FR3124907A1 - Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d’une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride - Google Patents
Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d’une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride Download PDFInfo
- Publication number
- FR3124907A1 FR3124907A1 FR2107212A FR2107212A FR3124907A1 FR 3124907 A1 FR3124907 A1 FR 3124907A1 FR 2107212 A FR2107212 A FR 2107212A FR 2107212 A FR2107212 A FR 2107212A FR 3124907 A1 FR3124907 A1 FR 3124907A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- electric machine
- temperature
- winding
- measured
- correction
- 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
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 72
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 24
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
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
- H02P29/64—Controlling or determining the temperature of the winding
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers
- G01K15/005—Calibration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- G01M99/002—Thermal testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
- G01R31/346—Testing of armature or field windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2200/00—Type of vehicle
- B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
- B60Y2200/91—Electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2200/00—Type of vehicle
- B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
- B60Y2200/92—Hybrid vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Ce procédé de correction d’une mesure de température d’un bobinage (2) d’une machine électrique à courant alternatif (1), notamment d’un véhicule automobile (6) à propulsion électrique ou hybride, dans lequel on récupère, à chaque instant, une valeur mesurée de température (Tmes) du bobinage (2) mesurée par une sonde de température (5) située à la surface du bobinage (2), une valeur mesurée de vitesse de rotation (ω) de ladite machine électrique (1) mesurée par un capteur de position (9) et une valeur mesurée du courant efficace (Ieff) traversant un onduleur (7) commandant la machine électrique (1) et mesurée par un capteur de courant (10), corrige la valeur mesurée de température du bobinage (Tmes) en fonction de la température mesurée (Tmes) et d’une estimation (Ptot) des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique, l’estimation (Ptot) des pertes de chaleur totales corrigées dépendant d’une estimation (PJ) des pertes par effet Joule corrigée en fonction d’une correction des pertes de chaleur dues au caractère alternatif de la machine électrique (1) et d’une correction des pertes de chaleur dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique (1). Référence : figure 2
Description
La présente invention concerne le domaine des machines électriques tournantes, et en particulier la mesure de la température de telles machines.
Dans le cas de machines électriques comprenant notamment un bobinage, les sondes de température, telles que par exemple des capteurs de températures négatives, dites « CTN », sont disposées sur les surfaces externes des têtes de bobines, du fait des contraintes de la procédure de fabrication de telles machines électriques.
Les valeurs de température mesurées s’éloignent des valeurs de températures réelles au centre du bobinage, en particulier sur des profils de conduite dynamique. Cette disparité est renforcée par la présence de résistances de contact entres les fils de bobinage et la sonde de température éloignée du cœur du bobinage, ainsi que par le délai entre la mesure et la conduction de chaleur au long des fils de cuivre.
Dans le cadre d’un refroidissement d’une machine électrique par injection d’huile sur les têtes de bobine, le phénomène de sous-estimation des températures maximales du bobinage s’accroît.
De manière générale, sur une pluralité de topologies de machines électriques, le centre du bobinage constitue le point le plus chaud, de sorte qu’il est indispensable de le surveiller en continu sur les véhicules automobiles à propulsion électrique ou hybride.
Une sous-estimation de la température du bobinage peut conduire à une évaluation erronée de l’état de santé et thermique du bobinage et une surchauffe au-delà du grade thermique du bobinage qui peut provoquer la destruction, notamment, des isolants des fils de cuivre du bobinage, ainsi qu’un court-circuit, et par conséquence, une mise hors service de la machine électrique ou une mise en danger du conducteur.
Il est connu d’appliquer des marges sur les mesures de températures afin de limiter les problèmes ci-dessus. Toutefois, une telle application de marges peut fortement limiter les performances de la machine électrique, ce qui est ressenti directement par le conducteur par une limitation du couple demandé.
Par ailleurs, dans une machine électrique à courant alternatif triphasé, lorsque le véhicule est maintenu immobile en pente par appui sur la pédale d’accélération, le rotor ne tourne pas. Ainsi, le courant électrique n’est plus alternatif entre les trois phases. L’ensemble du courant passe ainsi en général dans une seule des trois phases, qui est donc la seule à chauffer, ou dans d’autres cas dans deux des trois phases, qui sont donc les seules à chauffer. Or, en général, la sonde de température est positionnée en face de l’une des trois phases dans une machine triphasée. Dans le cas où la sonde de température n’est pas en face de la phase alimentée en courant, la phase en face de laquelle elle est positionnée reste froide, et la sonde ne détecte donc pas la chauffe de la machine, qui peut atteindre une température limite.
Le but de l’invention est donc d’améliorer les mesures de température d’un bobinage d’une machine électrique, tout en garantissant les performances de la machine électrique et la protection de la machine électrique contre la surchauffe.
