WO2019008285A1 - Estimation de courant - Google Patents

Estimation de courant Download PDF

Info

Publication number
WO2019008285A1
WO2019008285A1 PCT/FR2018/051689 FR2018051689W WO2019008285A1 WO 2019008285 A1 WO2019008285 A1 WO 2019008285A1 FR 2018051689 W FR2018051689 W FR 2018051689W WO 2019008285 A1 WO2019008285 A1 WO 2019008285A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
winding
voltage
switching device
current
ballast
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/051689
Other languages
English (en)
Inventor
Michel Parette
Original Assignee
Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive France, Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive France
Priority to CN201880058111.4A priority Critical patent/CN111052592B/zh
Priority to US16/628,407 priority patent/US11431270B2/en
Publication of WO2019008285A1 publication Critical patent/WO2019008285A1/fr

Links

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
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • 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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • 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
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems
    • 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
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • 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
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of control of electric motors.
  • it relates to a method for estimating the current flowing in a winding of a motor. This current estimate can then be used to diagnose a current sensor failure. This current estimate can still be used to control the motor in the event of a current sensor failure.
  • FIGS 1 and 2 illustrate an embodiment of such a control by means of an illustrative switching device 2.
  • An engine M comprises at least one winding 1.
  • a switching device 2 is connected to the input of such a coil 1.
  • the switching device 2 receives as input a control in the form of a control voltage Ucmd and transforms it into a voltage applied to the input of the winding 1.
  • the control voltage Ucmd is alternative.
  • the PWM unit 4 converts the control voltage Ucmd into a pulse width modulated voltage Upwm (in English Pulse Width Modulated, PWM) whose duty cycle is equal to the value of the control voltage Ucmd.
  • This voltage Upwm is applied to switch a first switch MOS1 connected between the coil 1 and a substantially constant potential Ubat, while the opposite voltage -Upwm is applied to switch a second switch MOS2 connected between the coil 1 and ground.
  • the two controls are substantially out of phase and the opening states of the two switches MOS1, MOS2 are such that at most one of the two switches MOS1, MOS2 is switched / passing at a given instant, the other being no switched / open at the same time.
  • the first switch MOS1 When, as shown in Figure 1, the first switch MOS1 is switched, the coil 1 is connected to the potential Ubat. At the same time, the second switch MOS2 is open. It then circulates a current in a first sense. On the contrary, as illustrated in Figure 2, the second switch MOS2 is switched, the coil 1 is connected to ground. At the same time, the first switch MOS1 is open. It then flows a current in a second direction, opposite the first direction. The alternation of the commands of the first switch MOS1 and the second switch MOS2 thus makes it possible to create an alternating current in the winding 1.
  • a module GDU 5 modifies one or both of the signals Upwm and -Upwm. As illustrated in FIG. 4, this module 5 applies a dead time 14 between the two signals to produce a signal 15, coming from Upwm, controlling the first switch POS1, and a signal 16, coming from -Upwm, controlling the second POS2 switch.
  • This dead time 14 advantageously applied in a centered manner, delays the switching / closing of a switch after the opening of the other switch and thus reduces the risk of having the two switches MOS1, MOS2 switched on at the same time.
  • the dead time 14 is typically of the order of 500ns to 2 ⁇ 8.
  • an engine M comprises several, for example 3, coils 1.
  • Each winding 1 is controlled by a control voltage Ucmd1, Ucmd2, Ucmd3 and comprises a switching device 2 own.
  • a calculator s determines the control voltages Ucmdl -3. These commands are transformed by the switching devices 2 in order to produce currents 11, 12, 13 in each of the windings 1 so as to rotate the electric motor M.
  • a means for measuring 1 1 of the current in each winding 1 is used to respectively determining a measurement Imes1, Imes2, Imes3 of the current flowing in each winding. This current measurement is used by the calculator s to adapt its control and control voltages Ucmdl -3.
  • the means 1 1 comprises a current sensor 1 1 for each winding 1.
  • there is an algebraic relationship between the currents for example their sum is zero (law of the nodes).
  • the means 1 1 can save a current sensor 1 1 which can then be replaced by a calculation based on other measured currents.
  • the measurement of the current Imes flowing in each of the windings 1 is necessary for the control of the electric motor M. It is therefore important to be able to diagnose a failure of a current sensor 1 1.
  • the objective of the invention is to propose a method for estimating the current flowing in each winding. This estimate is made by estimating the current flowing in the switching device by calculating the ratio of the voltage drop across its resistance. This estimate can advantageously be obtained without adding components, using only those existing.
  • This estimation of the current, obtained individually for each winding, can be compared with a current measured in said winding in order to perform a diagnosis, also individualized, of the current sensor associated with said winding.
  • the individualization of the diagnosis makes it possible to improve the control method by offering at least two degraded modes in the event of a sensor failure.
  • This objective is achieved by means of a method of estimating an estimated current flowing in a winding of an electric motor of the type comprising at least one winding that can be controlled by a switching device, comprising the following steps: measuring a measured voltage at the input of the winding, correction of the measured voltage to produce a corrected voltage, determination of a resistance of the switching device, estimation of the estimated current flowing in the winding by dividing by the resistance the difference between a control voltage used to control the switching device and the corrected voltage.
  • this solution makes it possible to achieve the aforementioned objective by providing, without adding a component, an individualized estimate of the current flowing in each winding.
  • the switching device comprises: a first switch connected between the winding input and a substantially constant potential, a second switch connected between the winding input and the ground, and a transformation module capable of receiving the control voltage and disjunctively control opening the two switches according to the control voltage.
  • the correction step comprises the steps of: filtering the voltage measured by a filter to produce a sinusoidal voltage, compensation of the sinusoidal voltage by a compensator able to compensate for the attenuating effects of the filter to produce a first voltage corrected.
  • the filter is a low pass, preferably of order at least 2.
  • the compensation uses an interpolation table according to the speed of rotation of the motor.
  • the switching device introduces a dead time producing a voltage variation and the correction step further comprises a step of adding to the first corrected voltage the signed voltage variation by a sign of the estimated current to produce a corrected second voltage.
  • the sign of the estimated current is determined from a measurement of a measured current flowing in the winding.
  • the estimation step of the estimated current further comprises a step of canceling the estimated current when the difference between the control voltage and the first corrected voltage is lower, in absolute value, than the voltage variation.
  • the invention also relates to a method for diagnosing a sensor capable of measuring a measured current flowing in a winding of an electric motor of the type comprising at least one winding that can be controlled by a switching device, comprising the following steps: measurement of the current measured circulating in the winding by means of the sensor, determination of an estimated current circulating in the winding by means of such an estimation method, comparison of the estimated current and the measured current, a negative comparison being indicative of a failure of the sensor.
  • the comparison step comprises the following steps: calculating a root mean square of the difference between the measured current and the estimated current on a sliding horizon, the comparison is positive if the root mean square is less than a threshold , and negative otherwise.
  • the invention also relates to a method for controlling an electric motor of the type comprising a plurality of windings each controllable by a switching device, each winding comprising a sensor capable of measuring a measured current flowing in the winding, the control method receiving as input the measured currents and using them to determine the control voltages of the motor, comprising the following steps: diagnosis of each of the sensors by means of such a diagnostic method.
  • the determination of the engine controls is continued by replacing, for said winding, the current measured by the estimated current.
  • FIGS. 1 and 2 already described, illustrate the two switching states and the direction of the current resulting in a winding
  • FIG. 3 shows the entire process according to the invention applied to a three-phase motor
  • FIG. 4 already described, illustrates the two centered-aligned signals, comprising a dead time, and used to control the switches
  • FIG. 5 illustrates an example of filter applied in the correction stage
  • FIG. 6 illustrates a compensation applied following the filtering of FIG. 5, in the correction step
  • a first object of the invention is a method of estimating the ballast current flowing in a winding 1 of an electric motor M of the type comprising at least one winding 1 controllable by a switching device 2.
  • the principle of this estimation consists in estimating the current flowing in the switching device 2 by dividing the voltage drop between the output and the input of the switching device 2 by its resistance. For this, it is carried out according to the following steps: measurement of a measured voltage Urns at the input of the coil 1, correction of this measured voltage Urns to produce a corrected voltage UcorA, UcorB, determination of a resistor RdsOn of the device to switching 2.
  • a last step of estimating the ballast current flowing in the coil 1 calculates the difference between a control voltage Ucmd used to control the switching device 2 and the corrected voltage UcorA, UcorB, and divides this difference by the resistance RdsOn .
  • the control voltage Ucmd is the voltage applied at the input of the switching device 2, and that the corrected voltage UcorA, UcorB reproduces the output voltage of the switching device 2.
  • the control voltage Ucmd is determined by a computer 3 providing control of the motor M. It is typically transmitted to the estimation method directly by the computer 3 producing it.
