FR3138860A1 - minimisation du couple moteur d’une machine synchrone à rotor bobiné lors du pré-conditionnement thermique de la batterie - Google Patents
minimisation du couple moteur d’une machine synchrone à rotor bobiné lors du pré-conditionnement thermique de la batterie Download PDFInfo
- Publication number
- FR3138860A1 FR3138860A1 FR2208285A FR2208285A FR3138860A1 FR 3138860 A1 FR3138860 A1 FR 3138860A1 FR 2208285 A FR2208285 A FR 2208285A FR 2208285 A FR2208285 A FR 2208285A FR 3138860 A1 FR3138860 A1 FR 3138860A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- current
- electric machine
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
-
- 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
- H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/02—Details of starting control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
- H02P29/68—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive based on the temperature of a drive component or a semiconductor component
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
L’invention concerne un procédé de génération de pertes thermiques dans une chaîne de traction (2) qui comprend une machine électrique (3) synchrone comportant un stator et un rotor bobiné, le procédé comprenant : - une étape d’acquisition d’une température dans ou autour de la chaîne de traction, - une étape d’estimation d’un angle relatif entre le rotor et le stator, - en fonction de la température acquise, une étape de commande du rotor et du stator de manière qu’ils génèrent des pertes thermiques et qu’ils restent sensiblement immobiles l’un par rapport à l’autre, le rotor étant commandé avec un courant rotorique non nul.
Il est également proposé une chaîne de traction adaptée à la mise en œuvre du procédé selon l’invention, et un véhicule automobile équipé d’une telle chaîne de traction.
Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne de manière générale les machines électriques, notamment les machines électriques alimentées par une batterie.
Elle concerne plus particulièrement le conditionnement, ou préchauffage, de la batterie associée à une machine électrique.
L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de l’automobile.
Certaines machines électriques alimentées par une batterie, notamment les machines électriques des véhicules automobiles, sont parfois soumises à des températures très basses, voire négatives, par exemple en hiver.
Or, les performances de la batterie sont, dans une certaine mesure, inversement proportionnelles à la température. Ainsi, lors du démarrage de la machine électrique, par exemple à l’allumage d’un véhicule automobile après un stationnement prolongé en extérieur par temps froid, les performances de la batterie peuvent laisser à désirer.
Des solutions existent pour réaliser un préchauffage de la batterie préalable à l’utilisation du véhicule automobile, qui visent à obtenir des performances optimales du véhicule dès les premiers instants de son utilisation.
Parmi ces solutions, il existe l’ajout d’un dispositif de chauffage additionnel, appelé chauffage CTP (Coefficient de Température Positif), dédié au préchauffage de la batterie. Toutefois, cette solution est onéreuse.
Une autre solution comporte la commande de la machine électrique de façon à augmenter les pertes thermiques produites par la chaîne de traction, et d’utiliser ce surplus de chaleur pour réchauffer la batterie.
Afin de procéder au préchauffage de la batterie alors que le véhicule est en stationnement, il est nécessaire que la commande de la machine électrique n’entraîne pas l’apparition d’un couple moteur afin de maintenir le véhicule immobile. Cette solution implique de connaître avec précision la position du rotor de façon que la force électromagnétique générée par le stator n’engendre pas de couple. Cependant, il arrive que la position du rotor mesurée par le véhicule soit erronée de quelques degrés. Il en résulte alors la génération d’un couple moteur qui peut entraîner la mise en mouvement du véhicule.
Le demande de brevet français publiée sous le numéro FR 3 080 239 propose un tel procédé dans lequel la commande du stator est asservie sur la valeur de l’erreur de mesure de la position du rotor.
Afin de fournir une alternative à l’état de la technique, la présente invention propose d’augmenter les pertes thermiques de la chaîne de traction sans produire un couple qui mettrait le véhicule en mouvement, ni asservir la commande du stator sur la valeur de l’erreur de mesure de la position du rotor.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé de génération de pertes thermiques dans une chaîne de traction qui comprend une machine électrique synchrone comportant un stator et un rotor bobiné, le procédé comprenant :
- une étape d’acquisition d’une température dans ou autour de la chaîne de traction,
- une étape d’estimation d’un angle relatif entre le rotor et le stator,
- en fonction de la température acquise, une étape de commande du rotor et du stator de manière qu’ils génèrent des pertes thermiques et qu’ils restent sensiblement immobiles l’un par rapport à l’autre,
dans lequel le stator est commandé, dans un repère de Park issu de l’estimation de l’angle relatif, de manière qu‘un premier des courants statoriques soit nul et qu‘un second des courants statoriques soit non nul, et
en ce que le rotor est commandé avec un courant rotorique non nul.
