FR3150745A1 - Procede pour commander un moteur electrique sans couple provoquant un rechaufement d’une batterie - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un procédé pour agir sur des enroulements de stator (L1,L2,L3) d'un moteur électrique (3) pour réchauffer une batterie électrique (1) via un onduleur (2), l’onduleur comprenant six commutateurs (S1-S6), le procédé comprenant une étape d’activation comprenant une commande principale de pleine onde sur une paire de premier et deuxième commutateurs et une commande auxiliaire en modulation de largeur d’impulsion sur un troisième commutateur, et une étape de relaxation, à la suite de l'étape d'activation, en relâchant la commande principale de pleine onde et en continuant à contrôler la commande auxiliaire en modulation de largeur d’impulsion, caractérisé en ce que, pendant les étapes d'activation et de relaxation, on compare l’angle électrique instantané du rotor avec un angle électrique instantané du stator, pour en déduire un rapport cyclique d'ouverture à appliquer afin que le couple moteur soit et/ou reste nul. Figure 1

Description

PROCEDE POUR COMMANDER UN MOTEUR ELECTRIQUE SANS COUPLE PROVOQUANT UN RECHAUFEMENT D’UNE BATTERIE

L’invention concerne un procédé pour commander un moteur électrique afin de provoquer un réchauffement d'une batterie sans générer de couple moteur.

Plus précisément, il s'agit d'un procédé prévu pour agir sur des enroulements de stator d'un moteur électrique via un onduleur de commande, à des fins de réchauffement d'une batterie électrique de traction d’un véhicule électrique ou hybride, la batterie fournissant l'énergie électrique à l'onduleur.

La batterie présentant une certaine résistance interne, la circulation du courant provoque son réchauffement. Ce réchauffement est souhaité dans certaines conditions car les batteries de traction n'ont pas de bonnes performances lorsque leur température est trop basse. C'est utile par exemple dans les configurations de départ à froid du véhicule notamment par température extérieure basse. Cette séquence est réalisée alors que le véhicule est à l'arrêt, avant démarrage.

Il a déjà été proposé ce genre de système et procédés selon le document EP3674132. Toutefois, selon le procédé proposé, les courants qui traversent les enroulements conduisent à la génération d’un couple moteur. Or un tel couple peut créer une secousse au niveau du véhicule, qui est perçue comme intempestive par le conducteur et/ou les occupants du véhicule, compte tenu du fait que le véhicule est à l'arrêt.

Les inventeurs ont donc proposé de résoudre ce genre d’inconvénient.

À cet effet, la présente invention propose un procédé pour agir sur des enroulements de stator d'un moteur électrique à des fins de réchauffement d'une batterie électrique formant la source de courants électriques transitant vers les enroulements de stator via un onduleur, l’onduleur comprenant au moins six commutateurs, l’onduleur étant relié aux enroulements de stator du moteur électrique via trois bornes de pilotage, parcourues respectivement par trois courants instantanés de borne, caractérisé en ce que le procédé comprend :
a- une étape d’activation comprenant une commande principale de pleine onde sur une paire de premier et deuxième commutateurs appliquée sur une paire de première et deuxième bornes et une commande auxiliaire en modulation de largeur d’impulsion sur un troisième commutateur appliquée sur une troisième borne,
b- une étape de relaxation, à la suite immédiate de l'étape d'activation, en relâchant la commande principale de pleine onde et en continuant à contrôler la commande auxiliaire en modulation de largeur d’impulsion,
et caractérisé en ce que, au début de l'étape d'activation, la paire de premier et deuxième commutateurs et le troisième commutateur sont choisis en fonction d’un angle électrique instantané du rotor pour minimiser un couple moteur,
et pendant les étapes d'activation (a-) et de relaxation (b-), on compare l’angle électrique instantané du rotor avec un angle électrique instantané du stator, pour en déduire un rapport cyclique d'ouverture à appliquer au troisième commutateur afin que le couple moteur soit et/ou reste nul.

