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WO2023072763A1 - Device for determining the angular position of a rotor of a rotary electric machine - Google Patents

Device for determining the angular position of a rotor of a rotary electric machine Download PDF

Info

Publication number
WO2023072763A1
WO2023072763A1 PCT/EP2022/079407 EP2022079407W WO2023072763A1 WO 2023072763 A1 WO2023072763 A1 WO 2023072763A1 EP 2022079407 W EP2022079407 W EP 2022079407W WO 2023072763 A1 WO2023072763 A1 WO 2023072763A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
battery
electrical
value
switching cells
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/079407
Other languages
French (fr)
Inventor
Charles MAHENDHRARAJAH
Raphaël FILIPE
Lakhdar GUEMRAOUI
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur
Publication of WO2023072763A1 publication Critical patent/WO2023072763A1/en

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/24—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual AC commutator motor
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    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions

Definitions

  • the present invention relates to a device for controlling an inverter/rectifier of a vehicle electric circuit, as well as such an electric circuit.
  • the invention applies for example when the vehicle is a hybrid or electric vehicle.
  • Such an electrical circuit comprises in known manner:
  • At least one electrical energy storage unit mounted in parallel with the battery, and - the inverter/rectifier, mounted between the electrical stator winding and the battery, and comprising a plurality of controllable switching cells,
  • This electrical circuit is part of a hybrid or electric propulsion assembly further comprising a rotating electrical machine, being an alternator-starter powered by a nominal voltage of 12V or 48V, or even more.
  • the electric machine can also be a propulsion machine powered by a nominal voltage of 12V or 48V, or even more.
  • the object of the invention is to meet this need and it achieves this, according to one of its aspects, with the aid of a device for controlling an inverter/rectifier of an electric circuit of a hybrid or electric vehicle.
  • the electrical circuit comprising:
  • the inverter/rectifier mounted between the electrical stator winding and the battery, and comprising a plurality of controllable switching cells, the inverter/rectifier control device being configured to control the switching cells so as to that the time derivative of the phase current in the electrical stator winding has a value determined according to:
  • the invention consists in acting on the time derivative of the phase current in the electrical stator winding so as to heat the electrical energy storage unit and/or the controllable switching cells.
  • the heating of the electrical energy storage unit leads to a decrease in its equivalent series resistance, which reduces the amplitude of the voltage ripple in the DC bus and overcomes the aforementioned drawbacks.
  • the heating of the controllable switching cells makes it possible to increase the value of the breakdown voltage at the terminals of these switching cells, so that this value is no longer exceeded during cold starting. This avoids the destruction of the switching cells without having to increase the switching losses.
  • a vehicle designates any form of mobility with electric or hybrid propulsion.
  • Vehicle thus encompasses a machine rolling on land via four, three, two wheels or any other number of wheels, or a machine moving in the air or on water, or even in space.
  • An example of a vehicle is an automobile.
  • the control device is for example integrated into the vehicle's transmission control unit (“TCU”) or into the engine control unit (“ECU”) or into another separate control unit.
  • the control device for example implements one or more digital processing devices, such as microcontrollers.
  • the control device is for example an integrated circuit of the ASIC (“Applicationspecific integrated circuit”) type.
  • control device not all control of the controllable switch cells of the inverter/rectifier may be performed by the control device. Other control devices may be involved to act on the inverter/rectifier.
  • the device can be configured to control the switching cells so that the time derivative of the phase current in the electric stator winding has a value lower than a threshold value, this threshold value being determined according to:
  • the device can be configured to:
  • the predefined temperature ranges are for example stored in the control device.
  • a temperature interval is for example divided into several predefined temperature ranges, and each predefined temperature range can have a different amplitude or not.
  • the temperature interval considered can range from -40°C to 120°C, and certain predefined temperature ranges can have an amplitude of 10°C while others have an amplitude of several tens of degrees .
  • the temperature range amplitude is for example lower for low temperatures.
  • At least two predefined temperature ranges can be associated with the same threshold value constituting an upper limit for the time derivative of the phase current of the electrical stator winding. This threshold value is not necessarily common to all the predefined temperature ranges.
  • One or more predefined temperature ranges can be associated with a first threshold value and other predefined temperature range(s) can be associated with a second threshold value.
  • the second threshold value may be associated with one or more temperature ranges corresponding to higher temperatures than those of the temperature range(s) associated with the first threshold value, and the first threshold value may be lower than the second threshold value.
  • the upper bound for the time derivative of the phase current increases when the temperature of the targeted component(s) increases, which is consistent with the objective of heating up this component(s).
  • the ratio between the second threshold value and the first threshold value can be between 5 and 20, being for example between 5 and 15, being for example equal to 10.
  • the temperature interval going from -40°C to 120°C can be cut according to the predefined temperature ranges below, and with the associated threshold values to constitute an upper bound for the value of the derivative time of the phase current in the electrical stator winding
  • the temperature of the electrical energy storage unit or the temperature of the controllable switching cells is obtained using at least one temperature sensor.
  • the temperature sensor can be one or more temperature probes, of CTN or CPN type. As a variant or in addition, it may be one or more thermocouples. Where appropriate, there may be as many temperature sensors as there are controllable switching cells or components, for example capacitors, of the electrical energy storage unit. In this case, the temperature of the storage unit or the temperature of the aforementioned controllable switching cells is for example the value obtained by taking the average of the temperatures supplied by the sensors. Alternatively, the number of temperature sensors may be less than the number of controllable switching cells or the number of components of the electrical energy storage unit.
  • the temperature of the electrical energy storage unit or the temperature of the controllable switching cells is obtained using at least one estimator.
  • This estimator can use a map linking this temperature and the torque setpoint of the machine.
  • This estimator is for example implemented within the control device.
  • This estimator can be global for all the controllable switching cells or for the electrical energy storage unit.
  • the threshold value is determined according to: the value of the battery voltage, the temperature of the electrical energy storage unit, and the temperature of the controllable switching cells:
  • a first intermediate threshold value can be determined as a function of the value of the battery voltage and of the temperature of the electrical energy storage unit, as explained above,
  • - a second intermediate value alone can be determined as a function of the value of the battery voltage and the temperature of the controllable switching cells, as explained above, and
  • the threshold value used for controlling the switching cells is the lowest between the first intermediate threshold value and the second intermediate threshold value.
  • Another subject of the invention is an electric circuit for a hybrid or electric vehicle, the electric circuit comprising:
  • the inverter/rectifier mounted between the electrical stator winding and the battery, and comprising a plurality of controllable switching cells, and the control device as defined above.
  • the battery can have a nominal voltage lower than 60V, being for example equal to 48V or 52V. Alternatively, the battery may have a nominal voltage greater than 200V, for example greater than 300V, for example greater than 400V, being for example 800V or even 1000V or more.
  • the electrical energy storage unit can be formed by a capacitor or by several capacitors connected in parallel, for example five capacitors. Other embodiments of the electrical energy storage unit are possible.
  • Each controllable switching cell may include a field effect transistor.
  • the temperature of the controllable switching cell is then that of the P-N junction of the transistor.
  • This is for example an MOS transistor.
  • This transistor can be made of silicon.
  • the electric circuit comprises for example two sub-networks between which is interposed a switching system defining a DC/DC voltage converter.
  • the DC/DC voltage converter can implement controllable electronic switches, such as galium nitride (GaN), silicon carbide (SiC), or silicon transistors.
  • the first electrical sub-network is for example the one connected to the inverter/rectifier, and the second electrical sub-network has for example a nominal voltage of 12V.
  • a propulsion assembly comprising:
  • the rotating electrical machine is for example a synchronous machine, for example a three-phase synchronous machine or a synchronous machine whose electrical stator winding defines a double three-phase system.
  • the electric stator winding is for example formed by wires or by conductive bars connected to each other.
  • the rotor may be a claw rotor.
  • This rotor then comprises a first and a second nested pole wheels, the first pole wheel defining a series of claws of generally trapezoidal shape, each claw extending axially in the direction of the second pole wheel, the second pole wheel defining a series of claws of generally trapezoidal shape, each claw extending axially in the direction of the first pole wheel.
  • a permanent magnet can be received between two consecutive claws circumferentially speaking for the rotor.
  • the rotor may be other than a claw rotor, for example comprising a stack of laminations or being a cage rotor.
  • the rotor may comprise any number of pairs of poles, for example three, four, six or eight pairs of poles.
  • the electric machine may include a stator cooling circuit in which fluid such as air or liquid circulates.
  • This liquid can be water or oil.
  • the rotor can be cooled by this same cooling circuit or by another cooling circuit in which air circulates, or liquid such as water or oil.
  • the rotating electrical machine may have a nominal electrical power of 4 kW, 8 kW, 15 kW, 25 kW or more.
  • the rotating electrical machine may also include a pulley or any other means of connection to the rest of the vehicle's powertrain.
  • the electric machine is for example connected, in particular via a belt, to the crankshaft of the heat engine of the vehicle.
  • the electric machine is connected to other locations of the powertrain, for example at the input of the gearbox from the point of view of the torque transiting towards the wheels of the vehicle, at the output of the gearbox from the point from the point of view of the torque transiting towards the wheels of the vehicle, at the level of the gearbox from the point of view of the torque transiting towards the wheels of the vehicle, or even on the front axle or the rear axle of this powertrain.
  • the rotating electrical machine is not necessarily a synchronous machine, it can be an asynchronous machine.
  • Another subject of the invention is a method for controlling an inverter/rectifier of an electric circuit of a hybrid or electric vehicle, the electric circuit comprising:
  • the inverter/rectifier mounted between the electrical stator winding and the battery, and comprising a plurality of controllable switching cells, method in which the switching cells of the inverter/rectifier are controlled so that the time derivative of the phase current in the electric stator winding has a value determined according to:
  • This process is notably implemented for a cold start of the vehicle, for example when the temperature of the switching cells and/or of the electrical energy storage unit is of the order of -40°C.
  • FIG.l schematically shows in axial section an example of a propulsion assembly to which the invention can be applied
  • FIG.2 represents schematically the electrical circuit of the rotating electrical machine of Figure 1
  • FIG.3 schematically represents the control of the switching cells of the inverter/rectifier of figure 2.