- une étape d’acquisition d’une température dans ou autour de la chaîne de traction,
- une étape d’estimation d’un angle relatif entre le rotor et le stator,
- en fonction de la température acquise, une étape de commande du rotor et du stator de manière qu’ils génèrent des pertes thermiques et qu’ils restent sensiblement immobiles l’un par rapport à l’autre,
dans lequel le stator est commandé, dans un repère de Park issu de l’estimation de l’angle relatif, de manière qu‘un premier des courants statoriques soit nul et qu‘un second des courants statoriques soit non nul, et
en ce que le rotor est commandé avec un courant rotorique non nul.
L’estimation de l’angle relatif entre le rotor et le stator peut comprendre une estimation de l’angle relatif entre le rotor et les courants statoriques. Autrement formulé, on se sert de l’angle du rotor (estimé ou mesuré) et on applique une transformation de Park aux trois courants de commande du stator afin d’obtenir les deux courants statoriques dans le repère de Park. L’angle relatif entre les courants statoriques dans le repère de Park et le rotor est alors directement contenu dans les premiers et deuxième courants statoriques, puisque la commande du stator peut s’exprimer, dans le repère de Park, en coordonnées polaires à l’aide de l’amplitude du vecteur courant statorique et l’angle du vecteur courant statorique par rapport à l’axe q du repère de Park.
Grâce à l’invention, il est possible de générer des pertes thermiques en maintenant un couple nul ou négligeable. En particulier, la commande du rotor permet de façon simple de compenser un couple qui serait dû à une erreur de mesure de la position du rotor. On s’affranchit donc d’une détermination d’une erreur éventuelle sur la position mesurée du rotor, et d’un asservissement de la commande du stator sur l’erreur de mesure de la position du rotor.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de la machine électrique conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- le second courant statorique et le courant rotorique sont déterminés en fonction de la température acquise.
- le second courant statorique et le courant rotorique sont tels que le rotor reste immobile même si l’angle relatif estimé présente une erreur de plus ou moins 15 degrés, et préférentiellement de plus ou moins 45°.
- la machine électrique étant alimentée par une batterie de traction, la température est mesurée au niveau de la batterie de traction.
- au moins une partie des pertes thermiques est transmise à la batterie de traction par un circuit de transfert thermique.
- la commande du rotor et la commande du stator comportent l’emploi d’une table de correspondance qui permet d’associer chaque valeur de température à une valeur du second des courants statoriques et à une valeur de courant rotorique.
- si la température acquise est inférieure à un premier seuil prédéterminé, alors le second des courants statoriques et le courant rotorique sont égaux à des premières valeurs prédéterminées, si la température acquise est comprise entre le premier seuil et un deuxième seuil, alors le second des courants statoriques et le courant rotorique sont égaux à des deuxièmes valeurs prédéterminées, par exemple une deuxième valeur de second courant statorique et une deuxième valeurs de courant rotorique supérieures en valeur absolue respectivement à la première valeur prédéterminée de second courant rotorique et à la deuxième valeur prédéterminée de courant rotorique, si la température acquise est supérieure au deuxième seuil, alors le second des courants statorique et le courant rotorique sont égaux à des troisièmes valeurs, par exemple une troisième valeur prédéterminée de second courant statorique et une troisième valeur prédéterminée de courant rotorique supérieures en valeur absolue respectivement à la deuxième valeur prédéterminée de second courant statorique et la deuxième valeur prédéterminée de courant rotorique.
- le rotor est commandé avec un courant rotorique apte à générer un couple inférieur ou égal à 2 N.m.
- le second courant statorique et le courant rotorique sont déterminés en fonction de la température acquise.
- le second courant statorique et le courant rotorique sont tels que le rotor reste immobile même si l’angle relatif estimé présente une erreur de plus ou moins 15 degrés, et préférentiellement de plus ou moins 45°.
- la machine électrique étant alimentée par une batterie de traction, la température est mesurée au niveau de la batterie de traction.
- au moins une partie des pertes thermiques est transmise à la batterie de traction par un circuit de transfert thermique.
- la commande du rotor et la commande du stator comportent l’emploi d’une table de correspondance qui permet d’associer chaque valeur de température à une valeur du second des courants statoriques et à une valeur de courant rotorique.
- si la température acquise est inférieure à un premier seuil prédéterminé, alors le second des courants statoriques et le courant rotorique sont égaux à des premières valeurs prédéterminées, si la température acquise est comprise entre le premier seuil et un deuxième seuil, alors le second des courants statoriques et le courant rotorique sont égaux à des deuxièmes valeurs prédéterminées, par exemple une deuxième valeur de second courant statorique et une deuxième valeurs de courant rotorique supérieures en valeur absolue respectivement à la première valeur prédéterminée de second courant rotorique et à la deuxième valeur prédéterminée de courant rotorique, si la température acquise est supérieure au deuxième seuil, alors le second des courants statorique et le courant rotorique sont égaux à des troisièmes valeurs, par exemple une troisième valeur prédéterminée de second courant statorique et une troisième valeur prédéterminée de courant rotorique supérieures en valeur absolue respectivement à la deuxième valeur prédéterminée de second courant statorique et la deuxième valeur prédéterminée de courant rotorique.
