WO2006059023A1

WO2006059023A1 - Procede de commande pour un fonctionnement en mode courant continu d'un ensemble d'entrainement de vehicule a moteur thermique

Info

Publication number: WO2006059023A1
Application number: PCT/FR2005/050908
Authority: WO
Inventors: Serge Loudot; Armando Fonseca
Original assignee: Renault S.A.S.
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2006-06-08
Also published as: FR2878662A1; JP2008522569A; EP1820264A1; JP5207739B2; FR2878662B1; US7643914B2; US20080167769A1

Abstract

Dans le procédé de commande d'un ensemble d'entraînement (22) de véhicule, on applique à une machine (6) à réluctance variable une valeur de consigne d'angle de conduction supérieure à 180° pour un fonctionnement de la machine en mode courant continu qui est ajustée en fonction d'une mesure de contrôle de la stabilité du fonctionnement de la machine dans ce mode courant continu.

Description

Procédé de commande pour un fonctionnement en mode courant continu d'un ensemble d'entraînement de véhicule à moteur thermique

L'invention concerne les ensembles d'entraînement de véhicule comprenant un moteur thermique, ainsi que les procédés de commande de tels ensembles.

On a représenté à la figure 1 un exemple de réalisation classique d'un tel ensemble. L'ensemble 2 constitue un ensemble d'entraînement de véhicule automobile. Cet ensemble comprend de façon connue en soi un moteur thermique 4, tel qu'un moteur à essence ou un moteur diesel. Il comprend un altemo-démarreur formé par une machine 6 à réluctance variable d'un type connu en soi. Cette machine 6 peut être reliée mécaniquement au moteur 4 pour fournir un couple à ce dernier, notamment en vue de le faire démarrer lorsqu'il est à l'arrêt. Cette liaison mécanique d'un type connu en soi porte la référence 8 sur la figure 1. L'ensemble comporte une unité de commande 10 comportant des moyens informatiques classiques lui permettant de commander les différents organes de l'ensemble comme on le verra ci-après. L'ensemble 2 comporte également un onduleur 12 au moyen duquel l'unité de commande 10 pilote le fonctionnement de la machine électronique 6.

L'ensemble 2 comporte par ailleurs un capteur de position et/ou un capteur de vitesse 14 permettant à l'unité 10 de connaître à chaque instant une mesure de la vitesse de la machine 6.

On a représenté sur la figure 2 une topologie d'onduleur classique pour la commande d'une phase moteur. Sur cette figure 2, V_Dc représente la tension continue d'alimentation de l'onduleur, I₁ et I₂ deux interrupteurs électriques commutables à l'ouverture et à la fermeture et D₁ et D₂ deux diodes.

Un procédé de commande d'un tel ensemble d'entraînement de véhicule (comportant comme on l'a vu une machine à réluctance associé à un onduleur) est généralement utilisé pour contrôler le couple délivré par cet ensemble d'entraînement. Plus précisément encore, un tel procédé de commande d'un ensemble d'entraînement de véhicule a pour objectif, pour une tension d'alimentation donnée, et pour un ensemble onduleur/machine à réluctance donné, de délivrer un couple le plus important possible (tant en mode moteur qu'en mode générateur) sur la plage de fonctionnement de la machine, et ce principalement dans les hautes vitesses. II s'agit effectivement de parvenir au meilleur compromis coût/poids/volume pour l'ensemble d'entraînement machine-onduleur.

On a illustré sur les figures 3 et 4 l'allure des courants et des tensions de phase tels que représentés sur la figure 2, respectivement à basse vitesse et à haute vitesse, en fonction de l'angle électrique du rotor (cet angle étant nul lorsque la dent du rotor est en conjonction avec la dent du stator).

On sait qu'une machine à réluctance variable telle que la machine 6 de la figure 1 se pilote essentiellement par trois variables : - les angles de début de magnétisation ON et de fin de magnétisation

OFF ; - et, dans les basses vitesses, le courant de phase crête qui est régulé

(ihm) ;

La magnétisation de la phase de la machine se fait dans l'intervalle de temps constitué par l'angle de conduction Θp=OFF-ON.

On notera que pour obtenir une démagnétisation complète, l'angle de conduction Θp doit être inférieur à 180°.

