Brevet FR3001095A1 — publié le 20140718

Système et procédé de commande d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant au moins deux machines électriques identiques L'invention a pour domaine technique la commande de Machines électriques à Réluctances Variables Commutées (MRVC), et plus particulièrement la commande de la réduction d'ondulation de couple dans de telles machines. La commande des MRVC se fait via une commande découpage de chacune des phases qui génère spontanément des ondulations de couple. Le problème est communément étudié via l'approche de la commande sinus qui nécessite un changement de géométrie du rotor ou d'autres stratégies de commandes. Des artifices de géométrie de dents rotor ou de stator permettent également de limiter ces ondulations de couple, ou d'utiliser des accouplements souples. Toutefois, les résultats obtenus à ce jour sont insuffisants, les ondulations de couple demeurant sensiblement perceptibles. De l'état de la technique, on connait les documents JP2007- 07503198, W02007117412 et FR2966303 qui mentionnent des machines discoïdes à double stators dans lesquels un stator peut être décalé angulairement par rapport à l'autre de manière active et variable. La commande de chacun des stators reste constante, sans déphasage. Il existe un problème relatif aux vibrations sur les MRVC causées par les ondulations de couple intrinsèques à leurs fonctionnements qui nécessitent des filtrations sur l'arbre et à des isolations acoustiques. Un premier objet de l'invention est un système de commande d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile, comprenant au moins deux machines électriques identiques, reliées en série à au moins un jeu de roues motrices, chaque machine électrique étant alimentée par une alimentation à découpage, un décalage angulaire existant entre les machines électriques. Le système comprend un moyen de commande de la première machine électrique apte à déterminer des signaux de commande de l'alimentation à découpage de la première machine en fonction d'une mesure de position de la première machine, et d'une mesure des courants alimentant la première machine, un moyen de détermination de la période de rotation de la première machine électrique en fonction de la mesure de position de la première machine électrique, et au moins un moyen de déphasage apte à commander l'alimentation à découpage d'une desdites machines électriques autre que la première machine électrique en émettant les signaux de commande de l'alimentation à découpage de la première machine électrique retardés d'un décalage temporel à destination de l'alimentation à découpage de la machine électrique commandée. Le moyen de déphasage peut être apte à déterminer le décalage temporel en fonction de la période de rotation de la première machine, des paramètres physiques des machines électriques, du décalage angulaire et du nombre de machines électriques reliées en série. Le décalage angulaire peut exister entre le rotor de la première machine électrique et le rotor de ladite autre machine électrique. Le décalage angulaire peut exister entre le stator de la première machine électrique et le stator de ladite autre machine électrique. Le décalage angulaire peut correspondre à la somme d'un premier décalage angulaire existant entre le rotor de la première machine électrique et le rotor de ladite autre machine électrique et d'un deuxième décalage angulaire existant entre le stator de la première machine électrique et le stator de ladite autre machine électrique. Un autre objet de l'invention est un procédé de commande d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile, comprenant au moins deux machines électriques identiques, reliées en série à au moins un jeu de roues motrices, chaque machine électrique étant alimentée par une alimentation à découpage, un décalage angulaire existant entre les machines électriques. Le procédé comprend les étapes suivantes : on détermine une commande de l'alimentation à découpage de la première machine électrique en fonction d'une mesure de position de la première machine, et d'une mesure des courants alimentant la première machine électrique, on détermine la période de rotation de la première machine électrique en fonction de la mesure de position de la première machine, pour chacune desdites machines électriques autre que la première, on émet les signaux de commande de l'alimentation à découpage de la première machine électrique retardés d'un décalage temporel à destination de l'alimentation à découpage de la machine électrique commandée. Pour chacune desdites machines électriques autre que la première, on peut déterminer le décalage temporel en fonction de la période de rotation de la première machine électrique, des paramètres physiques des machines électriques, du décalage angulaire et du nombre de machines électriques reliées en série. Le décalage angulaire peut exister entre le rotor de la première machine électrique et le rotor d'une desdites autres machines électriques. Le décalage angulaire peut exister entre le stator de la première machine électrique et le stator d'une desdites autres machines électriques. Le décalage angulaire peut correspondre à la somme d'un premier décalage angulaire existant entre le rotor de la première machine électrique et le rotor d'une desdites autres machines électriques et d'un deuxième décalage angulaire existant entre le stator de la première machine électrique et le stator d'une desdites autres machines électriques. D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 illustre un groupe motopropulseur comprenant une machine électrique de type MRVC selon l'état de la technique antérieur, -les figures 2a à 2c illustrent un groupe motopropulseur comprenant deux machines électriques de type MRVC selon l' invention, - la figure 3 illustre le moyen de commande des machines électriques, et - la figure 4 illustre le procédé de commande des machines électriques. La figure 1 illustre une machine électrique 1 de type MRVC connectée par sa sortie à une chaine cinématique de transmission 2, elle-même connectée à des roues motrices 3a, 3b. Dans un tel mode de réalisation, des oscillations de couple apparaissent du fait de l'alimentation des phases du rotor 4 et du stator 5 de la machine électrique 1 par des alimentations à découpage. Les figures 2a à 2b illustrent des modes de réalisation d'un groupe motopropulseur selon l'invention, dans lesquels la machine électrique unique 1 est remplacée par deux machines électriques la, lb identiques et présentant chacune au moins la moitié de la puissance de machine unique 1 remplacée. Dans tous les modes de réalisation, un décalage angulaire existe entre les deux machines électriques la, lb de sorte que les oscillations de l'une soient compensées au moins en partie par les oscillations de l'autre. Idéalement, les oscillations des deux machines électriques la,lb sont en opposition de phase. Les stators 5a et 5b respectivement des machines électriques la, lb, comprennent chacun un bobinage présentant un angle par rapport à leur axe. Sur les figures 1 à 2c, ces bobinages sont représentés par des hachures obliques. Autrement dit les cannelures des stators 5a et 5b sont décalées d'une machine à l'autre d'un décalage angulaire fixe, ce décalage étant réalisé lors de la fixation des stators sur leurs bâtis respectifs. De même, les rotors 4a et 4b respectivement des machines électriques la, lb, comprennent chacun un bobinage. Sur les figures 1 à 2c, ces bobinages sont représentés par des traits horizontaux dans chacun des rotors. Les modes de réalisation du groupe motopropulseur peuvent donc comprendre les alternatives suivantes. Les deux machines électriques la, lb peuvent présenter la même géométrie de rotor 4a,4b, mais présenter des stators différents 5a,5b, le stator 5b de la deuxième machine lb présentant un décalage angulaire par rapport au stator 5a de la première machine la. Les rotors 4a, 4b présentant la même géométrie, ils peuvent être réalisés simultanément lors du même procédé de fabrication. La figure 2a illustre une telle variante. On peut voir notamment qu'un écart angulaire Alpha est présent entre les enroulages des stators 5a, Sb des machines électriques la, lb. Alternativement, les deux machines électriques la, lb peuvent présenter la même géométrie de stator 5a, Sb, mais présenter des rotors 4a,4b différents, le rotor 4b de la deuxième machine lb présentant un décalage angulaire par rapport au rotor 4a de la première machine la. Dans ce cas le décalage angulaire entre les rotors est réalisé de manière fixe lors du frettage de chacun de ces rotors sur leur arbre. Les stators 5a, Sb présentant la même géométrie, ils peuvent être réalisés simultanément lors du même procédé de fabrication. La figure 2b illustre une telle variante. On peut voir notamment qu'un écart angulaire Alpha est présent entre les enroulages des rotors 4a, 4b des machines électriques la, lb. Alternativement, les deux machines électriques la, lb peuvent présenter des rotors 4a, 4b et des stators 5a, Sb différents, le stator Sb de la deuxième machine lb présentant un premier décalage angulaire par rapport au stator 5a de la première machine la, le rotor 4b de la deuxième machine lb présentant un deuxième décalage angulaire par rapport au rotor 4a de la première machine la. Les deux machines la, lb présentent alors un décalage angulaire entre elles égal à la somme du premier décalage angulaire et du deuxième décalage angulaire. La figure 2c illustre une telle variante. On peut voir notamment qu'un écart angulaire Alphal est présent entre les enroulages des rotors 4a, 4b des machines électriques la, lb, et qu'un écart angulaire Alpha2 est présent entre les enroulages des stators 5a, 5b. L'écart angulaire total Alpha étant égal à la somme des écarts angulaires Alphal et Alpha2. La commande des deux machines étant similaire à un décalage angulaire prêt, la commande de l'une des deux machines correspond à une recopie de la commande de l'autre machine, décalée temporellement de sorte à maintenir le décalage angulaire existant entre les deux machines. Le procédé de commande des deux machines électriques est décrit plus bas en rapport avec la figure 4. La figure 3 illustre un système de commande 6 des deux machines électriques la, lb. Le système de commande 6 comprend un moyen de commande 7 de la première machine électrique, un moyen de détermination 8 de la période de la première machine électrique et un moyen de déphasage 9. Cette période correspond à la période du signal d'ondulation de couple de la machine. Le moyen de commande 7 de la première machine électrique détermine les signaux de commande de l'alimentation à découpage de l'une des deux machines, par exemple la première machine la. Le moyen de commande 7 de la première machine électrique la reçoit en entrée une mesure de position de la première machine la, et une mesure des courants alimentant la première machine la. Le moyen de commande 7 de la première machine électrique émet en sortie des signaux de commande de chacun des interrupteurs de l'alimentation à découpage de la première machine la. Un signal de synchronisation est déterminé par le moyen de détermination 8 de la période de la première machine électrique en fonction de la mesure de position de la première machine reçue en entrée. Le signal de synchronisation est directement relié à la période de rotation de la première machine électrique la. Le moyen de déphasage 9 pilote l'alimentation à découpage de la deuxième machine lb en fonction des signaux de commande de la première machine la reçus du moyen de commande 7 de la première machine électrique et du signal de synchronisation reçu du moyen de détermination 8 de la période de la première machine électrique la. Le moyen de déphasage 9 retarde les signaux de commande de chacun des interrupteurs de l'alimentation à découpage de la première machine d'un décalage temporel AT. Le décalage AT est déterminé en appliquant l'équation suivante : AT =ndents rotor - nphases - a - Trotation (Eq. 1) Avec : nclents rotor- nombre de dents du rotor des machines électriques, nphases= nombre de courants ou phases distincts alimentant chaque machine électrique, a= nombre fixe correspondant au décalage angulaire des machines et Trotation-Période de rotation du rotor. Il est à noter que a correspond à un pourcentage de la différence d'angle électrique entre deux phases électriques, soit a=K*2Pi/(Nombre de Phases multiplié par le Nombre de Pôles) avec K=[0,1]. On prendra une valeur de K autour de 50% que des calculs et des simulations permettront d'affiner en fonction de la forme du couple. Le réglage de la valeur a permet d'atténuer le couple total en faisant se croiser les couples des deux moteurs. Ces derniers présentent une ondulation d'une période égale au nombre de phases multiplié par Trotation. Les signaux de commande décalés sont ensuite transmis à l'alimentation à découpage de la deuxième machine électrique lb. Le procédé de commande, illustré par la figure 4, va maintenant être décrit. Au cours d'une première étape 10, on détermine les signaux de commande de l'alimentation à découpage de la première machine électrique en fonction d'une mesure de position de la première machine la, et d'une mesure des courants alimentant la première machine électrique la. Au cours d'une deuxième étape 11, on détermine un signal de synchronisation en fonction de la mesure de position de la première machine la, le signal de synchronisation étant directement relié à la période de rotation de la première machine électrique. Au cours d'une troisième étape 12, on détermine les signaux de commande de l'alimentation à découpage de la deuxième machine lb en fonction des signaux de commande de la première machine la et du signal de synchronisation. Pour cela, on recopie les signaux de commande de chacun des interrupteurs de l'alimentation à découpage de la première machine et on les décale d'un décalage temporel AT fonction du signal de synchronisation et des paramètres physiques des deux machines électriques (nombre de dents, nombre de courants alimentant une machine électrique, décalage angulaire) obtenu par application de l'équation 1, avant de les transmettre à l'alimentation à découpage de la deuxième machine électrique lb. Alternativement, il est possible de considérer plus de deux machines électriques commandées en déphasage de sorte à minimiser les oscillations de couple. Dans une telle alternative, des étapes similaires à la troisième étape sont ajoutées pour chaque machine supplémentaire au-delà de la deuxième machine. Chaque étape ajoutée détermine un décalage temporel différent pour chaque machine supplémentaire de sorte que les oscillations de couple générées par chaque machine forment des interférences destructives avec les oscillations de couples des autres machines. Par exemple, si trois machines électriques sont employées, la deuxième machine est décalée d'un tiers de période par rapport à la première machine, la troisième machine étant décalée de deux tiers de période par rapport à la première machine. REVENDICATIONS1. Système de commande d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile, comprenant au moins deux machines électriques identiques (la,lb), reliées en série à au moins un jeu de roues motrices (3a,3b), chaque machine électrique étant alimentée par une alimentation à découpage, un décalage angulaire existant entre les machines électriques, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de commande (7) de la première machine électrique (la) apte à déterminer des signaux de commande de l'alimentation à découpage de la première machine (la) en fonction d'une mesure de position de la première machine (la), et d'une mesure des courants alimentant la première machine (la), un moyen de détermination (8) de la période de rotation de la première machine électrique en fonction de la mesure de position de la première machine électrique (la), au moins un moyen de déphasage (9) apte à commander l'alimentation à découpage d'une desdites machines électriques autre que la première machine électrique en émettant les signaux de commande de l'alimentation à découpage de la première machine électrique (la) retardés d'un décalage temporel à destination de l'alimentation à découpage de la machine électrique commandée. 2. Système de commande selon la revendication 1, dans lequel le moyen de déphasage (9) est apte à déterminer le décalage temporel en fonction de la période de rotation de la première machine, des paramètres physiques des machines électriques, du décalage angulaire et du nombre de machines électriques reliées en série. 3. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le décalage angulaire existe entre le rotor (4a) de la première machine électrique (la) et le rotor de ladite autre machine électrique. 4. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le décalage angulaire existe entre lestator (5a) de la première machine électrique (la) et le stator de ladite autre machine électrique. 5. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le décalage angulaire correspond à la somme d'un premier décalage angulaire existant entre le rotor (4a) de la première machine électrique (la) et le rotor de ladite autre machine électrique et d'un deuxième décalage angulaire existant entre le stator (5a) de la première machine électrique (la) et le stator de ladite autre machine électrique. 6. Procédé de commande d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile, comprenant au moins deux machines électriques identiques (1a,lb), reliées en série à au moins un jeu de roues motrices (3a,3b), chaque machine électrique étant alimentée par une alimentation à découpage, un décalage angulaire existant entre les machines électriques, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : on détermine une commande de l'alimentation à découpage de la première machine électrique en fonction d'une mesure de position de la première machine (la), et d'une mesure des courants alimentant la première machine électrique (la), on détermine la période de rotation de la première machine électrique en fonction de la mesure de position de la première machine (la), pour chacune desdites machines électriques autre que la première, on émet les signaux de commande de l'alimentation à découpage de la première machine électrique (la) retardés d'un décalage temporel à destination de l'alimentation à découpage de la machine électrique commandée. 7. Procédé de commande selon la revendication 6, dans lequel, pour chacune desdites machines électriques autre que la première, on détermine le décalage temporel en fonction de la période de rotation de la première machine électrique, des paramètres physiques des machines électriques, du décalage angulaire et du nombre de machines électriques reliées en série. 8. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le décalage angulaire existe entre le rotor (4a) de la première machine électrique (la) et le rotor d'une desdites autres machines électriques. 9. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le décalage angulaire existe entre le stator (5a) de la première machine électrique (la) et le stator d'une desdites autres machines électriques. 10. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le décalage angulaire correspond à la somme d'un premier décalage angulaire existant entre le rotor (4a) de la première machine électrique (la) et le rotor d'une desdites autres machines électriques et d'un deuxième décalage angulaire existant entre le stator (5a) de la première machine électrique (la) et le stator d'une desdites autres machines électriques.