La présente invention a pour objet un procédé de correction d’une mesure de température d’un bobinage d’une machine électrique à courant alternatif, notamment d’un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride, dans lequel on récupère, à chaque instant, une valeur mesurée de température du bobinage mesurée par une sonde de température située à la surface du bobinage, une valeur mesurée de vitesse de rotation de ladite machine électrique mesurée par un capteur de position et une valeur mesurée du courant efficace traversant un onduleur commandant la machine électrique et mesurée par un capteur de courant.
On corrige la valeur mesurée de température du bobinage en fonction de la température mesurée et d’une estimation des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique, l’estimation des pertes de chaleur totales corrigées dépendant d’une estimation des pertes par effet Joule corrigée en fonction d’une correction des pertes de chaleur dues au caractère alternatif de la machine électrique et d’une correction des pertes de chaleur dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique
L’estimation des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique permet d’affiner une correction de la température mesurée du bobinage uniquement fondée sur une estimation des pertes de chaleur par effet Joule. En effet, d’autres sources peuvent être à l’origine de pertes de chaleur, comme des phénomènes physiques connus dérivant du caractère alternatif de la machine électrique, tels que l’effet de peau, ou les courants de Foucault, ou encore comme des pertes additionnelles dans la machine, principalement des pertes rotoriques et des pertes mécaniques, dépendant donc de la vitesse de rotation de la machine électrique et de son couple, en particulier dans le cas d’une machine refroidie par injection d’huile.
L’estimation des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique permet donc une correction plus précise de la température mesurée du bobinage.
Par ailleurs, la correction de la température mesurée du bobinage en fonction d’une part de l’estimation des pertes totales de chaleur de la machine électrique, et d’autre part en fonction de la température mesurée du bobinage elle-même permet de gérer l’importance de la correction appliquée en fonction de la température limite de la machine. En effet, à température basse par exemple, un risque de dépassement de cette température limite est faible, et donc l’application d’une correction importante a surtout pour effet de limiter les performances de la machine électrique. La prise en compte de la température mesurée permet donc une meilleure gestion de la machine électrique, afin de mieux garantir ses performances sans risque de surchauffe.
La correction des pertes de chaleur dues au caractère alternatif de la machine permet de corriger les pertes de chaleur dues à des phénomènes physiques dérivant du caractère alternatif de la machine électrique tels que par exemple l’effet de peau, et les courants de Foucault. Ces effets apparaissent surtout à hautes vitesses de rotation de la machine, et leur correction permet d’avoir une estimation des pertes totales de chaleur de la machine électrique plus précise à hauts régimes. Ainsi, la correction à apporter à la température mesurée du bobinage est affinée.
La correction des pertes de chaleur dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique permet de gérer l’éventuel surchauffe dans le cas du maintien immobile en pente du véhicule par appui sur la pédale d’accélération. En effet, dans cette situation, le régime de la machine est nul malgré un couple continu. De ce fait, du courant alimente la machine et la chauffe. Une correction des pertes de chaleur fondée sur le couple et le régime de la machine permet de prendre en compte cette situation, et d’éviter la surchauffe, même dans le cas où la sonde de température n’est pas placée de manière à détecter la chauffe de la machine. Néanmoins, l’intérêt de cette correction n’est pas limité à cette situation, et l’effet de précision augmentée sur la correction de la température mesurée est présent sur l’ensemble de l’espace couple-vitesse de rotation de la machine électrique.
Avantageusement, la correction des pertes dues au caractère alternatif de la machine électrique comprend l’application d’un premier facteur correctif issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test.
Par exemple, des thermocouples sont installés au cœur du bobinage des prototypes, ce qui n’est pas possible dans une machine électrique installée dans un véhicule automobile.
Le premier facteur correctif est déterminé en fonction de la valeur mesurée de température et de la valeur mesurée de vitesse de rotation de ladite machine électrique.
Avantageusement, la correction des pertes dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique comprend l’application d’un deuxième facteur correctif issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test, et déterminé en fonction de la valeur mesurée de vitesse de rotation de ladite machine électrique et d’une estimation de son couple.
Avantageusement, l’estimation des pertes par effet Joule est calculée en fonction du courant efficace et de la valeur mesurée de température du bobinage.
La dépendance de ces pertes par rapport à la température, par le changement de la résistance électrique en fonction de la température, est donc prise en compte.
Avantageusement, on détermine un facteur de correction de la température issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test en fonction de la température mesurée du bobinage et de l’estimation des pertes totales de chaleur corrigées, l’estimation des pertes totales de chaleur corrigées étant le produit de l’estimation des pertes par effet Joule, de la correction des pertes de chaleur dues au caractère alternatif de la machine électrique et de la correction des pertes de chaleur dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique.