Afin de piloter la machine à réluctance variable, on utilise comme paramètres d'entrée de l'unité de commande 10 les paramètres de commande (ON, Θp, l|_im) à basse vitesse et (ON, Θp) à haute vitesse ; ces paramètres étant optimisés pour chaque point de fonctionnement couple- vitesse.

Comme illustré à la figure 1 , et de façon connue en soi, la machine 6 est pilotée par l'unité de commande 10 au moyens de loi de commande issues de tables qui donnent les angles d'amorçage (ON), de conduction (Θp) et le courant crête (l|_im) en fonction de la vitesse de la machine obtenue à partir du capteur 14. Ces grandeurs sont également déterminées en fonction du couple à délivrer par la liaison 8. Eventuellement, on pourra également prendre en compte la tension d'alimentation continue V_Dc de l'onduleur si celle-ci est susceptible de varier, ainsi que d'autres paramètres tels que la température des bobinages par exemple.

A chaque période électrique, un pointeur est défini en fonction de ces paramètres externes (vitesse, tension d'alimentation, température des bobinages, etc.) et de la consigne du couple. Ce pointeur adresse alors les tables d'angle qui fournissent les paramètres de commande (ON, Θp, l|_im) à basse vitesse et (ON, Θp) à haute vitesse.

Le couple délivré par la machine 6 à vitesse constante est proportionnel à l'énergie transmise par une phase du moteur. Il est donc proportionnel à la surface des courbes représentées sur les figures 5 et 6 qui illustrent l'évolution du flux associé à une phase de la machine en fonction du courant de phase, pour une machine fonctionnant respectivement à haute vitesse et à basse vitesse. L'énergie issue de la conversion électromécanique est ainsi caractérisée par la surface (ou cycle énergétique) délimitée par la trajectoire parcourue par le flux de phase et le courant de phase au cours d'une période électrique. Les figures 5 et 6 représentent ainsi l'énergie transmise lors d'une période électrique pour une machine fonctionnant respectivement à haute vitesse et à basse vitesse.

On constate qu'à haute vitesse le cycle énergétique est très réduit par rapport à la quantité d'énergie potentiellement utilisable, c'est-à-dire telle que délimitée par les inductances de phases minimum (dents en opposition), maximum (dents en conjonction), et le courant phase maximum admissible l,_im.

A basse vitesse en revanche, on constate que le cycle énergétique est mieux utilisé, la trajectoire parcourue délimitant la quasi-totalité de la surface maximale.

Afin de pallier au rendement réduit à haute vitesse limitant de fait le couple disponible sur l'arbre moteur, il a été proposé un mode de fonctionnement dit mode de courant continu selon lequel un angle de conduction Θp supérieur à 180° électrique (la durée de fluxage étant supérieure à la durée de défluxage) est appliqué.

Un tel angle de conduction Θp supérieur à 180° pour un fonctionnement en mode courant continu peut s'écrire Θp= ΔΘp + 180°, où ΔΘp est dénommé angle de conduction supplémentaire.

On a représenté sur les figures 7 et 8 l'intérêt du mode courant continu : pour un même ensemble onduleur-machine et une même tension d'alimentation, un gain de couple important peut être obtenu dans les hautes vitesses. La figure 7 (respectivement 8) permet de comparer le couple maximum

(resp. la puissance) en fonction de la vitesse pouvant être obtenu avec la loi de commande classique (traits pointillés) et avec la loi de commande du mode courant continu (traits pleins).

On constate l'obtention d'un net gain en couple (resp. en puissance) lorsque le mode courant continu est utilisé.

On a représenté sur la figure 9 l'évolution, sous l'effet de l'application d'un angle de conduction Θp supérieur à 180°, de l'énergie transmise sur plusieurs périodes électriques à vitesse de rotation constante. La saturation progressive de période en période produit un accroissement du cycle énergétique (ie. de la surface parcourue) et donc du couple disponible sur l'arbre moteur.

La figure 10 illustre l'augmentation progressive du couple moyen délivré par la machine sur chaque période électrique, par rapport à la première période, dans les mêmes conditions d'opération que celles de la figure 9. La discontinuité de la croissance du couple représentée sur la figure 10 provient de l'action d'une loi de régulation qui agit sur les lois de commande (angles d'amorçage de blocage, et limitation du courant crête) de façon à maintenir constant le cycle énergétique et donc le couple.