- le rotor est commandé avec un courant rotorique apte à générer un couple inférieur ou égal à 2 N.m.
Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé une chaîne de traction comprenant une machine électrique synchrone comportant un rotor et un stator bobiné et équipée d’un module de commande du rotor et du stator configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de la chaîne de traction conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- la chaîne de traction comporte une batterie de traction et un circuit de transfert thermique commun à la machine électrique et à la batterie de traction, le circuit de transfert thermique étant adapté à refroidir la machine électrique et la batterie de traction.
- le circuit de transfert thermique comporte une première section associée à la batterie de traction et une deuxième section associée au stator, la première section et la deuxième section étant thermiquement couplées dans une première configuration du circuit de transfert thermique et thermiquement isolées dans une deuxième configuration du circuit de transfert thermique
- le circuit de transfert thermique comporte au moins une vanne configurée pour, dans la première configuration du circuit de transfert thermique, coupler thermiquement la première section et la deuxième section et, dans la deuxième configuration, isoler thermiquement la première section de la deuxième section.
- la chaîne de traction comporte une batterie de traction et un circuit de transfert thermique commun à la machine électrique et à la batterie de traction, le circuit de transfert thermique étant adapté à refroidir la machine électrique et la batterie de traction.
- le circuit de transfert thermique comporte une première section associée à la batterie de traction et une deuxième section associée au stator, la première section et la deuxième section étant thermiquement couplées dans une première configuration du circuit de transfert thermique et thermiquement isolées dans une deuxième configuration du circuit de transfert thermique
- le circuit de transfert thermique comporte au moins une vanne configurée pour, dans la première configuration du circuit de transfert thermique, coupler thermiquement la première section et la deuxième section et, dans la deuxième configuration, isoler thermiquement la première section de la deuxième section.
Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé un véhicule automobile équipé d’une chaîne de traction selon l’invention.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
A titre préliminaire, on notera que les éléments identiques de l’invention représentés sur les différentes figures seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence.
On notera également que dans cette description, on commencera par décrire un exemple de véhicule automobile conforme à l’invention, puis un exemple de procédé mis en œuvre par ce véhicule, avant de décrire comment a été paramétré ce procédé.
La illustre un véhicule automobile 1 équipé d’une chaîne de traction 2 comportant une machine électrique 3, ici une machine électrique triphasée synchrone à rotor bobiné, alimentée par une batterie de traction 4 fournissant un courant électrique continu. La chaîne de traction 2 comporte en outre divers composants (non représentés), notamment des composants d’électronique de puissance, permettant par exemple d’adapter le courant fourni par la batterie de traction 4 à la commande de la machine électrique. Un onduleur est un exemple d’un tel composant.
Un module de commande 5 est ici configuré pour commander la machine électrique 3, notamment pour commander les signaux de commande circulant dans le rotor et dans le stator du véhicule automobile 1.
Le véhicule automobile 1 est ici équipé d’un système de transfert thermique 6 thermiquement couplé à la machine électrique 3 et à la batterie de traction 4.
Le circuit de transfert thermique 6 comporte ici une première section 7 couplée à machine électrique 3, et une deuxième section 8 couplée à la batterie de traction 4. Chacune de ces sections comporte une ou plusieurs conduites de circulation de liquide de refroidissement, et un échangeur de chaleur associé à la machine électrique 3 ou à la batterie de traction 4.
Dans ce mode de réalisation, le circuit de transfert thermique 6 comporte un système 9 de vannes permettant de connecter la première section 7 et la deuxième section 8 de façon qu’elles forment un seul et même circuit, ou bien d’isoler la première section 7 de la deuxième section 8 de façon qu’elles forment deux circuits distincts, c’est-à-dire thermiquement isolés. Par exemple, le système de vannes est commandé par le module de commande 5. Par exemple, les moyens de commande peuvent commander le système de vannes de façon que les sections 7, 8 soient dissociées pendant le roulage du véhicule 1, et de façon qu’elles soient couplées pendant la mise en œuvre du procédé selon l’invention.
Le véhicule automobile 1 est adapté à la mise en œuvre du procédé selon l’invention. Le module de commande 5 est ici programmé pour commander la machine électrique 3 de tel façon qu’elle génère des pertes thermiques indépendantes du couple moteur, par exemple lorsque le véhicule est à l’arrêt, comme détaillé ci-après.
La illustre un mode de mise en œuvre du procédé par le module de commande du véhicule automobile 1.