Avantageusement, on calcule une valeur de correction intermédiaire en additionnant ledit facteur de correction avec la valeur mesurée de température du bobinage.
On peut ensuite calculer une valeur corrigée finale par filtrage par un intégrateur d’état discret de la valeur corrigée intermédiaire multipliée par un coefficient.
Selon un second aspect, l’invention concerne un système de correction de la mesure de température du bobinage d’une machine électrique, notamment d’un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride, comprenant une sonde de température située à la surface du bobinage, un capteur de position mesurant la vitesse de rotation de la machine électrique et un capteur de courant mesurant le courant efficace traversant un onduleur commandant la machine électrique.
Le système comprend un module configuré pour déterminer un facteur de correction de la température en fonction de la température mesurée du bobinage par la sonde de température et en fonction d’une estimation des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique réalisée dans un module d’estimation des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique.
Avantageusement, le module d’estimation des pertes de chaleur totales de la machine électrique est configuré pour déterminer l’estimation des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique en fonction du courant efficace, de la valeur de la température mesurée, de la vitesse de rotation mesurée de la machine électrique, et d’une estimation du couple délivré par la machine électrique, et dans lequel le module d’estimation des pertes de chaleur totales de la machine électrique comprend un module d’estimation des pertes par effet Joule, un module de correction des pertes dues au caractère alternatif de la machine électrique, et un module de correction des pertes dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique.
De préférence, le module de correction des pertes dues au caractère alternatif de la machine électrique est configuré pour déterminer un premier facteur correctif des pertes dues au caractère alternatif de la machine électrique en fonction de la valeur mesurée de température et de la valeur mesurée de vitesse de rotation de ladite machine électrique.
Avantageusement, le module de correction des pertes dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique est configuré pour déterminer un deuxième facteur correctif des pertes dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique en fonction de la valeur mesurée de vitesse de rotation de ladite machine électrique et d’une estimation du couple.
Avantageusement, le module d’estimation des pertes dues par effet Joule est configuré pour calculer une estimation des pertes par effet Joule en fonction du courant efficace et de la valeur mesurée de température du bobinage.
Avantageusement, le module d’estimation des pertes de chaleur totales de la machine électrique comprend un premier multiplicateur configuré pour multiplier les facteurs correctifs des pertes dues au caractère alternatif de la machine électrique et des pertes dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique et délivrant un facteur correctif global des pertes de chaleur, et un deuxième multiplicateur configuré pour multiplier l’estimation des pertes par effet Joule et le facteur correctif global des pertes de chaleur, et délivrant une estimation des pertes de chaleur totales de la machine électrique
De préférence, le module de correction comprend un premier sommateur configuré pour additionner le facteur de correction de la température avec la valeur mesurée de température du bobinage et délivrant une valeur corrigée intermédiaire
Avantageusement, le module de correction comprend un module d’application d’un coefficient à la valeur corrigée intermédiaire et un module de filtrage comportant un intégrateur d’état discret et délivrant une valeur corrigée finale.
L’invention concerne également un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant un moins une machine électrique, un onduleur, un moyen de contrôle de l’onduleur, un système de gestion des performances de la machine électrique, et un système de correction de la mesure de température du bobinage selon l’invention destiné à être intégré dans le moyen de contrôle de l’onduleur et configuré pour délivrer au système de gestion des performances de la machine électrique une valeur corrigée de la température du bobinage.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la illustre une machine électrique triphasée ;
- la illustre, de manière schématique, un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant un système de correction de température du bobinage selon l’invention ;
- la représente en détails le système de correction de température du bobinage de la ;
- la représente le module d’estimation des pertes de chaleur totales corrigées en entrée du système de correction de température du bobinage de la ; et
- la représente un mode de mise en œuvre d’un procédé de correction de température du bobinage selon l’invention.
La illustre une machine électrique triphasée 1 comprenant un bobinage 2 et trois phases d’alimentation en courant 3a, 3b et 3c disposées sur les têtes de bobines 4 du bobinage 2. Une sonde de température 5 est disposée sur les têtes de bobines 4 du bobinage 2, portée par la phase 3a de la machine électrique 1 et mesure à chaque instant la température Tmes du bobinage 2.
Tel qu’illustré à la , le véhicule automobile 6 à propulsion électrique ou hybride comprend un moins une machine électrique 1, un onduleur 7 et un moyen de contrôle de l’onduleur, comprenant un moyen logiciel de contrôle 8 destinée à contrôler l’onduleur 7 de la machine électrique 1.
En plus de la sonde de température 5, un capteur de position 9 est monté dans la machine électrique 1 et permet de mesurer une valeur de vitesse de rotation ω de ladite machine électrique 1.