  • the switching device 2 comprises: a first switch MOS1 connected between the input of the winding 1 and a substantially constant voltage Ubat, a second switch MOS2 connected between the input of the winding 1 and the ground, and a transformation module 4, 5 adapted to receive the control voltage Ucmd and to disjunctively open the two switches MOS1, MOS2 in function of the control voltage Ucmd.
  • the control voltage Ucmd is alternative.
  • the PWM module 4 converts the control voltage Ucmd into two pulse width modulation voltages Upwm and -Upwm, duty cycle equal to the amplitude of Ucmd, suitable for switching the switches MOS1, MOS2.
  • the optional module GDU 5 introduces a dead time 14 and modifies the voltages Upwm and -Upwm in voltages 15 and 16 centered-aligned.
  • the objective of the correction step is to obtain a corrected voltage UcorA, UcorB, which can be compared with a control voltage Ucmd.
  • the correction step is thus intended to apply to the measured voltage Urns a reverse transformation of that applied to the control voltage Ucmd by the switching device 2, more particularly by the PWM units 4 and, where appropriate, GDU 5.
  • the corrected voltage UcorA or UcorB is comparable to the control voltage Ucmd.
  • the correction step performs a demodulation operation to suppress the amplitude width modulation frequency.
  • the correction step comprises a first step of filtering the measured voltage Urns by a filter 6, producing a sinusoidal voltage Usin.
  • the filter 6 is a low pass, preferably of at least 2 order. This makes it possible to extract from the measured voltage Urns a sinusoidal voltage approaching the initial alternating control voltage Ucmd.
  • the cutoff frequency is suitably chosen at a value much lower than the modulation frequency, while remaining substantially greater than the maximum rotation frequency of the motor M.
  • a cutoff frequency of 800 Hz is adequate.
  • Low-pass filtering is a simple way to implement to extract a sinusoidal voltage. However, as can be seen in FIG. 5, it also deleteriously achieves an amplitude attenuation all the greater as the frequency, and therefore the rotation speed ⁇ of the motor M, increases.
  • This step is typically applied by a compensator 7.
  • This compensator 7 is constructed to compensate in amplitude the attenuating effects of the filter 6. It produces from the Usin voltage a first corrected voltage UcorA.
  • Figure 6 illustrates a compensator 7 constructed to compensate for the filter 6 of Figure s. On the ordinate is indicated the gain, greater than 1, applied to the Usin voltage from the filter 6, on the abscissa is indicated the speed ⁇ of rotation of the motor M.
  • the compensator 7 can be determined theoretically as a function of the filter 6 or empirically. Once determined, it is typically implemented by an interpolation function or by an interpolation table 8. This interpolation table 8 has as input the rotation speed ⁇ of the motor M and outputs the corrective gain to be applied. .
  • the rotational speed ⁇ of the motor M is, for example, measured by a sensor 8 in order to be supplied to the estimation method.
  • the switching device 6 comprises an optional GDU module 5 introducing a dead time 14
  • the introduction of this dead time 14 produces a voltage variation AU.
  • the voltage variation AU produced is also constant and can thus be determined theoretically or empirically.
  • the effect of the dead time 14 is to "stretch" the shape of the voltage signal, as illustrated in FIG. 7, showing the effect of a dead time 14 on a sinusoidal voltage, "stretched" by a AU amount.
  • the correction step also comprises a step of adding the variation of voltage AU, affected by the sign S of the current flowing in the winding 1, ie the sign S of the estimated current ballast, or what is equivalent to the sign S of the measured current Imes. Also, the first corrected UcorA voltage resulting from the filtering / compensation is corrected for the voltage variation AU signed by the sign S of the current. This produces the second corrected voltage UcorB.
  • the sign S of the current flowing in the winding 1, used in the preceding step, is for example measured (or calculated) from the measurement made by the current sensor 1 1 disposed on the winding 1.
  • Means for extracting the sign S from the measured current Imes can be employed.
  • the estimation step compares the control voltage Ucmd, respectively with the first voltage corrected UcorA, or with the second corrected voltage UcorB.
  • the effective resistance of the switching device 2 varies greatly depending on the temperature and this variation can lead to a significant error in the ballast estimation of the current, mainly when said temperature varies with large amplitudes.
  • the temperature Tmos can be determined by any method, for example by means of a temperature sensor 9.
  • the step of estimating the ballast current further comprises the following operation.
  • the control voltage Ucmd is compared with the first corrected voltage UcorA. If the difference between these two voltages is lower, in absolute value, than the voltage variation AU produced by the dead time 14, the estimated current ballast is taken equal to zero.
  • the estimation method has been described for a single winding 1.
  • the fact that the estimation method is applicable to a winding 1 advantageously makes it possible to individualize it.
  • an estimation of the current lest1, estt2, estt3 can be carried out for each winding, and advantageously so independent.
  • the implementation of the estimation method or methods can be done by means of a processing unit 12.
  • the estimated current ballast can advantageously be used to perform a diagnosis of a 1 1 current sensor.
  • the control device 17 of the motor requires a measurement of the measured current Imes flowing in the coil 1.
  • This current Imes is measured by means of measuring means 1 1.
  • This measuring means 1 1 can be an effective current sensor 1 1. It has been seen that this measuring means 11 can be a virtual current sensor 1 1 made by calculation, because of a relationship between the currents of the different windings (law of the nodes). Also, the term sensor 1 1 denotes in the present a current sensor 1 1 of any of the actual or virtual types.
  • the comparison step advantageously comprises a calculation of a root mean square Imq of the difference between the measured current Imes and the estimated current ballast on a sliding horizon.
  • quadratic average is typically given by the formula with Imq the root mean square, Imes the measured current, ballast
  • the estimated current and ⁇ a number of samples, defining, in relation to the sampling frequency, the extent of the horizon.
  • the comparison is positive if the squared mean Imq is less than a given threshold ImqSeuil, and negative otherwise.
  • the value of the ImqSeuil threshold takes into account measurement errors in the worst case, taking into account the entire measurement chain and all the possible drifts (thermal, sampler, power supply, calibration, etc.).
  • the parameter number of samples ⁇ is typically chosen such that it determines a horizon of a duration greater than a minimum value sufficiently important to carry out a certain filtering and avoid false alarms, and less than a maximum value revealing a risk to continue the control of the motor M in the presence of a fault of a sensor 1 1.
  • the horizon is between 10 and 15 ms. With an indicative sampling period of ⁇ , this leads to a number of samples ⁇ between 20 and 30.
  • Such a current sensor diagnosis tool 1 1 can advantageously be applied individually to all the windings 1 of a motor M, or at least to all the windings 1 comprising an effective sensor 1 January. Indeed, a virtual sensor 11 has less risk of failure and its diagnosis is of lesser interest. Equipped with this diagnostic tool, it is possible to modify the control strategy of the motor M in the event of a sensor 1 1 failure.
  • the control method of the motor M according to the invention is in all respects, except specifically mentioned, identical to a control method according to the prior art. The differences appear only after detection of a failure of a current sensor 1 1.
  • the control method receives as input the measured currents Imes and uses them to determine the control voltages Ucmd, according to a servo-control.
  • the invention also relates to a control method of an electric motor M of the type comprising several windings 1 each controllable by a switching device 2, each winding 1 comprising a sensor 1 1 able to measure a measured current Imes flowing in the 1, the control method receiving as input the measured currents Imes and using them to determine the control voltages Ucmd of the motor M.
  • This control method is modified, according to the invention, in that it comprises an additional step of diagnosis of each of the sensors 1 1, or at least effective sensors, by means of the diagnostic method according to one of the preceding embodiments.
  • the strategy evolves, relative to the prior art, in case of detection of a failure of a sensor 1 1. It can be envisaged at least two possible degraded modes.
  • a sensor 1 1 is diagnosed failing for a winding 1
  • the control of the motor M continues by controlling all the windings 1 of the motor M.
  • the control method determines a control voltage Ucmd for each
  • the determination of the control voltage Ucmd, for the winding 1 whose sensor 11 is in fault is effected by replacing the measured current Imes normally issued from said sensor 1. 1 input, and therefore presumably having an incorrect value, by the estimated current ballast from the estimation process.
  • a second degraded mode when a sensor 1 1 is diagnosed as failing for a winding 1, the control of the motor M continues by controlling only the windings 1 of the motor M for which a valid current measurement Imes is actually available, ie the windings excluding winding 1 whose sensor 1 1 is faulty.
  • the winding 1 whose sensor 1 1 is faulty is put in the open state and ignored by the control method.
  • It is known to control an electric motor comprising n windings / phases by only circulating a current in n-1 windings / phases.
  • Such an embodiment benefits from the possibility advantageously offered by the invention of making it possible to determine which winding is in fault, in order to determine which winding is ignored.
  • the estimation and diagnosis methods according to the invention remain applicable, even in degraded mode.
  • it remains possible to estimate the ballast current corresponding to another coil comprising a sensor 1 1 still functional and it is possible to diagnose a failure of this sensor 1 1.
  • the estimation and diagnosis methods according to the invention can be applied to a rotating motor M, but also to a motor M stopped.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé d'estimation du courant (Iest) circulant dans un bobinage (1) d'un moteur électrique (M) du type comprenant au moins un bobinage (1) pilotable par un dispositif à commutation (2), comprenant les étapes suivantes : mesure d'une tension mesurée (Umes) à l'entrée du bobinage (1), correction de la tension mesurée (Umes) pour produire une tension corrigée (UcorA, UcorB), détermination d'une résistance (RdsOn) du dispositif à commutation (2), estimation du courant (Iest) circulant dans le bobinage (1) en divisant par la résistance (RdsOn) la différence entre une tension de commande (Ucmd) utilisée pour commander le dispositif à commutation (2) et la tension corrigée (UcorA, UcorB). L'invention concerne encore une application d'un tel procédé d'estimation au diagnostic d'un capteur (11) de courant. L'invention concerne encore une application d'un tel procédé d'estimation à la commande d'un moteur électrique (M) en mode dégradé.