A des fins de simplification de l’exposé, la commande du stator est ici considérée dans un repère de Park d’axes d, q. La transformée de Park permet de modéliser le système triphasé de la machine électrique 3, classiquement présenté dans un repère fixe lié au stator, par un système diphasé dans un repère tournant lié au rotor. Ainsi, la commande du stator ne sera pas présentée ici comme un triplet de courant alternatifs déphasés de 120°, mais comme un couple de courants continus Id et Iq (ci-après premier courant statorique Iq et second courant statorique Id). Le premier courant statorique Id correspond au courant statorique projeté sur l’axe direct du rotor (classiquement appelé « axe d »), qui est parallèle à la bobine du rotor. Le deuxième courant statorique Iq correspond au courant statorique projeté sur l’axe en quadrature du rotor (classiquement appelé « axe q ») qui est perpendiculaire à la bobine du rotor. La commande du stator peut en outre s’exprimer, dans le repère de Park, en coordonnées polaires à l’aide de l’amplitude Is du vecteur courant statorique et l’angle du vecteur courant par rapport à l’axe q du repère de Park.
Le module de commande 5 est ici configuré pour commander la machine électrique 3 de façon que la chaîne de traction génère des pertes thermiques qui sont indépendantes du couple appliqué au rotor. En particulier ici, le module de commande est configuré pour générer des pertes thermiques sans entraîner un déplacement du véhicule 1, c’est-à-dire en maintenant le couple appliqué au rotor inférieur à un seuil prédéterminé, par exemple inférieur à 5 N.m, voire inférieur à 2 N.m, et de préférence égal à zéro.
De préférence, les pertes thermiques générées par la chaîne de traction sont dirigées vers un ou plusieurs autres éléments de la chaîne de traction, notamment grâce au circuit de transfert thermique 6. Préférentiellement ici, les pertes thermiques sont dirigées vers la batterie de traction 4 par l’intermédiaire du circuit de transfert thermique 6 afin de réchauffer cette batterie lorsque sa température est faible.
Afin de connaître la température de la batterie de traction 4 et d’en déduire la quantité de pertes thermiques à générer, le procédé comporte une étape E1 d’acquisition d’une température dans ou autour de la chaîne de traction, par exemple au niveau de la batterie 4, notamment par l’intermédiaire d’un oui plusieurs capteurs de température dédiés.
Le module de commande 5 met ensuite en œuvre une étape E2 d’estimation de la position du rotor, par exemple à l’aide d’un module de mesure de l’angle relatif entre le rotor et le stator, ce qui lui permettra de générer la commande adéquate du stator dans le repère de Park correspondant à la position estimée.
En fonction de la température acquise, le module de commande 5 commande la machine électrique 3 de façon qu’elle génère des pertes thermiques et de façon que le rotor et le stator restent sensiblement immobiles l’un par rapport à l’autre (étape E3). Les pertes thermiques peuvent être par exemple générées en fonction de la température mesurée de la batterie de traction 4 et d’une température cible à atteindre.
En particulier, le module de commande 5 commande la machine électrique 3 de façon que, dans le repère de Park déterminé à partir de la position relative du rotor et du stator, le premier courant statorique Iq soit nul et que le second courant statorique Id présente une valeur non nulle qui dépend de la température acquise ou, en coordonnées polaires, de façon que l’amplitude Is du vecteur courant dépende de la température acquise et de façon que l’angle Psi soit nul.
Afin notamment de compenser une éventuelle erreur dans l’estimation de la position du rotor, le module de commande 5 commande le rotor avec un courant rotorique non nul.
Le procédé selon l’invention peut avantageusement être employé dans le cadre du préconditionnement, ou préchauffage, de la batterie de traction 4, préalablement à l’utilisation du véhicule 1, afin que même par temps froid, la batterie de traction 4 présente des performances optimales dès les premiers instants de l’utilisation du véhicule.
Le procédé selon ce mode de réalisation peut être programmé de façon à se déclencher à une heure précise de la journée, par exemple une heure avant l’utilisation du véhicule 1, ou être déclenché directement à distance, par exemple à l’aide d’un système de communication mobile, notamment depuis un ordinateur connecté à Internet.
Dans ce procédé, le module de commande est configuré pour fonctionner selon trois modes actifs différents, selon la température de la batterie 4. L’idée est que les pertes émises soient d’autant plus importantes que la température est basse.
Dans un premier mode de fonctionnement associé à une température de la batterie 4 inférieure à un premier seuil prédéterminé, ici 0 °C, le second courant statorique est égal à une première valeur de courant statorique, ici, -176 A, et le courant rotorique est égal à une première valeur de courant rotorique, ici 2,9A.
Dans un deuxième mode de fonctionnement associé à une température de la batterie 4 comprise entre le premier seuil et un deuxième seuil, ici 4 °C, le second courant statorique Id est égal à une deuxième valeur de courant statorique, ici -115A, et le courant rotorique est égale à une deuxième valeur de courant rotorique, ici 1,9 A.