On précise ici que le gain en couple dépend : - de la vitesse de la machine,

- de la conception même de la machine, - de la commande appliquée (angles, limitation du courant, roue libre). Comme cela a été vu ci-dessus, en particulier au regard des figures 7 et 8, le mode courant continu s'avère avantageux en ce qu'il permet un gain de couple important dans les hautes vitesses. Le mode courant continu est cependant un mode intrinsèquement instable, dans lequel la stabilité du flux et la stabilité du courant sont difficilement maîtrisées.

Par ailleurs, comme on l'a vu ci-dessus, lorsque l'on utilise le mode courant continu, le couple moyen croît sur plusieurs périodes électriques avant d'atteindre son niveau de consigne (à la différence d'un fonctionnement classique, en mode discontinu, pour lequel le couple moyen désiré est obtenu dès la première période électrique). En mode courant continu, la réponse du système à un couple de consigne souhaité est donc peu réactive. Le document EP 0 534 761 envisage de stabiliser un fonctionnement en mode courant continu, obtenu au moyen d'une augmentation de la durée de conduction de la machine au-delà de la moitié d'une période électrique, afin de profiter du gain de couple à hautes vitesses offert par ce mode de fonctionnement. Ce document montre qu'il est possible de réguler le flux, et donc indirectement le couple, en faisant varier l'angle de conduction Θp.

Mais ce document se contente d'utiliser des paramètres de contrôle préprogrammés et stockés dans une table de correspondance et ne précise aucunement comment l'angle de conduction Θp est varié. A fortiori, ce document n'envisage aucune loi de pilotage dynamique de l'angle de conduction Θp.

Par ailleurs, ce document n'aborde aucunement la problématique de la faible réactivité du système en mode courant continu pour atteindre un couple de consigne.

L'invention a pour objectif de proposer un pilotage dynamique de la machine à réluctance variable apte à permettre la commande d'un ensemble d'entraînement de véhicule automobile dans le mode courant continu tout en assurant la stabilité du flux et du courant dans la machine.

Plus spécifiquement, l'invention vise à améliorer la réactivité d'un ensemble d'entraînement de véhicule en mode courant continu pour atteindre un couple de consigne en un minimum de périodes électriques.

A cet effet, l'invention propose, selon un premier aspect, un procédé de commande d'un ensemble d'entraînement de véhicule, caractérisé en ce qu'on applique à une machine à réluctance variable une valeur de consigne d'angle de conduction supérieure à 180° pour un fonctionnement de la machine en mode courant continu, qui est ajustée en fonction d'une mesure de contrôle de la stabilité du fonctionnement de la machine dans ce mode courant continu.

Certains aspects préférés, mais non limitatifs, de ce procédé sont les suivants : - la mesure de contrôle de stabilité peut être réalisée à l'aide d'une estimation du flux de phase ;

- le flux peut être estimé par intégration de la tension appliquée à cette phase lors d'une période électrique selon

Φestimέ ≈

- R_pUme - I_phase)dt , où R_phase désigne la résistance du bobinage statorique, U_phase la tension de phase et l_phase le courant de phase ;

- on réalise une mesure directe de la tension de phase ;

- les ordres de commande de début et de fin de magnétisation et le courant de phase sont utilisés pour déterminer la tension de phase, celle- ci étant égale à la tension d'alimentation V_Dc pendant la durée de la magnétisation, à -V_Dc pendant la durée de la démagnétisation, et à zéro durant les phases de roue libre ou lorsque le courant de phase est nul ;

- l'estimation du flux peut être périodiquement mise à jour à l'aide d'une valeur du flux mesurée ; - l'estimation du flux est recalée à chaque période électrique, lors du passage en opposition, à la valeur L₀.l_Phase où L₀ est l'inductance en opposition et l_Phase le courant mesuré à l'instant du passage en opposition ;

- la mesure de stabilité peut être une mesure de contrôle du flux selon laquelle on mesure l'écart entre la valeur du flux de consigne et la valeur du flux estimé ;

- la mesure de stabilité peut être une mesure de contrôle du couple selon laquelle on calcule l'écart entre la valeur du couple de consigne et une valeur de couple estimé obtenue à partir de ladite estimation du flux ;