Description

Estimation de courant
La présente invention concerne de manière générale le domaine de la commande des moteurs électriques. Elle vise en particulier un procédé d'estimation du courant circulant dans un bobinage d'un moteur. Cette estimation du courant peut ensuite être utilisée pour diagnostiquer une défaillance d'un capteur de courant. Cette estimation du courant peut encore être utilisée pour commander le moteur en cas de défaillance d'un capteur de courant.
Il est connu de commander un moteur électrique, comprenant au moins un bobinage, au moyen d'un dispositif à commutation.
Les figures 1 et 2 illustrent un mode de réalisation d'une telle commande au moyen d'un dispositif de commutation 2 illustratif. Un moteur M comprend au moins un bobinage 1 . Afin de faire tourner le moteur M, il convient de faire circuler un courant alternatif I dans ledit bobinage 1 . Pour cela, un dispositif à commutation 2 est connecté à l'entrée d'un tel bobinage 1 . Le dispositif à commutation 2 reçoit en entrée une commande sous forme d'une tension de commande Ucmd et la transforme en une tension appliquée à l'entrée du bobinage 1 .
Selon le mode de réalisation illustratif des figures 1 et 2, la tension de commande Ucmd est alternative. L'unité PWM 4 transforme la tension de commande Ucmd en une tension modulée en largeur d'impulsion Upwm (en anglais Puise Width Modulated, PWM) dont le rapport cyclique est égal à la valeur de la tension de commande Ucmd. Cette tension Upwm est appliquée à commuter un premier commutateur MOS1 connecté entre le bobinage 1 et un potentiel sensiblement constant Ubat, tandis que la tension opposée -Upwm est appliquée à commuter un deuxième commutateur MOS2 connecté entre le bobinage 1 et la masse. Ainsi, les deux commandes sont sensiblement en opposition de phase et les états d'ouverture des deux commutateurs MOS1 , MOS2 sont tels qu'au plus un des deux commutateurs MOS1 , MOS2 est commuté/passant à un instant donné, l'autre étant non commuté/ouvert, au même instant.
Lorsque, tel qu'illustré à la figure 1 , le premier commutateur MOS1 est commuté, le bobinage 1 est connecté au potentiel Ubat. Dans le même temps, le deuxième commutateur MOS2 est ouvert. Il circule alors un courant dans un premier sens. Au contraire, tel qu'illustré à la figure 2, le deuxième commutateur MOS2 est commuté, le bobinage 1 est connecté à la masse. Dans le même temps, le premier commutateur MOS1 est ouvert. Il circule alors un courant dans un deuxième sens, opposé au premier sens. L'alternance des commandes du premier commutateur MOS1 et du deuxième commutateur MOS2 permet ainsi de créer un courant alternatif dans le bobinage 1 . Afin de sécuriser la commande et faire en sorte que les deux commutateurs MOS1 , MOS2 ne puissent pas être passants simultanément, ce qui créerait un court- circuit entre le potentiel Ubat et la masse, même en cas de retard à l'ouverture, un module GDU 5 modifie un ou les deux signaux parmi Upwm et -Upwm. Tel qu'illustré à la figure 4, ce module 5 applique un temps mort 14 entre les deux signaux pour produire un signal 15, issu de Upwm, commandant le premier commutateur POS1 , et un signal 16, issu de -Upwm, commandant le deuxième commutateur POS2. Ce temps mort 14, avantageusement appliqué de manière centrée, retarde la commutation/fermeture d'un commutateur après l'ouverture de l'autre commutateur et réduit ainsi le risque d'avoir les deux commutateurs MOS1 , MOS2 commutés passants en même temps. Le temps mort 14 est typiquement de l'ordre de 500ns à 2μ8.
Tel qu'illustré au bloc 17 de la figure 3, un moteur M comprend plusieurs, par exemple 3, bobinages 1 . Chaque bobinage 1 est commandé par une tension de commande Ucmdl , Ucmd2, Ucmd3 et comprend un dispositif à commutation 2 propre. Un calculateur s détermine les tensions de commandes Ucmdl -3. Ces commandes sont transformées par les dispositifs à commutation 2 afin de produire des courants 11 , 12, 13 dans chacun des bobinages 1 de manière à faire tourner le moteur électrique M. Un moyen de mesure 1 1 du courant dans chaque bobinage 1 est utilisé pour déterminer respectivement une mesure Imesl , Imes2, Imes3 du courant circulant dans chaque bobinage. Cette mesure du courant est utilisée par le calculateur s pour adapter sa commande et les tensions de commande Ucmdl -3.
Selon un mode de réalisation, le moyen 1 1 comprend un capteur de courant 1 1 pour chaque bobinage 1 . Selon un mode de réalisation, il existe une relation algébrique entre les courants, par exemple leur somme est nulle (loi des nœuds). Aussi le moyen 1 1 peut faire l'économie d'un capteur de courant 1 1 qui peut alors être remplacé par un calcul en fonction des autres courants mesurés.
La mesure des courants Imes circulant dans chacun des bobinages 1 est nécessaire à la commande du moteur électrique M. Aussi est-il important de pouvoir diagnostiquer une défaillance d'un capteur de courant 1 1 .
II est connu pour diagnostiquer une défaillance d'un capteur de courant d'utiliser un capteur de courant par bobinage 1 . La relation entre les courants (loi des nœuds) fournit alors une information redondante qui permet de vérifier la cohérence des mesures. Ce principe de diagnostic présente l'inconvénient de nécessiter un capteur de courant supplémentaire et, de plus, la détection d'une incohérence indique une défaillance d'au moins un capteur mais ne permet pas de déterminer quel (s) capteur (s) est/sont en défaut. L'objectif de l'invention est de proposer un procédé d'estimation du courant circulant dans chaque bobinage. Cette estimation est réalisée en estimant le courant circulant dans le dispositif à commutation en calculant le rapport de la chute de tension à ses bornes par sa résistance. Cette estimation peut avantageusement être obtenue sans ajouter de composants, en utilisant uniquement ceux existants. Cette estimation du courant, obtenue individuellement pour chaque bobinage, peut être comparée avec un courant mesuré dans ledit bobinage afin de réaliser un diagnostic, lui aussi individualisé, du capteur de courant associé audit bobinage. L'individualisation du diagnostic permet d'améliorer le procédé de commande en offrant au moins deux modes dégradés en cas de défaillance d'un capteur.
Cet objectif est atteint grâce à un procédé d'estimation d'un courant estimé circulant dans un bobinage d'un moteur électrique du type comprenant au moins un bobinage pilotable par un dispositif à commutation, comprenant les étapes suivantes : mesure d'une tension mesurée à l'entrée du bobinage, correction de la tension mesurée pour produire une tension corrigée, détermination d'une résistance du dispositif à commutation, estimation du courant estimé circulant dans le bobinage en divisant par la résistance la différence entre une tension de commande utilisée pour commander le dispositif à commutation et la tension corrigée.