  • FIG. 1 a propulsion assembly 1, in particular for a motor vehicle, to which the invention can be applied.
  • This propulsion assembly comprises a rotating electrical machine which can form an alternator-starter of the vehicle or an electrical propulsion machine of the vehicle.
  • This rotating electrical machine can be powered via a power electronic component 9 comprising an inverter/rectifier by a battery whose nominal voltage is 12 V or 48 V or a value greater than 300 V, for example.
  • the rotating electrical machine comprises a casing 2. Inside this casing 2, it further comprises a shaft 3, a rotor 4 integral in rotation with the shaft 3 and a stator 5 surrounding the rotor 4. The movement Rotation of the rotor 4 takes place around an axis X.
  • the casing 2 comprises a front bearing 6 and a rear bearing 7 which are assembled together. These bearings 6, 7 are hollow in shape and each carry, centrally, a respective ball bearing 10, 11 for the rotational mounting of the shaft 3.
  • a pulley 12 is in the example considered fixed on a front end of the shaft 3, at the level of the front bearing 6, for example using a nut resting on the bottom of the cavity of this pulley.
  • This pulley 12 makes it possible to transmit the rotational movement to the shaft 3 and it can be connected via a belt to the crankshaft of the heat engine of the vehicle.
  • the rear end of shaft 3 carries, here, slip rings belonging to a collector and connected by wire connections to the winding. Brushes belonging to a brush holder 8 are arranged so as to rub on the slip rings.
  • the front bearing 6 and the rear bearing 7 may also comprise substantially lateral openings for the passage of air in order to allow the cooling of the rotating electrical machine by circulation of air generated by the rotation:
  • the stator 5 comprises a body 15 in the form of a stack of laminations provided with notches, for example of the semi-closed or open type, equipped with notch insulation for mounting the electric winding polyphase of the stator.
  • Each phase comprises a winding 16 passing through the notches of the body 15 and forming, with all the phases, a front bun and a rear bun on either side of the body of the stator.
  • the windings 16 are for example obtained from a continuous wire covered with enamel or from conductive elements in the form of a bar such as pins connected together.
  • the electrical winding of the stator is for example three-phase, then implementing a star or triangle connection, the outputs of which are connected to the electronic power component 9.
  • the rotor 4 of FIG. 1 is a claw rotor. It comprises two pole wheels 17. The first pole wheel 17 is turned towards the electronic power component 9 while the second pole wheel 17 is turned towards the pulley 12.
  • Each of the pole wheels 17 comprises a bottom 18 extending radially on either side of the axis X, the wheel defining a series of claws 19 of generally trapezoidal shape.
  • Each claw of a pole wheel 17 extends axially in the direction of the other pole wheel from a base arranged on the radially outer periphery of the bottom 18.
  • the rotor 4 also comprises, radially internally with respect to the claws 19, an excitation winding 21 wound on a coil insulator 22.
  • the rotor 4 may also include permanent magnets (not shown) interposed between two adjacent claws 19 at the outer periphery of the rotor.
  • the rotor 4 can be devoid of such permanent magnets.
  • the rotor 4 may also be different from that shown in Figure 1, being for example formed by a stack of sheets.
  • the number of pairs of poles defined by the rotor 4 can be arbitrary, for example be equal to four, six or eight.
  • the machine can also include sensors for measuring the position of the rotor 4, for example three Hall effect sensors, grouped together in the same plastic casing. These sensors are for example positioned at the level of the rear bearing 7 of the machine and they interact with a magnetic target integral in rotation with the rotor.
  • the electrical stator winding of the rotating electrical machine belongs to an electrical circuit 30 comprising the inverter/rectifier of the electronic power component 9.
  • This inverter/rectifier 9 is interposed between the electrical winding of the stator and a first sub-network of the vehicle's on-board network whose nominal voltage is in the example described equal to 48V.
  • the inverter/rectifier 9 comprises for example several switching arms, each arm implementing two transistors connected in series and separated by a midpoint. Each transistor is for example a silicon or silicon carbide (SiC) transistor.
  • the first sub-network of the on-board network also includes, in the example described, a battery 31 connected to the rest of this first sub-network by a disconnection switch 32.
  • the first sub-network may or may not also include one or more consumers 33 , including for example, but not limited to, an electric supercharger.
  • an electrical energy storage unit 35 which is for example formed by the assembly of several capacitors, for example five capacitors.
  • This electrical energy storage unit 35 has for example a capacitance of between 3000pF and 4000pF.
  • the electrical circuit 30 also comprises in the example considered a DC/DC voltage converter 37 interposed between the first sub-network and a second sub-network of the on-board network. Similar to F inverter/rectifier 9, the DC/DC voltage converter comprises for example transistors which may be of the same type as those mentioned previously.
  • the second sub-network of the on-board network has for example a nominal voltage of 12V.
  • this second sub-network can comprise a battery 40 as well as consumers, not shown, which can be chosen from the following non-exhaustive list: lighting system, electric power steering system, braking system, system air conditioning or car radio system.
  • the electrical circuit further comprises in the example considered a control unit 42, which can be the central computer of the vehicle or be dedicated to all or part of the propulsion assembly 1.
  • This control unit 42 communicates via a data network 43, which is for example of the CAN type, with different components of the electrical circuit, as can be seen in Figure 2.
  • the control unit 42 can incorporate a control device 45 which will now be described.
  • the control device 45 is for example an ASIC or a microcontroller. The invention is however not limited to the case where the control device 45 is integrated into the control unit 42.
  • the control device 45 cooperates with a control unit 44 of F inverter/rectifier 9, also called "driver". ". In the example described, the control device 45 receives as input:
  • temperature values come for example from temperature sensors such as thermocouples or NTCs, or from estimators which may or may not be produced by the control device 45 itself.
  • the control device 45 stores for example a table in which the temperature of the electrical energy storage unit 35 is, according to its value, associated with a threshold value forming a maximum bound for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding.
  • Several tables can be provided, differing according to the measured or estimated value of the voltage of the battery 31.
  • the temperature interval of the electrical energy storage unit 35 comprised between ⁇ 40° C. and 120° C. is for example divided into several predefined temperature ranges, and the maximum limit for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding may be different from one preset temperature range to another.
  • the threshold value constituting a maximum limit for the time derivative can increase with the temperature.
  • control device 45 stores the following table associating:
  • the threshold value constituting a maximum limit for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding
  • control device 45 For a measured or estimated voltage value at the terminals of battery 31 of 52V, control device 45 stores the following table associating:
  • the threshold value constituting a maximum limit for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding
  • the ratio between the highest and the lowest threshold value can be between 5 and 15.
  • control device 45 can store a table in which the temperature of the transistors of the inverter/rectifier 9 is, according to its value, associated with a threshold value forming a maximum bound for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding.
  • the temperature range of these transistors between -40°C and 120°C is for example divided into several predefined temperature ranges, and the maximum limit for the time derivative of the phase current in the electric stator winding can be different from one preset temperature range to another.
  • the threshold value constituting a maximum limit for the time derivative can increase with the temperature.
  • control device 45 stores the following table associating:
  • the threshold value constituting a maximum limit for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding
  • control device 45 stores the following table associating:
  • the threshold value constituting a maximum limit for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding.
  • the ratio between the highest and lowest threshold value can be between 5 and 15.
  • control device 45 receives as input:
  • a first intermediate threshold value can be determined similarly to what has been described with reference to table 2 and to table 3 and a second intermediate threshold value can be determined similarly to this which has been described with reference to table 4 and to table 5.
  • the threshold value used for controlling the switching cells of the inverter/rectifier 9 is then the lower of these two intermediate threshold values, for:
  • control device 45 during a cold start of the vehicle will be described with reference to FIG. 3, this start taking place at an ambient temperature of -40° C.
  • control device 45 receives an instruction to start the rotary electrical machine.
  • the control device 45 receives the temperature value of the transistors of the inverter/rectifier 9 or the temperature value of the energy storage unit 35.
  • the control device 45 identifies the predefined temperature range to which the temperature of the transistors of the inverter/rectifier 9 belongs or to which the temperature of the electrical energy storage unit 35 belongs.
  • the control device 45 associates this temperature value of the transistors of the inverter/rectifier 9 or of the temperature of the electrical energy storage unit 35 with a threshold value constituting a maximum limit for the time derivative of the current of phase in the electrical stator winding, for example using the tables above.
  • the control device 45 generates commands for the inverter/rectifier 9 so that the value of the time derivative of the phase current in the electric stator winding remains lower than the upper limit identified during from the previous step.
  • This limitation of the value of the time derivative of this phase current makes it possible to heat the electrical energy storage unit 35, thus reducing its equivalent series resistance, and therefore the voltage ripple at its terminals.
  • this limitation of the value of the time derivative of this phase current makes it possible to heat the transistors of the inverter/rectifier 9, thus increasing their breakdown voltage.
  • the invention is not limited to what has just been described.
  • control of the value of the time derivative of the phase current in the electrical stator winding as described above may not be carried out only during a cold start. It is for example carried out permanently. It is thus possible to operate the electrical energy storage unit 35 at any time with an optimized equivalent series resistance and/or controllable switching cells of the inverter/rectifier 9 with an optimized breakdown voltage.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Device (45) for controlling an inverter/rectifier (9) of an electrical circuit of a hybrid or electric vehicle, the electrical circuit comprising: - a polyphase stator winding; - a battery (31); at least one electrical energy storage unit (35) connected in parallel with the battery (31); and - the inverter/rectifier (9), connected between the stator winding and the battery (31), and comprising a plurality of controllable switching cells, the device (45) for controlling the inverter/rectifier being configured to control the switching cells in such a way that the time derivative of the phase current in the stator winding has a value that is determined according to: - the value of the voltage of the battery (31); and - one from among the temperature of the electrical energy storage unit (35) and the temperature of the controllable switching cells of the inverter/rectifier (9).

Description

Description Description
Titre de l’invention : Dispositif de détermination de la position angulaire d’un rotor de machine électrique tournante Title of the invention: Device for determining the angular position of a rotating electrical machine rotor
La présente invention concerne un dispositif de commande d’un onduleur/redresseur d’un circuit électrique de véhicule, ainsi qu’un tel circuit électrique. The present invention relates to a device for controlling an inverter/rectifier of a vehicle electric circuit, as well as such an electric circuit.