- le couple peut être estimé, à l'aide de l'estimation du flux, en calculant la différence entre l'énergie transmise lors de la phase de magnétisation et l'énergie renvoyée lors de la phase de démagnétisation ;

- l'écart peut être traité par un correcteur pourvu d'une loi de correction adaptée pour modifier l'angle de conduction appliqué à la machine de manière à rendre ledit écart nul ; - la loi de correction peut être de type proportionnel-intégral ;

- on peut appliquer à la machine sur un période électrique, un angle de conduction Θp calculé à partir de l'estimation du flux calculée à la période électrique précédente ; la valeur de l'estimation du flux lors de la première période peut être imposée à une valeur prédéterminée, telle que celle du flux obtenu pour un angle de conduction de 180°.

Selon un deuxième aspect, l'invention propose un ensemble d'entraînement pour véhicule comprenant :

- un moteur thermique ; - une machine à réluctance variable ; et une unité de commande caractérisé en ce que l'unité de commande est adaptée pour appliquer à la machine une valeur de consigne d'angle de conduction supérieur à 180° pour un fonctionnement de la machine en mode courant continu qui est ajustée en fonction d'une mesure de contrôle de la stabilité du fonctionnement de la machine dans ce mode courant continu. Certains aspects préférés, mais non limitatifs, de cet ensemble d'entraînement sont les suivants :

- l'unité de commande comporte des moyens pour calculer une estimation du flux et pour ajuster l'angle de conduction en fonction de cette estimation ;

- l'unité de commande comporte des moyens pour réaliser une mesure de contrôle du flux en calculant l'écart entre la valeur du flux de consigne et la valeur du flux estimé, et pour ajuster l'angle de conduction en fonction de cette mesure de contrôle du flux ; - l'unité de commande comporte des moyens pour réaliser une mesure de contrôle du couple en calculant l'écart entre la valeur du couple de consigne et une valeur du couple estimé à partir de l'estimation du flux, et pour ajuster l'angle de conduction en fonction de cette mesure de contrôle du couple. On prévoit enfin selon l'invention un véhicule comprenant un ensemble selon le deuxième aspect de l'invention.

D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés.

Sur les dessins, outre les figures 1 à 10 déjà présentées plus haut :

- la figure 11 représente une réalisation possible de la régulation du flux par pilotage de l'angle de conduction appliqué à la machine en fonction d'une mesure de contrôle du flux ; - la figure 12 représente une réalisation possible d'un estimateur de flux de phase ;

- la figure 13 illustre le recalage du flux estimé ;

- la figure 14 représente un mode de réalisation possible de la régulation du couple par pilotage de l'angle de conduction appliqué à la machine en fonction d'une mesure de contrôle du couple ; - la figure 15 représente le séquencement du calcul d'une régulation de couple ;

- la figure 16 représente le cycle énergétique sur une période électrique en mode courant continu ; - la figure 17 représente l'énergie transmise en phase de magnétisation pour le cycle de la figure 16 ;

- la figure 18 représente l'énergie rendue en phase de démagnétisation pour le cycle de la figure 16 ;

- la figure 19 montre l'évolution du cycle énergétique avec un contrôle du couple ;

- la figure 20 représente l'évolution temporelle du flux et du courant avec un contrôle du couple ;

- la figure 21 représente l'évolution de l'angle de conductions et du gain en couple à chaque période avec un contrôle du couple. L'invention propose un procédé de commande d'un ensemble d'entraînement de véhicule, caractérisé en ce qu'on applique à une machine à réluctance variable une valeur de consigne d'angle de conduction Θp ajustée en fonction d'une mesure de contrôle de la stabilité du fonctionnement de la machine en mode courant continu. En d'autres termes, la valeur de consigne d'angle de conduction Θp est constamment ajustée en fonction d'éventuelles perturbations. Un tel ajustement permet alors de réguler le flux de manière à assurer sa stabilité, et donc celle du cycle énergétique.

Dans le cadre de l'invention, la mesure de contrôle de stabilité est réalisée à l'aide d'une estimation du flux de phase. Contrôle du flux

Selon un premier mode de réalisation possible, la mesure de stabilité est une mesure de contrôle du flux.