Ainsi, cette solution permet d'atteindre l'objectif précité en fournissant, sans ajout de composant, une estimation individualisée du courant circulant dans chaque bobinage.
Selon une autre caractéristique, le dispositif à commutation comprend : un premier commutateur connecté entre l'entrée du bobinage et un potentiel sensiblement constant, un deuxième commutateur connecté entre l'entrée du bobinage et la masse, et un module de transformation apte à recevoir la tension de commande et à commander de manière disjointe en ouverture les deux commutateurs en fonction de la tension de commande.
Selon une autre caractéristique, l'étape de correction comprend les étapes de : filtrage de la tension mesurée par un filtre pour produire une tension sinusoïdale, compensation de la tension sinusoïdale par un compensateur apte à compenser les effets atténuateurs du filtre pour produire une première tension corrigée.
Selon une autre caractéristique, le filtre est un passe-bas, préférentiellement d'ordre au moins 2.
Selon une autre caractéristique, la compensation utilise une table d'interpolation en fonction de la vitesse de rotation du moteur.
Selon une autre caractéristique, le dispositif à commutation introduit un temps mort produisant une variation de tension et l'étape de correction comprend encore une étape d'ajout à la première tension corrigée de la variation de tension signée par un signe du courant estimé pour produire une deuxième tension corrigée.
Selon une autre caractéristique, le signe du courant estimé est déterminé à partir d'une mesure d'un courant mesuré circulant dans le bobinage.
Selon une autre caractéristique, l'étape de détermination de la résistance comprend une étape de compensation thermique selon la formule : RdsOn=RdsOnTyp* (1 +0,004* (Tmos - 20°C)), avec RdsCh la résistance compensée du dispositif à commutation, RdsOnTyp la résistance typique à 20°C du dispositif à commutation et Tmos la température du dispositif à commutation.
Selon une autre caractéristique, l'étape d'estimation du courant estimé comprend encore une étape d'annulation du courant estimé lorsque la différence entre la tension de commande et la première tension corrigée est inférieure, en valeur absolue, à la variation de tension.
L'invention concerne encore un procédé de diagnostic d'un capteur apte à mesurer un courant mesuré circulant dans un bobinage d'un moteur électrique du type comprenant au moins un bobinage pilotable par un dispositif à commutation, comprenant les étapes suivantes : mesure du courant mesuré circulant dans le bobinage au moyen du capteur, détermination d'un courant estimé circulant dans le bobinage au moyen d'un tel procédé d'estimation, comparaison du courant estimé et du courant mesuré, une comparaison négative étant indicative d'une défaillance du capteur.
Selon une autre caractéristique, l'étape de comparaison comprend les étapes suivantes : calcul d'une moyenne quadratique de la différence entre le courant mesuré et le courant estimé sur un horizon glissant, la comparaison est positive si la moyenne quadratique est inférieure à un seuil, et négative sinon.
L'invention concerne encore un procédé de commande d'un moteur électrique du type comprenant plusieurs bobinages pilotables chacun par un dispositif à commutation, chaque bobinage comprenant un capteur apte à mesurer un courant mesuré circulant dans le bobinage, le procédé de commande recevant en entrée les courants mesurés et les utilisant pour déterminer les tensions de commandes du moteur, comprenant les étapes suivantes : diagnostic de chacun des capteurs au moyen d'un tel procédé de diagnostic.
Selon une autre caractéristique, lorsqu'un capteur est diagnostiqué défaillant pour un bobinage, la détermination des commandes du moteur se poursuit en remplaçant, pour ledit bobinage, le courant mesuré par le courant estimé.
Selon une autre caractéristique, lorsqu'un capteur est diagnostiqué défaillant pour un bobinage, la détermination des commandes du moteur se poursuit sur les bobinages en excluant le bobinage dont le capteur est défaillant. D'autres caractéristiques et avantages innovants de l'invention ressortiront à la lecture de la description ci-après, fournie à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- les figures 1 et 2, déjà décrites, illustrent les deux états de commutation et le sens du courant résultant dans un bobinage,
- la figure 3 montre l'ensemble du procédé selon l'invention appliqué à un moteur triphasé,
- la figure 4, déjà décrite, illustre les deux signaux centrés-alignés, comprenant un temps mort, et utilisés pour piloter les commutateurs, - la figure 5 illustre un exemple de filtre appliqué dans l'étape de correction,
- la figure 6 illustre une compensation appliquée suite au filtrage de la figure 5, dans l'étape de correction,
- la figure 7 illustre la conséquence du temps mort sur un signal.
- Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.
Un premier objet de l'invention est un procédé d'estimation du courant lest circulant dans un bobinage 1 d'un moteur électrique M du type comprenant au moins un bobinage 1 pilotable par un dispositif à commutation 2. Le principe de cette estimation consiste à estimer le courant circulant dans le dispositif à commutation 2 en divisant la chute de tension entre la sortie et l'entrée du dispositif à commutation 2 par sa résistance. Pour cela, il est procédé selon les étapes suivantes : mesure d'une tension mesurée Urnes à l'entrée du bobinage 1 , correction de cette tension mesurée Urnes pour produire une tension corrigée UcorA, UcorB, détermination d'une résistance RdsOn du dispositif à commutation 2. Une dernière étape d'estimation du courant lest circulant dans le bobinage 1 calcule la différence entre une tension de commande Ucmd utilisée pour commander le dispositif à commutation 2 et la tension corrigée UcorA, UcorB, et divise cette différence par la résistance RdsOn. Il peut être noté que la tension de commande Ucmd est la tension appliquée en entrée du dispositif à commutation 2, et que la tension corrigée UcorA, UcorB reproduit la tension en sortie du dispositif à commutation 2.
La tension de commande Ucmd est déterminée par un calculateur 3 assurant la commande du moteur M. Elle est typiquement transmise au procédé d'estimation directement par le calculateur 3 la produisant.
Le dispositif à commutation 2 comprend : un premier commutateur MOS1 connecté entre l'entrée du bobinage 1 et un potentiel Ubat sensiblement constant, un deuxième commutateur MOS2 connecté entre l'entrée du bobinage 1 et la masse, et un module de transformation 4, 5 apte à recevoir la tension de commande Ucmd et à commander de manière disjointe en ouverture les deux commutateurs MOS1 , MOS2 en fonction de la tension de commande Ucmd. Telle que décrite précédemment, la tension de commande Ucmd est alternative. Le module PWM 4 transforme la tension de commande Ucmd en deux tensions à modulation de largeur d'impulsion Upwm et -Upwm, de rapport cyclique égal à l'amplitude de Ucmd, apte à commuter les commutateurs MOS1 , MOS2. Le module optionnel GDU 5 introduit un temps mort 14 et modifie les tensions Upwm et -Upwm en tensions 15 et 16 centrées-alignées.