Dans un troisième mode de fonctionnement associé à une température de la batterie 4 supérieure au deuxième seuil et inférieur à un troisième seuil, ici 8 °C, alors le second courant statorique est égal à une troisième valeur de courant statorique, ici -55 A, et le courant rotorique est égal à une troisième valeur de courant rotorique, ici 0,8 A.
Lorsque la température de la batterie atteint le troisième seuil, alors le procédé prend fin (mode inactif).
Par exemple, dans une situation initiale, le véhicule est stationné en extérieur par temps froid et la batterie 4, inactive depuis un temps suffisamment long, présente une température sensiblement égale à la température extérieure, ici -5 degrés.
Comme l’illustre la , lors du déclenchement du procédé, le module de commande 5 déclenche une mesure M0 de la température de la batterie. Ici, la température mesurée est inférieure au premier seuil et le procédé se déclenche donc selon le premier mode M1, qui entraîne ici la génération d’une puissance thermique de 1500 W par la chaîne de traction. Le module de commande 5 maintient les valeurs de courants correspondantes de façon à augmenter la température de la batterie. Si la température mesurée avait été différente, le procédé se serait poursuivi selon un autre mode de fonctionnement, par exemple un mode de fonctionnement entraînant la génération d’une puissance thermique plus faible, ici le deuxième mode M2 ou le troisième mode M3.
Lorsque la température de la batterie 4 atteint le premier seuil, alors le procédé est mis en œuvre selon le deuxième mode M2, qui entraîne ici la génération d’une puissance thermique de 900 W par la chaîne de traction, et la température de la batterie 4 continue d’augmenter. Lorsqu’elle atteint le deuxième seuil, alors le procédé est mis en œuvre selon le troisième mode M3, qui entraîne ici la génération d’une puissance thermique de 450 W, et la température de la batterie continue d’augmenter. Lorsqu’elle atteint le troisième seuil, le procédé cesse (étape F, correspondant au mode inactif) et le véhicule automobile est apte à être utilisé avec des performances optimales de la batterie.
Les valeurs des courants de commande de la machine électrique 3 sont ici choisies dans une table de correspondance préétablie. Par exemple, la table de correspondance peut avoir été établie à partir d’un programme informatique implémentant un modèle énergétique en quasi-statique, ici un modèle d’un ensemble comprenant l’onduleur et la machine électrique.
Afin de bien saisir le principe sur lequel repose ce modèle et comment ces valeurs ont été choisies, il convient de considérer l’équation suivante donnant la valeur du couple Ce appliqué au rotor :
Avec Ld et Lq les inductances statoriques sur les axes d et q du repère de Park (non égales dans une machine à pôles saillants), Mf l’inductance mutuelle entre le rotor et le stator, If le courant rotorique et p le nombre de paires de pôles du stator.
Afin d’annuler la valeur du couple Ce, l’annulation de la première valeur de courant statorique Iq semble évidente. La production de pertes thermiques serait alors assurée par le deuxième courant de stator Id.
Toutefois, la notion de premier courant statorique Iq et de deuxième courant statorique Id n’a de sens que relativement à la position du rotor, puisque le repère de Park est un repère lié au rotor. Ainsi, en cas d’erreur dans la mesure de la position du rotor, par exemple une erreur de quelques degrés, les valeurs de courants statorique Id et Iq déterminées correspondent à un repère de Park erroné qui est légèrement décalé par rapport à sa position réelle (la position du rotor). Il en résulte des valeurs effectives (dans le repère de Park non décalé) des courants Id et Iq légèrement différentes, et donc un courant Iq non nul (ou un angle Psi non nul). Ceci risque alors de produire un couple moteur dangereux lorsque le véhicule automobile doit rester immobile.
Les inventeurs ont pu déterminer, à l’aide de simulations et d’essais sur des bancs de test, l’évolution du couple électromagnétique produit par la machine électrique en fonction de l’erreur sur la position du rotor, traduite ici par une variation de l’angle Psi de plus ou moins 15° autour de -90° (c’est-à-dire sur une plage allant de -105° à -75°), pour une valeur fixée du deuxième courant statorique Id égale à -250 A. La illustre les résultats issus de la simulation, pour des valeurs de courants statoriques If allant de 0 à 6 A.
Sur la , on observe qu’une valeur optimale du courant rotorique est égale à 4 A, puisqu’elle permet de garantir un couple au rotor (le « couple machine ») quasi-nul sur toute la plage de variation étudiée.