Ainsi, une valeur du flux de consigne est comparée à l'estimation du flux pour obtenir une mesure de contrôle du flux. On dispose alors d'une mesure d'écart entre la valeur de consigne et la valeur estimée, représentative d'une éventuelle instabilité du flux, c'est-à-dire de l'instabilité du fonctionnement de la machine en mode courant continu.

Cette mesure de contrôle du flux est alors utilisé pour piloter l'angle de conduction Θp (supérieur à 180° pour un fonctionnement en mode courant continu). Et grâce à un tel pilotage, le flux peut être régulé.

La figure 11 représente un mode de mise en œuvre possible de la régulation du flux par pilotage de la valeur de consigne de l'angle de conduction appliqué à la machine en fonction d'une mesure de contrôle du flux. Un comparateur 15 permet de calculer une erreur e sur le flux, égale à la différence entre le flux de consigne Φ_∞π_signe et le flux estimé Φes_tim_e à l'aide de moyens d'estimation du flux (portant la référence 17 sur la figure 11 , et dont un mode de réalisation possible sera discuté ci-après en référence à la figure 12). Cette erreur e sur le flux peut être calculée pour la valeur maximale du flux ou tout autre grandeur relative (telle que par exemple la valeur moyenne).

Cette erreur e est traitée par un correcteur 16 adapté pour intégrer diverses lois de corrections (proportionnel - intégral ou autres). L'angle de conduction Θp est alors modifié manière à rendre l'erreur e nulle (le flux estimé étant alors égal au flux de consigne).

Plus précisément, le correcteur 16 peut fournir l'angle de conduction supplémentaire ΔΘp qui, additionné à 180°, permet d'obtenir l'angle de conduction Θp supérieur à 180° assurant un fonctionnement en mode courant continu.

On détaille ci-après, en référence à la figure 12, un mode de réalisation possible de l'estimateur 17 du flux de phase.

On notera que cet estimateur peut être réalisé aussi bien par un contrôleur numérique que par un circuit analogique. L'estimation du flux d'une phase se fait par intégration de la tension appliquée à cette phase : Φestimé

- R_plmse - 1 _phase )dt , où R_phase désigne la résistance du bobinage statorique, U_phase et l_phas_e désignent respectivement la tension et le courant de phase (comme cela est indiqué sur les figures 3 et 4).

La tension de phase Up_hase correspond à la tension de l'alimentation V_Dc pendant la durée de magnétisation, à la tension -V_Dc durant la phase de démagnétisation, et à 0 durant les phases de roue libres ou lorsque le courant est nul.

L'estimateur 17 comporte ainsi des moyens 18 adaptés pour calculer la tension de phase U_phase- Ces moyens 18 prennent comme paramètres d'entrée soit une mesure directe la tension de chaque bobinage statorique, soit encore le courant de phase l_Phase, la tension d'alimentation V_Dc ainsi que les signaux de commande ON et OFF. En effet, les ordres de commande de début et de fin de magnétisation et la mesure du courant de phase permettent de connaître le signe de la tension appliquée sur le bobinage (positif, négatif ou nul) remplaçant ainsi une mesure directe de la tension de chaque bobinage statorique.

La valeur du courant de phase I_phase βst obtenue, de manière connue en soi, comme cela est représentée sur la figure 1 , par mesure électrique en sortie de l'onduleur 12. Un intégrateur 19 permet de calculer l'estimation du flux selon l'équation Φestimé

- R_plιase - I_phase)dt présentée ci-dessus.

En pratique cependant, les mesures présentent toujours des erreurs et surtout, la résistance du bobinage d'une phase R_Pha_se est fortement variable

(notamment avec la température). Selon un mode de réalisation avantageux de l'estimateur 17, on recale à chaque période électrique le flux estimé en sortie de l'intégrateur 19.

Selon un mode de réalisation possible de l'invention, ce recalage est réalisé lors du passage en opposition car à ce moment l'inductance de la phase est la plus constante (donc indépendante du courant de phase) ce qui minimise les erreurs et simplifie l'estimation du flux. Le flux estimé lors du passage en opposition Φestimé |opposition est donc tel que Φesrimé |opposition=Lo.l_Phase, où Lo est l'inductance en opposition (qui peut être mesurée rotor bloqué en opposition par exemple) et

'p_hase le courant de phase mesuré à cet instant. La figure 13 fournit un schéma illustrant un tel recalage du flux estimé.