L'objectif de l'étape de correction est d'obtenir une tension corrigée UcorA, UcorB, apte à être comparée à une tension de commande Ucmd. L'étape de correction vise ainsi à appliquer à la tension mesurée Urnes une transformation inverse de celle appliquée à la tension de commande Ucmd par le dispositif à commutation 2, plus particulièrement par les unités PWM 4 et, le cas échéant, GDU 5. Ainsi, la tension corrigée UcorA ou UcorB est comparable à la tension de commande Ucmd.
Pour cela, l'étape de correction réalise une opération de démodulation visant à supprimer la fréquence de modulation de largeur d'amplitude. Selon un mode possible de réalisation de cette opération, l'étape de correction comprend une première étape de filtrage de la tension mesurée Urnes par un filtre 6, produisant une tension sinusoïdale Usin.
Selon une caractéristique avantageuse, le filtre 6 est un passe-bas, préférentiellement d'ordre au moins 2. Ceci permet d'extraire de la tension mesurée Urnes, une tension sinusoïdale se rapprochant de la tension de commande Ucmd alternative initiale.
Afin de supprimer la fréquence de modulation, la fréquence de coupure est choisie de manière adéquate à une valeur nettement inférieure à la fréquence de modulation, tout en restant nettement supérieure à la fréquence maximale de rotation du moteur M. Ainsi, de manière indicative, pour une fréquence de modulation de 20 kHz et un moteur pouvant tourner à 4000 tr/mn, soit une fréquence mécanique de 67 Hz et une fréquence électrique de 267 Hz pour un moteur M à quatre paires de pôles, une fréquence de coupure de 800 Hz est adéquate.
Le filtrage passe-bas est un moyen simple à mettre en oeuvre pour extraire une tension sinusoïdale. Cependant, comme on peut le voir sur la figure 5, il réalise aussi de manière préjudiciable une atténuation en amplitude d'autant plus importante que la fréquence, et donc la vitesse de rotation ω du moteur M, augmente.
Aussi est-il avantageusement ajouté une étape de compensation de la tension sinusoïdale Usin. Cette étape est typiquement appliquée par un compensateur 7. Ce compensateur 7 est construit pour compenser en amplitude les effets atténuateurs du filtre 6. Il produit à partir de la tension Usin une première tension corrigée UcorA. La figure 6 illustre un compensateur 7 construit pour compenser le filtre 6 de la figure s. En ordonnées est indiqué le gain, supérieur à 1 , appliqué à la tension Usin issue du filtre 6, en abscisse est indiquée la vitesse ω de rotation du moteur M.
Le compensateur 7 peut être déterminé théoriquement en fonction du filtre 6 ou empiriquement. Une fois déterminé, il est typiquement implémenté par une fonction d'interpolation ou encore par une table d'interpolation 8. Cette table d'interpolation 8 présente en entrée la vitesse de rotation ω du moteur M et fournit en sortie le gain correctif à appliquer.
La vitesse de rotation ω du moteur M est, par exemple, mesurée par un capteur 8 afin d'être fournie au procédé d'estimation.
Dans le cas où le dispositif à commutation 6 comprend un module GDU 5 optionnel introduisant un temps mort 14, l'introduction de ce temps mort 14 produit une variation de tension AU. Le temps mort 14 étant de durée constante, la variation de tension AU produite est elle aussi constante et peut ainsi être déterminée théoriquement ou empiriquement. L'effet du temps mort 14 est « d'étirer » la forme du signal de tension, tel qu'illustré à la figure 7, montrant l'effet d'un temps mort 14 sur une tension sinusoïdale, « étirée » d'une quantité AU.
Afin de corriger cet effet, l'étape de correction comprend encore une étape d'ajout de la variation de tension AU, affectée du signe S du courant circulant dans le bobinage 1 , soit le signe S du courant estimé lest, ou ce qui est équivalent au signe S du courant mesuré Imes. Aussi, la première tension corrigée UcorA issue du filtrage/compensation est corrigée de la variation de tension AU signée par le signe S du courant. Ceci produit la deuxième tension corrigée UcorB.
Le signe S du courant circulant dans le bobinage 1 , utilisé à l'étape précédente, est par exemple mesuré (ou calculé) à partir de la mesure réalisée par le capteur de courant 1 1 disposé sur le bobinage 1 . Un moyen 10 d'extraction du signe S à partir du courant mesuré Imes peut être employé.
Selon que l'étape de correction comprend une opération : filtrage/compensation, ou deux opérations : filtrage/compensation et correction de l'effet du temps mort, l'étape d'estimation compare la tension de commande Ucmd, respectivement avec la première tension corrigée UcorA, ou avec la deuxième tension corrigée UcorB.
Après la tension de commande Ucmd, issue du calculateur 3, et la tension corrigée UcorA, UcorB, le troisième paramètre nécessaire est la résistance RdsOn du dispositif à commutation 2, et particulièrement la résistance du commutateur MOS1 ou MOS2. Il est possible en première approximation de considérer directement la résistance typique d'un commutateur, soit RdsOn=RdsOnTyp,avec RdsOn la résistance utilisée pour l'estimation et RdsOnTyp la résistance typique à 20 °C du dispositif à commutation 2.
Cependant, la résistance effective du dispositif à commutation 2 varie beaucoup en fonction de la température et cette variation peut conduire à une erreur importante sur l'estimation lest du courant, principalement lorsque ladite température varie selon de grandes amplitudes.
Aussi, selon un mode de réalisation préféré, l'étape de détermination de la résistance RdsOn comprend une étape de compensation thermique selon la formule : RdsOn=RdsOnTyp* (1 +0,004* (Tmos-20°C)), avec RdsOn la résistance compensée du dispositif à commutation 2, RdsOnTyp la résistance typique à 20°C du dispositif à commutation 2 et Tmos la température du dispositif à commutation 2.
La température Tmos peut être déterminée par toute méthode, par exemple au moyen d'un capteur de température 9.
Selon une autre caractéristique avantageuse, l'étape d'estimation du courant lest comprend encore l'opération suivante. La tension de commande Ucmd est comparée avec la première tension corrigée UcorA. Si la différence entre ces deux tensions est inférieure, en valeur absolue, à la variation de tension AU produite par le temps mort 14, le courant estimé lest est pris égal à zéro.