Un capteur de courant 10 est monté dans l’onduleur 7 et permet de mesurer le courant efficace Ieff traversant l’onduleur 7.
Le véhicule automobile 6 comprend en outre un système 11 de correction de température du bobinage 2 destiné à être intégré dans le logiciel 8 permettant de contrôler la machine électrique 1. Le système 11 délivre une valeur corrigée Tcorr de la température du bobinage 2. Par exemple, la valeur corrigée Tcorr est délivrée à un système de gestion des performances de la machine électrique 1, non représenté sur les figures, du moyen de contrôle de l’onduleur.
Le logiciel 8 du moyen de contrôle de l’onduleur reçoit en entrée la température mesurée Tmes issue de la sonde de température 5, la valeur mesurée de la vitesse de rotation, ou régime, notée ω de la machine électrique 1 issue du capteur de position 9, le courant efficace Ieff issu du capteur de courant 10, et une estimation du couple moteur C déterminée dans un module 12 d’estimation du couple moteur selon les méthodes connues en fonction de données électromagnétiques sur les courants d’entrée de la machine électrique 1.
Le système 11 de correction de température du bobinage 2 reçoit en entrée la température mesurée Tmes du bobinage 2 d’une part et une estimation Ptotdes pertes de chaleur totales corrigées d’autre part. Cette estimation Ptotdes pertes totales corrigées est obtenue à partir d’un module 13 d’estimation des pertes de chaleur totales corrigées illustré en détails sur la .
Le module 13 d’estimation des pertes de chaleur totales corrigées comprend un module 14 d’estimation des pertes par effet Joules PJ, un module 15 de correction des pertes de chaleur dues au caractère alternatif de la machine électrique 1 et un module 16 de correction des pertes de chaleur dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique 1. Le module 13 d’estimation des pertes de chaleur totales corrigées reçoit en entrée la température mesurée Tmes du bobinage 2, la valeur mesurée de la vitesse de rotation, ou régime, notée ω de la machine électrique 1, le courant efficace Ieff, et l’estimation du couple moteur C.
Le module d’estimation 14 des pertes par effet Joule détermine une estimation des pertes par effet Joule PJen fonction du courant efficace Ieff et de la température mesurée Tmes. La dépendance de ces pertes par rapport à la température, par le changement de la résistance électrique R en fonction de la température, est également prise en compte par l’équation suivante :
Le module 15 de correction des pertes de chaleur dues au caractère alternatif de la machine 1 détermine un premier facteur correctif F1 des pertes de chaleur en fonction de la valeur mesurée de la température Tmes du bobinage 2 et de la valeur mesurée ω de la vitesse de rotation de la machine électrique 1. Ce premier facteur correctif F1 est issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test, et varie en fonction des valeurs mesurées Tmes de température du bobinage 2 d’une part, et des valeur mesurées ω de la vitesse de rotation de la machine électrique 1 d’autre part.
Le module 16 de correction des pertes de chaleur dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique 1 détermine un deuxième facteur correctif F2 des pertes de chaleur en fonction de la valeur mesurée ω de la vitesse de rotation de la machine électrique 1 et de l’estimation du couple C. Ce deuxième facteur correctif F2 est issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test, et varie en fonction des valeurs d’estimation du couple C et des valeur mesurées ω de la vitesse de rotation de la machine électrique. Le tableau des facteurs F2 est en fonction du couple et de la vitesse de rotation, ou régime, de la machine électrique 1.
Dans le cas d’un maintien en pente, la vitesse de rotation est très faible, de l’ordre de 0 à 10 tours par minute. Dans ce cas, le facteur correctif F2 délivré par le module 16 est beaucoup plus élevé, que dans le reste du spectre de vitesses de rotation de la machine, de manière à éviter une surchauffe de la machine électrique 1 dans le cas décrit précédemment où la sonde de température n’est pas placée sur la bonne phase 3a. Ainsi, le facteur correctif pour des vitesses de rotation faibles peut être par exemple de l’ordre de quinze fois le facteur correctif F2 délivré pour des vitesses de rotation supérieures et autour de 10 tours par minute.
Le module 13 d’estimation des pertes de chaleur totales corrigées comprend en outre un premier multiplicateur 17 configuré pour multiplier les premier et deuxième facteurs correctifs F1 et F2, et délivrant un facteur correctif global F des pertes de chaleur, et un deuxième multiplicateur 18 configuré pour multiplier le facteur correctif global F des pertes de chaleur avec l’estimation des pertes par effet Joule PJ, délivrant ainsi une estimation Ptotdes pertes de chaleur totales de la machine électrique 1.