La sortie de l'intégrateur est ainsi forcée à chaque période électrique, lors du passage en opposition, par la mise à jour de la valeur du flux

(LO. Iphase)-

Revenant à la description de la figure 11 , la mesure du contrôle du flux (c'est-à-dire ici le calcul de l'erreur e entre le flux de consigne Φ_consign_e et le flux estimé Φ_estι_mé) est par exemple réalisée sur la valeur maximale du flux obtenue en fin de période de magnétisation.

En appliquant à la machine une valeur de consigne d'angle de conduction Θp fonction de cette mesure de contrôle du flux, on évite ainsi toute divergence du flux et du courant de phase avec un gain sensible sur le couple.

Le paramètre de contrôle du flux est ainsi l'angle de conduction Θp calculé à chaque période électrique par la loi de pilotage décrite ci-dessus prenant en considération une estimation du flux. II faut noter que les autres paramètres de commande de la machine

(angle de début de magnétisation ON, limitation du courant de phase lι,_m) restent inchangés. En particulier, ces paramètres (ON, l|_im) peuvent être dérivés, de manière connue en soi et comme déjà mentionné précédemment, de tables d'angles. L'estimation de flux n'étant effective qu'après la première période électrique (la consigne Θp étant en effet calculée à partir du flux estimé à la période électrique précédente), il est prévu, en présence d'un échelon de couple, d'imposer le flux estimé à la première période à une valeur prédéterminée (telle que la valeur du flux obtenu à Θp=180° par exemple, l'erreur e étant ainsi initialisée à zéro) Le contrôle du flux tel que décrit précédemment permet de stabiliser le fonctionnement en mode courant continu. Toutefois, le contrôle du couple supplémentaire apporté par le mode courant continu peut ne pas s'avérer suffisamment précis. Contrôle du couple

Selon un autre mode de réalisation possible de l'invention, on utilise pour piloter l'angle de conduction Θp, non pas une mesure du contrôle du flux, mais une mesure du contrôle du couple.

Cette mesure du contrôle du couple mesure l'erreur e entre le couple de consigne C_Consign_e et une estimation du couple C_estιmé, laquelle est obtenue à partir de l'estimation du flux Φ_estιmé-

A vitesse fixe, on détermine une estimation du couple à l'aide de l'estimation du flux puis en déterminant une estimation de l'énergie transmise. Connaissant le flux, le couple peut effectivement être estimé par la différence entre l'énergie transmise lors de la phase de magnétisation et l'énergie renvoyée lors de la phase de démagnétisation.

£ FF I _p!ιasedφ , où Φ est le flux de phase estimé. II faut noter que le flux est strictement croissant durant cette phase ; il atteint son maximum à la fin de la magnétisation (OFF).

Lors de la démagnétisation, l'énergie renvoyée vaut

Edemag =

. Dans cette phase, le flux est strictement décroissant.

Algébriquement, Emag et Edemag sont de signes opposés. La somme de ces deux grandeurs (ou la différence de leurs valeurs absolues) représente l'énergie convertie et est donc une image du couple électromagnétique de la machine.

Sur une période électrique, le couple électromagnétique moyen délivré est proportionnel à la surface du cycle énergétique représenté par la figure 16. Connaissant le flux à chaque instant grâce à l'estimateur 17 de flux précédemment décrit, et disposant d'une mesure du courant de phase ainsi qu'une image de la tension appliquée au bobinage (qui comme cela a déjà été mentionné peut être mesurée directement ou estimée via la commande et la valeur du courant), il est possible d'avoir une image du couple électromagnétique par le calcul direct de l'énergie représentée par cette surface.

Le calcul de cette énergie peut ainsi s'opérer en deux phases.

Au cours d'une première phase, on calcule l'énergie échangée lors de la phase de magnétisation Emag - J~ I _phasedφ , telle que représenté par la surface de la figure 17.

Au cours d'une deuxième phase, on calcule l'énergie échangée lors de la phase de démagnétisation Edemag = , telle que représentée par

la surface de la figure 18. L'énergie convertie correspond à la différence des deux surfaces représentées aux figures 17 et 18, ou encore à la somme algébrique des valeurs Emag et Edemag (celles-ci étant de signes opposés).