Grâce aux dispositions promues ci-dessus, on évite de générer un couple moteur et la séquence de réchauffage de la batterie reste complètement transparente pour le conducteur et/ou les occupants du véhicule.

Techniquement, la commande des courant dans les enroulements du stator est réalisée de sorte que l'angle électrique du stator coïncide avec l'angle électrique du rotor ce qui conduit à une situation où aucun couple n'est généré sur le rotor, alors que des courants significatifs parcourent les enroulements. Ces courants génèrent un échauffement par effet Joule en raison de la résistance interne de la batterie (repérée RB dans le présent document).

Comme on le verra plus avant, l’étape de relaxation est le siège d’une restitution d’énergie à la batterie. On restitue à la batterie entre 60% et 75% du courant consommé pendant la phase d'activation.

On cherche à maximiser le ratio du courant efficace batterie par rapport au courant moyen batterie.

On note que les commutateurs peuvent être typiquement des transistors de puissance, par exemple des MOSFETs. D’autres types de commutateurs ne sont pas exclus, comme IGBT ou autres.

L’onduleur est de construction connue en soi. Dans l’onduleur sont agencés trois commutateurs haut (high side) et trois commutateurs bas (high side). Chaque borne d’interface entre l’onduleur et la machine électrique est reliée à un commutateur haut et un commutateur bas.

On remarque que chaque commutateur est équipé d'une diode de roue libre qui est mise à profit dans l'étape de relaxation.

Il faut noter qu'on utilisera dans le présent document indifféremment le terme de ‘moteur électrique’ ou le terme de ‘machine électrique’ sachant que cette dernière est utilisée en génératrice dans certains cycles de vie.

Dans le présent document, le terme « angle électrique instantané du stator » désigne l'orientation du champ électromagnétique dans l'entrefer du stator autour de l'axe du stator/rotor.

Selon une réalisation, on mesure les courants instantanés de commande (i1,i2,i3) et on en déduit l’angle électrique instantané du stator. Le calcul de reconstruction du champ électromagnétique stator à partir des courants des enroulements donne une indication précise et en temps réel de l'orientation du champ magnétique du stator. Ce calcul peut être fait à partir d'une table de paramètres ou d’abaques caractérisant les propriétés électrique et monétique de la machine.

Selon une réalisation, on acquiert l’angle électrique de rotor instantané en provenance d'un capteur de position relié au rotor du moteur électrique. La connaissance de l'angle électrique du rotor permet de créer une boucle d'asservissement de manière à annuler en permanence le couple moteur en générant un champ électromagnétique stator aligner avec celui du rotor.

Selon une réalisation, on acquiert un courant instantané batterie impliqué dans la commande du moteur électrique par l’onduleur. Le courant instantané de batterie peut être reçu d'un capteur ou bien peut être déterminé à partir des trois courants instantanés de borne.

La connaissance du courant instantané batterie permet un pilotage plus fin des transitions d'étapes notamment pour passer de l'étape de d'activation à l'étape de relaxation et aussi pour terminer l'étape de relaxation.

Selon une réalisation, l'étape d'activation est commencée selon des premières conditions prédéterminées.

Par exemple, les premières conditions prédéterminées peuvent être remplies lorsque les clauses suivantes sont remplies : absence de demande couple pédale (pédale d'accélération de véhicule au repos), et température batterie inférieure à une température seuil (par exemple < 15°C), et vitesse de rotation rotor substantiellement nulle.

Selon une réalisation, on passe de l'étape d'activation à l'étape de relaxation selon des deuxièmes conditions prédéterminées, en fonction d’une condition de dépassement de courant.

Selon une réalisation, par exemple, les deuxièmes conditions prédéterminées peuvent comprendre : le courant instantané batterie dépasse un seuil maximum de courant batterie, ou le courant instantané onduleur dépasse un seuil maximum de courant onduleur, ou le courant instantané moteur dépasse un seuil maximum de courant moteur. Les seuils de courant maximum en question peuvent être des valeurs paramétrées ou bien des valeurs issues de cartographie.