Le modèle énergétique en quasi-statique a donc été développé afin de produire une table de correspondance, ou cartographie de valeurs, qui puisse être employée dans le procédé selon l’invention. Ce modèle prend en compte les équations électromagnétiques de fonctionnement de la machine électrique et utilise des paramètres de la machine électrique issus de simulations. Un tel modèle reçoit, en tant que valeur d’entrée, les coordonnées polaires du courant statorique dans le repère de Park non décalé, le courant rotorique, la vitesse de la machine électrique et les températures du rotor et du stator. Le modèle énergétique en quasi-statique fournit en sortie le couple correspondant appliqué à l’arbre rotor ainsi que les pertes totales, c’est-à-dire ici les pertes générées par l’onduleur et les pertes générées par la machine électrique 3.
Les à 8 illustrent une partie des résultats obtenus pour une erreur de 15° dans la position du rotor (soit Psi = -105°) en fonction du courant rotorique. La illustre l’évolution du couple appliqué au rotor (le « couple machine »), la illustre l’évolution des pertes thermiques générées par la machine électrique 3 (les « pertes ME »), la illustre l’évolution des pertes thermiques générées par l’électronique de puissance de la chaîne de traction 2 (les « pertes EDP »), et la illustre l’évolution des pertes totales de la chaîne de traction 2, c’est-à-dire les pertes thermiques générées par l’électronique de puissance et par la machine électrique 3. Chacune des figures représente cinq courbes qui correspondent à cinq valeurs distinctes de l’amplitude du vecteur courant Is dans le repère de Park, ici 55 A, 85 A, 115 A, 145 A et 176 A. Les croix correspondent à des valeurs de couple nulles, et donc aux valeurs optimales des courants rotoriques et statoriques.
On observe ici que la valeur de courant rotorique est fortement dépendante de la valeur du courant statorique.
Ainsi le modèle énergétique en quasi-statique permet d’obtenir une correspondance entre le courant statorique, le courant rotorique et les pertes générées par la chaîne de traction pour que le couple moteur soit sensiblement nul. Ces valeurs peuvent être enregistrées dans la table de correspondance employée dans le procédé selon l’invention.
Il est en outre possible d’associer chaque triplet de valeurs à une plage de température correspondante, afin d’implémenter le procédé selon le mode de réalisation décrit précédemment en lien avec les figures 2 et 3.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et de mise en œuvre décrits précédemment. Ainsi, bien qu’il ait été décrit précédemment un procédé mettant en œuvre trois modes de fonctionnement M1, M2 et M3 associés à trois valeurs seuil de températures, le procédé est compatible avec tout autre nombre de modes de fonctionnement associés chacun à une plage de températures distincte. Les plages de températures peuvent en outre être d’amplitudes différentes. A titre d’exemple, on pourrait prévoir un seul mode de fonctionnement lorsque la température est inférieure à 8°C. Encore à titre d’exemple, on pourrait prévoir plus de quatre modes de fonctionnement.
Par ailleurs il a été décrit ici des échanges thermiques entre la machine électrique 3 et la batterie de traction 4 afin de réchauffer cette dernière. L’invention n’est bien sûr pas limitée à cet échange et préférentiellement, les échanges thermiques sont effectués entre plusieurs éléments de la chaîne de traction, par exemple l’onduleur et la machine électrique, et la batterie.
Enfin, l’invention n’est pas limitée à un préchauffage de la batterie, mais est aussi applicable au préchauffage d’autres éléments du véhicule 1, par exemple pour chauffer ou préchauffer des éléments extérieurs à la chaîne de traction 2, typiquement l’habitacle du véhicule 1.
Par ailleurs, la mesure de la température peut être réalisée à un autre niveau de la chaîne de traction ou à un autre niveau du véhicule, et/ou être réalisée à différents emplacements du véhicule.
Enfin, le procédé peut être mis en œuvre pour réchauffer un autre élément de la chaîne de traction.
Claims (12)
- Procédé de génération de pertes thermiques dans une chaîne de traction (2) qui comprend une machine électrique (3) synchrone comportant un stator et un rotor bobiné, le procédé comprenant :
- une étape d’acquisition d’une température dans ou autour de la chaîne de traction (2),
- une étape d’estimation d’un angle relatif entre le rotor et le stator,
- en fonction de la température acquise, une étape de commande du rotor et du stator de manière qu’ils génèrent des pertes thermiques et qu’ils restent sensiblement immobiles l’un par rapport à l’autre,
caractérisé en ce que le stator est commandé, dans un repère de Park issu de l’estimation de l’angle relatif, de manière qu‘un premier des courants statoriques (Iq) soit nul et qu‘un second des courants statoriques (Id) soit non nul, et
en ce que le rotor est commandé avec un courant rotorique (If) non nul. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel le second courant statorique (Id) et le courant rotorique (If) sont déterminés en fonction de la température acquise.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le second courant statorique (Id) et le courant rotorique (If) sont tels que le rotor reste immobile même si l’angle relatif estimé présente une erreur de plus ou moins 15 degrés, et préférentiellement de plus ou moins 45°.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la machine électrique (3) étant alimentée par une batterie de traction (4), la température est mesurée au niveau de la batterie de traction (4).
