une requête en couple reçue via un bloc 52.
Le bloc 51 élabore, pour commander l’onduleur/redresseur 20, des consignes pour les courants de phase et les tensions de phase dans l’enroulement électrique de stator. Le bloc 53 effectue une mesure de ces courants de phase, cette mesure étant reçue en entrée du bloc 50, comme on l’a déjà vu.
Dans la première plage de vitesses, bien que le bloc 50 reçoive en entrée l’estimation fournie par le module estimateur 41 de position, cette information n’est pas prise en compte par ce bloc 50 dans le mode de fonctionnement principal pour commander l’onduleur/redresseur 20. Seule la mesure fournie par le capteur de position 40 est utilisée dans cette première plage de vitesses par le dispositif de commande 35 pour générer les consignes pour les courants de phase et les tensions de phase dans l’enroulement électrique de stator.
Bien que non représenté sur la , la commande de l’onduleur/redresseur 20 par le dispositif de commande 35 prend en compte dans l’exemple décrit dans le mode de fonctionnement principal la température des aimants permanents du rotor. Pour toute la plage de fonctionnement dans ce mode principal, le dispositif de commande 35 peut générer des consignes pour l’onduleur/redresseur 20 en utilisant comme signal représentatif de la température la mesure fournie par le capteur de température précité et l’estimation fournie par le module estimateur de température précité.
Le bloc 50 de la reçoit par exemple encore en entrée :
- l’estimation fournie par le module estimateur de température, et
- la mesure fournie par le capteur de température.
Le bloc 50 réalise, pour toutes les valeurs de vitesse dans ce mode de fonctionnement principal, une fusion entre ces deux entrées en température lorsqu’il élabore l’estimation précitée du couple moteur sur l’arbre du rotor, estimation reçue en entrée du bloc 51 de la .
Dans un mode de fonctionnement auxiliaire, la défaillance du capteur de position 40 et/ou du capteur de température peut être détectée. Dans ce cas, le dispositif de commande 35 peut, indépendamment de la valeur de la vitesse de rotation du rotor, n’utiliser que l’estimation fournie par le module estimateur 41 comme signal représentatif de la position du rotor et/ou n’utiliser que l’estimation fournie par le module estimateur comme signal représentatif de la température des aimants permanents pour générer les consignes pour l’onduleur/redresseur 20. Un tel mode de fonctionnement auxiliaire peut correspondre à un mode de retour au garage.
L’invention n’est pas limitée à ce qui vient d’être décrit.

Claims (13)

  1. Dispositif de commande (35) d’un onduleur/redresseur (20) apte à être électriquement
    connecté à l’enroulement électrique de stator (10) d’une machine électrique tournante (7) comprenant également un rotor, notamment pour un véhicule, le dispositif comprenant :
    - au moins un capteur de température, apte à fournir une mesure représentative de la température du rotor et/ou du stator de la machine électrique tournante, et
    - un module estimateur de température, apte à fournir une estimation représentative de
    la température de ce rotor et/ou de ce stator,
    le dispositif de commande (35) générant, dans un mode de fonctionnement principal, des consignes pour l’onduleur/redresseur (20) en utilisant comme signal représentatif de la température : la mesure fournie par le capteur de température, et l’estimation fournie par le module estimateur de température, pour tout ou partie des vitesses de rotation du rotor.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le capteur de température est une sonde
    de température de type CTN ou CTP ou un thermocouple.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le module estimateur de température
    met en œuvre un modèle thermique de la machine électrique tournante (7), notamment une cartographie reliant température et courants de phase dans l’enroulement électrique de stator.
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant :
    - au moins un capteur (40) de position, apte à fournir une mesure représentative de la position du rotor, et
    - un module estimateur (41) de position, apte à fournir une estimation représentative de la
    position du rotor,
    le dispositif de commande (35) générant, dans le mode de fonctionnement principal:
    - des consignes pour l’onduleur/redresseur (20) en utilisant comme signal
    représentatif de la position du rotor uniquement la mesure fournie par le capteur de position
    (40), pour une première plage de vitesses de rotation du rotor, et
    - des consignes pour l’onduleur/redresseur (20) en utilisant comme signal
    représentatif de la position du rotor au moins l’estimation fournie par le module estimateur
    (41) de position, notamment l’estimation fournie par le module estimateur (41) de position
    et la mesure fournie par le capteur de position (40), pour une deuxième plage de vitesses de
    rotation du rotor dont les valeurs sont supérieures à celles de la première plage.
  5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le capteur de position (40) est choisi
    parmi : un capteur à effet Hall, un résolveur, ou un capteur en bout d’arbre rotor.
  6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la borne
    supérieure de la première plage de vitesses est confondue avec la borne inférieure de la deuxième plage de vitesses, cette borne commune étant par exemple égale à 500 tr/min.
  7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, présentant un mode
    de fonctionnement auxiliaire dans lequel il génère des consignes pour l’onduleur/redresseur (20) en utilisant comme signal représentatif de la température uniquement l’estimation fournie par le module estimateur de température, pour tout ou partie des vitesses de rotation du rotor.
  8. Dispositif selon la revendication 7 et l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans
    lequel, dans le mode de fonctionnement auxiliaire, le dispositif génère des consignes pour l’onduleur/redresseur (20) en utilisant comme signal représentatif de la position du rotor uniquement l’estimation fournie par le module estimateur (41) de position, pour tout ou partie des vitesses de rotation du rotor.
  9. Ensemble de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, comprenant :
    - une machine électrique tournante (7) comprenant un stator (10) et un rotor (12),
    notamment un rotor à aimants permanents,
    - un onduleur/redresseur (20) connecté électriquement à l’enroulement électrique de
    stator et apte à être connecté au réseau de bord du véhicule, et
    - le dispositif de commande (35) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  10. Ensemble selon la revendication 9, la machine électrique (7) tournante ayant une
    tension nominale de 48V.
  11. Groupe motopropulseur (1) de véhicule hybride ou électrique, comprenant :
    - l’ensemble selon la revendication 9 ou 10,
    - une boîte de vitesses (4), comprenant des pignons, définissant des rapports de boîte, et
    - un essieu avant et un essieu arrière,
    l’arbre de la machine électrique tournante (7) étant solidaire en rotation :
    - d’un arbre d’entrée de la boîte de vitesses, ou
    - de l’arbre de sortie de la boîte de vitesses, ou
    - de pignons fous de la boîte de vitesses, ou
    - de l’essieu avant ou de l’essieu arrière.
  12. Groupe motopropulseur (1) selon la revendication 11, comprenant un double embrayage
    (6), à sec ou humide, chacun des arbres de sortie (2, 3) du double embrayage (6) formant alors un arbre d’entrée pour la boîte de vitesses (4).
  13. Procédé de commande d’un onduleur/redresseur (20) électriquement
    connecté à l’enroulement électrique de stator (10) d’une machine électrique tournante (7) ayant un rotor (12), notamment à aimants permanents, notamment pour un véhicule,
    procédé dans lequel, selon un mode de fonctionnement principal, on génère des consignes pour l’onduleur/redresseur (20) en utilisant comme signal représentatif de la température : la mesure représentative de cette température fournie par un capteur de température et l’estimation représentative de cette température fournie par un module estimateur de température, pour tout ou partie des vitesses de rotation du rotor.
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