L’invention s’applique par exemple lorsque le véhicule est un véhicule hybride ou électrique. The invention applies for example when the vehicle is a hybrid or electric vehicle.
Un tel circuit électrique comprend de façon connue : Such an electrical circuit comprises in known manner:
- un enroulement électrique de stator polyphasé, - a polyphase stator electrical winding,
- une batterie, - a battery,
- au moins une unité de stockage d’énergie électrique montée en parallèle de la batterie, et - 1’ onduleur/redresseur, monté entre l’enroulement électrique de stator et la batterie, et comprenant une pluralité de cellules de commutation commandables, - at least one electrical energy storage unit mounted in parallel with the battery, and - the inverter/rectifier, mounted between the electrical stator winding and the battery, and comprising a plurality of controllable switching cells,
Ce circuit électrique fait partie d’un ensemble de propulsion hybride ou électrique comprenant en outre une machine électrique tournante, étant un alterno-démarreur alimenté par une tension nominale de 12V ou de 48V, voire plus. La machine électrique peut également être une machine de propulsion alimentée par une tension nominale de 12V ou de 48V, voire plus. This electrical circuit is part of a hybrid or electric propulsion assembly further comprising a rotating electrical machine, being an alternator-starter powered by a nominal voltage of 12V or 48V, or even more. The electric machine can also be a propulsion machine powered by a nominal voltage of 12V or 48V, or even more.
Les spécifications établies par les constructeurs peuvent imposer de pouvoir réaliser des démarrages à froid à des températures de l’ordre de -40°C. Un démarrage à froid dans de telles conditions nécessite un courant de phase maximal dans l’enroulement électrique de stator. La circulation d’un tel courant de phase maximal entraîne d’une part la présence d’une ondulation de courant importante dans l’unité de stockage d’énergie électrique en parallèle de la batterie. Pour de basses températures, la résistance série équivalente de l’unité de stockage d’énergie électrique est importante, d’où il suit qu’une ondulation de tension d’ amplitude élevée peut apparaître sur le bus continu aux bornes duquel est montée cette unité de stockage d’énergie électrique. La tension sur le bus continu peut dépasser la valeur maximale admise sur ce bus et ce dépassement peut provoquer l’arrêt de la machine électrique par un système de protection. The specifications established by the manufacturers may make it necessary to be able to carry out cold starts at temperatures of the order of -40°C. A cold start under such conditions requires maximum phase current in the electrical stator winding. The circulation of such a maximum phase current leads on the one hand to the presence of a significant current ripple in the electrical energy storage unit in parallel with the battery. For low temperatures, the equivalent series resistance of the electrical energy storage unit is high, from which it follows that a voltage ripple of high amplitude may appear on the DC bus at the terminals of which this unit is mounted. electrical energy storage. The voltage on the DC bus may exceed the maximum value allowed on this bus and this excess may cause the electrical machine to be stopped by a protection system.
D’autre part, la circulation d’un courant de phase maximal dans l’enroulement électrique de stator entraine l’apparition de surtensions importantes pour les cellules de commutation commandables de l’ onduleur/redresseur lorsque ces dernières passent à l’état bloqué. Pour de basses températures, la tension de claquage de ces cellules de commutation est faible, de sorte que ces surtensions risquent de conduire au dépassement de cette tension de claquage et donc à la destruction ou à la dégradation de ces cellules de commutation. Pour remédier à ce risque, il est connu de ralentir la commutation des cellules de commutation pour ces basses températures sans en modifier la fréquence. Cependant, ce ralentissement de la commutation entraîne une augmentation des pertes par commutation. On the other hand, the circulation of a maximum phase current in the electric winding of the stator leads to the appearance of significant overvoltages for the controllable switching cells of the inverter/rectifier when the latter switch to the blocked state. For low temperatures, the breakdown voltage of these switching cells is low, so that these overvoltages risk leading to this breakdown voltage being exceeded. and therefore to the destruction or degradation of these switching cells. To remedy this risk, it is known to slow down the switching of the switching cells for these low temperatures without modifying the frequency thereof. However, this slowing down of switching results in increased switching losses.
Il existe un besoin pour permettre de démarrer, notamment à froid, une machine électrique tournante pour la propulsion d’un véhicule hybride ou électrique. There is a need to make it possible to start, in particular when cold, a rotating electric machine for the propulsion of a hybrid or electric vehicle.
L’invention a pour objet de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un dispositif de commande d’un onduleur/redresseur d’un circuit électrique de véhicule hybride ou électrique, le circuit électrique comprenant : The object of the invention is to meet this need and it achieves this, according to one of its aspects, with the aid of a device for controlling an inverter/rectifier of an electric circuit of a hybrid or electric vehicle. , the electrical circuit comprising:
- un enroulement électrique de stator polyphasé, - a polyphase stator electrical winding,
- une batterie, - a battery,
- au moins une unité de stockage d’énergie électrique montée en parallèle de la batterie, et- at least one electrical energy storage unit mounted in parallel with the battery, and
- 1’ onduleur/redresseur, monté entre l’enroulement électrique de stator et la batterie, et comprenant une pluralité de cellules de commutation commandables, le dispositif de commande de l’ onduleur/redresseur étant configuré pour commander les cellules de commutation de manière à ce que la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator ait une valeur déterminée en fonction : - the inverter/rectifier, mounted between the electrical stator winding and the battery, and comprising a plurality of controllable switching cells, the inverter/rectifier control device being configured to control the switching cells so as to that the time derivative of the phase current in the electrical stator winding has a value determined according to:
- de la valeur de la tension de la batterie, et - the value of the battery voltage, and
- de l’une au moins parmi la température de l’unité de stockage d’énergie électrique et de la température des cellules de commutation commandables. - at least one of the temperature of the electrical energy storage unit and the temperature of the controllable switching cells.
L’invention consiste à agir sur la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator de manière à réchauffer l’unité de stockage d’énergie électrique et/ou les cellules de commutation commandables. The invention consists in acting on the time derivative of the phase current in the electrical stator winding so as to heat the electrical energy storage unit and/or the controllable switching cells.
Le réchauffement de l’unité de stockage d’énergie électrique conduit à une diminution de sa résistance série équivalente, ce qui réduit l’amplitude de l’ondulation de tension dans le bus continu et remédie aux inconvénients précités. The heating of the electrical energy storage unit leads to a decrease in its equivalent series resistance, which reduces the amplitude of the voltage ripple in the DC bus and overcomes the aforementioned drawbacks.
Par ailleurs, le réchauffement des cellules de commutation commandables permet d’augmenter la valeur de la tension de claquage aux bornes de ces cellules de commutation, de sorte que cette valeur n’est plus franchie lors du démarrage à froid. On évite ainsi la destruction des cellules de commutation sans avoir à augmenter les pertes par commutation.Moreover, the heating of the controllable switching cells makes it possible to increase the value of the breakdown voltage at the terminals of these switching cells, so that this value is no longer exceeded during cold starting. This avoids the destruction of the switching cells without having to increase the switching losses.
Au sens de la présente demande, un véhicule désigne toute forme de mobilité à propulsion électrique ou hybride. « Véhicule » englobe ainsi un engin roulant sur terre via quatre, trois, deux roues ou tout autre nombre de roues, ou un engin se déplaçant dans les airs ou sur l’eau, voire dans l’espace. Un exemple de véhicule est une automobile. Le dispositif de commande est par exemple intégré à l’unité de contrôle de la transmission du véhicule (« TCU » en anglais) ou à l’unité de contrôle moteur (« ECU » en anglais) ou à une autre unité de contrôle distincte. Le dispositif de commande met par exemple en œuvre un ou plusieurs dispositifs de traitement numérique, comme des micro-contrôleurs. Le dispositif de commande est par exemple un circuit intégré de type ASIC (« Applicationspecific integrated circuit » en anglais). Within the meaning of the present application, a vehicle designates any form of mobility with electric or hybrid propulsion. "Vehicle" thus encompasses a machine rolling on land via four, three, two wheels or any other number of wheels, or a machine moving in the air or on water, or even in space. An example of a vehicle is an automobile. The control device is for example integrated into the vehicle's transmission control unit (“TCU”) or into the engine control unit (“ECU”) or into another separate control unit. The control device for example implements one or more digital processing devices, such as microcontrollers. The control device is for example an integrated circuit of the ASIC (“Applicationspecific integrated circuit”) type.
L’intégralité de la commande des cellules de commutation commandables de l’ondu- leur/redresseur peut ne pas être réalisée par le dispositif de commande. D’autres organes de commande peuvent être impliqués pour agir sur l’onduleur/redresseur. Not all control of the controllable switch cells of the inverter/rectifier may be performed by the control device. Other control devices may be involved to act on the inverter/rectifier.
Le dispositif peut être configuré pour commander les cellules de commutation de manière à ce que la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator ait une valeur inférieure à une valeur seuil, cette valeur seuil étant déterminée en fonction : The device can be configured to control the switching cells so that the time derivative of the phase current in the electric stator winding has a value lower than a threshold value, this threshold value being determined according to:
- de la valeur de la tension de la batterie, et - the value of the battery voltage, and
- de l’une au moins parmi la température de l’unité de stockage d’énergie électrique et de la température des cellules de commutation commandables. - at least one of the temperature of the electrical energy storage unit and the temperature of the controllable switching cells.
Ainsi, on peut borner par une valeur maximale la valeur de la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator pour réchauffer l’unité de stockage d’énergie électrique et/ou les cellules de commutation commandables. Cette valeur seuil est notamment choisie pour réduire la valeur de la dérivée temporelle du courant de phase par rapport aux valeurs qu’elle pourrait atteindre en l’absence de la mise en œuvre de l’invention. Pour ce faire, on agit par exemple sur le rapport cyclique imposé aux cellules de commutation, par exemple en réduisant la valeur de ce rapport cyclique. Thus, it is possible to limit by a maximum value the value of the time derivative of the phase current in the electrical stator winding to heat the electrical energy storage unit and/or the controllable switching cells. This threshold value is chosen in particular to reduce the value of the time derivative of the phase current compared to the values that it could reach in the absence of the implementation of the invention. To do this, action is taken, for example, on the duty cycle imposed on the switching cells, for example by reducing the value of this duty cycle.