Jusqu'ici le procédé d'estimation a été décrit pour un seul bobinage 1 . Le fait que le procédé d'estimation soit applicable à un bobinage 1 permet avantageusement de l'individualiser. Dans le cas, tel qu'illustré à la figure 3, où le moteur électrique M comprend plusieurs bobinages 1 , par exemple 3 bobinages, une estimation du courant lestl , Iest2, Iest3 peut être réalisée pour chaque bobinage, et ce, avantageusement de manière indépendante.
L'implémentation du ou des procédés d'estimation peut se faire au moyen d'une unité de traitement 12.
Il va maintenant être décrit comment le courant estimé lest peut avantageusement être utilisé pour réaliser un diagnostic d'un capteur 1 1 de courant.
Toujours dans le cadre d'un moteur électrique M du type comprenant au moins un bobinage 1 pilotable par un dispositif à commutation 2, le dispositif de commande 17 du moteur nécessite une mesure du courant mesuré Imes circulant dans le bobinage 1 .
Ce courant Imes est mesuré au moyen d'un moyen de mesure 1 1 . Ce moyen de mesure 1 1 peut être un capteur de courant effectif 1 1. Il a été vu que ce moyen de mesure 1 1 peut être un capteur de courant virtuel 1 1 réalisé par calcul, du fait d'une relation entre les courants des différents bobinages (loi des nœuds). Aussi, le terme capteur 1 1 désigne indifféremment dans la présente un capteur de courant 1 1 de l'un quelconque des types effectif ou virtuel.
L'un quelconque des modes de réalisation du procédé d'estimation précédemment décrit permet de disposer d'un courant estimé lest dans un bobinage 1 .
Il est avantageusement possible de réaliser une comparaison du courant estimé lest et du courant mesuré Imes, pour un même bobinage 1. Une comparaison négative est alors un indicateur d'une défaillance du capteur de courant 1 1 associé à ce bobinage 1 . Cette comparaison est par exemple implémentée dans une unité de traitement 13.
Afin d'éviter les fausses alertes, il est avantageux pour cette étape de comparaison de procéder à un filtrage temporel. Pour cela, selon un mode de réalisation préféré, l'étape de comparaison comprend avantageusement un calcul d'une moyenne quadratique Imq de la différence entre le courant mesuré Imes et le courant estimé lest, sur un horizon glissant.
oyenne quadratique est typiquement donnée par la formule avec Imq la moyenne quadratique, Imes le courant mesuré, lest
Figure imgf000011_0001
le courant estimé et Ν un nombre d'échantillons, définissant, en relation avec la fréquence d'échantillonnage, l'étendue de l'horizon. La comparaison est positive si la moyenne quadratique Imq est inférieure à un seuil ImqSeuil donné, et négative sinon.
La valeur du seuil ImqSeuil prend en compte les erreurs de mesure dans le pire des cas en prenant en compte la totalité de la chaîne de mesure et toutes les dérives possibles (thermique, échantillonneur, alimentation, calibrage, etc.).
Le paramètre nombre d'échantillons Ν est typiquement choisi tel qu'il détermine un horizon d'une durée supérieure à une valeur minimale suffisamment importante pour réaliser un certain filtrage et éviter de fausses alertes, et inférieure à une valeur maximale laissant apparaître un risque à poursuivre la commande du moteur M en présence d'une défaillance d'un capteur 1 1 . Ainsi, selon un mode de réalisation, l'horizon est compris entre 10 et 15 ms. Avec une période d'échantillonnage indicative de δθθμβ, ceci conduit à un nombre d'échantillons Ν compris entre 20 et 30.
Un tel outil de diagnostic de capteur de courant 1 1 peut avantageusement être appliqué individuellement à tous les bobinages 1 d'un moteur M, ou au moins à tous les bobinages 1 comprenant un capteur 1 1 effectif. En effet, un capteur 11 virtuel présente moins de risque de défaillance et son diagnostic est de moindre intérêt. Muni de cet outil de diagnostic, il est possible de modifier la stratégie de commande du moteur M en cas de défaillance d'un capteur 1 1. Le procédé de commande du moteur M selon l'invention est en tous points, sauf spécifiquement mentionné, identique à un procédé de commande selon l'art antérieur. Les différences n'apparaissent qu'après une détection d'une défaillance d'un capteur 1 1 de courant. Ainsi, de manière connue, le procédé de commande reçoit en entrée les courants mesurés Imes et les utilise pour déterminer les tensions de commandes Ucmd, selon un asservissement.
Aussi, l'invention concerne encore un procédé de commande d'un moteur électrique M du type comprenant plusieurs bobinages 1 pilotables chacun par un dispositif à commutation 2, chaque bobinage 1 comprenant un capteur 1 1 apte à mesurer un courant mesuré Imes circulant dans le bobinage 1 , le procédé de commande recevant en entrée les courants mesurés Imes et les utilisant pour déterminer les tensions de commandes Ucmd du moteur M. Ce procédé de commande est modifié, selon l'invention, en ce qu'il comprend une étape additionnelle de diagnostic de chacun des capteurs 1 1 , ou au moins des capteurs effectifs, au moyen du procédé de diagnostic selon l'un des modes de réalisation précédents.
La stratégie évolue, relativement à l'art antérieur, en cas de détection d'une défaillance d'un capteur 1 1. Il peut être envisagé au moins deux modes dégradés possibles.
Selon un premier mode dégradé, lorsqu'un capteur 1 1 est diagnostiqué défaillant pour un bobinage 1 , la commande du moteur M se poursuit en commandant tous les bobinages 1 du moteur M. Aussi le procédé de commande détermine une tension de commande Ucmd pour chacun des bobinages/phases du moteur M. Cependant, selon une caractéristique importante, la détermination de la tension de commande Ucmd, pour le bobinage 1 dont le capteur 11 est en défaut, s'effectue en remplaçant le courant mesuré Imes normalement issu dudit capteur 1 1 en entrée, et présentant donc vraisemblablement une valeur incorrecte, par le courant estimé lest issu du procédé d'estimation. Un tel mode de réalisation bénéficie de la possibilité avantageusement offerte par l'invention de permettre de déterminer quel capteur est en défaut, afin de déterminer quel courant est remplacé.
Selon un deuxième mode dégradé, lorsqu'un capteur 1 1 est diagnostiqué défaillant pour un bobinage 1 , la commande du moteur M se poursuit en commandant uniquement les bobinages 1 du moteur M pour lesquels une mesure de courant Imes valide est effectivement disponible, soit les bobinages à l'exclusion du bobinage 1 dont le capteur 1 1 est défaillant. Le bobinage 1 dont le capteur 1 1 est défaillant est mis à l'état ouvert et ignoré par le procédé de commande. Il est connu de commander un moteur électrique comprenant n bobinages/phases en ne faisant circuler un courant que dans n-1 bobinages/phases. Ainsi, il est possible de faire tourner un moteur triphasé en ne commandant que deux phases. Un tel mode de réalisation bénéficie de la possibilité avantageusement offerte par l'invention de permettre de déterminer quel bobinage est en défaut, afin de déterminer quel bobinage est ignoré.