Comme décrit précédemment, le système 11 de correction de température du bobinage 2 reçoit en entrée la température mesurée Tmes d’une part et une estimation Ptotdes pertes de chaleur totales corrigées d’autre part.
Le système 11 de correction de température du bobinage 2, illustré en détails sur la , comprend un module 19 de correction de la température mesurée Tmes par la sonde de température 5 délivrant un facteur de correction K1 en fonction de l’estimation Ptotdes pertes de chaleur totales de la machine 1 et en fonction de la température mesurée Tmes du bobinage 2. Le facteur de correction K1 de la température est issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test, et varie en fonction des valeurs mesurées Tmes de température du bobinage 2 d’une part, et de l’estimation Ptotdes pertes de chaleur totales de la machine d’autre part.
Le module 19 de correction délivre ainsi un facteur K1 de correction de la température mesurée Tmes différent pour une même valeur de température mesurée mais pour deux valeurs de pertes totales estimées différentes.
De la même manière, le module 19 de correction délivre un facteur K1 de correction de la température mesurée Tmes différent pour une même valeur de pertes totales estimées mais pour deux températures mesurées différentes.
De cette façon, la correction est beaucoup plus précise, et l’on peut décider de ne pas trop corriger une température mesurée, si celle-ci n’est pas très élevée malgré de fortes pertes estimées, la probabilité que la température limite soit dépassée restant faible.
Le système 11 de correction de température du bobinage 2 comprend en outre un sommateur 20 configuré pour additionner la valeur de la température mesurée Tmes avec le facteur K1 de correction de la température mesurée Tmes, et délivrant une valeur de correction intermédiaire T1.
Le système 11 de correction de température du bobinage 2 comprend également un module 21 d’application d’un coefficient Kp à l’entrée d’un module 22 de filtrage comportant un intégrateur d’état discret et délivrant une valeur corrigée finale Tcorr. La valeur corrigée finale Tcorr est ensuite rebouclée et soustraite dans le sommateur 20. Le coefficient Kp est le gain du filtre appliqué dans le module 22.
Ainsi, le système 11 de correction de température permet de recaler efficacement la température mesurée Tmes en surface du bobinage sur la température réelle au cœur du bobinage.
L’organigramme représenté sur la illustre un exemple de procédé 500 mis en œuvre par le système représenté sur la .
Lors d’une première étape 501, on récupère la valeur mesurée de température Tmes du bobinage 2, mesurée par la sonde de température 5, la valeur de vitesse de rotation ω de ladite machine électrique 1 mesurée par le capteur de position 9 et la mesure du courant efficace Ieff traversant l’onduleur 7 mesurée par le capteur de courant 10.
A l’étape 502, on estime le couple moteur C délivré par la machine électrique 1.
A l’étape 503, on calcule une estimation des pertes par effet Joule PJcalculée en fonction du courant efficace Ieff et de la température mesurée Tmes.
La dépendance de ces pertes PJpar rapport à la température, par le changement de la résistance électrique R en fonction de la température, est également prise en compte par l’équation suivante :
Lors de l’étape 504 suivante, on détermine un premier facteur F1 de correction des pertes de chaleur dues au caractère alternatif de la machine électrique 1.
Le premier facteur correctif F1 varie en fonction de la valeur mesurée de la température Tmes du bobinage 2 et de la vitesse de rotation de la machine électrique. Le premier facteur correctif F1 est issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test.
A l’étape 505, on détermine un deuxième facteur F2 de correction des pertes de chaleur dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique 1.
Le deuxième facteur correctif F2 varie en fonction de la valeur de la vitesse de rotation de la machine électrique 1 et de l’estimation du couple C. Le deuxième facteur correctif F2 est issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test.
A l’étape 506, on calcule un facteur correctif global F des pertes de chaleur en multipliant lesdits premier et deuxième facteurs correctifs F1, F2 et à l’étape 507, on calcule l’estimation des pertes totales de chaleur corrigées de la machine électrique 1 en multipliant le facteur correctif global F avec la valeur d’estimation des pertes par effet Joule PJcalculée à l’étape 503.
A l’étape 508, on détermine un facteur K1 de correction de la température mesurée Tmes par la sonde de température 5.
Le facteur de correction K1 varie en fonction de l’estimation des pertes de chaleur totales de la machine 1 et en fonction de la température mesurée Tmes du bobinage 2. Le facteur de correction K1 de la température est issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test.
A l’étape 509, on détermine une valeur corrigée intermédiaire T1 en additionnant ledit facteur K1 de correction de la température mesurée Tmes avec la valeur mesurée Tmes de température du bobinage 2.