Selon une réalisation alternative, les deuxièmes conditions prédéterminées peuvent être réalisées dès qu'une durée d'activation paramétrable a été dépassée.

Selon une réalisation, on stoppe l'étape de relaxation on selon des troisièmes conditions prédéterminées, en fonction d’une condition sur le courant instantané batterie.

Selon une réalisation, par exemple, les troisièmes conditions prédéterminées comprennent : le courant instantané batterie en valeur absolue est inférieur à un seuil faible et le courant instantané batterie est croissant. Autrement dit, on termine l'étape de relaxation lorsque le courant batterie I-batt rejoint 0 par le bas. Cela coïncide avec la fin de la restitution de courant à la batterie.

Selon une réalisation alternative, les deuxièmes conditions prédéterminées peuvent être réalisées dès qu'une durée paramétrable de l'étape de relaxation a été dépassée.

L'invention concerne en outre un système de commande comprenant au moins une batterie, au moins un onduleur, au moins un moteur électrique et au moins une unité de commande configurée pour mettre en œuvre le procédé tel que décrit précédemment.

L'invention concerne en outre un véhicule comprenant un système de commande tel que décrit précédemment.

Autrement dit, l'invention concerne un véhicule comprenant une batterie, un onduleur, un moteur électrique et une unité de commande, caractérisé en ce que l'unité de commande est configurée pour mettre en œuvre le procédé tel que décrit précédemment.

L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles :
FIG. 1est une représentation schématique d’un exemple d’un système de commande de moteur électrique à partir d'une batterie et d'un onduleur, système dans lequel est mise en œuvre la présente invention,
FIG. 2représente schématiquement un diagramme fonctionnel de l'unité de commande.
FIG. 3est une représentation schématique des étapes du procédé,
FIG. 4est une représentation schématique d’une roue de phase du champ stator,
FIG. 5illustre schématiquement un chronogramme montrant des signaux de commande et des courants de bornes onduleur,
Les figures 6 à 9 représentent un exemple cas de figure de commande illustrant les étapes d’activation et de relaxation avec les transistors S1 et S4 commandés en tout ou rien, et le transistor S5 en modulation de largeur d'impulsion, laFIG. 6avec les transistors S1 et S4 à l’état ON et le transistor S5 à l’état ON, laFIG. 7avec les transistors S1 et S4 à l’état ON et le transistor S5 à l’état OFF, laFIG. 8avec les transistors S1 et S4 à l’état OFF et le transistor S5 à l’état OFF, laFIG. 9avec les transistors S1 et S4 à l’état OFF et le transistor S5 à l’état ON,
Les figures 10 à 11 représentent un exemple de représentation schématique de deux roues de phase du champ électromagnétique stator, laFIG. 10avec le point de vue des enroulements excités, et laFIG. 11avec le point de vue des commutateurs activés,
FIG. 12illustre schématiquement un chronogramme montrant des étapes du procédé,
FIG. 13est analogue à laFIG. 1et représente une variante de schéma électrique, notamment du côté moteur.

Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Pour des raisons de clarté de l'exposé, certains éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle.

On décrit à présent, en références à laFIG. 1, un schéma général d'un système de commande de moteur électrique.

Le système en question comprend une batterie 1, un onduleur 2 et une machine électrique 3.

Dans un véhicule automobile à propulsion/traction électrique, on trouve une batterie de traction 1 qui est prévue pour emmagasiner une quantité importante d'énergie électrique sous forme électrochimique.

On parle en pratique de plusieurs dizaines de kWh. Une batterie de véhicule 100% électrique présente une capacité de stockage énergétique comprise typiquement entre 50 kWh et 100 kWh, en fonction de l'autonomie cible, du poids et de la consommation dudit véhicule. Pour un véhicule hybride la capacité de la batterie peut être plus faible suivant l'autonomie en mode zéro émission recherchée.