La figure 14 représente un mode de mise en œuvre possible de la régulation du flux par pilotage de la valeur de consigne de l'angle de conduction Θp appliqué à la machine en fonction d'une mesure de contrôle du couple.

On rapprochera cette figure 14 de la figure 11 déjà discutée précédemment.

L'erreur e entre le couple moyen de consigne et le couple moyen estimé est contrôlée par un correcteur qui grâce à une loi appropriée (proportionnel - intégral par exemple) fournit l'angle de conduction supplémentaire ΔΘp permettant d'assurer un angle de conduction Θp au delà de 180° et donc un fonctionnement en mode courant continu. Dans un tel cas de figure, suivant le schéma de la figure 14, la loi de pilotage de l'angle de conduction permet de contrôler directement le couple de la machine.

L'estimation du couple moyen d'une période n'est toutefois connue qu'à la fin de cette période. La période suivante doit intégrer le calcul de la commande Θp à appliquer pour la période en cours (fonction du calcul du couple moyen estimé lors de la période précédente). Le résultat de ce calcul devant être prêt avant la fin de la magnétisation tout en effectuant l'estimation du couple de la présente période, deux options parmi d'autres se présentent.

Selon une première option, le calcul de la commande Θp peut être réalisé en parallèle à l'estimation du couple (et donc du flux) durant le début de magnétisation. Le chronogramme inférieur de la figure 15 illustre cette première option. Selon une deuxième option, le début de la période de magnétisation peut être consacré au calcul de la commande θp, l'estimation de couple commençant ensuite. Une extrapolation linéaire est alors réalisée sur cette période de manière à estimer le couple et de flux. Le chronogramme supérieur de la figure 15 illustre cette option. Dans le cadre d'un contrôle du couple réalisé conformément au mode de réalisation possible de l'invention discuté ci-dessus, on a représenté : sur la figure 19, l'évolution du cycle énergétique ; sur la figure 20, l'évolution temporelle du flux et du courant ; sur la figure 21 , l'évolution de l'angle de conduction et du gain relatif en couple au cours de plusieurs périodes électriques.

La figure 19 illustre l'accroissement progressif du cycle énergétique (i.e. de la surface parcourue) et donc du couple disponible sur l'arbre moteur.

La figure 20 illustre la stabilité du flux et du courant de phase procurée par l'invention en mode courant continu. La figure 21 illustre le gain en dynamique procurée par l'invention, le couple fourni atteignant en un nombre réduit de périodes la valeur de consigne.

On a représenté sur les figures 22 et 23, un ensemble 22, 23 selon les deux modes de réalisation possible de l'invention exposés précédemment, et dans lesquels la valeur de l'angle de conduction appliqué à la machine est ajusté respectivement à partir d'une mesure de contrôle du flux et à partir d'une mesure de contrôle du couple. Contrôle du courant de phase Le contrôle du courant de phase peut quant à lui être réalisé par limitation du courant en venant agir sur les angles de commande. Cette limitation peut également être réalisée à l'aide d'un contrôle actif du courant crête par commutation des interrupteurs qui limite le courant en cas de divergence. L'invention permet finalement d'utiliser le mode courant continu tout en assurant la stabilité du flux et du courant dans la machine. D'autre part, le contrôle de la dynamique permet une réponse rapide à un échelon de couple demandé ce qui présente de nombreux avantages pour le système.

Ainsi en mode moteur, l'invention permet d'améliorer les prestations requises par de nombreuses applications, notamment dans le domaine automobile.

En mode générateur, l'invention permet, pour un même échelon de charge, de réduire la durée et la profondeur de la chute de tension de la capacité de filtrage, ou encore de réduire la capacité elle-même à perturbation égale sur la tension. En d'autres termes, en mode générateur, le gain en dynamique de réponse du couple électromagnétique permet de réduire la capacité de filtrage à gabarit de tension égal, ou encore permet de réduire le gabarit de tension à capacité de filtrage égale.

Bien entendu, les contrôles discutés précédemment peuvent être utilisés indépendamment sur chacune des phases de la machine. Il est également possible d'appliquer les mêmes commandes (ON, l|_im, Θp) sur les trois phases durant une même période électrique.