Les étapes 510 et 511 mettent en œuvre une boucle de régulation sur cette valeur corrigée intermédiaire T1. A l’étape 510, on applique un coefficient Kp à l’erreur sur ladite valeur corrigée intermédiaire T1 et à l’étape 511, on calcule une valeur corrigée finale Tcorr par filtrage par un intégrateur d’état discret de la valeur précédente qui est l’erreur multipliée par le gain Kp. La fonction de transfert en z de cet intégrateur discret est de la forme :
Avec T, est la période d’échantillonnage.
La valeur corrigée finale Tcorr est ensuite rebouclée et soustraite lors de l’étape 509, à la valeur corrigée intermédiaire T1.
Le procédé de correction de la température mesurée par rapport à la température réelle au cœur du bobinage est construit et alimenté en fonction de mesures expérimentales réalisées au préalable sur des prototypes. Par exemple, des thermocouples sont installés au cœur du bobinage des prototypes, ce qui n’est pas possible dans une machine électrique installée dans un véhicule automobile.
Grace à l’invention, la mesure de température d’un bobinage d’une machine électrique est améliorée, se rapprochant de la valeur réelle de température au cœur du bobinage, tout en garantissant les performances de la machine électrique et la protection de la machine électrique contre la surchauffe.
Claims (16)
- Procédé de correction d’une mesure de température d’un bobinage (2) d’une machine électrique à courant alternatif (1), notamment d’un véhicule automobile (6) à propulsion électrique ou hybride, dans lequel on récupère, à chaque instant, une valeur mesurée de température (Tmes) du bobinage (2) mesurée par une sonde de température (5) située à la surface du bobinage (2), une valeur mesurée de vitesse de rotation (ω) de ladite machine électrique (1) mesurée par un capteur de position (9) et une valeur mesurée du courant efficace (Ieff) traversant un onduleur (7) commandant la machine électrique (1) et mesurée par un capteur de courant (10), le procédé de correction corrigeant la valeur mesurée de température du bobinage (Tmes) en fonction de la température mesurée (Tmes) et d’une estimation (Ptot) des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique, l’estimation (Ptot) des pertes de chaleur totales corrigées dépendant d’une estimation (PJ) des pertes par effet Joule corrigée en fonction d’une correction des pertes de chaleur dues au caractère alternatif de la machine électrique (1) et d’une correction des pertes de chaleur dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique (1).
- Procédé de correction selon la revendication 1, dans lequel la correction des pertes dues au caractère alternatif de la machine électrique (1) comprend l’application d’un premier facteur correctif (F1) issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test, et déterminé en fonction de la valeur mesurée de température (Tmes) et de la valeur mesurée de vitesse de rotation (ω) de ladite machine électrique (1).
- Procédé de correction selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la correction des pertes dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique (1) comprend l’application d’un deuxième facteur correctif (F2) issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test, et déterminé en fonction de la valeur mesurée de vitesse de rotation (ω) de ladite machine électrique (1) et d’une estimation de son couple (C).
- Procédé de correction selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’estimation des pertes par effet Joule (PJ) est calculée en fonction du courant efficace (Ieff) et de la valeur mesurée de température (Tmes) du bobinage (2).
- Procédé de correction selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel on détermine un facteur de correction (K1) de la température issu d’essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test en fonction de la température mesurée (Tmes) du bobinage (2) et de l’estimation (Ptot) des pertes totales de chaleur corrigées, l’estimation (Ptot) des pertes totales de chaleur corrigées étant le produit de l’estimation (PJ) des pertes par effet Joule, de la correction (F1) des pertes de chaleur dues au caractère alternatif de la machine électrique (1) et de la correction (F2) des pertes de chaleur dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique (1).
- Procédé de correction selon la revendication 5, dans lequel on calcule une valeur de correction intermédiaire (T1) en additionnant ledit facteur de correction (K1) avec la valeur mesurée (Tmes) de température du bobinage (2).
- Procédé de correction de la mesure de température du bobinage selon la revendication 6, dans lequel on calcule une valeur corrigée finale (Tcorr) par filtrage par un intégrateur d’état discret de la valeur de correction intermédiaire (T1) multipliée par un coefficient (Kp).
- Système (11) de correction de la mesure de température du bobinage (2) d’une machine électrique (1), notamment d’un véhicule automobile (6) à propulsion électrique ou hybride, comprenant une sonde de température (5) située à la surface du bobinage (2), un capteur de position (9) mesurant la vitesse de rotation (ω) de la machine électrique (1) et un capteur de courant (10) mesurant le courant efficace (Ieff) traversant un onduleur (7) commandant la machine électrique (1), caractérisé en ce qu’il comprend un module (19) configuré pour déterminer un facteur de correction (K1) de la température en fonction de la température mesurée (Tmes) du bobinage (2) par la sonde de température (5) et en fonction d’une estimation (Ptot) des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique (1) réalisée dans un module (13) d’estimation des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique.