On parle ici d'une batterie à base d'une électrochimie de type Lithium-Ion dont les performances sont sous optimales si sa température est trop basse. Parmi celles-ci, il en existe deux types les plus répandus, à savoir les NMC (Nickel Manganèse Cobalt) et les LFP (Lithium Fer Phosphate / LifePo4).

La batterie présente une résistance interne distribuée, notée RB. Dans la pratique, la résistance interne distribuée RB peut avoir pour valeur totale de quelques dizaines voire quelques centaines de milli ohms. En raison de l’effet Joule, un échauffement se produit au passage du courant, et par conséquent la température de la température s’accroit.

La machine électrique 2 est utilisée en moteur ou en génératrice selon les cycles d'utilisation du véhicule.

La machine électrique considérée ici est typiquement du type à aimants permanents au rotor. Le champ magnétique des aimants du rotor présente une orientation repérée θ rotor. Le champ électrique du rotor présente une orientation repérée θ elec rotor, notée de façon plus concise θr. Un capteur de la machine électrique 3 acquiert l’angle électrique de rotor instantané. Le capteur délivre une information représentative de l'orientation magnétique des aimants du rotor.

S'agissant de la machine électrique, comme illustré à laFIG. 1, les enroulements peuvent être organisés avec un point milieu 35 formant un branchement dit ‘en étoile’. Toutefois il n'est pas exclu d'avoir un montage dit ‘en triangle’ comme le schéma illustré à laFIG. 13, les enroulements étant respectivement couplés directement entre les bornes respectives U,V,W.

La machine électrique 3 peut comprendre une paire de pôles ou peut comprendre p paires de pôles. Le principe et l'implémentation de la présente invention s'applique aussi, mutatis mutandis, avec une machine à p paire de pôles, à un facteur de multiplication près.

L'onduleur 2 est de construction conventionnelle avec six commutateurs. Nous avons trois commutateurs hauts dits ‘high side’ notés S1, S3, S5 et trois commutateurs bas dits ‘low side’ notés S2, S4, S6.

Le point de raccordement 21 de la première borne U de la machine électrique est interposé entre le premier commutateur high side S1 et le premier commutateur low side S2. Le point de raccordement 22 de la deuxième borne V de la machine électrique est interposé entre le deuxième commutateur high side S3 et le deuxième commutateur low side S4. Le point de raccordement 23 de la troisième borne W de la machine électrique est interposé entre le troisième commutateur high side S5 et le troisième commutateur low side S6. Ainsi l’onduleur est relié à la machine électrique au moyen de trois bornes U, V, W, de manière conventionnelle.

On note i1,i2,i3 les courants instantanés transitant par les bornes (dits courants de bornes). Ces courants instantanés sont connus soit par une remontée d'information en provenance de chaque transistor de commande (smart MOSFETs) soit au moyen d'un élément capteur spécifique.

Dans la version à branchement en étoile, un premier groupe d'enroulement L1 est couplé d'un côté à la borne U et de l'autre côté au point milieu 35, un deuxième groupe d'enroulement L2 est couplé d'un côté à la borne V et de l'autre côté au point milieu 35, un troisième groupe d'enroulement L3 est couplé d'un côté à la borne W et de l'autre côté au point milieu 35. On relève que selon la commande des commutateurs, le courant parcourt les enroulements dans un sens ou dans l'autre.

Les commutateurs sont ici des transistors de puissance de type MOSFET (transistor à effet de champ). En variante, les commutateurs peuvent être des IGBT.

Chaque transistor possède une diode de roue libre 25. La diode de roue libre peut être présente par construction dans le composant commutateur ou peut être adjointe en parallèle du commutateur.

Comment illustré à laFIG. 2, l’onduleur 2 est commandé par une unité de commande 4 chargée de commander les bases ou les grilles de commande T1,T2,T3,T4,T5,T6 des six commutateurs respectifs S1,S2,S3,S4,S5,S6.

De manière connue, lorsque le moteur est chargé de créer un couple sur l'arbre rotor, alors l'unité de commande 4 pilote les transistors appropriés en séquence pour créer un champ tournant décalé angulairement de l'angle électrique rotor. Par exemple, en se tournant vers les figures 4 et 10, en supposant que l'état courant correspondant un angle stator électrique θa et que le champ tournant tourne dans le sens trigonométrique, l'unité de commande active les grilles des transistors T1 et T6, puis à 60°, désactive T1 et active T3, puis à 120°, désactive T6 et active T2, puis à 180°, désactive T3 et active T5, puis à 240°, désactive T2 et active T4, et ainsi de suite. Les transistors sont activés les uns après les autres séquentiellement deux par deux, i.e. par paire (high side / low side). La commande conventionnelle, en moteur ou en générateur, ne sera pas décrite plus avant car supposée connue en soi.

Comme visible à laFIG. 2, l'unité de commande 4 acquiert l'angle électrique rotor ‘θ Elec rotor’ θr. L'unité de commande 4 acquiert les courants de borne i1,i2,i3 et calcule en fonction de ces courants de borne i1,i2,i3, dans un bloc préliminaire 42, l'angle électrique du champ stator θs.

L'unité de commande 4 comprend un comparateur 45. Une des entrées du comparateur 45 reçoit l'angle électrique stator alors que l'autre entrée reçois l'angle électrique rotor. La sortie indique la correction à appliquer sur les courants de bornes i1,i2,i3. Le bloc fonctionnel repéré 47 calcule les signaux de commande à appliquer aux grilles des commutateurs, comme il sera vu en détail ci-après, pour le cas de la commande à couple nul.

L'unité de commande 4 peut recevoir le courant batterie Ibatt d’un capteur ou du gestionnaire de batterie, ou selon une alternative, l'unité de commande 4 peut reconstruire le courant batterie Ibatt à partir des courants de bornes i1,i2,i3.

Dans le cadre de la présente invention, on cherche, à l'inverse d'un pilotage en traction, à ne pas créer de couple moteur et à faire coïncider le champ électromagnétique stator avec l'angle électrique du rotor.

Plus précisément, on utilise avantageusement une commande principale entre deux bornes de la machine et une commande auxiliaire, qui va être discutée plus bas, sur la troisième borne de la machine.

Le procédé proposé comprend une répétition de séquence, ladite séquence comprenant une étape d’activation (notée a-) aussi appelée étape d'excitation et une étape de relaxation (notée b-). L'engagement de ladite séquence est soumise à une combinaison de conditions qui sera vue plus loin.

L’étape d’activation comprend une commande principale, dite de pleine onde, sur une paire de premier et deuxième commutateurs appliquée sur une paire de première et deuxième bornes et une commande auxiliaire en modulation de largeur d’impulsion (MLI ou PWM en anglais) sur un troisième commutateur appliquée sur une troisième borne. La paire de premier et deuxième commutateurs comprend un commutateur high side et un commutateur low side chacun relié à une borne. Le troisième commutateur est lui relié à la troisième borne, distincte des première et deuxième bornes.

Dans l’exemple illustré aux figures 4 à 6, les transistors S1 et S4 sont activés par leur grille respective T1 et T4, ils sont commandés en tout ou rien, donc ici à l’état ON sans modulation. Par ailleurs, le transistor S5 est commandé en modulation de largeur d'impulsion via sa grille T5 avec un rapport cyclique RCO piloté par l'unité de commande 4. Le transistor S5 est donc cycliquement à l'état ON ou à l'état OFF. La période du signal PWM peut être comprise entre 50 ms et 200 ms.

Les figures 6 à 9 illustrent le sens des courants qui transitent par les trois enroulements L1,L2,L3 de stator, avec le transistor S5 respectivement à l'état ON et à l'état OFF. La ligne continue en gras indique le courant de la commande principale qui passe successivement par le premier transistor S1 la première borne U le premier enroulement L1 puis le deuxième enroulement L2, puis la deuxième borne V puis le quatrième transistor S4. La ligne en pointillé épais indique le courant de la commande auxiliaire qui passe successivement par le cinquième transistor S5 puis la troisième borne W puis le deuxième enroulement L2, puis la deuxième borne V puis le quatrième transistor S4.

On relève comme visible sur laFIG. 7que c'est la diode de roue libre 25 du transistor S6 qui permet à l'énergie emmagasinée par les enroulements L3 de décroître. C’est l'intensité moyenne engendrée par la commande auxiliaire en MLI/PWM qui est pertinente, cela donne le champ magnétique moyen produit l'enroulement ou les enroulements qui sont parcourus par ce courant.

Le pilotage de la modulation de largeur d'impulsion sur le transistor S5 permet d'aligner le champ électromagnétique statorique θs avec l'angle électrique rotor θr ce qui conduit à une situation de couple moteur nul.

On remarque à laFIG. 5le courant passant par la première borne I-U (commande principale) ainsi que le courant passant sur la troisième borne I-W (commande auxiliaire) en valeur moyenne croissent de l’instant t0 à l’instant t1. Il est aussi illustré le courant batterie Ibatt qui correspond substantiellement à la somme des courants de la commande principale et de la commande auxiliaire.

A la suite immédiate de l'étape d'activation, une étape de relaxation a lieu. L’étape de relaxation, consiste à relâcher (i.e. arrêter) la commande principale de pleine onde et à continuer à contrôler la commande auxiliaire en MLI, pour maintenir un couple moteur nul. S1 et S4 passe à l’état OFF.

L'étape de relaxation donne lieu à une restitution de courant (d’énergie) vers la batterie 1 ; ceci est illustré à laFIG. 8par le courant qui reflue vers la batterie (repère 72FIG. 8), notamment via la diode de roue libre du deuxième commutateur S2 et via la diode de roue libre du troisième commutateur S3. La quantité d'énergie restituée à la batterie est représentée par l’aire Irest de la zone agencée dans la région négative du courant batterie comme illustré laFIG. 5. On remarque le courant maximum de restitution, aux alentours de -150 A sur laFIG. 5, un peu plus bas que le pic positif de courant prélevé à presque 200A à l'instant t1.

On remarque à laFIG. 9, où le transistor S5 est activé pour l'asservissement en couple nul via la commande auxiliaire en modulation de largeur d'impulsion, que la restitution de courant sur la commande de principale se poursuit.

Au vu du rapport cyclique d'ouverture de la commande à modulation de largeur d'impulsion, le courant de la commande principale est substantiellement supérieur au courant moyen impliqué dans la commande auxiliaire.

Selon les conditions et les différents paramètres opérationnels, le pourcentage de restitution de courant à la batterie dans la phase de relaxation par rapport à la phase d'activation peut être compris entre 60% et 75%. On remarque dès lors que cette solution est beaucoup plus intéressante que de faire débiter la batterie dans une charge résistive.

On passe de l'étape d'activation à l'étape de relaxation selon des prédéterminées, repérées C2, en fonction d’une condition de dépassement de courant.

Les deuxièmes conditions C2 prédéterminées peuvent comprendre : le courant instantané batterie dépasse un seuil maximum de courant batterie, ou le courant instantané onduleur dépasse un seuil maximum de courant onduleur, ou le courant instantané moteur dépasse un seuil maximum de courant moteur. On note que les seuils de courant en question peuvent être des valeurs paramétrables ou des valeurs issues d'une cartographie.

L'étape de l'activation se produit de l’instant t1 à l’instant t2.

La durée de l'étape de l'activation est noté TA. La durée de l'étape de relaxation est noté TB. Les valeurs de TA et TB peuvent être comprises entre 0,5 ms et 3 ms.

La période de récurrence de la séquence complète est notée PER.

Il peut être prévu préférentiellement d'enchaîner sans intervalle temporel une nouvelle étape d'activation après l'étape de relaxation qui s'achève comme illustré dans la partie droite de laFIG. 12. Alors PER = TC = TA + TB.

En variante, l'enchaînement des séquences peut être faite sur la base d’un cycle prédéfini TC comme illustré sur la partie gauche de laFIG. 12avec un intervalle de temps TD de pause entre la fin de la période de relaxation et une nouvelle période d'activation. La condition de récurrence est notée C4 à laFIG. 3. La condition de récurrence C4 devient fausse notamment si le conducteur du véhicule appuie sur la pédale d'accélérateur.

La période de séquence TC ou PER peut être typiquement comprise entre 1 milliseconde et 10 millisecondes.

Comme illustré laFIG. 3, l'étape d'activation est commencée selon des premières conditions prédéterminées notée C1.

Par exemple, les premières conditions prédéterminées C1 peuvent être remplies lorsque les clauses suivantes sont remplies : absence de demande couple pédale (pédale d'accélération de véhicule au repos), et température batterie inférieure à une température seuil (par exemple 15°C), et vitesse de rotation rotor substantiellement nulle.

Si le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur, alors les premières conditions ne sont pas remplies, si la température de la batterie est déjà suffisante, alors les premières conditions ne sont pas remplies et si le rotor présente déjà une vitesse de rotation substantiellement non nulle, alors les premières conditions ne sont pas remplies.

Concernant la vitesse de rotation du rotor, on peut considérer la vitesse substantiellement nulle par exemple si elle est inférieure à 5 RPM.

On stoppe l'étape de relaxation on selon des troisièmes conditions prédéterminées notées C3, en fonction d’une condition sur le courant instantané batterie.

Selon un exemple non limitatif, les troisièmes conditions prédéterminées C3 comprennent : le courant instantané batterie en valeur absolue est inférieur à un seuil faible et le courant instantané batterie est croissant, que ceci est illustré à la portion de courbe 73 dans le bas de laFIG. 5. Autrement dit, on termine la phase de relaxation lorsque le courant batterie I-batt rejoint 0 par le bas. Cela coïncide avec la fin de la restitution de courant à la batterie.

Comme visible à laFIG. 5, au diagramme du bas, le seuil faible correspond à l'intervalle entre IBS- et IBS+. Une des conditions pour arrêter la l'étape de relaxation est donc que le courant instantané batterie se retrouve entre IBS- et IBS+, avec une pente croissante c'est-à-dire un retour vers 0 par le bas.

En référence à laFIG. 10, on illustre la logique de sélection qui peut être implantée dans l'unité de commande 4. Une fois l'angle rotor θr connu, on trace une droite radiale DR depuis le centre du cercle (ceci illustré en trait mixte aux figures 4, 10 et 11). Depuis le centre de la roue de phase, la droite radiale DR traverse le disque central de petit diamètre, puis successivement deux anneaux.

Sur laFIG. 11, le disque de plus petit diamètre correspond au commutateur high side à activer, l’anneau qui entoure le disque central correspond à la commande de commutateur low side à activer, et l’anneau périphérique indique le troisième commutateur à commander en modulation de largeur d'impulsion MLI noté génériquement MLI Tx, x étant l’indice du transistor considéré.

Sur laFIG. 10, le disque de plus petit diamètre correspond aux deux enroulements à exciter, le signe dénotant le sens de parcours, et l’anneau autour désigne le troisième enroulement impliqué traversé par le courant de la commande MLI.

Selon la variante de schéma illustré à laFIG. 13, le circuit de batterie comprend une inductance L9 en série sur le circuit de courant batterie.

De plus, le circuit de batterie comprend en parallèle une résistance R9 et une capacité C9. Cela ne diminue pas pour autant la restitution de courant vers la batterie.

Sur laFIG. 5, la courbe située à mi-hauteur illustre l'efficacité de l'asservissement proposé qui montre que l'écart de position angulaire entre l'angle électrique stator et l'angle électrique rotor reste voisin de 0.

De plus, il faut aussi remarquer que même si le rotor bouge un peu angulairement pendant l'application des étapes ou de la séquence d'étapes proposée ci-dessus, il peut être nécessaire de choisir une autre paire de commutateur pour la commande principale et un autre troisième commutateur pour la commande en modulation de largeur d'impulsion PWM.

Non seulement le rapport cyclique du signal PWM est dynamique pendant les étapes d'activation et de relaxation, mais aussi le choix de la paire de commutateurs de la commande principale et du troisième commutateur pour la commande PWM peut être remis en cause à chaque nouvelle occurrence de l'étape d'activation. En pratique, le choix de la paire de commutateurs pour la commande principale et du troisième commutateur pour la commande PWM, est réalisé en fonction de l'angle électrique rotor au début de chaque étape d'activation.

Claims (10)

1. Procédé pour agir sur des enroulements de stator (L1,L2,L3) d'un moteur électrique (3) à des fins de réchauffement d'une batterie électrique (1) formant la source de courants électriques transitant vers les enroulements de stator via un onduleur (2), l’onduleur comprenant au moins six commutateurs (S1-S6), l’onduleur étant relié aux enroulements de stator du moteur électrique via trois bornes (U,V,W) de pilotage, parcourues respectivement par trois courants instantanés (i1,i2,i3) de borne, caractérisé en ce que le procédé comprend :
   a- une étape d’activation comprenant une commande principale de pleine onde sur une paire de premier et deuxième commutateurs appliquée sur une paire de première et deuxième bornes et une commande auxiliaire en modulation de largeur d’impulsion (MLI) sur un troisième commutateur appliquée sur une troisième borne,
   b- une étape de relaxation, à la suite immédiate de l'étape d'activation, en relâchant la commande principale de pleine onde et en continuant à contrôler la commande auxiliaire en modulation de largeur d’impulsion,
   et caractérisé en ce que, au début de l'étape d'activation, la paire de premier et deuxième commutateurs et le troisième commutateur sont choisis en fonction d’un angle électrique instantané du rotor pour minimiser un couple moteur,
   et pendant les étapes d'activation (a-) et de relaxation (b-), on compare l’angle électrique instantané du rotor avec un angle électrique instantané du stator, pour en déduire un rapport cyclique d'ouverture (RCO) à appliquer au troisième commutateur afin que le couple moteur soit et/ou reste nul.
   
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’on mesure les courants instantanés de commande (i1,i2,i3) et on en déduit l’angle électrique instantané du stator.
   
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu’on acquiert l’angle électrique de rotor (θr) instantané en provenance d'un capteur de position relié au rotor du moteur électrique.
   
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape d'activation est commencée selon des premières conditions prédéterminées (C1).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’on passe de l'étape d'activation à l'étape de relaxation selon des deuxièmes conditions prédéterminées (C2), en fonction d’une condition de dépassement de courant.
   
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deuxièmes conditions prédéterminées comprennent : le courant instantané batterie (Ibatt) dépasse un seuil maximum de courant batterie, ou le courant instantané onduleur dépasse un seuil maximum de courant onduleur, ou le courant instantané moteur dépasse un seuil maximum de courant moteur.
   
7. Procédé selon la revendication 4 et la revendication 5, caractérisé en ce que on stoppe l'étape de relaxation on selon des troisièmes conditions prédéterminées (C3), en fonction d’une condition sur le courant instantané batterie.
   
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les troisièmes conditions prédéterminées comprennent : le courant instantané batterie en valeur absolue est inférieur à un seuil faible et le courant instantané batterie est croissant.
   
9. Système de commande comprenant au moins une batterie (1), au moins un onduleur (2), au moins un moteur électrique (3) et au moins une unité de commande (4), caractérisé en ce que l’unité de commande est configurée pour mettre en œuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 8.
   
10. Véhicule comprenant un système de commande selon la revendication 9.