Pour une valeur mesurée ou estimée de la tension de la batterie, le dispositif peut être configuré pour : For a measured or estimated battery voltage value, the device can be configured to:
- déterminer la plage de température à laquelle la température de l’unité de stockage d’énergie électrique ou la température des cellules de commutation commandables appartient, au sein de plusieurs plages de température prédéfinies, et - determining the temperature range to which the temperature of the electrical energy storage unit or the temperature of the controllable switching cells belongs, within several predefined temperature ranges, and
- commander les cellules de commutation de manière à ce que la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator ait une valeur inférieure à une valeur seuil associée à cette plage de température. - control the switching cells so that the time derivative of the phase current in the electrical stator winding has a value lower than a threshold value associated with this temperature range.
Les plages de température prédéfinies sont par exemple stockées dans le dispositif de commande. The predefined temperature ranges are for example stored in the control device.
Un intervalle de température est par exemple découpé en plusieurs plages de température prédéfinies, et chaque plage de température prédéfinie peut avoir une amplitude différente ou non. A titre d’exemple l’intervalle de température considéré peut aller de -40°C à 120°C, et certaines plages de température prédéfinies peuvent avoir une amplitude de 10°C tandis que d’autres ont une amplitude de plusieurs dizaines de degrés. L’amplitude de plage de température est par exemple plus faible pour les basses températures. A temperature interval is for example divided into several predefined temperature ranges, and each predefined temperature range can have a different amplitude or not. For example, the temperature interval considered can range from -40°C to 120°C, and certain predefined temperature ranges can have an amplitude of 10°C while others have an amplitude of several tens of degrees . The temperature range amplitude is for example lower for low temperatures.
Deux plages de température prédéfinies au moins peuvent être associées à une même valeur seuil constituant une borne supérieure pour la dérivée temporelle du courant de phase de l’enroulement électrique de stator. Cette valeur seuil n’est pas nécessairement commune à toutes les plages de température prédéfinies. Une ou plusieurs plages de température prédéfinies peuvent être associées à une première valeur seuil et d’autre(s) plage(s) de température prédéfinie(s) peu(ven)t être associée(s) à une deuxième valeur seuil. At least two predefined temperature ranges can be associated with the same threshold value constituting an upper limit for the time derivative of the phase current of the electrical stator winding. This threshold value is not necessarily common to all the predefined temperature ranges. One or more predefined temperature ranges can be associated with a first threshold value and other predefined temperature range(s) can be associated with a second threshold value.
La deuxième valeur seuil peut être associée à une ou plusieurs plages de température correspondant à des températures plus élevées que celles de la ou les plages de température associées à la première valeur seuil, et la première valeur seuil peut être inférieure à la deuxième valeur seuil. Ainsi, la borne supérieure pour la dérivée temporelle du courant de phase augmente lorsque la température du ou des composants ciblés augmente, ce qui est cohérent avec l’objectif de réchauffer ce ou ces composants. The second threshold value may be associated with one or more temperature ranges corresponding to higher temperatures than those of the temperature range(s) associated with the first threshold value, and the first threshold value may be lower than the second threshold value. Thus, the upper bound for the time derivative of the phase current increases when the temperature of the targeted component(s) increases, which is consistent with the objective of heating up this component(s).
Le rapport entre la deuxième valeur seuil et la première valeur seuil peut être compris entre 5 et 20, étant par exemple compris entre 5 et 15, étant par exemple égal à 10. The ratio between the second threshold value and the first threshold value can be between 5 and 20, being for example between 5 and 15, being for example equal to 10.
Dans un exemple précis, l’intervalle de température allant de -40°C à 120°C peut être découpé selon les plages de température prédéfinies ci-dessous, et avec les valeurs seuils associées pour constituer une borne supérieure pour la valeur de la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator In a specific example, the temperature interval going from -40°C to 120°C can be cut according to the predefined temperature ranges below, and with the associated threshold values to constitute an upper bound for the value of the derivative time of the phase current in the electrical stator winding
[Table 1]
Figure imgf000006_0001
[Table 1]
Figure imgf000006_0001
Dans tout ce qui précède, la température de l’unité de stockage d’énergie électrique ou la température des cellules de commutation commandables est obtenue à l’aide d’au moins un capteur de température. Le capteur de température peut être une ou plusieurs sondes de température, de type CTN ou CPN. En variante ou en complément, il peut s’agir d’un ou plusieurs thermocouples. Le cas échéant, il peut y avoir autant de capteurs de température qu’il y a de cellules de commutation commandables ou de composants, par exemple de condensateurs, de l’unité de stockage d’énergie électrique. Dans ce cas, la température de l’unité de stockage ou la température des cellules de commutation commandables précitée est par exemple la valeur obtenue en faisant la moyenne des températures fournies par les capteurs. En variante, le nombre de capteurs de température peut être inférieur au nombre de cellules de commutation commandables ou au nombre de composants de l’unité de stockage d’ énergie électrique. In all of the above, the temperature of the electrical energy storage unit or the temperature of the controllable switching cells is obtained using at least one temperature sensor. The temperature sensor can be one or more temperature probes, of CTN or CPN type. As a variant or in addition, it may be one or more thermocouples. Where appropriate, there may be as many temperature sensors as there are controllable switching cells or components, for example capacitors, of the electrical energy storage unit. In this case, the temperature of the storage unit or the temperature of the aforementioned controllable switching cells is for example the value obtained by taking the average of the temperatures supplied by the sensors. Alternatively, the number of temperature sensors may be less than the number of controllable switching cells or the number of components of the electrical energy storage unit.
En variante ou en complément, la température de l’unité de stockage d’énergie électrique ou la température des cellules de commutation commandables est obtenue à l’aide d’au moins un estimateur. Cet estimateur peut utiliser une cartographie reliant cette température et la consigne de couple de la machine. Cet estimateur est par exemple implémenté au sein du dispositif de commande. Cet estimateur peut être global pour toutes les cellules de commutation commandables ou pour l’unité de stockage d’énergie électrique. As a variant or in addition, the temperature of the electrical energy storage unit or the temperature of the controllable switching cells is obtained using at least one estimator. This estimator can use a map linking this temperature and the torque setpoint of the machine. This estimator is for example implemented within the control device. This estimator can be global for all the controllable switching cells or for the electrical energy storage unit.
Dans le cas où la valeur seuil est déterminée en fonction: de la valeur de la tension de la batterie, de la température de l’unité de stockage d’énergie électrique, et de la température des cellules de commutation commandables : In the case where the threshold value is determined according to: the value of the battery voltage, the temperature of the electrical energy storage unit, and the temperature of the controllable switching cells:
- une première valeur seuil intermédiaire peut être déterminée en fonction de la valeur de la tension de la batterie et de la température de l’unité de stockage d’énergie électrique, comme exposé ci-dessus, - a first intermediate threshold value can be determined as a function of the value of the battery voltage and of the temperature of the electrical energy storage unit, as explained above,
- une deuxième valeur seul intermédiaire peut être déterminée en fonction de la valeur de la tension de la batterie et de la température des cellules de commutation commandables, comme exposé ci-dessus, et - a second intermediate value alone can be determined as a function of the value of the battery voltage and the temperature of the controllable switching cells, as explained above, and
- la valeur seuil utilisée pour la commande des cellules de commutation est la plus faible entre la première valeur seuil intermédiaire et la deuxième valeur seuil intermédiaire. - the threshold value used for controlling the switching cells is the lowest between the first intermediate threshold value and the second intermediate threshold value.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un circuit électrique de véhicule hybride ou électrique, le circuit électrique comprenant : Another subject of the invention, according to another of its aspects, is an electric circuit for a hybrid or electric vehicle, the electric circuit comprising:
- un enroulement électrique de stator polyphasé, - a polyphase stator electrical winding,
- une batterie, - a battery,
- au moins une unité de stockage d’énergie électrique montée en parallèle de la batterie,- at least one electrical energy storage unit mounted in parallel with the battery,
- l’onduleur/redresseur, monté entre l’enroulement électrique de stator et la batterie, et comprenant une pluralité de cellules de commutation commandables, et, le dispositif de commande tel que défini ci-dessus. - the inverter/rectifier, mounted between the electrical stator winding and the battery, and comprising a plurality of controllable switching cells, and the control device as defined above.
La batterie peut avoir une tension nominale inférieure à 60V, étant par exemple égale à 48V ou à 52V. En variante, la batterie peut avoir une tension nominale supérieure à 200V, par exemple supérieure à 300V, par exemple supérieure à 400V, étant par exemple de 800V ou même de 1000V ou plus. L’unité de stockage d’énergie électrique peut être formée un condensateur ou par plusieurs condensateurs montés en parallèle, par exemple cinq condensateurs. D’autres réalisations de l’unité de stockage d’énergie électrique sont possibles. The battery can have a nominal voltage lower than 60V, being for example equal to 48V or 52V. Alternatively, the battery may have a nominal voltage greater than 200V, for example greater than 300V, for example greater than 400V, being for example 800V or even 1000V or more. The electrical energy storage unit can be formed by a capacitor or by several capacitors connected in parallel, for example five capacitors. Other embodiments of the electrical energy storage unit are possible.
Chaque cellule de commutation commandable peut comprendre un transistor à effet de champ. La température de la cellule de commutation commandable est alors celle de la jonction P-N du transistor. Il s’agit par exemple d’un transistor MOS. Ce transistor peut être réalisé en silicium. Each controllable switching cell may include a field effect transistor. The temperature of the controllable switching cell is then that of the P-N junction of the transistor. This is for example an MOS transistor. This transistor can be made of silicon.
Le circuit électrique comprend par exemple deux sous-réseaux entre lesquels est interposé un système de commutation définissant un convertisseur de tension continu/continu. Le convertisseur de tension continu/continu peut mettre en œuvre des interrupteurs électroniques commandables, tels que des transistors en nitrure de galium (GaN), en carbure de silicium (SiC), ou en silicium. Le premier sous-réseau électrique, est par exemple celui connecté à l’onduleur/redresseur, et le deuxième sous-réseau électrique présente par exemple une tension nominale de 12V. The electric circuit comprises for example two sub-networks between which is interposed a switching system defining a DC/DC voltage converter. The DC/DC voltage converter can implement controllable electronic switches, such as galium nitride (GaN), silicon carbide (SiC), or silicon transistors. The first electrical sub-network is for example the one connected to the inverter/rectifier, and the second electrical sub-network has for example a nominal voltage of 12V.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un ensemble de propulsion, comprenant : Another subject of the invention, according to another of its aspects, is a propulsion assembly, comprising:
- une machine électrique tournante de propulsion, et - a rotating electric propulsion machine, and
- le circuit électrique ci-dessus - the electrical circuit above
La machine électrique tournante est par exemple une machine synchrone, par exemple une machine synchrone triphasée ou une machine synchrone dont l’enroulement électrique de stator définit un double système triphasé. L’ enroulement électrique de stator est par exemple formé par des fils ou par des barres conductrices reliées les unes les autres. The rotating electrical machine is for example a synchronous machine, for example a three-phase synchronous machine or a synchronous machine whose electrical stator winding defines a double three-phase system. The electric stator winding is for example formed by wires or by conductive bars connected to each other.
Dans tout ce qui précède, le rotor peut être un rotor à griffes. Ce rotor comprend alors une première et une deuxième roues polaires imbriquées, la première roue polaire définissant une série de griffes de forme globalement trapézoïdale, chaque griffe s'étendant axialement en direction de la deuxième roue polaire, la deuxième roue polaire définissant une série de griffes de forme globalement trapézoïdale, chaque griffe s'étendant axialement en direction de la première roue polaire. Un aimant permanent peut être reçu entre deux griffes consécutives circonférentiellement parlant pour le rotor. In all of the above, the rotor may be a claw rotor. This rotor then comprises a first and a second nested pole wheels, the first pole wheel defining a series of claws of generally trapezoidal shape, each claw extending axially in the direction of the second pole wheel, the second pole wheel defining a series of claws of generally trapezoidal shape, each claw extending axially in the direction of the first pole wheel. A permanent magnet can be received between two consecutive claws circumferentially speaking for the rotor.
En variante, le rotor peut être autre qu’un rotor à griffes, comprenant par exemple un paquet de tôles ou étant un rotor à cage. Alternatively, the rotor may be other than a claw rotor, for example comprising a stack of laminations or being a cage rotor.
Dans tout ce qui précède, le rotor peut comprendre un nombre de paires de pôles quelconque, par exemple trois, quatre, six ou huit paires de pôles. In all of the above, the rotor may comprise any number of pairs of poles, for example three, four, six or eight pairs of poles.
Dans tout ce qui précède, la machine électrique peut comprendre un circuit de refroidissement du stator dans lequel circule du fluide tel que de l’air ou du liquide. Ce liquide peut être de l’eau ou de l’huile. In all of the above, the electric machine may include a stator cooling circuit in which fluid such as air or liquid circulates. This liquid can be water or oil.
Le rotor peut être refroidi par ce même circuit de refroidissement ou par un autre circuit de refroidissement dans lequel circule de l’air, ou du liquide tel que de l’eau ou de l’huile.The rotor can be cooled by this same cooling circuit or by another cooling circuit in which air circulates, or liquid such as water or oil.
La machine électrique tournante peut présenter une puissance électrique nominale de 4 kW, 8 kW, 15 kW, 25 kW ou plus. The rotating electrical machine may have a nominal electrical power of 4 kW, 8 kW, 15 kW, 25 kW or more.
La machine électrique tournante peut encore comprendre une poulie ou tout autre moyen de liaison vers le reste du groupe motopropulseur du véhicule. La machine électrique est par exemple reliée, notamment via une courroie, au vilebrequin du moteur thermique du véhicule. En variante, la machine électrique est reliée à d’autres emplacement du groupe motopropulseur, par exemple à l’entrée de la boîte de vitesses du point de vue du couple transitant vers les roues du véhicule, en sortie de la boîte de vitesses du point de vue du couple transitant vers les roues du véhicule, au niveau de la boîte de vitesses du point de vue du couple transitant vers les roues du véhicule, ou encore sur l’essieu avant ou l’essieu arrière de ce groupe motopropulseur. The rotating electrical machine may also include a pulley or any other means of connection to the rest of the vehicle's powertrain. The electric machine is for example connected, in particular via a belt, to the crankshaft of the heat engine of the vehicle. As a variant, the electric machine is connected to other locations of the powertrain, for example at the input of the gearbox from the point of view of the torque transiting towards the wheels of the vehicle, at the output of the gearbox from the point from the point of view of the torque transiting towards the wheels of the vehicle, at the level of the gearbox from the point of view of the torque transiting towards the wheels of the vehicle, or even on the front axle or the rear axle of this powertrain.
La machine électrique tournante n’est pas nécessairement une machine synchrone, pouvant être une machine asynchrone. The rotating electrical machine is not necessarily a synchronous machine, it can be an asynchronous machine.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de commande d’un onduleur/redresseur d’un circuit électrique de véhicule hybride ou électrique, le circuit électrique comprenant : Another subject of the invention, according to another of its aspects, is a method for controlling an inverter/rectifier of an electric circuit of a hybrid or electric vehicle, the electric circuit comprising:
- un enroulement électrique de stator polyphasé, - a polyphase stator electrical winding,
- une batterie, - a battery,
- au moins une unité de stockage d’énergie électrique montée en parallèle de la batterie, et - 1’ onduleur/redresseur, monté entre l’enroulement électrique de stator et la batterie, et comprenant une pluralité de cellules de commutation commandables, procédé dans lequel on commande les cellules de commutation de l’ onduleur/redresseur de manière à ce que la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator ait une valeur déterminée en fonction : - at least one electrical energy storage unit mounted in parallel with the battery, and - the inverter/rectifier, mounted between the electrical stator winding and the battery, and comprising a plurality of controllable switching cells, method in which the switching cells of the inverter/rectifier are controlled so that the time derivative of the phase current in the electric stator winding has a value determined according to:
- de la valeur de la tension de la batterie, et - the value of the battery voltage, and
- de l’une au moins parmi la température de l’unité de stockage d’énergie électrique et de la température des cellules de commutation commandables de - at least one of the temperature of the electrical energy storage unit and the temperature of the controllable switching cells of
1 ’ onduleur/redresseur. 1 inverter/rectifier.
Ce procédé est notamment mis en œuvre pour un démarrage à froid du véhicule, par exemple lorsque la température des cellules de commutation et/ou de l’unité de stockage d’énergie électrique est de l’ordre de -40°C. This process is notably implemented for a cold start of the vehicle, for example when the temperature of the switching cells and/or of the electrical energy storage unit is of the order of -40°C.
Tout ou partie de ce qui précède s’applique encore au procédé qui vient d’être mentionné. All or part of the foregoing still applies to the process which has just been mention.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’un exemple non limitatif de mise en œuvre de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel : The invention can be better understood on reading the following description of a non-limiting example of its implementation and on examining the appended drawing in which:
[Fig.l] représente de façon schématique et en coupe axiale un exemple d’ensemble de propulsion auquel peut s’appliquer l’invention, [Fig.l] schematically shows in axial section an example of a propulsion assembly to which the invention can be applied,
[Fig.2] représente en représente de façon schématique, le circuit électrique de la machine électrique tournante de la figure 1 , et [Fig.2] represents schematically the electrical circuit of the rotating electrical machine of Figure 1, and
[Fig.3] représente de façon schématique la commande des cellules de commutation de l’onduleur/redresseur de la figure 2. [Fig.3] schematically represents the control of the switching cells of the inverter/rectifier of figure 2.
On a représenté sur la figure 1 un ensemble de propulsion 1 , notamment pour véhicule automobile, auquel peut s’appliquer l’invention. There is shown in Figure 1 a propulsion assembly 1, in particular for a motor vehicle, to which the invention can be applied.
Cet ensemble de propulsion comprend une machine électrique tournante qui peut former un alterno-démarreur du véhicule ou une machine électrique de propulsion du véhicule. Cette machine électrique tournante peut être alimentée via un composant électronique de puissance 9 comprenant un onduleur/redresseur par une batterie dont la tension nominale est de 12 V ou 48 V ou d’une valeur supérieure à 300 V, par exemple. This propulsion assembly comprises a rotating electrical machine which can form an alternator-starter of the vehicle or an electrical propulsion machine of the vehicle. This rotating electrical machine can be powered via a power electronic component 9 comprising an inverter/rectifier by a battery whose nominal voltage is 12 V or 48 V or a value greater than 300 V, for example.
La machine électrique tournante comporte un carter 2. A l'intérieur de ce carter 2, elle comporte, en outre, un arbre 3, un rotor 4 solidaire en rotation de l’arbre 3 et un stator 5 entourant le rotor 4. Le mouvement de rotation du rotor 4 se fait autour d’un axe X. Dans cet exemple, le carter 2 comporte un palier avant 6 et un palier arrière 7 qui sont assemblés ensemble. Ces paliers 6, 7 sont de forme creuse et portent, chacun, centralement un roulement à billes 10, 11 respectif pour le montage à rotation de l'arbre 3. The rotating electrical machine comprises a casing 2. Inside this casing 2, it further comprises a shaft 3, a rotor 4 integral in rotation with the shaft 3 and a stator 5 surrounding the rotor 4. The movement Rotation of the rotor 4 takes place around an axis X. In this example, the casing 2 comprises a front bearing 6 and a rear bearing 7 which are assembled together. These bearings 6, 7 are hollow in shape and each carry, centrally, a respective ball bearing 10, 11 for the rotational mounting of the shaft 3.
Une poulie 12 est dans l’exemple considéré fixée sur une extrémité avant de l’arbre 3, au niveau du palier avant 6, par exemple à l’aide d’un écrou en appui sur le fond de la cavité de cette poulie. Cette poulie 12 permet de transmettre le mouvement de rotation à l’arbre 3 et elle peut être reliée via une courroie au vilebrequin du moteur thermique du véhicule.A pulley 12 is in the example considered fixed on a front end of the shaft 3, at the level of the front bearing 6, for example using a nut resting on the bottom of the cavity of this pulley. This pulley 12 makes it possible to transmit the rotational movement to the shaft 3 and it can be connected via a belt to the crankshaft of the heat engine of the vehicle.
L’extrémité arrière de l’arbre 3 porte, ici, des bagues collectrices appartenant à un collecteur et reliées par des liaisons filaires au bobinage. Des balais appartenant à un porte- balais 8 sont disposés de façon à frotter sur les bagues collectrices. The rear end of shaft 3 carries, here, slip rings belonging to a collector and connected by wire connections to the winding. Brushes belonging to a brush holder 8 are arranged so as to rub on the slip rings.
Le palier avant 6 et le palier arrière 7 peuvent comporter, en outre, des ouvertures sensiblement latérales pour le passage de l’air en vue de permettre le refroidissement de la machine électrique tournante par circulation d'air engendrée par la rotation : The front bearing 6 and the rear bearing 7 may also comprise substantially lateral openings for the passage of air in order to allow the cooling of the rotating electrical machine by circulation of air generated by the rotation:
- d’un ventilateur avant 13 sur la face dorsale avant du rotor 4, c’est-à-dire au niveau du palier avant 6, et - d’un ventilateur arrière 14 sur la face dorsale arrière du rotor, c’est-à-dire au niveau du palier arrière 7. - a front fan 13 on the front dorsal face of the rotor 4, that is to say at the level of the front bearing 6, and - a rear fan 14 on the rear dorsal face of the rotor, that is to say at the level of the rear bearing 7.
Dans cet exemple de réalisation, le stator 5 comporte un corps 15 en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi fermée ou ouverte, équipées d’isolant d’encoches pour le montage de l’enroulement électrique polyphasé du stator. Chaque phase comporte un enroulement 16 traversant les encoches du corps 15 et formant, avec toutes les phases, un chignon avant et un chignon arrière de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements 16 sont par exemple obtenus à partir d’un fil continu recouvert d’émail ou à partir d’éléments conducteurs en forme de barre tels que des épingles reliées entre elles. L’ enroulement électrique du stator est par exemple triphasé, mettant alors en œuvre un montage en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées au composant électronique de puissance 9. In this embodiment, the stator 5 comprises a body 15 in the form of a stack of laminations provided with notches, for example of the semi-closed or open type, equipped with notch insulation for mounting the electric winding polyphase of the stator. Each phase comprises a winding 16 passing through the notches of the body 15 and forming, with all the phases, a front bun and a rear bun on either side of the body of the stator. The windings 16 are for example obtained from a continuous wire covered with enamel or from conductive elements in the form of a bar such as pins connected together. The electrical winding of the stator is for example three-phase, then implementing a star or triangle connection, the outputs of which are connected to the electronic power component 9.
Le rotor 4 de la figure 1 est un rotor à griffe. Il comporte deux roues polaires 17. La première roue polaire 17 est tournée vers le composant électronique de puissance 9 tandis que la deuxième roue polaire 17 est tournée vers la poulie 12. The rotor 4 of FIG. 1 is a claw rotor. It comprises two pole wheels 17. The first pole wheel 17 is turned towards the electronic power component 9 while the second pole wheel 17 is turned towards the pulley 12.
Chacune des roues polaires 17 comprend un fond 18 s’étendant radialement de part et d’autre de l’axe X, la roue définissant une série de griffes 19 de forme globalement trapézoïdale. Chaque griffe d’une roue polaire 17 s'étend axialement en direction de l’autre roue polaire depuis une base disposée sur la périphérie radialement extérieure du fond 18.Each of the pole wheels 17 comprises a bottom 18 extending radially on either side of the axis X, the wheel defining a series of claws 19 of generally trapezoidal shape. Each claw of a pole wheel 17 extends axially in the direction of the other pole wheel from a base arranged on the radially outer periphery of the bottom 18.
Le rotor 4 comporte encore, radialement intérieurement par rapport aux griffes 19, un enroulement d’excitation 21 bobiné sur un isolant de bobine 22. The rotor 4 also comprises, radially internally with respect to the claws 19, an excitation winding 21 wound on a coil insulator 22.
Le rotor 4 peut également comporter des aimants permanents (non représentés) interposés entre deux griffes 19 voisines à la périphérie externe du rotor. En variante, le rotor 4 peut être dépourvu de tels aimants permanents. The rotor 4 may also include permanent magnets (not shown) interposed between two adjacent claws 19 at the outer periphery of the rotor. As a variant, the rotor 4 can be devoid of such permanent magnets.
Le rotor 4 peut encore être différent de celui représenté à la figure 1, étant par exemple formée par un empilement de tôles. The rotor 4 may also be different from that shown in Figure 1, being for example formed by a stack of sheets.
Le nombre de paires de pôles défini par le rotor 4 peut être quelconque, par exemple être égal à quatre, à six ou à huit. The number of pairs of poles defined by the rotor 4 can be arbitrary, for example be equal to four, six or eight.
La machine peut encore comprendre des capteurs de mesure de la position du rotor 4, par exemple trois capteurs à effet Hall, regroupés dans un même boîtier en plastique. Ces capteurs sont par exemple positionnés au niveau du palier arrière 7 de la machine et ils interagissent avec une cible magnétique solidaire en rotation du rotor. The machine can also include sensors for measuring the position of the rotor 4, for example three Hall effect sensors, grouped together in the same plastic casing. These sensors are for example positioned at the level of the rear bearing 7 of the machine and they interact with a magnetic target integral in rotation with the rotor.
L’ enroulement électrique de stator de la machine électrique tournante appartient à un circuit électrique 30 comprenant l’onduleur/redresseur du composant électronique de puissance 9. Cet onduleur/redresseur 9 est interposé entre r enroulement électrique du stator et un premier sous-réseau du réseau de bord du véhicule dont la tension nominale est dans l’exemple décrit égale à 48V. L’ onduleur/redresseur 9 comprend par exemple plusieurs bras de commutation, chaque bras mettant en œuvre deux transistors montés en série et séparés par un point milieu. Chaque transistor est par exemple un transistor en silicium ou en carbure de silicium (SiC). The electrical stator winding of the rotating electrical machine belongs to an electrical circuit 30 comprising the inverter/rectifier of the electronic power component 9. This inverter/rectifier 9 is interposed between the electrical winding of the stator and a first sub-network of the vehicle's on-board network whose nominal voltage is in the example described equal to 48V. The inverter/rectifier 9 comprises for example several switching arms, each arm implementing two transistors connected in series and separated by a midpoint. Each transistor is for example a silicon or silicon carbide (SiC) transistor.
Le premier sous-réseau du réseau de bord comprend également dans l’exemple décrit une batterie 31 reliée au reste de ce premier sous-réseau par un interrupteur de déconnexion 32. Le premier sous-réseau peut encore comprendre ou non un ou plusieurs consommateurs 33, dont par exemple, mais de façon non limitative, un compresseur électrique de suralimentation.The first sub-network of the on-board network also includes, in the example described, a battery 31 connected to the rest of this first sub-network by a disconnection switch 32. The first sub-network may or may not also include one or more consumers 33 , including for example, but not limited to, an electric supercharger.
Aux bornes de la sortie continue 34 de l’ onduleur/redresseur 9, est disposée dans l’exemple décrit une unité de stockage d’énergie électrique 35, qui est par exemple formée par l’assemblage de plusieurs condensateurs, par exemple cinq condensateurs. Cette unité de stockage d’énergie électrique 35 a par exemple une capacité comprise entre 3000pF et 4000pF. At the terminals of the DC output 34 of the inverter/rectifier 9, is arranged in the example described an electrical energy storage unit 35, which is for example formed by the assembly of several capacitors, for example five capacitors. This electrical energy storage unit 35 has for example a capacitance of between 3000pF and 4000pF.
Le circuit électrique 30 comprend également dans l’exemple considéré un convertisseur de tension continu/continu 37 interposé entre le premier sous-réseau et un deuxième sous- réseau du réseau de bord. Similairement à F onduleur/redresseur 9, le convertisseur de tension continu/continu comprend par exemple des transistors qui peuvent être du même type que ceux mentionnés précédemment. Le deuxième sous-réseau du réseau de bord présente par exemple une tension nominale de 12V. The electrical circuit 30 also comprises in the example considered a DC/DC voltage converter 37 interposed between the first sub-network and a second sub-network of the on-board network. Similar to F inverter/rectifier 9, the DC/DC voltage converter comprises for example transistors which may be of the same type as those mentioned previously. The second sub-network of the on-board network has for example a nominal voltage of 12V.
De façon connue, ce deuxième sous- réseau peut comprendre une batterie 40 ainsi que des consommateurs non représentés, pouvant être choisi(s) dans la liste suivante non limitative: système d’éclairage, système de direction assistée électrique, système de freinage, système de climatisation ou système d’autoradio. In a known manner, this second sub-network can comprise a battery 40 as well as consumers, not shown, which can be chosen from the following non-exhaustive list: lighting system, electric power steering system, braking system, system air conditioning or car radio system.
Le circuit électrique comprend encore dans l’exemple considéré une unité de contrôle 42, qui peut être le calculateur central du véhicule ou être dédiée à tout ou partie de l’ensemble de propulsion 1. Cette unité de contrôle 42 communique via un réseau de données 43, qui est par exemple de type CAN, avec différents composants du circuit électrique, comme on peut le voir sur la figure 2. The electrical circuit further comprises in the example considered a control unit 42, which can be the central computer of the vehicle or be dedicated to all or part of the propulsion assembly 1. This control unit 42 communicates via a data network 43, which is for example of the CAN type, with different components of the electrical circuit, as can be seen in Figure 2.
L’unité de contrôle 42 peut intégrer un dispositif de commande 45 qui va maintenant être décrit. Le dispositif de commande 45 est par exemple un ASIC ou un microcontrôleur. L’invention n’est cependant pas limitée au cas où le dispositif de commande 45 est intégré à l’unité de contrôle 42. Le dispositif de commande 45 coopère avec une unité de pilotage 44 de F onduleur/redresseur 9, encore appelée « driver ». Dans l’exemple décrit, le dispositif de commande 45 reçoit en entrée : The control unit 42 can incorporate a control device 45 which will now be described. The control device 45 is for example an ASIC or a microcontroller. The invention is however not limited to the case where the control device 45 is integrated into the control unit 42. The control device 45 cooperates with a control unit 44 of F inverter/rectifier 9, also called "driver". ". In the example described, the control device 45 receives as input:
- la valeur mesurée ou estimée de la tension de la batterie 31 , et - the measured or estimated value of the battery voltage 31 , and
- l’une au moins parmi la température de l’unité de stockage d’énergie électrique 35 et de la température des transistors de l’onduleur/redresseur 9. - at least one of the temperature of the electrical energy storage unit 35 and the temperature of the transistors of the inverter/rectifier 9.
Ces valeurs de température proviennent par exemple de capteurs de température tels que des thermocouples ou des CTN, ou d’estimateurs qui peuvent être ou non réalisés par le dispositif de commande 45 lui-même. These temperature values come for example from temperature sensors such as thermocouples or NTCs, or from estimators which may or may not be produced by the control device 45 itself.
Le dispositif de commande 45 stocke par exemple une table dans laquelle la température de l’unité de stockage d’énergie électrique 35 est, selon sa valeur, associée à une valeur seuil formant une borne maximale pour la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator. Plusieurs tables peuvent être prévues, différant selon la valeur mesurée ou estimée de la tension de la batterie 31. The control device 45 stores for example a table in which the temperature of the electrical energy storage unit 35 is, according to its value, associated with a threshold value forming a maximum bound for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding. Several tables can be provided, differing according to the measured or estimated value of the voltage of the battery 31.
L’intervalle de température de l’unité de stockage d’énergie électrique 35 compris entre - 40°C et 120°C est par exemple découpé en plusieurs plages de température prédéfinies, et la borne maximale pour la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator peut être différente d’une plage de température prédéfinie à l’autre. La valeur seuil constituant une borne maximale pour la dérivée temporelle peut augmenter avec la température. The temperature interval of the electrical energy storage unit 35 comprised between −40° C. and 120° C. is for example divided into several predefined temperature ranges, and the maximum limit for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding may be different from one preset temperature range to another. The threshold value constituting a maximum limit for the time derivative can increase with the temperature.
A titre d’exemple, pour une valeur mesurée ou estimée de tension aux bornes de la batterie 31 de 48 V, le dispositif de commande 45 stocke la table suivante associant : By way of example, for a measured or estimated voltage value at the terminals of the battery 31 of 48 V, the control device 45 stores the following table associating:
- la température de l’unité de stockage d’énergie électrique 35, et - the temperature of the electrical energy storage unit 35, and
- la valeur seuil constituant une borne maximale pour la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator - the threshold value constituting a maximum limit for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding
[Table 2]
Figure imgf000013_0001
[Table 2]
Figure imgf000013_0001
Pour une valeur mesurée ou estimée de tension aux bornes de la batterie 31 de 52V, le dispositif de commande 45 stocke la table suivante associant : For a measured or estimated voltage value at the terminals of battery 31 of 52V, control device 45 stores the following table associating:
- la température de l’unité de stockage d’énergie électrique 35, et - the temperature of the electrical energy storage unit 35, and
- la valeur seuil constituant une borne maximale pour la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator - the threshold value constituting a maximum limit for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding
[Table 3]
Figure imgf000014_0004
Figure imgf000014_0001
[Table 3]
Figure imgf000014_0004
Figure imgf000014_0001
Comme on peut le voir ci-dessus, le rapport entre la valeur seuil la plus élevée et la moins élevée peut être comprise entre 5 et 15. As can be seen above, the ratio between the highest and the lowest threshold value can be between 5 and 15.
En variante, le dispositif de commande 45 peut stocker une table dans laquelle la température des transistors de l’onduleur/redresseur 9 est, selon sa valeur, associée à une valeur seuil formant une borne maximale pour la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator. As a variant, the control device 45 can store a table in which the temperature of the transistors of the inverter/rectifier 9 is, according to its value, associated with a threshold value forming a maximum bound for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding.
L’intervalle de température de ces transistors compris entre -40°C et 120°C est par exemple découpé en plusieurs plages de température prédéfinies, et la borne maximale pour la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator peut être différente d’une plage de température prédéfinie à l’autre. La valeur seuil constituant une borne maximale pour la dérivée temporelle peut augmenter avec la température. The temperature range of these transistors between -40°C and 120°C is for example divided into several predefined temperature ranges, and the maximum limit for the time derivative of the phase current in the electric stator winding can be different from one preset temperature range to another. The threshold value constituting a maximum limit for the time derivative can increase with the temperature.
A titre d’exemple, pour une valeur mesurée ou estimée de tension aux bornes de la batterie 31 de 48 V, le dispositif de commande 45 stocke la table suivante associant : By way of example, for a measured or estimated voltage value at the terminals of the battery 31 of 48 V, the control device 45 stores the following table associating:
- la température des transistors de l’onduleur/redresseur 9, et - the temperature of the transistors of the inverter/rectifier 9, and
- la valeur seuil constituant une borne maximale pour la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator - the threshold value constituting a maximum limit for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding
[Table 4]
Figure imgf000014_0002
[Table 4]
Figure imgf000014_0002
Pour une valeur estimée ou mesurée de tension aux bornes de la batterie 31 de 52V, le dispositif de commande 45 stocke la table suivante associant : For an estimated or measured voltage value at the terminals of battery 31 of 52V, control device 45 stores the following table associating:
- la température des transistors de l’onduleur/redresseur 9, et - the temperature of the transistors of the inverter/rectifier 9, and
- la valeur seuil constituant une borne maximale pour la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator. - the threshold value constituting a maximum limit for the time derivative of the phase current in the electrical stator winding.
[Table 5]
Figure imgf000014_0003
Figure imgf000015_0001
[Table 5]
Figure imgf000014_0003
Figure imgf000015_0001
Comme on peut e voir ci-dessus, le rapport entre la valeur seuil la plus élevée et la moins élevée peut être comprise entre 5 et 15. As can be seen above, the ratio between the highest and lowest threshold value can be between 5 and 15.
Dans le cas où le dispositif de commande 45 reçoit en entrée : In the case where the control device 45 receives as input:
- la valeur mesurée ou estimée de la tension de la batterie 31 , - the measured or estimated value of the battery voltage 31 ,
- la température de l’unité de stockage d’énergie électrique 35, et - the temperature of the electrical energy storage unit 35, and
- la température des transistors de l’onduleur/redresseur 9 une première valeur seuil intermédiaire peut être déterminée similairement à ce qui a été décrit en référence à la table 2 et à la table 3 et une deuxième valeur seuil intermédiaire peut être déterminée similairement à ce qui a été décrit en référence à la table 4 et à la table 5. La valeur seuil utilisée pour la commande des cellules de commutation de l’onduleur/redres- seur 9 est alors la plus faible de ces deux valeurs seuils intermédiaires, pour : - the temperature of the transistors of the inverter/rectifier 9 a first intermediate threshold value can be determined similarly to what has been described with reference to table 2 and to table 3 and a second intermediate threshold value can be determined similarly to this which has been described with reference to table 4 and to table 5. The threshold value used for controlling the switching cells of the inverter/rectifier 9 is then the lower of these two intermediate threshold values, for:
- une même valeur de tension de la batterie 31 mesurée ou estimée, et - the same voltage value of the battery 31 measured or estimated, and
- une même plage de température prédéfinie pour l’unité de stockage d’énergie électrique 35 et pour les transistors de l’onduleur/redresseur 9. - the same predefined temperature range for the electrical energy storage unit 35 and for the transistors of the inverter/rectifier 9.
On va décrire en référence à la figure 3 un exemple de fonctionnement du dispositif de commande 45 lors d’un démarrage à froid du véhicule, ce démarrage s’effectuant pour une température ambiante de -40°C. An example of operation of the control device 45 during a cold start of the vehicle will be described with reference to FIG. 3, this start taking place at an ambient temperature of -40° C.
Lors d’une étape 100, le dispositif de commande 45 reçoit une instruction de démarrer la machine électrique tournante. During a step 100, the control device 45 receives an instruction to start the rotary electrical machine.
Lors d’une étape 101, le dispositif de commande 45 reçoit la valeur de température des transistors de l’onduleur/redresseur 9 ou la valeur de la température de l’unité de stockage d’énergie 35. Le dispositif de commande 45 identifie alors la plage de température prédéfinie à laquelle appartient la température des transistors de l’onduleur/redresseur 9 ou à laquelle appartient la température de l’unité de stockage d’énergie électrique 35. En fonction de la valeur estimée ou mesurée de tension de la batterie 31 , le dispositif de commande 45 associe cette valeur de température des transistors de l’onduleur/redresseur 9 ou de température de l’unité de stockage d’énergie électrique 35 à une valeur seuil constituant une borne maximale pour la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator, par exemple à l’aide des tables ci-dessus. During a step 101, the control device 45 receives the temperature value of the transistors of the inverter/rectifier 9 or the temperature value of the energy storage unit 35. The control device 45 then identifies the predefined temperature range to which the temperature of the transistors of the inverter/rectifier 9 belongs or to which the temperature of the electrical energy storage unit 35 belongs. Depending on the estimated or measured value of the battery voltage 31, the control device 45 associates this temperature value of the transistors of the inverter/rectifier 9 or of the temperature of the electrical energy storage unit 35 with a threshold value constituting a maximum limit for the time derivative of the current of phase in the electrical stator winding, for example using the tables above.
Lors d’une étape 102, le dispositif de commande 45 génère des commandes de l’ondu- leur/redresseur 9 de manière à ce que la valeur de la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator reste inférieure à la borne maximale identifiée lors de l’étape précédente. Cette limitation de la valeur de la dérivée temporelle de ce courant de phase permet de réchauffer l’unité de stockage d’énergie électrique 35, diminuant alors sa résistance série équivalente, et donc l’ondulation de tension à ses bornes. En variante ou en complément, cette limitation de la valeur de la dérivée temporelle de ce courant de phase permet de réchauffer les transistors de l’onduleur/redresseur 9, augmentant alors leur tension de claquage. During a step 102, the control device 45 generates commands for the inverter/rectifier 9 so that the value of the time derivative of the phase current in the electric stator winding remains lower than the upper limit identified during from the previous step. This limitation of the value of the time derivative of this phase current makes it possible to heat the electrical energy storage unit 35, thus reducing its equivalent series resistance, and therefore the voltage ripple at its terminals. As a variant or in addition, this limitation of the value of the time derivative of this phase current makes it possible to heat the transistors of the inverter/rectifier 9, thus increasing their breakdown voltage.
L’invention n’est pas limitée à ce qui vient d’être décrit. The invention is not limited to what has just been described.
Le contrôle de la valeur de la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator tel que décrit ci-dessus peut ne pas être effectué que lors d’un démarrage à froid. Il est par exemple effectué en permanence. On peut ainsi faire fonctionner à tout moment l’unité de stockage d’énergie électrique 35 avec une résistance série équivalent optimisée et/ou des cellules de commutation commandables de l’onduleur/redresseur 9 avec une tension de claquage optimisée. The control of the value of the time derivative of the phase current in the electrical stator winding as described above may not be carried out only during a cold start. It is for example carried out permanently. It is thus possible to operate the electrical energy storage unit 35 at any time with an optimized equivalent series resistance and/or controllable switching cells of the inverter/rectifier 9 with an optimized breakdown voltage.
En combinaison ou en variante du contrôle de la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator pour réchauffer l’unité de stockage d’énergie électrique 35 et/ou les cellules de commutation commandables de l’onduleur/redresseur 9, il est possible de procéder autrement pour réchauffer cette unité de stockage d’énergie électrique ou ces cellules de commutation commandables, par exemple via un élément chauffant acti- vable et disposé à proximité, telle qu’une résistance chauffante. In combination or as a variant of controlling the time derivative of the phase current in the electrical stator winding to heat up the electrical energy storage unit 35 and/or the controllable switching cells of the inverter/rectifier 9, it is possible to proceed differently to heat this electrical energy storage unit or these controllable switching cells, for example via an activatable heating element placed nearby, such as a heating resistor.

Claims

Revendications Claims
1. Dispositif de commande (45) d’un onduleur/redresseur (9) d’un circuit électrique de véhicule hybride ou électrique, le circuit électrique comprenant : 1. Control device (45) of an inverter/rectifier (9) of an electric circuit of a hybrid or electric vehicle, the electric circuit comprising:
- un enroulement électrique de stator polyphasé, - a polyphase stator electrical winding,
- une batterie (31), - a battery (31),
- au moins une unité de stockage d’énergie électrique (35) montée en parallèle de la batterie (31), et - at least one electrical energy storage unit (35) mounted in parallel with the battery (31), and
- F onduleur/redresseur (9), monté entre l’enroulement électrique de stator et la batterie (31), et comprenant une pluralité de cellules de commutation commandables, le dispositif de commande (45) de F onduleur/redresseur étant configuré pour commander les cellules de commutation de manière à ce que la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator ait une valeur déterminée en fonction : - F inverter/rectifier (9), mounted between the electric stator winding and the battery (31), and comprising a plurality of controllable switching cells, the control device (45) of F inverter/rectifier being configured to control the switching cells so that the time derivative of the phase current in the electrical stator winding has a value determined according to:
- de la valeur de la tension de la batterie (31), et - the value of the battery voltage (31), and
- de l’une au moins parmi la température de l’unité de stockage d’énergie électrique (35) et de la température des cellules de commutation commandables de - at least one of the temperature of the electrical energy storage unit (35) and the temperature of the controllable switching cells of
F onduleur/redresseur (9). F inverter/rectifier (9).
2. Dispositif selon la revendication précédente, étant configuré pour commander les cellules de commutation de manière à ce que la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator ait une valeur inférieure à une valeur seuil, cette valeur seuil étant déterminée en fonction : 2. Device according to the preceding claim, being configured to control the switching cells so that the time derivative of the phase current in the electric stator winding has a value lower than a threshold value, this threshold value being determined by function :
- de la valeur de la tension de la batterie (31), et - the value of the battery voltage (31), and
- de l’une au moins parmi la température de l’unité de stockage d’énergie électrique (35) et de la température des cellules de commutation commandables. - at least one of the temperature of the electrical energy storage unit (35) and the temperature of the controllable switching cells.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel, pour une valeur estimée ou mesurée de la tension de la batterie donnée, le dispositif est configuré pour : 3. Device according to claim 2, in which, for a given estimated or measured value of the battery voltage, the device is configured to:
- déterminer la plage de température à laquelle la température de l’unité de stockage d’ énergie électrique ou la température des cellules de commutation commandables appartient, au sein de plusieurs plages de température prédéfinies, et - determining the temperature range to which the temperature of the electrical energy storage unit or the temperature of the controllable switching cells belongs, within several predefined temperature ranges, and
- commander les cellules de commutation de manière à ce que la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator ait une valeur inférieure à une valeur seuil associée à cette plage de température. - control the switching cells so that the time derivative of the phase current in the electrical stator winding has a value lower than a threshold value associated with this temperature range.
4. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les plages de température prédéfinies ont des amplitudes différentes. 4. Device according to the preceding claim, wherein the predefined temperature ranges have different amplitudes.
5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, dans lequel deux plages de température prédéfinies au moins sont associées à une même valeur seuil constituant une borne supérieure pour la valeur de la dérivée temporelle du courant de phase de l’enroulement électrique de stator. 5. Device according to claim 3 or 4, in which at least two predefined temperature ranges are associated with the same threshold value constituting a limit higher for the value of the time derivative of the phase current of the electrical stator winding.
6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel la valeur seuil est déterminée en fonction: de la valeur de la tension de la batterie (31), de la température de l’unité de stockage d’énergie électrique (35), et de la température des cellules de commutation commandables, une première valeur seuil intermédiaire étant déterminée en fonction de la valeur de la tension de la batterie (31) et de la température de l’unité de stockage d’énergie électrique (35), une deuxième valeur seul intermédiaire étant déterminée en fonction de la valeur de la tension de la batterie (31) et de la température des cellules de commutation commandables, et la valeur seuil utilisée pour la commande des cellules de commutation étant la plus faible entre la première valeur seuil intermédiaire et la deuxième valeur seuil intermédiaire. 6. Device according to any one of claims 2 to 5, in which the threshold value is determined as a function: of the value of the voltage of the battery (31), of the temperature of the electrical energy storage unit (35), and the temperature of the controllable switching cells, a first intermediate threshold value being determined as a function of the value of the voltage of the battery (31) and of the temperature of the electrical energy storage unit ( 35), a second single intermediate value being determined as a function of the value of the voltage of the battery (31) and of the temperature of the controllable switching cells, and the threshold value used for controlling the switching cells being the lowest between the first intermediate threshold value and the second intermediate threshold value.
7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la température de l’unité de stockage d’énergie électrique (35) ou la température des cellules de commutation commandables est obtenue à l’aide d’au moins un capteur. 7. Device according to any one of the preceding claims, in which the temperature of the electrical energy storage unit (35) or the temperature of the controllable switching cells is obtained using at least one sensor.
8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la température de l’unité de stockage d’énergie électrique (35) ou la température des cellules de commutation commandables est obtenue à l’aide d’au moins un estimateur. 8. Device according to any one of the preceding claims, in which the temperature of the electrical energy storage unit (35) or the temperature of the controllable switching cells is obtained using at least one estimator.
9. Circuit électrique de véhicule hybride ou électrique, le circuit électrique comprenant :9. Electrical circuit of a hybrid or electric vehicle, the electrical circuit comprising:
- un enroulement électrique de stator polyphasé, - a polyphase stator electrical winding,
- une batterie (31), - a battery (31),
- au moins une unité de stockage d’énergie électrique (35) montée en parallèle de la batterie (31), - at least one electrical energy storage unit (35) mounted in parallel with the battery (31),
- l’onduleur/redresseur (9), monté entre l’enroulement électrique de stator et la batterie (31), et comprenant une pluralité de cellules de commutation commandables, et, le dispositif de commande (45) selon l’une quelconque des revendications précédentes. - the inverter/rectifier (9), mounted between the electrical stator winding and the battery (31), and comprising a plurality of controllable switching cells, and the control device (45) according to any one of previous claims.
10. Circuit électrique selon la revendication 9, dans lequel la batterie (31) a une tension nominale inférieure à 60V, étant par exemple égale à 48V ou à 52V. 10. Electrical circuit according to claim 9, in which the battery (31) has a nominal voltage of less than 60V, being for example equal to 48V or 52V.
11. Circuit électrique selon la revendication 9 ou 10, dans lequel l’unité de stockage d’énergie électrique (35) est formée un condensateur ou par plusieurs condensateurs montés en parallèle. 11. Electrical circuit according to claim 9 or 10, in which the electrical energy storage unit (35) is formed by a capacitor or by several capacitors connected in parallel.
12. Circuit électrique selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel chaque cellule de commutation commandable comprend un transistor à effet de champ. 12. Electrical circuit according to any one of claims 9 to 11, wherein each controllable switching cell comprises a field-effect transistor.
13. Procédé de commande d’un onduleur/redresseur (9) d’un circuit électrique de véhicule hybride ou électrique, le circuit électrique comprenant : 13. Method for controlling an inverter/rectifier (9) of an electric circuit of a hybrid or electric vehicle, the electric circuit comprising:
- un enroulement électrique de stator polyphasé, - a polyphase stator electrical winding,
- une batterie (31), - au moins une unité de stockage d’énergie électrique (35) montée en parallèle de la batterie- a battery (31), - at least one electrical energy storage unit (35) mounted in parallel with the battery
(31), et (31), and
- F onduleur/redresseur (9), monté entre l’enroulement électrique de stator et la batterie (31), et comprenant une pluralité de cellules de commutation commandables, procédé dans lequel on commande les cellules de commutation de manière à ce que la dérivée temporelle du courant de phase dans l’enroulement électrique de stator ait une valeur déterminée en fonction : - F inverter/rectifier (9), mounted between the electric stator winding and the battery (31), and comprising a plurality of controllable switching cells, method in which the switching cells are controlled so that the derivative time of the phase current in the electrical stator winding has a value determined according to:
- de la valeur de la tension de la batterie (31), et - the value of the battery voltage (31), and
- de l’une au moins parmi la température de l’unité de stockage d’énergie électrique (35) et de la température des cellules de commutation commandables de l’ onduleur/redresseur (9). - at least one of the temperature of the electrical energy storage unit (35) and the temperature of the controllable switching cells of the inverter/rectifier (9).
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