Il convient de noter que les procédés d'estimation et de diagnostic selon l'invention restent applicables, y compris en mode dégradé. Ainsi, après détection d'une défaillance d'un capteur 1 1 et passage dans l'un ou l'autre des deux modes dégradés, il reste possible d'estimer le courant lest correspondant à un autre bobinage comprenant un capteur 1 1 encore fonctionnel et il est possible de diagnostiquer une défaillance de ce capteur 1 1 .
Avantageusement encore, les procédés d'estimation et de diagnostic selon l'invention peuvent être appliqués à un moteur M tournant, mais aussi à un moteur M à l'arrêt.
L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que la personne de l'art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention, en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'estimation d'un courant estimé (lest) circulant dans un bobinage (1 ) d'un moteur électrique (M) du type comprenant au moins un bobinage (1 ) pilotable par un dispositif à commutation (2), caractérisé en ce qur\\ comprend les étapes suivantes :
· mesure d'une tension mesurée (Urnes) à l'entrée du bobinage (1 ),
• correction de la tension mesurée (Urnes) pour produire une tension corrigée (UcorA, UcorB),
• détermination d'une résistance (RdsOn) du dispositif à commutation (2),
• estimation du courant estimé (lest) circulant dans le bobinage (1 ) en divisant par la résistance (RdsOn) la différence entre une tension de commande (Ucmd) utilisée pour commander le dispositif à commutation (2) et la tension corrigée (UcorA, UcorB).
2. Procédé d'estimation selon la revendication 1 , où le dispositif à commutation (2) comprend :
· un premier commutateur (MOS1 ) connecté entre l'entrée du bobinage (1 ) et un potentiel (Ubat) sensiblement constant,
• un deuxième commutateur (MOS2) connecté entre l'entrée du bobinage (1 ) et la masse, et
• un module de transformation (4, 5) apte à recevoir la tension de commande (Ucmd) et à commander de manière disjointe en ouverture les deux commutateurs (MOS1 , MOS2) en fonction de la tension de commande (Ucmd).
3. Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, où, l'étape de correction comprend les étapes de :
• filtrage de la tension mesurée (Urnes) par un filtre (6) pour produire une tension sinusoïdale (Usin),
• compensation de la tension sinusoïdale (Usin) par un compensateur (7) apte à compenser les effets atténuateurs du filtre (6) pour produire une première tension corrigée (UcorA).
4. Procédé d'estimation selon la revendication 3, où le filtre (6) est un passe-bas, préférentiellement d'ordre au moins 2.
5. Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, où la compensation utilise une table d'interpolation (8) en fonction de la vitesse de rotation (ω) du moteur (M).
6. Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, où le dispositif à commutation (2) introduit un temps mort (14) produisant une variation de tension (AU) et où l'étape de correction comprend encore une étape d'ajout à la première tension corrigée (UcorA) de la variation de tension (AU) signée par un signe (S) du courant estimé (lest), pour produire une deuxième tension corrigée (UcorB).
7. Procédé d'estimation selon la revendication 6, où le signe (S) du courant estimé (lest) est déterminé à partir d'une mesure d'un courant mesuré (Imes) circulant dans le bobinage (1 ).
8. Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, où l'étape de détermination de la résistance (RdsOn) comprend une étape de compensation thermique selon la formule : RdsOn=RdsOnTyp* (1 +0,004* (Tmos-20°C)), avec RdsOn la résistance compensée du dispositif à commutation (2), RdsOnTyp la résistance typique à 20°C du dispositif à commutation (2) et Tmos la température du dispositif à commutation (2).
9. Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 6 ou 8, où l'étape d'estimation du courant estimé (lest) comprend encore une étape d'annulation du courant estimé (lest) lorsque la différence entre la tension de commande (Ucmd) et la première tension corrigée (UcorA) est inférieure, en valeur absolue, à la variation de tension (AU).
10. Procédé de diagnostic d'un capteur (1 1 ) apte à mesurer un courant mesuré (Imes) circulant dans un bobinage (1 ) d'un moteur électrique (M) du type comprenant au moins un bobinage (1 ) pilotable par un dispositif à commutation (2), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
• mesure du courant mesuré (Imes) circulant dans le bobinage (1 ) au moyen du capteur (1 1 ),
• détermination d'un courant estimé (lest) circulant dans le bobinage (1 ) au moyen du procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications précédentes, · comparaison du courant estimé (lest) et du courant mesuré (Imes),
• une comparaison négative étant indicative d'une défaillance du capteur (1 1 ).
11. Procédé de diagnostic selon la revendication 10, où l'étape de comparaison comprend les étapes suivantes :
· calcul d'une moyenne quadratique (Imq) de la différence entre le courant mesuré (Imes) et le courant estimé (lest) sur un horizon glissant,
la comparaison est positive si la moyenne quadratique (Imq) est inférieure à un seuil (ImqSeuil), et négative sinon.
12. Procédé de commande d'un moteur électrique (M) du type comprenant plusieurs bobinages (1 ) pilotables chacun par un dispositif à commutation (2), chaque bobinage (1 ) comprenant un capteur (1 1 ) apte à mesurer un courant mesuré (Imes) circulant dans le bobinage (1 ), le procédé de commande recevant en entrée les courants mesurés (Imes) et les utilisant pour déterminer les tensions de commandes (Ucmd) du moteur (M), caractérisé en ce qur\\ comprend les étapes suivantes :
• diagnostic de chacun des capteurs (1 1 ) au moyen du procédé de diagnostic selon l'une quelconque des deux revendications précédentes.
13. Procédé de commande selon la revendication 12, comprenant encore l'étape suivante :
• lorsqu'un capteur (1 1 ) est diagnostiqué défaillant pour un bobinage (1 ), la détermination des commandes du moteur (M) se poursuit en remplaçant, pour ledit bobinage (1 ), le courant mesuré (Imes) par le courant estimé (lest).
14. Procédé de commande selon la revendication 12, comprenant encore l'étape suivante :
• lorsqu'un capteur (1 1 ) est diagnostiqué défaillant pour un bobinage (1 ), la détermination des commandes du moteur (M) se poursuit sur les bobinages en excluant le bobinage (1 ) dont le capteur (1 1 ) est défaillant.
PCT/FR2018/051689 2017-07-07 2018-07-05 Estimation de courant WO2019008285A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880058111.4A CN111052592B (zh) 2017-07-07 2018-07-05 电流估算
US16/628,407 US11431270B2 (en) 2017-07-07 2018-07-05 Current estimation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1756423 2017-07-07
FR1756423A FR3068846B1 (fr) 2017-07-07 2017-07-07 Estimation de courant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019008285A1 true WO2019008285A1 (fr) 2019-01-10