- Procédé selon la revendication 4, dans lequel au moins une partie des pertes thermiques est transmise à la batterie de traction (4) par un circuit de transfert thermique.
- Procédé selon l’une quelconque des revendication 1 à 5, dans lequel la commande du rotor et la commande du stator comportent l’emploi d’une table de correspondance qui permet d’associer chaque valeur de température à une valeur du second des courants statorique (Id) et à une valeur de courant rotorique (If).
- Procédé selon la revendication 6, dans lequel
- si la température acquise est inférieure à un premier seuil prédéterminé, alors le second des courants statoriques (Id) et le courant rotorique (If) sont égaux à des premières valeurs prédéterminées,
- si la température acquise est comprise entre le premier seuil et un deuxième seuil, alors le second (Id) des courants statoriques et le courant rotorique (If) sont égaux à des deuxièmes valeurs,
- si la température acquise est supérieure au deuxième seuil, alors le second des courants statoriques et le courant rotorique sont égaux à des troisièmes valeurs. - Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le rotor est commandé avec un courant rotorique (If) apte à générer un couple inférieur ou égal à 2 N.m.
- Chaîne de traction comprenant une machine électrique (3) synchrone comportant un rotor et un stator bobiné et équipée d’un module de commande (5) du rotor et du stator configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
- Chaîne de traction selon la revendication 9, comportant une batterie de traction (4) et un circuit de transfert thermique (6) commun à la machine électrique (3) et à la batterie de traction (4), le circuit de transfert thermique (6) étant adapté à refroidir la machine électrique (3) et la batterie de traction (4)
- Chaîne de traction selon la revendication 10, dans lequel le circuit de transfert thermique (6) comporte une première section (7) associée à la batterie de traction (4) et une deuxième section (8) associée au stator, la première section (7) et la deuxième section (8) étant thermiquement couplées dans une première configuration du circuit de transfert thermique (6) et thermiquement isolées dans une deuxième configuration du circuit de transfert thermique (6) par un système de vannes.
- Véhicule automobile équipé d’une chaîne de traction (2) selon l’une quelconque des revendications 9 à 11.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2208285A FR3138860B1 (fr) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | minimisation du couple moteur d’une machine synchrone à rotor bobiné lors du pré-conditionnement thermique de la batterie |
| EP23736766.9A EP4569607A1 (fr) | 2022-08-12 | 2023-07-06 | Minimisation du couple moteur d'une machine synchrone à rotor bobiné lors du pré-conditionnement thermique de la batterie |
| PCT/EP2023/068776 WO2024032988A1 (fr) | 2022-08-12 | 2023-07-06 | Minimisation du couple moteur d'une machine synchrone à rotor bobiné lors du pré-conditionnement thermique de la batterie |
| CN202380060501.6A CN119731929A (zh) | 2022-08-12 | 2023-07-06 | 绕线转子同步电机在电池热预调节期间的马达扭矩最小化 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2208285 | 2022-08-12 | ||
| FR2208285A FR3138860B1 (fr) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | minimisation du couple moteur d’une machine synchrone à rotor bobiné lors du pré-conditionnement thermique de la batterie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3138860A1 true FR3138860A1 (fr) | 2024-02-16 |
| FR3138860B1 FR3138860B1 (fr) | 2024-12-06 |
Family
ID=83506018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2208285A Active FR3138860B1 (fr) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | minimisation du couple moteur d’une machine synchrone à rotor bobiné lors du pré-conditionnement thermique de la batterie |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4569607A1 (fr) |
| CN (1) | CN119731929A (fr) |
| FR (1) | FR3138860B1 (fr) |
| WO (1) | WO2024032988A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026057746A1 (fr) * | 2024-09-15 | 2026-03-19 | Valeo Systemes Thermiques | Procédé et dispositif de contrôle d'un moteur électrique à courant continu sans balais, notamment un moteur d'entrainement d'un générateur d'un flux d'air |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2531328A1 (fr) * | 2010-02-05 | 2012-12-12 | Abb Ag | Procédé et système pour le chauffage de robots dans des environnements froids |
| FR3080239A1 (fr) | 2018-04-12 | 2019-10-18 | Renault S.A.S | Dispositif et procede d'estimation et de correction d'une erreur de mesure d'un capteur de position d'un rotor de machine electrique tournante |
| CN113794416A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-14 | 蔚来动力科技(合肥)有限公司 | 电机控制方法、设备、动力系统、车辆以及存储介质 |