- Système (11) de correction selon la revendication 8, dans lequel le module (13) d’estimation des pertes de chaleur totales de la machine électrique (1) est configuré pour déterminer l’estimation (Ptot) des pertes de chaleur totales corrigées de la machine électrique (1) en fonction du courant efficace (Ieff), de la valeur de la température mesurée (Tmes), de la vitesse de rotation (ω) mesurée de la machine électrique (1), et d’une estimation du couple (C) délivré par la machine électrique (1), et dans lequel le module (13) d’estimation des pertes de chaleur totales de la machine électrique (1) comprend un module (14) d’estimation des pertes par effet Joule, un module (15) de correction des pertes dues au caractère alternatif de la machine électrique (1), et un module (16) de correction des pertes dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique (1).
- Système (11) de correction selon la revendication 9, dans lequel le module (15) de correction des pertes dues au caractère alternatif de la machine électrique (1) est configuré pour déterminer un premier facteur correctif (F1) des pertes dues au caractère alternatif de la machine électrique (1) en fonction de la valeur mesurée de température (Tmes) et de la valeur mesurée (ω) de vitesse de rotation de ladite machine électrique (1).
- Système (11) de correction selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le module (16) de correction des pertes dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique (1) est configuré pour déterminer un deuxième facteur correctif (F2) des pertes dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique en fonction de la valeur mesurée (ω) de vitesse de rotation de ladite machine électrique (1) et d’une estimation du couple (C).
- Système (11) de correction selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel le module (14) d’estimation des pertes dues par effet Joule est configuré pour calculer une estimation (PJ) des pertes par effet Joule en fonction du courant efficace (Ieff) et de la valeur mesurée de température (Tmes) du bobinage (2).
- Système (11) de correction selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel le module (13) d’estimation des pertes de chaleur totales de la machine électrique (1) comprend un premier multiplicateur (17) configuré pour multiplier les facteurs correctifs des pertes dues au caractère alternatif de la machine électrique (F1) et des pertes dues au couple et à la vitesse de rotation de la machine électrique (F2) et délivrant un facteur correctif global (F) des pertes de chaleur, et un deuxième multiplicateur (18) configuré pour multiplier l’estimation (PJ) des pertes par effet Joule et le facteur correctif global (F) des pertes de chaleur, et délivrant une estimation (Ptot) des pertes de chaleur totales de la machine électrique (1).
- Système (11) de correction selon l’une quelconque des revendications 8 à 13, comprenant un premier sommateur (20) configuré pour additionner le facteur de correction (K1) de la température avec la valeur mesurée (Tmes) de température du bobinage (2) et délivrant une valeur corrigée intermédiaire (T1).
- Système (11) de correction selon la revendication 14, comprenant un module (21) d’application d’un coefficient (Kp) à la valeur corrigée intermédiaire (T1) et un module (22) de filtrage comportant un intégrateur d’état discret et délivrant une valeur corrigée finale (Tcorr).
- Véhicule automobile (6) à propulsion électrique ou hybride comprenant un moins une machine électrique (1), un onduleur (7), un moyen de contrôle de l’onduleur, un système de gestion des performances de la machine électrique (1), et un système (11) de correction de la mesure de température du bobinage (2) selon l’une quelconque des revendications 8 à 15 destiné à être intégré dans le moyen de contrôle de l’onduleur et configuré pour délivrer au système de gestion des performances de la machine électrique (1) une valeur corrigée (Tcorr) de la température du bobinage (2).