Family

ID=60955105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2018/051689 WO2019008285A1 (fr) 2017-07-07 2018-07-05 Estimation de courant

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11431270B2 (fr)
CN (1) CN111052592B (fr)
FR (1) FR3068846B1 (fr)
WO (1) WO2019008285A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19503180A1 (de) * 1994-02-07 1995-08-10 Mitsubishi Electric Corp Fehler-Erfassungsschaltung für ein Wechselrichtersystem
EP2176886A1 (fr) * 2007-08-08 2010-04-21 Advanced Analogic Technologies, Inc. Capteur de courant cascode pour dispositifs à semi-conducteur à puissance discrète
WO2016038362A1 (fr) * 2014-09-10 2016-03-17 Trw Limited Ensemble de circuits de commande de moteur

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITVA20070011A1 (it) * 2007-01-17 2008-07-18 St Microelectronics Srl Metodo e dispositivo di stima dei valori di due correnti circolanti in uno stesso istante in rispettive fasi di un carico polifase pilotato in modalita swm
CN101515764A (zh) * 2009-04-08 2009-08-26 宁波德斯科电子科技有限公司 一种用于变频器的电流采样电路及其采样方法
CN101820231B (zh) * 2010-04-15 2012-06-06 浙江大学 用于变频器的电流过零检测及死区补偿方法
CN202533565U (zh) * 2012-02-29 2012-11-14 何毓宁 “rrvit”多电池综合传感模块
FR2995681B1 (fr) * 2012-09-20 2014-09-05 Continental Automotive France Procede de traitement d'un signal d'un dispositif de mesure de pression au sein d'un moteur a combustion interne
JP2017184329A (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 株式会社豊田自動織機 インバータ制御装置及び車載流体機械
CN106370912B (zh) * 2016-08-18 2020-02-11 李鹏 提高mosfet管电流采样精度的方法、系统和电机驱动系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19503180A1 (de) * 1994-02-07 1995-08-10 Mitsubishi Electric Corp Fehler-Erfassungsschaltung für ein Wechselrichtersystem
EP2176886A1 (fr) * 2007-08-08 2010-04-21 Advanced Analogic Technologies, Inc. Capteur de courant cascode pour dispositifs à semi-conducteur à puissance discrète
WO2016038362A1 (fr) * 2014-09-10 2016-03-17 Trw Limited Ensemble de circuits de commande de moteur

Also Published As

Publication number Publication date
US11431270B2 (en) 2022-08-30
US20200228040A1 (en) 2020-07-16
FR3068846B1 (fr) 2019-11-22
CN111052592B (zh) 2023-11-17
FR3068846A1 (fr) 2019-01-11
CN111052592A (zh) 2020-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2806556B1 (fr) Procede et système de détermination de températures internes d'une machine électrique synchrone au moyens d'observateurs d'état
FR2943781A1 (fr) Procede et dispositif de diagnostic de defauts de fonctionnement de sondes de determination de la position angulaire d'un rotor d'une machine electrique tournante polyphasee
WO2016042238A1 (fr) Procede et dispositif de diagnostic de defauts de capteurs de courants de phases d'un systeme de pilotage d'une machine electrique tournante synchrone de vehicule automobile
FR3039283A1 (fr) Procede de detection d'un defaut de commande de couple d'un moteur electrique d'un systeme de direction assistee d'un vehicule automobile
FR2897729A1 (fr) Estimation amelioree de la position angulaire et de la vitesse pour machines synchrones sur la base d'un flux rotorique etendu.
WO2019215098A1 (fr) Procédé et unité électronique de mesure utilisant un capteur de proximité inductif relié à un câble
EP2806555B1 (fr) Procédé de détermination de la position et de la vitesse d'un rotor d'une machine électrique synchrone au moyen d'observateurs d'état
EP3507899A1 (fr) Ensemble mécatronique piloté par un signal en modulation de largeur d'impulsion
FR2985112A1 (fr) Onduleur de pilotage avec detecteur d'erreur de couple
FR3068846B1 (fr) Estimation de courant
WO2019215400A1 (fr) Procédé de détermination d'un courant estimé d'un moteur électrique triphasé en mode dégradé
FR3035755A1 (fr) Procede de commande d'une machine electrique synchrone a aimants permanents pour vehicule automobile.
WO2013072246A1 (fr) Procédé et système de commande pour corriger les tensions à appliquer à une charge électrique
EP3476037A1 (fr) Procédé d'estimation de la position et de la vitesse du rotor d'une machine à courant alternatif pour véhicule automobile et système correspondant
EP3012962A1 (fr) Procédé de commande d'une machine électrique triphasée synchrone à rotor bobiné
FR3086473A1 (fr) Procede de determination du flux magnetique d'une machine electrique
EP2852050B1 (fr) Méthode et dispositif de génération de n (n>=3) signaux de commande pour commander un onduleur à n phases
FR3075515A1 (fr) Procede de commande directe d'une machine electrique triphasee
EP2862269B1 (fr) Systeme de commande d'un moteur electrique synchrone
FR3077446A1 (fr) Procede d'estimation d'un courant continu genere par une machine electrique tournante
WO2023062167A1 (fr) Procédé d'estimation de la position et de la vitesse du rotor d'une machine électrique synchrone à aimant permanent
EP3314742B1 (fr) Commande d'une machine électrique synchrone à rotor bobiné
EP3739350A1 (fr) Dispositif électronique et procédé d'estimation d'une résistance rotorique d'une machine électrique
EP3172832A1 (fr) Procédé et unité de contrôle et/ou de protection d'un actionneur d'un équipement mobile d'un bâtiment
FR3128837A1 (fr) Système et procédé de calcul d’écart de couple entre au moins deux moteurs à induction asynchrones

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18773510

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18773510

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1