On mentionne qu'il est en outre possible d'utiliser une loi de régulation (pour la correction de l'erreur e) quelconque, adaptée en fonction de l'application choisie de manière à obtenir le meilleur compromis dynamique/stabilité du mode courant continu.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de commande d'un ensemble d'entraînement (22, 23) de véhicule, caractérisé en ce qu'on applique à une machine (6) à réluctance variable une valeur de consigne d'angle de conduction (Θp) supérieure à 180° pour un fonctionnement de la machine (6) en mode courant continu, qui est ajustée en fonction d'une mesure de contrôle de la stabilité du fonctionnement de la machine dans ce mode courant continu.

2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la mesure de contrôle de stabilité est réalisée à l'aide d'une estimation du flux de phase.

3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le flux est estimé par intégration de la tension appliquée à cette phase lors d'une période électrique selon Φestimé =

- R_≠ase • I_phιm )dt , où R_phaSe désigne la résistance du bobinage statorique, U_phase la tension de phase et Iphase le courant de phase.

4. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'on réalise une mesure directe de la tension de phase.

5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ordres de commande de début et de fin de magnétisation et le courant de phase sont utilisés pour déterminer la tension de phase, celle-ci étant égale à la tension d'alimentation V_Dc pendant la durée de la magnétisation, à -V_DC pendant la durée de la démagnétisation, et à zéro durant les phases de roue libre ou lorsque le courant de phase est nul.

6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'estimation du flux est périodiquement mise à jour à l'aide d'une valeur du flux mesurée.

7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'estimation du flux est recalée à chaque période électrique, lors du passage en opposition, à la valeur L₀.l_Phase où U est l'inductance en opposition et I_phase 'e courant mesuré à l'instant du passage en opposition.

8. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ladite mesure de stabilité est une mesure de contrôle du flux selon laquelle on mesure l'écart entre la valeur du flux de consigne et la valeur du flux estimé.

9. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ladite mesure de stabilité est une mesure de contrôle du couple selon laquelle on calcule l'écart entre la valeur du couple de consigne et une valeur de couple estimé obtenue à partir de ladite estimation du flux.

10. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le couple peut être estimé, à l'aide de l'estimation du flux, en calculant la différence entre l'énergie transmise lors de la phase de magnétisation et l'énergie renvoyée lors de la phase de démagnétisation.

1 1 . Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que ledit écart est traité par un correcteur pourvu d'une loi de correction adaptée pour modifier l'angle de conduction (Θp) appliqué à la machine de manière à rendre ledit écart nul.

12. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la loi de correction peut être de type proportionnel-intégral.

13. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on peut appliquer à la machine sur un période électrique, un angle de conduction (Θp) calculé à partir de l'estimation du flux calculée à la période électrique précédente.

14. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la valeur de l'estimation du flux lors de la première période peut être imposée à une valeur prédéterminée, telle que celle du flux obtenu pour un angle de conduction de 180°.

15. Ensemble d'entraînement (22, 23) pour véhicule comprenant :

- un moteur thermique (4) ;

- une machine (6) à réluctance variable ; - et une unité de commande (10), caractérisé en ce que l'unité de commande est adaptée pour appliquer à la machine (6) une valeur de consigne d'angle de conduction (Θp) supérieure à 180° pour un fonctionnement de la machine en mode courant continu qui est ajustée en fonction d'une mesure de contrôle de la stabilité du fonctionnement de la machine dans ce mode courant continu.

16. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité de commande comporte des moyens (17, 15, 16, 18) pour calculer une estimation du flux et pour ajuster l'angle de conduction en fonction de cette estimation.

17. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité de commande comporte des moyens (15, 16) pour réaliser une mesure de contrôle du flux en calculant l'écart entre la valeur du flux de consigne et la valeur du flux estimé, et pour ajuster l'angle de conduction en fonction de cette mesure de contrôle du flux. 18. Ensemble selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'unité de commande comporte des moyens (15,

18) pour réaliser une mesure de contrôle du couple en calculant l'écart entre la valeur du couple de consigne et une valeur du couple estimé à partir de l'estimation du flux, et pour ajuster l'angle de conduction en fonction de cette mesure de contrôle du couple.

19. Véhicule caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble (22, 23) selon l'une quelconque des revendications 15 à 18.