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2107212A FR3124907B1 (fr) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d’une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride |
| PCT/EP2022/068139 WO2023275288A1 (fr) | 2021-07-02 | 2022-06-30 | Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d'une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride |
| CN202280051892.0A CN117813760A (zh) | 2021-07-02 | 2022-06-30 | 用于校正尤其是电动车辆或混合动力车辆的电机的测得的绕组温度的方法和系统 |
| EP22744414.8A EP4364288A1 (fr) | 2021-07-02 | 2022-06-30 | Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d'une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride |
| KR1020247002693A KR20240027723A (ko) | 2021-07-02 | 2022-06-30 | 전기 기계, 특히 전기 추진 또는 하이브리드 추진 차량용 전기 기계의 측정된 권선 온도를 보정하는 방법 및 시스템 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2107212A FR3124907B1 (fr) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d’une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride |
| FR2107212 | 2021-07-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3124907A1 true FR3124907A1 (fr) | 2023-01-06 |
| FR3124907B1 FR3124907B1 (fr) | 2023-07-14 |
Family
ID=77821866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2107212A Active FR3124907B1 (fr) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d’une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4364288A1 (fr) |
| KR (1) | KR20240027723A (fr) |
| CN (1) | CN117813760A (fr) |
| FR (1) | FR3124907B1 (fr) |
| WO (1) | WO2023275288A1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1959532A1 (fr) * | 2007-02-16 | 2008-08-20 | Abb Research Ltd. | Surveillance de la température sans capteur pour un moteur de robot industriel |
| US20170133972A1 (en) * | 2014-06-27 | 2017-05-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Rotating electric machine winding temperature estimation device and rotating electric machine winding temperature estimation method |
| WO2020015955A1 (fr) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | Renault S.A.S | Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d'une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride |
-
2021
- 2021-07-02 FR FR2107212A patent/FR3124907B1/fr active Active
-
2022
- 2022-06-30 KR KR1020247002693A patent/KR20240027723A/ko unknown
- 2022-06-30 WO PCT/EP2022/068139 patent/WO2023275288A1/fr active Application Filing
- 2022-06-30 CN CN202280051892.0A patent/CN117813760A/zh active Pending
- 2022-06-30 EP EP22744414.8A patent/EP4364288A1/fr active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1959532A1 (fr) * | 2007-02-16 | 2008-08-20 | Abb Research Ltd. | Surveillance de la température sans capteur pour un moteur de robot industriel |
| US20170133972A1 (en) * | 2014-06-27 | 2017-05-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Rotating electric machine winding temperature estimation device and rotating electric machine winding temperature estimation method |
| WO2020015955A1 (fr) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | Renault S.A.S | Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d'une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117813760A (zh) | 2024-04-02 |
| FR3124907B1 (fr) | 2023-07-14 |
| KR20240027723A (ko) | 2024-03-04 |
| WO2023275288A1 (fr) | 2023-01-05 |
| EP4364288A1 (fr) | 2024-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2901647A1 (fr) | Dispositif et procede de commande de puissance pour une machine dynamo electrique du type a enroulement de champ | |
| EP2991853A1 (fr) | Procede de gestion du refroidissement d'une batterie a seuils de refroidissement ajustables | |
| EP3824544A1 (fr) | Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d'une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride | |
| EP3069441B1 (fr) | Procede et systeme de commande d'une machine electrique triphasee de vehicule automobile alimentee par des tensions hachees | |
| FR3124907A1 (fr) | Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d’une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride | |
| EP3867093B1 (fr) | Système de diagnostic sur place de la batterie d'un vélo électrique | |
| EP0660502A1 (fr) | Ralentisseur à courants de Foucault à estimation de couple | |
| CA2827403C (fr) | Procede de calibration d'un couplemetre a torsion | |
| FR2733830A1 (fr) | Dispositif et procede d'evaluation de la temperature instantanee et/ou de controle de l'echauffement et/ou d'extrapolation de la temperature d'equilibre de moyens mobiles | |
| FR2989777A1 (fr) | Correction d'une mesure de temperature d'une sonde de temperature de type a resistance thermometrique | |
| WO2011051376A1 (fr) | Procede de caracterisation thermique d'une portion de materiau | |
| EP2946183B1 (fr) | Calcul de la temperature d'elements d'un onduleur alimentant une machine electrique | |
| FR2665588A1 (fr) | Procede et dispositif de commande de moteur asynchrone par regulation de flux d'induction magnetique. | |
| EP3010747B1 (fr) | Equipement de ralentisseur à courants de foucault | |
| EP3733466B1 (fr) | Procede d'alimentation d'un actionneur electromecanique de freinage de roue d'aeronef | |
| Agamloh et al. | Alternative methods for electric machine rated load temperature tests | |
| FR3077446B1 (fr) | Procede d'estimation d'un courant continu genere par une machine electrique tournante | |
| FR3096141A1 (fr) | Dispositif électronique et procédé d'estimation d'une résistance rotorique d'une machine électrique | |
| Abdullah et al. | Study of temperature rise in small brushed DC motor components under different speed | |
| FR3083039A1 (fr) | Dispositif de surveillance d'une machine electrique synchrone a aimants permanents de traction d'un vehicule automobile | |
| FR3033961A1 (fr) | Gestion d'une machine asynchrone de vehicule automobile. | |
| FR2823028A1 (fr) | Procede de determination du couple d'entrainement d'un alternateur | |
| FR3142053A1 (fr) | Dispositif de contrôle pour machine électrique, procédé, machine électrique et véhicule automobile associés | |
| FR2991119A1 (fr) | Procede de commande d'une machine electrique pour la determination de la temperature du rotor | |
| FR2824914A1 (fr) | Equipement et procede du mesure de l'acceleration vibratoire radiale instantanee |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20230106 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| CA | Change of address |
Effective date: 20230512 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |