WO2019122696A1 - Procédé de contrôle d'un convertisseur de courant continu dans un réseau de bord d'un véhicule automobile - Google Patents

Procédé de contrôle d'un convertisseur de courant continu dans un réseau de bord d'un véhicule automobile Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of controlling a DC / DC converter present in an on-board network of a motor vehicle comprising a service battery.
  • the onboard network low or medium voltage, is connected via the converter to a traction battery supplying a traction network, high voltage, equipped with an inverter and an electric traction machine.
  • the inverter is controlled according to a voltage or torque setpoint in accordance with at least one nominal mode.
  • FIG. 1 illustrates an electric motor vehicle comprising a traction battery 1.
  • the thick black lines illustrate the traction network 3 while the thinner black lines illustrate the edge network 2.
  • the vehicle comprises an electric traction motor 4 for the propulsion of the vehicle, an inverter 5 can be inserted between the electric traction motor 4 and the traction battery 1 in the traction network 3.
  • the traction network 3 can supply elements auxiliaries 9, such as an air conditioning or heating system, an air compressor, etc.
  • the traction network 3 also comprises a charger 10 of the traction battery 1 connecting to a charging station outside the motor vehicle.
  • a local control field network 1 also known by the acronym of "CAN" connects to the same cable several computers communicating with each other.
  • the electric traction motor 4 requires a high voltage supply while the on-board network 2 requires a generally low or medium voltage power supply.
  • the traction battery 1 thus supplies the on-board network 2 by first passing through a DC converter 6 of lower voltage direct current or DC / DC converter.
  • the voltage of the traction battery 1 can be between 48 to 400 volts while the voltage of the onboard network can be 12 to 24 volts. This is not, however, limiting.
  • the electronic control unit 7 may contain, for example, a supervisor of the vehicle including managing a battery management system to limit the voltage in the onboard network 2 if the voltage exceeds a predetermined limit.
  • the on-board network 2 also includes multimedia equipment such as a car radio, various electric actuators such as those of ice wipers, window lifts, etc., lighting sources and a low-voltage battery or service battery 8, for example a 12-volt battery for an on-board network 2 at this voltage.
  • multimedia equipment such as a car radio, various electric actuators such as those of ice wipers, window lifts, etc., lighting sources and a low-voltage battery or service battery 8, for example a 12-volt battery for an on-board network 2 at this voltage.
  • Any electric or hybrid motor vehicle is equipped, on the one hand, with a battery management system that manages the traction battery and, on the other hand, with a supervisor of the vehicle that manages the control of the management system. of the battery in an onboard network.
  • the power supply of the on-board network is via the traction network.
  • the DC converter is connected as input to the traction network and converts the high voltage current of the traction network into a medium or low voltage current for the on-board network.
  • FIG. 2 shows an electrical network in a hybrid or electric motor vehicle.
  • the electrical network comprises a traction battery 1 supplying a high-voltage traction network 3 equipped with an inverter 5 and an electric traction machine 4.
  • a management system 12 of the traction battery 1 comprises a precharging branch 13a in branch of a positive branch 13b connecting the positive pole + of the traction battery 1 to the positive branch of the traction network 3.
  • a negative branch 13c connects the negative pole - from the traction battery 1 to the negative branch of the traction network 3. All branches 13a to 13c of the traction battery management system 12 are provided with a switch 15 and the preload branch 13a includes an electrical resistance 14.
  • the low or medium voltage onboard network 2 is connected via a DC / DC converter 6 to the traction battery 1 in parallel with the inverter 5 and the electrical machine 4 of the traction network. 3.
  • the on-board network 2 at the output of the converter 6 is divided into a first branch 2a comprising a service battery 8 and a sensor 16 measuring the load of the service battery 8 and a second branch 2b, in branch of the first branch 2a, comprising one or more consumer elements 7a.
  • the inverter 5 and the converter 6 are controlled by an electronic control unit that can be part of the consumer elements 7a.
  • the converter between the traction network of the vehicle and the onboard network is controlled in three modes.
  • the first mode is said to recharge the battery of servitude at constant voltage, typically 14.5 volts.
  • the second mode is said to be zero current ensuring that the service battery sees no current and that the power transferred by the converter is only used for consumer elements on the on-board network.
  • the third mode is said to be cut for which the converter is controlled so that power transfer does not occur.
  • a voltage inverter Upstream of the electrical machine is placed a voltage inverter operating under pulse control in particular by a pulse width control according to a control mode based most frequently on the voltage but can be on a current intensity.
  • this mode is less reactive than that of the converter and power variations of the on-board network are transmitted without attenuation to the traction network resulting in instabilities in the traction network. , which can make the electric machine can experience strong power jumps.
  • the problem underlying the present invention for a motor vehicle electrical network comprising, on the one hand, an electrical traction network incorporating a traction battery and an electric machine and, on the other hand, an electrical network on board connected to the traction network by a DC converter, the on-board network comprising a service battery and supplying one or several consumer elements, is to reduce the propagation of the dynamics of the on-board network to the traction network while leaving the battery of servitude with respect to his load and discharge.
  • the present invention relates to a method of controlling a DC / DC converter present in an on-board network of a motor vehicle comprising a service battery, the low or medium voltage edge network being connected by via the converter to a traction battery supplying a high-voltage traction network equipped with an inverter and an electric traction machine, the inverter being controlled during driving according to a voltage or torque setpoint according to at least one nominal mode, characterized in that, when a transmission of power transients from the on-board network to the traction network is detected, resulting in instabilities in the traction network, such as power transients causing a significant decrease or increase in the voltage at the terminals of the electrical machine traction, these decreases or increases may respectively exceed a minimum voltage and a maximum operating voltage of the electric traction machine, an auxiliary control mode of the converter is implemented with a limit of current intensity at the output of the converter, this current limit being a function of a state of charge of the service battery, the limit of current increasing increasing the load of the service
  • the voltage in the traction network can go down to a minimum voltage causing deactivation of the converter and the entire traction network.
  • the technical effect is to suspend a nominal mode then in force to replace it by a mode involving a limit of current intensity in the on-board output network of the DC converter, this limit being a function of the load then in effect of the servitude battery.
  • this load is high, for example without being limiting to being more than 60% of the maximum load, it is possible to request the service battery for the on-board power supply and to set a limit of output current intensity of the relatively weak converter.
  • this load is low enough to be insufficient, the output current limiting limit of the relatively small converter increases in opposition to the discharge of the battery in order to supply the power supply to the on-board power supply.
  • the service battery can be recharged. Once a relatively high load is reached, the service battery can begin to supply at least part of the on-board power supply and the current limit can be reduced, for example by reaching 20 Amperes for a battery of 20 Amps. bondage approaching even without reaching its maximum load. The process can even be suspended if this load exceeds the maximum load, the converter can no longer temporarily supply the network in this case.
  • the implementation of the method according to the invention also protects the service network of an excessive discharge battery in addition to protecting the electrical machine jumps voltage.
  • a reference voltage of the converter is set to a maximum value.
  • the converter is then voltage-controlled and setting a very high reference voltage value. It is thus obtained that the converter follows the limit of current intensity at the output. Indeed, a current intensity setpoint at the output of the nominal mode converter is compared with the output current intensity limit imposed by the method according to the present invention and it is the minimum value between the setpoint and the limit. which is taken. Since the reference voltage of the converter is set to a maximum value, it is the output current intensity limit which is the lowest intensity value and which is therefore imposed at the output of the converter.
  • a reference voltage of the converter is set to a maximum value.
  • a maximum load value and a minimum charge value of the service battery are predetermined. This makes it possible to define an optimal operating range for the service battery and to request it while respecting the maximum and minimum load values. In the implementation of the process, it If possible, the maximum load value and the minimum load value should not be increased or decreased respectively.
  • a maximum current intensity and a minimum intensity of current in the on-board output network of the converter are defined, with, at the minimum load value of the service battery, the limit of current intensity equal to maximum current intensity and, at the maximum load value of the service battery, the current limit is equal to the minimum current intensity, the minimum value being at least equal to an average value of current of the on-board power network established on a running cycle of the motor vehicle.
  • a dimming range can be set for the maximum current and maximum load values of the service battery. These ranges of variation can be used to correct errors of estimation of the charge of the battery of servitude.
  • a smart battery system may include a load sensor operating with an error greater than + 1-10% to track the charge of the service battery. This is to be taken into account in the evaluation of maximum and minimum current intensities.
  • the current intensity limit is determined according to a map, a curve giving the limit of current intensity as a function of the charge of the battery being developed specifically for each of the life situations identified as leading to a transmission of transients of power resulting in instabilities in the traction network.
  • the identified life situations may indeed be different from each other and require different intensity limits. For example, for a malfunction of the traction battery, the service battery may be more stressed and the intensity limit corresponding to a given load of the service battery may then be less than an intensity limit for another situation. identified, the traction network can poorly supply power to the onboard network.
  • a gradient limiter is used to vary the intensity limit.
  • it is advantageous to avoid abrupt changes in intensity limits which are reflected in the traction network without possible attenuation in this traction network.
  • Current intensity limit stops are preferably to be avoided and are advantageously replaced by ramps of slope adapted to the treated life situations.
  • the life situations identified as leading to power transients causing instabilities in the traction network are a temporary defection of the traction battery due to external conditions. particular as an outside temperature of less than 0 ° C or an outside temperature of more than 45 ° C, a permanent defection of the traction battery, a control of the inverter according to a voltage setpoint, this control involving torque variations electric on the electric machine.
  • defection it is understood a malfunction and not necessarily a total stop of the function of the traction battery. This defection may be desired for an outside temperature too high for the protection of the battery.
  • Another life situation is a control of the inverter according to a torque to obtain a desired current in the traction battery, which is not the preferred mode of driving the inverter.
  • Such piloting was problematic because of insufficient management of dynamic network variations.
  • the implementation of the present invention makes it possible to stabilize such control and offers a new possibility of controlling the inverter other than depending on the voltage.
  • Another life situation is a power monitoring of the machine during a driving according to a voltage with control of power calls involving oscillations of the electrical torque transmitted to the machine electrical device for regulating the current delivered by the traction battery.
  • said at least one rated mode is selected between, firstly, a charging mode of the service battery, secondly a zero current mode for which the service battery is not powered by any current, its load being sufficient. , the power output of the converter being transferred to one or more consumer elements in a remaining part of the on-board electrical system and, thirdly, a stopped mode for which the converter is controlled so that the power transfer in the on-board network either zero.
  • the first mode corresponds to a charging of the service battery
  • the second mode to a charging end of the battery without use of the service battery
  • the third mode to a use of the service battery with an isolated onboard network. traction network.
  • the invention also relates to an electrical network in a hybrid or electric motor vehicle, the electrical network comprising a traction battery supplying a high voltage traction network equipped with an inverter and an electric traction machine and an onboard network.
  • the electrical network comprising a traction battery supplying a high voltage traction network equipped with an inverter and an electric traction machine and an onboard network.
  • the on-board output network of the converter being divided into a first branch comprising a battery of bondage and a second branch comprising one or more consumer elements
  • the inverter and the converter being controlled by an electronic control unit, remarkable in that the electronic control unit comprises means for implementing such a control method, the control unit control comprising means for recognizing at least one of the life situations identified as leading to power transients causing instabilities in the traction network, such as power transients causing a significant drop or rise in the voltage at the terminals of the electric traction machine, these decreases or increases may respectively exceed a minimum voltage and a maximum operating voltage of the electric traction
  • the implementation of the method according to the present invention is purely software mainly concerning the electronic control unit and therefore does not require the addition of new elements such as sensors.
  • the first branch integrates a load sensor as means for estimating the load of the service battery.
  • This load sensor was already present in a network according to the state of the art, which is a saving of means implemented.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an electric motor vehicle having a traction battery supplying, on the one hand, a high-voltage network and, on the other hand, an edge network in the motor vehicle, the control method. a converter making the connection between the on-board and traction networks according to the present invention that can be implemented in such a motor vehicle,
  • FIG. 2 is a schematic representation of an electrical network in an electric motor vehicle having a traction battery supplying, on the one hand, a high-voltage network and, on the other hand, an edge network in the motor vehicle, the method of controlling a converter making the connection between edge and traction networks according to the present invention can be implemented in such an electrical network,
  • FIG. 3a is a schematic representation of an embodiment of the implementation of a control method of a converter making the connection between the edge and traction networks according to the present invention, the current leaving the converter being bounded by a current intensity limit then low at this FIG. 3a determined as a function of the load of the service battery, the service battery also supplying the on-board network in addition to the current of weak intensity coming from the converter,
  • FIG. 3b is a schematic representation of the embodiment of FIG. 3a with the use of a gradient limiter of variation of the current intensity limit for a current limit then low,
  • FIG. 4a is a schematic representation of an embodiment of the implementation of a control method of a converter making the connection between the edge and traction networks according to the present invention, the current leaving the converter being limited by a relatively high current limit in this figure 4a determined as a function of the load of the service battery, the service battery being charged by a current derived from the high intensity current from the converter,
  • FIG. 4b is a schematic representation of the embodiment of FIG. 4a using a current intensity limit variation limiter for a relatively high current intensity limit
  • FIG. 5 is a schematic representation of an embodiment of the optional implementation of a control method of a converter making the connection between edge and traction networks according to the present invention with representation of a loop. voltage and a current intensity loop, the current leaving the converter being bounded by a current limit determined according to the load of the service battery as previously shown in Figures 3b and 4b with, the where appropriate, use of a gradient limiter of variation of the current limit,
  • FIGS. 6a, 6b and 6c are diagrammatic representations of a respective nominal mode according to the state of the art of supplying an on-board network integrating a service battery from a traction network integrating a battery traction, an implementation of the method according to the invention correcting this nominal mode.
  • the present invention relates to a method for controlling a DC / DC converter 6 present in an on-board network 2.
  • a motor vehicle comprising a service battery 8.
  • the low or medium voltage onboard network 2 is connected via the converter 6 to a traction battery 1 supplying a high voltage traction network 3 equipped with an inverter 5 and an electric traction machine 4.
  • the inverter 5 is controlled according to a voltage setpoint, in other words in voltage control or according to a torque setpoint, that is to say in torque control, this according to at least one nominal mode, corresponding to one or more standard operating modes of the electrical network.
  • life situations identified as leading to transmission of power transients from the on-board network 2 to the traction network 3 at high are detected.
  • voltage resulting in instabilities in the traction network 3 and, when such life situations are detected, the nominal mode is completed by an auxiliary control mode of the converter 6 which is implemented with a limit current limit LIM I at the output of the converter 6.
  • a reference voltage of the converter 6 can be set to a maximum value. This value can be for example 15.5 volts.
  • This LIM I current intensity limit is a function of a state of charge of the service battery 8, the intensity limit LIM I of current increasing plus the charge of the service battery 8 decreases.
  • FIGS. 3b and 4b there is shown a module for calculating an intensity limit LIM Ib of current as a function of the load of the service battery 8.
  • a limit of FIG. intensity of current symbolized by a circle surrounding a portion of the curve, respectively relatively small in FIG. 3b and raised in FIG. 4b, being not limited to 20 to 200 Amperes as a function of a load of servicing battery 8 that may vary from 50 to 80%.
  • the values of 50 to 80% may respectively represent a minimum load value and a maximum load value of the service battery 8, which must not be exceeded, respectively, in order to protect the service battery 8 in discharge. as in charge but also to keep a safety margin of charge of the servitude battery 8 for the minimum charge value.
  • the maximum current intensity value is respectively 200 amperes and 20 amperes.
  • the minimum current value can be defined at least equal to an average value of current of the on-board network established on a running cycle of the motor vehicle.
  • the intensity limit LIM I current can be equal to the maximum current intensity, for example 200 amperes being able to take into account the errors of estimating the load and not over discharging the service battery 8.
  • the current LIM I current limit may be equal to the minimum current intensity, for example 20 Amperes.
  • the current LIM I current limit follows a trended current LIM I intensity limit versus load curve as shown in module 17 illustrating a limit mapping of the current limit. current intensity according to the battery charge.
  • a current limit LIM Ib of current is determined.
  • This intensity limit LIM Ib of current is an uncorrected gross intensity limit but which can be it according to its gradient of variation then giving the limit of current intensity LIM I.
  • the limit of intensity LIM Ib of current can be determined according to a map 17 in the calculation module of the intensity limit LIM Ib of current as a function of the load of the service battery 8. The correction according to the correction gradient is performed in the module 18.
  • LIM I what is designated by the reference LIM I can also be the raw current intensity limit referenced LIM Ib in FIGS. 3b and 4b, when no correction has been applied to the intensity limit of FIG. raw current LIM Ib, because this correction is not essential but only preferred.
  • the curve giving the limit of raw current intensity LIM Ib as a function of the charge of the battery can be elaborated specifically for each of the life situations identified as leading to a transmission of power transients from the on-board network to the traction network. causing instabilities in the traction network, each identified life situation requiring a specific solution.
  • the variation of the raw current limit LIM Ib may be curved instead of being straight as in Figures 3b and 4b, for example by forming an upwardly open form.
  • the curve may have a plateau for average service battery charges 8 for which the gross current limit LIM Ib may not vary much.
  • LIM I of high current For a limit of intensity LIM I of high current as shown in FIGS. 4a and 4b, a high current passes into the on-board network 2 coming from the converter 6. This high current supplies the first branch 2a for the recharge of the service battery 8 and the second branch 2b for the supply of one or more consumer elements 7a.
  • Fig. 5 shows an embodiment of a structure for controlling the voltage and current intensity inside a DC converter.
  • the structure comprises a voltage regulation loop 19 and a current intensity regulation loop 20, this current intensity regulation loop being able to implement the control method according to the present invention.
  • a voltage control module V delivers a set current intensity Isp in the converter.
  • a current limit LIM I is compared in a comparator Min with the set current intensity Isp and the smallest intensity value between the two is sent to an intensity control module. current I.
  • the voltage regulation loop 19 is based on the voltage measured at the output Vmes which is subtracted from the set voltage Vsp before the voltage control module V.
  • the current intensity control loop 20 is based on the current intensity measured at the output Imes which is subtracted at the minimum intensity between the current limit LIM I and the set current current Isp before the intensity control module I.
  • the control is advantageously in pulse width modulation.
  • the life situations identified as leading to power transients causing instabilities in the traction network may be a temporary defection of the traction battery 1 due to particular external conditions such as a temperature of less than 0 ° C or a temperature of more than 45 ° C, a permanent defection of the traction battery 1, a control of the inverter 5 according to a current intensity setpoint, a power control of the electric machine 4 when driving according to a setpoint of voltage, this power control involving electric torque variations on the electric machine 4.
  • Power transients introducing traction system stability problems can also occur for a voltage-controlled electric traction machine with a disconnected traction battery and also for power monitoring with limited traction battery performance. the electric machine being controlled in torque to ensure a sufficient current in the traction network.
  • said at least one nominal mode is selected between, first, a charging mode of the service battery 8. This is shown in FIG. 6a at which the arrows indicate the direction the incoming current, from the traction battery 1, to the converter 6 and then from the converter 6 by separating between a first branch 2a carrying the service battery 8 and a second branch 2b comprising at least one consumer element 7a.
  • FIG. 6b there is shown a mode with virtually zero current in the first branch 2a carrying the service battery 8.
  • the service battery 8 is not powered by any current, its load being sufficient. All the power output of the converter 6 is transferred to one or more consumer elements 7a in the second branch 2b of the onboard network 2.
  • FIG. 6c there is shown a stopped mode for which the converter 6 is controlled so that the power transfer in the edge network 2 is zero.
  • the converter 6 is not powered by the traction network 3 and the service battery 8 in the first branch 2a supplies only the element or the consumer elements 7a present in the second branch 2b of the on-board network 2.
  • the invention also relates to an electrical network in a hybrid or electric motor vehicle.
  • the electrical network comprises a traction battery 1 supplying a high-voltage traction network 3 equipped with an inverter 5 and an electric traction machine 4.
  • the electrical network comprises a low or medium voltage edge network 2 connected via a DC / DC converter 6 to the traction battery 1 which is shunted from the traction network 3.
  • the edge network 2 in output of the converter 6 is divided into a first branch 2a comprising a service battery 8 and a second branch 2b comprising one or more consumer elements 7a.
  • the inverter 5 and the converter 6 are controlled by an electronic control unit 7.
  • the converter 6 when driving, can have a voltage response time of about 50 milliseconds while the inverter 5 can have a voltage response time of 100 milliseconds. It follows that the inverter 5 can not, with such control, correct the power jumps of the onboard network 2 and can only transmit them to the electric machine 4 with torque variations of the electric machine 4.
  • the electronic control unit 7 comprises means for implementing such a control method including means for recognizing at least one of the life situations identified as leading to power transients causing instabilities in the traction network. These life situations are those described above with reference to Figures 6a, 6b and 6c.
  • the first life situation can be detected by the management system 12 of the traction battery 1 which can comprise a charge sensor of the traction battery 1, not shown for the traction battery 1 in the figures, and tracking means of the intensity and / or the voltage at the output of the traction battery 1.
  • the management system 12 can send this information to the electronic control unit 7.
  • the second life situation is recognized by the electronic control unit 7 according to the control mode as a function of the intensity or voltage of the current that the electronic control unit 7 applies to the system.
  • the third life situation relating to the monitoring of the power of the electric machine 4 can be identified by the electronic control unit 7.
  • the on-board network 2 comprises means for estimating the load 16 of the service battery 8, these means, visible in FIG. 2, communicating at least in transmission with the electronic control unit 7.
  • These estimation means can be in the form of a load sensor 16 integrated in the first branch 2a of the network 2 specific to the service battery 8 or can be software.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de contrôle d'un convertisseur (6) de courant continu présent dans un réseau de bord (2) d'un véhicule automobile comprenant une batterie de servitude (8), le réseau de bord (2) étant raccordé par l'intermédiaire du convertisseur (6) à une batterie de traction (1) alimentant un réseau de traction (3) avec onduleur et machine électrique. Quand il est détecté une transmission de transitoires de puissance du réseau de bord (2) vers le réseau de traction (3) entraînant des instabilités dans le réseau de traction (3), un mode auxiliaire de contrôle du convertisseur (6) est mis en œuvre avec une limite d'intensité (LIM I) de courant en sortie du convertisseur (6) fonction d'un état de charge de la batterie de servitude (8), la limite d'intensité (LIM I) de courant augmentant plus la charge de la batterie de servitude (8) décroît.

Description

Procédé de contrôle d’un convertisseur de courant continu dans un réseau de bord d’un véhicule automobile
La présente invention concerne un procédé de contrôle d’un convertisseur de courant continu DC/DC présent dans un réseau de bord d’un véhicule automobile comprenant une batterie de servitude. Le réseau de bord, à basse ou moyenne tension, est raccordé par l’intermédiaire du convertisseur à une batterie de traction alimentant un réseau de traction, à haute tension, équipé d’un onduleur et d’une machine électrique de traction. L’onduleur est piloté selon une consigne de tension ou de couple conformément à au moins un mode nominal.
La figure 1 illustre un véhicule automobile électrique comprenant une batterie de traction 1. Les traits noirs épais illustrent le réseau de traction 3 tandis que les traits noirs moins épais illustrent le réseau de bord 2.
Le véhicule comporte un moteur électrique de traction 4 pour la propulsion du véhicule, un onduleur 5 pouvant être intercalé entre le moteur électrique de traction 4 et la batterie de traction 1 dans le réseau de traction 3. Le réseau de traction 3 peut alimenter des éléments auxiliaires 9, comme un système de climatisation ou de chauffage, un compresseur d’air, etc. Le réseau de traction 3 comprend aussi un chargeur 10 de la batterie de traction 1 se branchant à une borne de recharge extérieure au véhicule automobile. Un réseau de terrain 1 1 local de commande, aussi connu sous l’acronyme anglo-saxon de « CAN » raccorde à un même câble plusieurs calculateurs communiquant entre eux.
Le moteur électrique de traction 4 nécessite une alimentation haute tension tandis que le réseau de bord 2 nécessite une alimentation généralement basse ou moyenne tension. La batterie de traction 1 alimente donc le réseau de bord 2 en passant d’abord par un convertisseur 6 de courant continu en courant continu de plus faible voltage ou convertisseur DC/DC. En effet, le voltage de la batterie de traction 1 peut être entre 48 à 400 Volts tandis que le voltage du réseau de bord peut être de 12 à 24 Volts. Ceci n’est cependant pas limitatif.
Dans le réseau de bord 2 sont connectés des équipements ou éléments consommateurs tels que des calculateurs, dont celui d’une unité électronique de commande 7, connue sous l’acronyme anglo-saxon de « ECU » et qui est embarquée à bord du véhicule automobile pour commander ou contrôler divers organes de commande. L’unité électronique de commande 7 peut contenir, par exemple, un superviseur du véhicule gérant notamment un système de gestion de la batterie pour limiter la tension dans le réseau de bord 2 si cette tension dépasse une limite prédéterminée.
Le réseau de bord 2 comprend aussi des équipements multimédia comme un autoradio, divers actionneurs électriques comme ceux des essuies glaces, des lève-vitres, etc., des sources d'éclairage et une batterie basse tension ou batterie de servitude 8, par exemple une batterie 12 Volts pour un réseau de bord 2 à ce voltage.
Tout véhicule automobile électrique ou hybride est équipé, d’une part, d’un système de gestion de la batterie qui gère la batterie de traction et, d’autre part, d’un superviseur du véhicule qui gère le contrôle du système de gestion de la batterie dans un réseau de bord.
Dans un véhicule hybride, l’alimentation électrique du réseau de bord se fait par l’intermédiaire du réseau de traction. Le convertisseur de courant continu est connecté en entrée au réseau de traction et convertit le courant haute tension du réseau de traction en un courant moyenne ou basse tension pour le réseau de bord.
La figure 2 montre un réseau électrique dans un véhicule automobile hybride ou électrique. Le réseau électrique comprend une batterie de traction 1 alimentant un réseau de traction 3 à haute tension équipé d’un onduleur 5 et d’une machine électrique 4 de traction.
Un système de gestion 12 de la batterie de traction 1 comprend une branche de précharge 13a en dérivation d’une branche positive 13b reliant le pôle positif + de la batterie de traction 1 à la branche positive du réseau de traction 3. Une branche négative 13c relie le pôle négatif - de la batterie de traction 1 à la branche négative du réseau de traction 3. Toutes les branches 13a à 13c du système de gestion 12 de la batterie de traction sont munies d’un interrupteur 15 et la branche de précharge 13a comprend une résistance électrique 14.
Le réseau de bord 2 à basse ou moyenne tension est raccordé par l’intermédiaire d’un convertisseur 6 de courant continu DC/DC à la batterie de traction 1 en dérivation de l’onduleur 5 et de la machine électrique 4 du réseau de traction 3. Le réseau de bord 2 en sortie du convertisseur 6 se divise en une première branche 2a comprenant une batterie de servitude 8 ainsi qu’un capteur 16 mesurant la charge de la batterie de servitude 8 et une deuxième branche 2b, en dérivation de la première branche 2a, comprenant un ou des éléments consommateurs 7a. L’onduleur 5 et le convertisseur 6 sont pilotés par une unité électronique de commande pouvant faire partie des éléments consommateurs 7a.
Dans un mode de contrôle classique, le convertisseur entre le réseau de traction du véhicule et le réseau de bord est piloté suivant trois modes. Le premier mode est dit de recharge de la batterie de servitude à tension constante, typiquement 14,5 Volts. Le deuxième mode est dit à zéro courant s’assurant que la batterie de servitude ne voit aucun courant et que la puissance transférée par le convertisseur ne sert qu’aux éléments consommateurs sur le réseau de bord. Le troisième mode est dit coupé pour lequel le convertisseur est contrôlé de manière à ce que le transfert de puissance ne s’effectue pas.
En prenant le cas spécifique d’une limitation des plages de charge et de décharge de la batterie de traction, un contrôle fin des courants circulant en entrée et en sortie de cette batterie doit être effectué, tout en garantissant un point d’équilibre de la charge de la batterie de servitude.
Dans un mode de contrôle classique ou nominal du convertisseur connectant le réseau de traction au réseau de bord, les transitoires de puissance sur le réseau de bord peuvent se répercuter sur le réseau de traction. Ces transitoires de puissance sont problématiques lorsqu’un contrôle fin des courants entrant et sortant de la batterie de traction est demandé par le système notamment en mode dégradé ou par grand froid et lorsqu’il est demandé de ne pas avoir de sauts de couples à l’entrée de la machine électrique. De plus, un tel mode ne permet pas d’assurer un équilibre énergétique sur le réseau de bord.
En amont de la machine électrique est placé un onduleur de tension fonctionnant sous commande à impulsions notamment par une commande en largeur d’impulsion selon un mode de commande basé le plus fréquemment sur la tension mais pouvant l’être sur une intensité du courant. Dans le cas où le mode de pilotage de l’onduleur est en tension, ce mode est moins réactif que celui du convertisseur et des variations de puissance du réseau de bord sont transmises sans atténuation au réseau de traction entraînant des instabilités dans le réseau de traction, ce qui peut faire que la machine électrique peut connaître de forts sauts de puissance.
Le problème à la base de la présente invention, pour un réseau électrique de véhicule automobile comprenant, d’une part, un réseau électrique de traction intégrant une batterie de traction et une machine électrique et, d’autre part, un réseau électrique de bord raccordé au réseau de traction par un convertisseur de courant continu, le réseau de bord comprenant une batterie de servitude et alimentant un ou divers éléments consommateurs, est de réduire la propagation des dynamiques du réseau de bord au réseau de traction tout en ménageant la batterie de servitude en ce qui concerne sa charge et sa décharge.
A cet effet la présente invention concerne un procédé de contrôle d’un convertisseur de courant continu DC/DC présent dans un réseau de bord d’un véhicule automobile comprenant une batterie de servitude, le réseau de bord à basse ou moyenne tension étant raccordé par l’intermédiaire du convertisseur à une batterie de traction alimentant un réseau de traction à haute tension équipé d’un onduleur et d’une machine électrique de traction, l’onduleur étant piloté lors d’un pilotage selon une consigne de tension ou de couple conformément à au moins un mode nominal, caractérisé en ce que, quand il est détecté une transmission de transitoires de puissance du réseau de bord vers le réseau de traction entraînant des instabilités dans le réseau de traction, telles que des transitoires de puissance entraînant une baisse ou une hausse significative de la tension aux bornes de la machine électrique de traction, ces baisses ou hausses pouvant dépasser respectivement une tension minimale et une tension maximale de fonctionnement de la machine électrique de traction, un mode auxiliaire de contrôle du convertisseur est mis en oeuvre avec une limite d’intensité de courant en sortie du convertisseur, cette limite d’intensité de courant étant fonction d’un état de charge de la batterie de servitude, la limite d’intensité de courant augmentant plus la charge de la batterie de servitude décroît.
Par transitoires de puissance entraînant des instabilités dans le réseau de traction, il est entendu des transitoires de puissance entraînant une baisse ou une hausse significative de la tension aux bornes de la machine électrique pouvant être détectées, ces baisses ou hausses pouvant dépasser respectivement une tension minimale et une tension maximale de fonctionnement de la machine électrique, auquel cas la machine électrique peut être désactivée. Ces transitoires de puissance entraînant des instabilités peuvent aussi se traduire par des variations brusques de couple de la machine électrique qui peuvent être détectées, notamment mais pas seulement à régime faible.
Dans un cas particulier, non limitatif, lorsqu’une batterie de traction est désactivée même temporairement, la machine électrique va jouer le rôle de générateur et peut alors subir des variations de tension brusques à éviter.
Enfin, lors de transitoires de puissance entraînant des instabilités, la tension dans le réseau de traction peut descendre sous une tension minimale provoquant une désactivation du convertisseur et de tout le réseau de traction.
L’effet technique est de suspendre un mode nominal alors en vigueur pour le remplacer par un mode impliquant une limite d’intensité de courant dans le réseau de bord en sortie du convertisseur en courant continu, cette limite étant fonction de la charge alors en vigueur de la batterie de servitude.
Il est effectué une variation de la commande du convertisseur, ce qui conduit à contrôler la machine électrique en couple pour satisfaire son fonctionnement et pour que la machine électrique ne fournisse que la puissance dont le réseau de traction a besoin pour l’alimentation auxiliaire haute tension. Le convertisseur agit alors comme consommateur de puissance quasi-constante ce qui permet de garantir une disponibilité de puissance. La dynamique de puissance du réseau de traction est ainsi calmée.
Si cette charge est élevée, par exemple sans que cela soit limitatif en étant à plus de 60% de la charge maximale, il est possible de solliciter la batterie de servitude pour l’alimentation du réseau de bord et d’établir une limite d’intensité de courant en sortie du convertisseur relativement faible. Au contraire, si cette charge est peu élevée jusqu’à être insuffisante, la limite d’intensité de courant en sortie du convertisseur relativement faible augmente en opposition avec la décharge de la batterie afin d’assurer l’alimentation électrique du réseau de bord.
Ceci permet de ne pas répercuter les variations de dynamiques du réseau de bord au réseau de traction, ce qui serait préjudiciable pour le réseau de traction, aucun moyen d’atténuation rapide des variations de dynamiques n’étant présent dans le réseau de traction, le pilotage de l’onduleur ne pouvant assurer une telle protection.
Quand la limite d’intensité de courant est élevée, par exemple sans que cela soit limitatif de 200 Ampères, la batterie de servitude peut se recharger. Une fois une charge relativement élevée atteinte, la batterie de servitude peut recommencer à alimenter au moins partiellement le réseau de bord et la limite d’intensité de courant peut être diminuée, en atteignant par exemple sans que cela soit limitatif 20 Ampères pour une batterie de servitude se rapprochant même sans l’atteindre de sa charge maximale. Le procédé peut être même suspendu si cette charge dépasse la charge maximale, le convertisseur pouvant ne plus alimenter temporairement le réseau de bord dans ce cas.
Ainsi, la mise en oeuvre du procédé selon l’invention protège aussi la batterie de servitude du réseau de bord d’une décharge excessive en plus de protéger la machine électrique de sauts de tension. Avantageusement, quand un mode auxiliaire de contrôle du convertisseur est mis en oeuvre avec une limite d’intensité de courant en sortie du convertisseur, une tension de référence du convertisseur est mise à une valeur maximale.
Le convertisseur est alors contrôlé en tension et en fixant une valeur de tension de référence très élevée. Il est ainsi obtenu que le convertisseur suive la limite d’intensité de courant en sortie. En effet, une consigne d’intensité de courant en sortie du convertisseur en mode nominal est comparée avec la limite d’intensité de courant en sortie imposée par le procédé selon la présente invention et c’est la valeur minimale entre la consigne et la limite qui est prise. Comme la tension de référence du convertisseur est mise à une valeur maximale, c’est la limite d’intensité de courant en sortie qui est la plus faible valeur d’intensité et qui est donc imposée en sortie du convertisseur.
Avantageusement, quand un mode auxiliaire de contrôle du convertisseur est mis en oeuvre avec une limite d’intensité de courant en sortie du convertisseur, une tension de référence du convertisseur est mise à une valeur maximale.
Avantageusement, il est prédéterminé une valeur de charge maximale et une valeur de charge minimale de la batterie de servitude. Ceci permet de délimiter une plage de fonctionnement optimale pour la batterie de servitude et de la solliciter en respectant les valeurs de charge maximale et minimale. Dans la mise en oeuvre du procédé, il convient, si possible de ne pas dépasser à la hausse ou à la baisse respectivement la valeur de charge maximale et la valeur de charge minimale.
Avantageusement, il est défini une intensité de courant maximale et une intensité de courant minimale dans le réseau de bord en sortie du convertisseur avec, à la valeur de charge minimale de la batterie de servitude, la limite d’intensité de courant est égale à l’intensité de courant maximale et, à la valeur de charge maximale de la batterie de servitude, la limite d’intensité de courant est égale à l’intensité de courant minimale, la valeur minimale étant définie au moins égale à une valeur moyenne d’intensité du courant du réseau de bord établie sur un cycle de roulage du véhicule automobile.
Une plage de variation peut être instaurée pour les valeurs d’intensité maximale et de charge maximale de la batterie de servitude. Ces plages de variation peuvent servir à corriger des erreurs d’estimation de la charge de la batterie de servitude. Par exemple, sans que cela soit limitatif, un système de batterie intelligent peut comprendre un capteur de charge travaillant avec une erreur supérieure à +1-10% pour suivre la charge de la batterie de servitude. Ceci est à prendre en compte dans l’évaluation des intensités de courant maximale et minimale.
Avantageusement, la limite d’intensité de courant est déterminée selon une cartographie, une courbe donnant la limite d’intensité de courant en fonction de la charge de la batterie étant élaborée spécifiquement pour chacune des situations de vie identifiées comme conduisant à une transmission de transitoires de puissance entraînant des instabilités dans le réseau de traction.
Les situations de vie identifiées peuvent en effet être différentes les unes des autres et nécessiter des limites d’intensité différentes. Par exemple, pour un dysfonctionnement de la batterie de traction, la batterie de servitude pourra être plus sollicitée et la limite d’intensité correspondant à une charge donnée de la batterie de servitude pourra être alors inférieure à une limite d’intensité pour une autre situation de vie identifiée, le réseau de traction pouvant mal assurer l’alimentation électrique du réseau de bord.
Avantageusement, il est utilisé un limiteur de gradient de variation de la limite d’intensité de courant. Comme précédemment mentionné, il est avantageux d’éviter des changements brusques de limites d’intensité qui sont répercutés au réseau de traction sans atténuation possible dans ce réseau de traction. Des paliers de limite d’intensité de courant sont de préférence à éviter et sont avantageusement remplacés par des rampes de pente adaptée aux situations de vie traitées.
Avantageusement, les situations de vie identifiées comme conduisant à des transitoires de puissance entraînant des instabilités dans le réseau de traction sont une défection temporaire de la batterie de traction due à des conditions extérieures particulières comme une température extérieure de moins de 0°C ou une température extérieure de plus de 45°C, une défection permanente de la batterie de traction, un pilotage de l’onduleur selon une consigne de tension, ce pilotage impliquant des variations de couple électrique sur la machine électrique.
Par défection, il est entendu un dysfonctionnement et pas forcément un arrêt total de la fonction de la batterie de traction. Cette défection peut être voulue pour une température extérieure trop haute pour la protection de la batterie.
Une autre situation de vie est un pilotage de l’onduleur en fonction d’un couple pour obtenir un courant désiré dans la batterie de traction, ce qui n’est pas le mode préféré de pilotage de l’onduleur. Un tel pilotage posait problème du fait d’une gestion insuffisante de variations dynamiques du réseau. La mise en oeuvre de la présente invention permet de stabiliser un tel pilotage et offre une nouvelle possibilité de contrôle de l’onduleur autre qu’en fonction du voltage.
Une autre situation de vie, ces trois situations de vie n’étant pas limitatives, est un suivi de puissance de la machine lors d’un pilotage selon un voltage avec contrôle d’appels de puissance impliquant des oscillations du couple électrique transmis à la machine électrique pour la régulation du courant délivré par la batterie de traction.
Avantageusement, ledit au moins un mode nominal est sélectionné entre, premièrement, un mode de recharge de la batterie de servitude, deuxièmement un mode à intensité de courant nul pour lequel la batterie de servitude n’est alimentée par aucun courant, sa charge étant suffisante, la puissance en sortie du convertisseur étant transférée à un ou des éléments consommateurs dans une partie restante du réseau de bord et, troisièmement, un mode arrêté pour lequel le convertisseur est contrôlé de manière à ce que le transfert de puissance dans le réseau de bord soit nul.
Ceci représente les trois modes nominaux principalement employés. Le but de ces trois modes nominaux est de solliciter le moins possible la batterie de servitude. Le premier mode correspond à une recharge de la batterie de servitude, le deuxième mode à une fin de charge de la batterie sans utilisation de la batterie de servitude et le troisième mode à une utilisation de la batterie de servitude avec un réseau de bord isolé du réseau de traction.
L’invention concerne aussi un réseau électrique dans un véhicule automobile hybride ou électrique, le réseau électrique comprenant une batterie de traction alimentant un réseau de traction à haute tension équipé d’un onduleur et d’une machine électrique de traction et un réseau de bord à basse ou moyenne tension raccordé par l’intermédiaire d’un convertisseur de courant continu DC/DC à la batterie de traction en dérivation du réseau de traction, le réseau de bord en sortie du convertisseur se divisant en une première branche comprenant une batterie de servitude et une deuxième branche comprenant un ou des éléments consommateurs, l’onduleur et le convertisseur étant pilotés par une unité électronique de commande, remarquable en ce que l’unité électronique de commande comprend des moyens d’implémentation d’un tel procédé de contrôle, l’unité de commande comprenant des moyens de reconnaissance d’au moins une des situations de vie identifiées comme conduisant à des transitoires de puissance entraînant des instabilités dans le réseau de traction, telles que des transitoires de puissance entraînant une baisse ou une hausse significative de la tension aux bornes de la machine électrique de traction, ces baisses ou hausses pouvant dépasser respectivement une tension minimale et une tension maximale de fonctionnement de la machine électrique de traction, le réseau de bord comportant des moyens d’estimation de la charge de la batterie de servitude, ces moyens communiquant au moins en émission avec l’unité électronique de commande.
L’implémentation du procédé selon la présente invention est purement logicielle en concernant surtout l’unité électronique de commande et ne demande donc pas l’ajout d’éléments nouveaux comme des capteurs.
Avantageusement, la première branche intègre un capteur de charge en tant que moyens d’estimation de la charge de la batterie de servitude. Ce capteur de charge était déjà présent dans un réseau de bord selon l’état de la technique, ce qui est une économie de moyens mis en oeuvre.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d’un véhicule automobile électrique présentant une batterie de traction alimentant, d’une part, un réseau haute tension et, d’autre part, un réseau de bord dans le véhicule automobile, le procédé de contrôle d’un convertisseur faisant le raccordement entre réseaux de bord et de traction selon la présente invention pouvant être mis en oeuvre dans un tel véhicule automobile,
- la figure 2 est une représentation schématique d’un réseau électrique dans un véhicule automobile électrique présentant une batterie de traction alimentant, d’une part, un réseau haute tension et, d’autre part, un réseau de bord dans le véhicule automobile, le procédé de contrôle d’un convertisseur faisant le raccordement entre réseaux de bord et de traction selon la présente invention pouvant être mis en oeuvre dans un tel réseau électrique,
- la figure 3a est une représentation schématique d’un mode de réalisation de la mise en oeuvre d’un procédé de contrôle d’un convertisseur faisant le raccordement entre réseaux de bord et de traction selon la présente invention, le courant sortant du convertisseur étant borné par une limite d’intensité de courant alors faible à cette figure 3a déterminée en fonction de la charge de la batterie de servitude, la batterie de servitude alimentant aussi le réseau de bord en complément du courant d’intensité faible provenant du convertisseur,
- la figure 3b est une représentation schématique du mode de réalisation de la figure 3a avec utilisation d’un limiteur de gradient de variation de la limite d’intensité de courant pour une limite de courant alors faible,
- la figure 4a est une représentation schématique d’un mode de réalisation de la mise en oeuvre d’un procédé de contrôle d’un convertisseur faisant le raccordement entre réseaux de bord et de traction selon la présente invention, le courant sortant du convertisseur étant borné par une limite d’intensité de courant relativement élevée à cette figure 4a déterminée en fonction de la charge de la batterie de servitude, la batterie de servitude étant chargée par un courant dérivé du courant d’intensité élevé provenant du convertisseur,
- la figure 4b est une représentation schématique du mode de réalisation de la figure 4a avec utilisation d’un limiteur de gradient de variation de la limite d’intensité de courant pour une limite d’intensité de courant relativement élevée,
- la figure 5 est une représentation schématique d’un mode de réalisation de la mise en oeuvre optionnelle d’un procédé de contrôle d’un convertisseur faisant le raccordement entre réseaux de bord et de traction selon la présente invention avec représentation d’une boucle de tension et d’une boucle d’intensité de courant, le courant sortant du convertisseur étant borné par une limite d’intensité de courant déterminée en fonction de la charge de la batterie de servitude comme précédemment montré aux figures 3b et 4b avec, le cas échéant, utilisation d’un limiteur de gradient de variation de la limite d’intensité de courant,
- les figures 6a, 6b et 6c sont des représentations schématiques d’un mode nominal respectif selon l’état de la technique d’alimentation d’un réseau de bord intégrant une batterie de servitude à partir d’un réseau de traction intégrant une batterie de traction, une mise en oeuvre du procédé selon l’invention corrigeant ce mode nominal.
En se référant à toutes les figures et plus particulièrement aux figures 2, 3a, 3b, 4a et 4b, la présente invention concerne un procédé de contrôle d’un convertisseur 6 de courant continu DC/DC présent dans un réseau de bord 2 d’un véhicule automobile comprenant une batterie de servitude 8. Le réseau de bord 2 à basse ou moyenne tension est raccordé par l’intermédiaire du convertisseur 6 à une batterie de traction 1 alimentant un réseau de traction 3 à haute tension équipé d’un onduleur 5 et d’une machine électrique 4 de traction.
De manière connue, l’onduleur 5 est piloté selon une consigne de tension, autrement dit en contrôle de voltage ou selon une consigne de couple, autrement dit en contrôle de couple, ceci selon au moins un mode nominal, correspondant à un ou des modes de fonctionnement standard du réseau électrique.
Selon l’invention, en se référant plus particulièrement aux figures 3a, 3b, 4a et 4b, il est détecté des situations de vie identifiées comme conduisant à une transmission de transitoires de puissance du réseau de bord 2 vers le réseau de traction 3 à haute tension entraînant des instabilités dans le réseau de traction 3 et, quand de telles situations de vie sont détectées, le mode nominal est complété par un mode auxiliaire de contrôle du convertisseur 6 qui est mis en oeuvre avec une limite d’intensité LIM I de courant en sortie du convertisseur 6.
Quand un mode auxiliaire de contrôle du convertisseur 6 est mis en oeuvre avec une limite d’intensité LIM I de courant en sortie du convertisseur 6, une tension de référence du convertisseur 6 peut être mise à une valeur maximale. Cette valeur peut être par exemple de 15,5 Volts. Cette limite d’intensité LIM I de courant est fonction d’un état de charge de la batterie de servitude 8, la limite d’intensité LIM I de courant augmentant plus la charge de la batterie de servitude 8 décroît.
Aux figures 3b et 4b, il est montré un module de calcul d’une limite d’intensité LIM Ib de courant en fonction de la charge de la batterie de servitude 8. A ces figures 3b et 4b, il est montré respectivement une limite d’intensité de courant symbolisée par un cercle entourant une portion de courbe, respectivement relativement faible à la figure 3b et élevée à la figure 4b en étant non limitativement de 20 à 200 Ampères en fonction d’une charge de la batterie de servitude 8 pouvant varier de 50 à 80%.
Les valeurs de 50 à 80% peuvent représenter respectivement une valeur de charge minimale et une valeur de charge maximale de la batterie de servitude 8 à ne pas dépasser respectivement à la baisse et à la hausse, ceci pour protéger la batterie de servitude 8 en décharge comme en charge mais aussi pour garder une marge de sécurité de charge de la batterie de servitude 8 pour la valeur de charge minimale.
Il peut être défini une intensité de courant maximale et une intensité de courant minimale dans le réseau de bord 2 en sortie du convertisseur 6. Aux figures 3b et 4b, la valeur d’intensité de courant maximale est respectivement de 200 Ampères et de 20 Ampères. La valeur d’intensité de courant minimale peut être définie au moins égale à une valeur moyenne d’intensité de courant du réseau de bord établie sur un cycle de roulage du véhicule automobile.
A la valeur de charge minimale de la batterie de servitude 8, par exemple 50%, la limite d’intensité LIM I de courant peut être égale à l’intensité de courant maximale, par exemple 200 Ampères en pouvant tenir compte des erreurs d’estimation de la charge et pour ne pas trop décharger la batterie de servitude 8. A la valeur de charge maximale de la batterie de servitude 8, par exemple 80%, la limite d’intensité LIM I de courant peut être égale à l’intensité de courant minimale, par exemple 20 Ampères.
Entre ces deux valeurs d’intensité maximale et minimale, la limite d’intensité LIM I de courant suit une courbe tracée de limite d’intensité LIM I de courant en fonction de la charge comme montré dans le module 17 illustrant une cartographie limite d’intensité de courant en fonction de la charge de la batterie.
Comme montré aux figures 3b et 4b, à partir d’une consigne d’intensité de courant Isp donnée par un mode de contrôle selon l’état de la technique, il est déterminé une limite d’intensité LIM Ib de courant. Cette limite d’intensité LIM Ib de courant est une limite d’intensité brute non corrigée mais qui peut l’être selon son gradient de variation en donnant alors la limite d’intensité de courant LIM I. La limite d’intensité LIM Ib de courant peut être déterminée selon une cartographie 17 dans le module de calcul de la limite d’intensité LIM Ib de courant en fonction de la charge de la batterie de servitude 8. La correction selon le gradient de correction est effectuée dans le module 18.
Aux figures 3a et 4a, ce qui est désigné par la référence LIM I peut aussi être la limite d’intensité de courant brute référencée LIM Ib aux figures 3b et 4b, quand aucune correction n’a été appliquée sur la limite d’intensité de courant brute LIM Ib, car cette correction n’est pas essentielle mais seulement préférée.
La courbe donnant la limite d’intensité de courant brute LIM Ib en fonction de la charge de la batterie peut être élaborée spécifiquement pour chacune des situations de vie identifiées comme conduisant à une transmission de transitoires de puissance du réseau de bord vers le réseau de traction entraînant des instabilités dans le réseau de traction, chaque situation de vie identifiée requérant une solution spécifique.
La variation de la limite d’intensité de courant brute LIM Ib peut être incurvée au lieu d’être droite comme aux figures 3b et 4b, par exemple en formant une forme ouverte vers le haut. La courbe peut présenter un palier pour des charges de la batterie de servitude 8 moyennes pour lesquelles la limite d’intensité de courant brute LIM Ib peut ne pas beaucoup varier.
Pour une limite d’intensité LIM I de courant faible comme montré aux figures 3a et 3b, un courant faible passe dans le réseau de bord 2 en provenance du convertisseur 6 et la majeure partie du courant alimentant la deuxième branche 2b portant un ou des éléments consommateurs 7a provient de la batterie de servitude 8 alimentant la deuxième branche 2b par la première branche 2a.
Pour une limite d’intensité LIM I de courant élevée comme montré aux figures 4a et 4b, un courant élevé passe dans le réseau de bord 2 en provenance du convertisseur 6. Ce courant élevé alimente la première branche 2a pour la recharge de la batterie de servitude 8 et la deuxième branche 2b pour l’alimentation d’un ou d’éléments consommateurs 7a.
Comme montré notamment aux figures 3b et 4b, il peut être utilisé un limiteur de gradient 18 de variation de la limite d’intensité LIM I de courant, ceci en sortie de la cartographie 17 d’estimation de la limite d’intensité LIM Ib de courant brute en fonction de la charge de la batterie de servitude 8. Ce limiteur de gradient 18 permet de ne pas avoir de variations trop brusques de la limite d’intensité LIM I de courant qui pourraient se répercuter sur le réseau de traction 3 et la machine électrique 4, une telle répercussion étant précisément ce qui est recherché à éviter dans le cadre de la présente invention.
La figure 5 montre un mode de réalisation d’une structure de contrôle de la tension et de l’intensité de courant à l’intérieur d’un convertisseur de courant continu. La structure comprend une boucle de régulation de tension 19 et une boucle de régulation 20 d’intensité de courant, cette boucle de régulation d’intensité de courant pouvant mettre en oeuvre le procédé de contrôle selon la présente invention.
A partir d’une tension de consigne Vsp en entrée de la structure de contrôle, un module de contrôle en tension V délivre une intensité de courant de consigne Isp dans le convertisseur. Selon l’invention, une limite d’intensité de courant LIM I est comparée dans un comparateur Min avec l’intensité de courant de consigne Isp et la plus petite valeur d’intensité entre les deux est envoyée à un module de contrôle en intensité de courant I.
La boucle de régulation de tension 19 est basée sur la tension mesurée en sortie Vmes qui est retranchée à la tension de consigne Vsp avant le module de contrôle en tension V.
La boucle de régulation d’intensité de courant 20 est basée sur l’intensité de courant mesurée en sortie Imes qui est retranchée au minimum d’intensité entre la limite d’intensité de courant LIM I et l’intensité de courant de consigne Isp avant le module de contrôle en intensité I. La commande se fait avantageusement en modulation de largeur d’impulsion.
Les situations de vie identifiées comme conduisant à des transitoires de puissance entraînant des instabilités dans le réseau de traction peuvent être une défection temporaire de la batterie de traction 1 due à des conditions extérieures particulières comme une température de moins de 0 °C ou une température de plus de 45 °C, une défection permanente de la batterie de traction 1 , un pilotage de l’onduleur 5 selon une consigne d’intensité de courant, un pilotage de puissance de la machine électrique 4 lors d’un pilotage selon une consigne de tension, ce pilotage de puissance impliquant des variations de couple électrique sur la machine électrique 4. Les transitoires de puissance introduisant des problèmes de stabilité du réseau de traction peuvent survenir aussi pour une machine électrique de traction commandée en tension avec une batterie de traction déconnectée et aussi lors d’un suivi de puissance avec des performances de la batterie de traction limitée, la machine électrique étant commandée en couple pour garantir un courant suffisant dans le réseau de traction.
En se référant plus particulièrement aux figures 6a, 6b et 6c, ledit au moins un mode nominal est sélectionné entre, premièrement, un mode de recharge de la batterie de servitude 8. Ceci est montré à la figure 6a à laquelle les flèches indiquent la direction du courant arrivant, à partir de la batterie de traction 1 , vers le convertisseur 6 puis partant du convertisseur 6 en se séparant entre une première branche 2a portant la batterie de servitude 8 et une deuxième branche 2b comprenant au moins un élément consommateur 7a.
A la figure 6b, il est montré un mode à intensité de courant quasiment nul dans la première branche 2a portant la batterie de servitude 8. La batterie de servitude 8 n’est alimentée par aucun courant, sa charge étant suffisante. Toute la puissance en sortie du convertisseur 6 est transférée à un ou des éléments consommateurs 7a dans la deuxième branche 2b du réseau de bord 2.
A la figure 6c, il est montré un mode arrêté pour lequel le convertisseur 6 est contrôlé de manière à ce que le transfert de puissance dans le réseau de bord 2 soit nul. Le convertisseur 6 n’est pas alimenté par le réseau de traction 3 et la batterie de servitude 8 dans la première branche 2a alimente seule l’élément ou les éléments consommateurs 7a présents dans la deuxième branche 2b du réseau de bord 2.
En se référant à toutes les figures, l’invention concerne aussi un réseau électrique dans un véhicule automobile hybride ou électrique. Le réseau électrique comprend une batterie de traction 1 alimentant un réseau de traction 3 à haute tension équipé d’un onduleur 5 et d’une machine électrique 4 de traction.
Le réseau électrique comprend un réseau de bord 2 à basse ou moyenne tension raccordé par l’intermédiaire d’un convertisseur 6 de courant continu DC/DC à la batterie de traction 1 en dérivation du réseau de traction 3. Le réseau de bord 2 en sortie du convertisseur 6 se divise en une première branche 2a comprenant une batterie de servitude 8 et une deuxième branche 2b comprenant un ou des éléments consommateurs 7a.
En mode de contrôle en tension, l’onduleur 5 et le convertisseur 6 sont pilotés par une unité électronique de commande 7. Pour ordre d’idée, lors du pilotage, le convertisseur 6 peut avoir un temps de réponse en tension d’environ 50 millisecondes tandis que l’onduleur 5 peut avoir un temps de réponse en tension de 100 millisecondes. Il s’ensuit que l’onduleur 5 ne peut, avec un tel pilotage, corriger les sauts de puissance du réseau de bord 2 et ne peut que les transmettre à la machine électrique 4 avec des variations de couple de la machine électrique 4.
Pour éviter cela et mettre en oeuvre le procédé de contrôle selon l’invention, l’unité électronique de commande 7 comprend des moyens d’implémentation d’un tel procédé de contrôle dont des moyens de reconnaissance d’au moins une des situations de vie identifiées comme conduisant à des transitoires de puissance entraînant des instabilités dans le réseau de traction. Ces situations de vie sont celles décrites précédemment en regard des figures 6a, 6b et 6c.
La première situation de vie peut être détectée par le système de gestion 12 de la batterie de traction 1 pouvant comprendre un capteur de charge de la batterie de traction 1 , non représenté pour la batterie de traction 1 aux figures, et des moyens de suivi de l’intensité et/ou de la tension en sortie de la batterie de traction 1. Le système de gestion 12 peut envoyer ces informations à l’unité électronique de commande 7.
La deuxième situation de vie est reconnue par l’unité électronique de commande 7 selon le mode de contrôle en fonction de l’intensité ou de la tension du courant que l’unité électronique de commande 7 applique au système. La troisième situation de vie relative au suivi de la puissance de la machine électrique 4 peut être identifiée par l’unité électronique de commande 7.
Le réseau de bord 2 comporte des moyens d’estimation de la charge 16 de la batterie de servitude 8, ces moyens, visibles à la figure 2, communiquant au moins en émission avec l’unité électronique de commande 7. Ces moyens d’estimation peuvent être sous la forme d’un capteur de charge 16 intégré dans la première branche 2a du réseau de bord 2 propre à la batterie de servitude 8 ou peuvent être logiciels.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle d’un convertisseur (6) de courant continu DC/DC présent dans un réseau de bord (2) d’un véhicule automobile comprenant une batterie de servitude (8), le réseau de bord (2) à basse ou moyenne tension étant raccordé par l’intermédiaire du convertisseur (6) à une batterie de traction (1 ) alimentant un réseau de traction (3) à haute tension équipé d’un onduleur (5) et d’une machine électrique (4) de traction, l’onduleur (5) étant piloté selon une consigne de tension ou de couple conformément à au moins un mode nominal, caractérisé en ce que, quand il est détecté une transmission de transitoires de puissance du réseau de bord (2) vers le réseau de traction (3) entraînant des instabilités dans le réseau de traction (3), telles que des transitoires de puissance entraînant une baisse ou une hausse significative de la tension aux bornes de la machine électrique de traction, ces baisses ou hausses pouvant dépasser respectivement une tension minimale et une tension maximale de fonctionnement de la machine électrique de traction, un mode auxiliaire de contrôle du convertisseur (6) est mis en oeuvre avec une limite d’intensité (LIM I) de courant en sortie du convertisseur (6), cette limite d’intensité (LIM I) de courant étant fonction d’un état de charge de la batterie de servitude (8), la limite d’intensité (LIM I) de courant augmentant plus la charge de la batterie de servitude (8) décroît.
2. Procédé de contrôle selon la revendication précédente, dans lequel, quand un mode auxiliaire de contrôle du convertisseur (6) est mis en oeuvre avec une limite d’intensité (LIM I) de courant en sortie du convertisseur (6), une tension de référence du convertisseur (6) est mise à une valeur maximale.
3. Procédé de contrôle selon la revendication précédente, dans lequel il est prédéterminé une valeur de charge maximale et une valeur de charge minimale de la batterie de servitude (8).
4. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel il est défini une intensité de courant maximale et une intensité de courant minimale dans le réseau de bord (2) en sortie du convertisseur (6) avec, à la valeur de charge minimale de la batterie de servitude (8), la limite d’intensité (LIM I) de courant est égale à l’intensité de courant maximale et, à la valeur de charge maximale de la batterie de servitude (8), la limite d’intensité (LIM I) de courant est égale à l’intensité de courant minimale, la valeur minimale étant définie au moins égale à une valeur moyenne d’intensité de courant du réseau de bord établie sur un cycle de roulage du véhicule automobile.
5. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la limite d’intensité (LIM I) de courant est déterminée selon une cartographie (17), une courbe donnant la limite d’intensité (LIM I) de courant en fonction de la charge de la batterie étant élaborée spécifiquement pour chacune des situations de vie identifiées comme conduisant à une transmission de transitoires de puissance entraînant des instabilités dans le réseau de traction (3).
6. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel il est utilisé un limiteur de gradient (18) de variation de la limite d’intensité (LIM I) de courant.
7. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les situations de vie identifiées comme conduisant à des transitoires de puissance entraînant des instabilités dans le réseau de traction sont une défection temporaire de la batterie de traction (1 ) due à des conditions extérieures particulières comme une température de moins de 0 °C ou une température de plus de 45 °C, une défection permanente de la batterie de traction (1 ), un pilotage de l’onduleur (5) selon une consigne de tension, ce pilotage de puissance impliquant des variations de couple électrique sur la machine électrique (4).
8. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un mode nominal est sélectionné entre, premièrement, un mode de recharge de la batterie de servitude (8), deuxièmement un mode à intensité de courant nul pour lequel la batterie de servitude (8) n’est alimentée par aucun courant, sa charge étant suffisante, la puissance en sortie du convertisseur (6) étant transférée à un ou des éléments consommateurs (7a) dans un reste du réseau de bord (2) et, troisièmement, un mode arrêté pour lequel le convertisseur (6) est contrôlé de manière à ce que le transfert de puissance dans le réseau de bord (2) soit nul.
9. Réseau électrique dans un véhicule automobile hybride ou électrique, le réseau électrique comprenant une batterie de traction (1 ) alimentant un réseau de traction (3) à haute tension équipé d’un onduleur (5) et d’une machine électrique (4) de traction et un réseau de bord (2) à basse ou moyenne tension raccordé par l’intermédiaire d’un convertisseur (6) de courant continu DC/DC à la batterie de traction (1 ) en dérivation du réseau de traction (3), le réseau de bord (2) en sortie du convertisseur (6) se divisant en une première branche (2a) comprenant une batterie de servitude (8) et une deuxième branche (2b) comprenant un ou des éléments consommateurs (7a), l’onduleur (5) et le convertisseur (6) étant pilotés par une unité électronique de commande (7), caractérisé en ce que l’unité électronique de commande (7) comprend des moyens d’implémentation du procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’unité de commande (7) comprenant des moyens de reconnaissance d’au moins une des situations de vie identifiées comme conduisant à des transitoires de puissance entraînant des instabilités dans le réseau de traction, telles que des transitoires de puissance entraînant une baisse ou une hausse significative de la tension aux bornes de la machine électrique de traction, ces baisses ou hausses pouvant dépasser respectivement une tension minimale et une tension maximale de fonctionnement de la machine électrique de traction, le réseau de bord (2) comportant des moyens d’estimation de la charge (16) de la batterie de servitude (8), ces moyens (16) communiquant au moins en émission avec l’unité électronique de commande (7).
10. Réseau électrique selon la revendication précédente, dans lequel la première branche (2a) intègre un capteur de charge (16) en tant que moyens d’estimation de la charge (16) de la batterie de servitude (8).
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