-
2022
- 2022-08-12 FR FR2208285A patent/FR3138860B1/fr active Active
-
2023
- 2023-07-06 EP EP23736766.9A patent/EP4569607A1/fr active Pending
- 2023-07-06 WO PCT/EP2023/068776 patent/WO2024032988A1/fr not_active Ceased
- 2023-07-06 CN CN202380060501.6A patent/CN119731929A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2531328A1 (fr) * | 2010-02-05 | 2012-12-12 | Abb Ag | Procédé et système pour le chauffage de robots dans des environnements froids |
| FR3080239A1 (fr) | 2018-04-12 | 2019-10-18 | Renault S.A.S | Dispositif et procede d'estimation et de correction d'une erreur de mesure d'un capteur de position d'un rotor de machine electrique tournante |
| CN113794416A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-14 | 蔚来动力科技(合肥)有限公司 | 电机控制方法、设备、动力系统、车辆以及存储介质 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026057746A1 (fr) * | 2024-09-15 | 2026-03-19 | Valeo Systemes Thermiques | Procédé et dispositif de contrôle d'un moteur électrique à courant continu sans balais, notamment un moteur d'entrainement d'un générateur d'un flux d'air |
| FR3166502A1 (fr) * | 2024-09-15 | 2026-03-20 | Valeo Systemes Thermiques | procédé et dispositif de contrôle d’un moteur électrique à courant continu sans balais, notamment un moteur d’entrainement d’un générateur d’un flux d’air |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3138860B1 (fr) | 2024-12-06 |
| WO2024032988A1 (fr) | 2024-02-15 |
| EP4569607A1 (fr) | 2025-06-18 |
| CN119731929A (zh) | 2025-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR3062762A1 (fr) | Procede d'estimation de la position angulaire d’un rotor d’un systeme d’entrainement electrique | |
| FR2954254A1 (fr) | Procede et systeme de desaccouplement d'une machine electrique sur un train roulant de vehicule, notamment d'un vehicule automobile hybride | |
| FR2843658A1 (fr) | Procede de commande par table de consultation d'un moteur | |
| FR2894735A1 (fr) | Generateur-moteur synchrone a enroulement de champ | |
| EP4078803B1 (fr) | Dispositif de détermination de la position angulaire d'un rotor de machine électrique tournante | |
| EP3593005B1 (fr) | Procédé de pilotage d'un embrayage relie a une machine électrique lors d'un démarrage d'un moteur thermique | |
| FR3138860A1 (fr) | minimisation du couple moteur d’une machine synchrone à rotor bobiné lors du pré-conditionnement thermique de la batterie | |
| WO2018185061A1 (fr) | Machine electrique haute puissance thermoregulee | |
| FR2920884A1 (fr) | Procede d'estimation de l'etat de sante d'une batterie embarquee dans un vehicule automobile. | |
| EP3044481B1 (fr) | Systeme de commande d'une transmission robotisee | |
| EP4331108A1 (fr) | Procede de determination du couple d'une machine electrique | |
| WO2012056135A1 (fr) | Procede de limitation du couple maximum que peut delivrer ou recevoir une machine electrique alimentee par une batterie et chaîne de traction pour vehicule hybride mettant en oeuvre le procede | |
| EP3361624B1 (fr) | Procede de commande d'une machine electrique tournante lors d'un changement de modulation de type pleine onde vers une modulation de largeur d'impulsion | |
| FR3080239A1 (fr) | Dispositif et procede d'estimation et de correction d'une erreur de mesure d'un capteur de position d'un rotor de machine electrique tournante | |
| FR2951033A1 (fr) | Procede d'estimation en temps reel de la temperature du stator et du rotor d'une machine electrique tournante. | |
| WO2021028123A1 (fr) | Procede de gestion d'un couple a fournir par un moteur electrique | |
| FR3092214A1 (fr) | Système de commande d’un moteur synchrone à aimants permanents avec détermination de démagnétisation | |
| FR2992041A1 (fr) | Procede et dispositif de controle de l'utilisation des moteurs electrique et thermique d'un vehicule hybride, en fonction d'une acceleration demandee par un systeme de controle de vitesse | |
| EP3300247A1 (fr) | Procédé de pilotage d'un moteur électrique de véhicule hybride | |
| WO2025120045A1 (fr) | Procédé d'estimation de l'état de santé d'une batterie et véhicule adapté à la mise en œuvre de ce procédé | |
| EP1374385A1 (fr) | Procede de determination du couple d'entrainement d'un alternateur | |
| WO2008084150A1 (fr) | Procede de controle du couple d'un alternateur d'un vehicule automobile et systeme de mise en oeuvre de ce procede | |
| WO2025103837A1 (fr) | Procede de detection d'une demagnetisation d'une pluralite d'aimants permanents equipant un rotor d'une machine electrique | |
| FR3121804A1 (fr) | Dispositif de commande d’un onduleur/redresseur | |
| EP1686391A1 (fr) | Procédé d'évaluation du fonctionnement d'une batterie pour véhicule automobile |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20240216 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |