Brevet FR3084219A1 — publié le 20200124

Procédé et système de correction de température mesurée de bobinage d'une machine électrique, notamment pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride La présente invention concerne le domaine des machines électriques tournantes, et en particulier la mesure de la température de la partie active de telles machines. Dans le cas de machines électriques comprenant notamment un bobinage à épingles ou un bobinage dentaire ou concentrique, les sondes de température, telles que par exemple des capteurs de températures négatives, dites « CTN », sont disposées sur les surfaces externes des têtes de bobines ou entre deux épingles. Un manchon plastique vient généralement recouvrir lesdites sondes de température. Les valeurs de température mesurées s'éloignent des valeurs de températures réelles au centre du bobinage, en particulier sur des profils de conduite dynamique. Cette disparité est renforcée par la présence de résistances de contact entres les fils de bobinage et la sonde de température éloignée du coeur du bobinage. En effet, lesdites résistances diminuent le niveau de chaleur thermique dégagé par le bobinage et vu par la sonde de température, ce qui génère une mesure erronée de la température de bobinage. De manière générale sur une pluralité de topologies de machines électriques, le centre du bobinage constitue le point le plus chaud, de sorte qu'il est indispensable de le surveiller en continu sur les véhicules automobiles à propulsion électrique ou hybride. Une sous-estimation de la température du bobinage peut conduire à une évaluation erronée de l'état de santé du bobinage et une surchauffe qui peut résulter dans la destruction, notamment, des isolants des fils de cuivre du bobinage et par conséquence, une mise hors service de la machine électrique ou une mise en danger du conducteur. Il est connu d'appliquer des marges sur les mesures de températures afin de limiter les problèmes ci-dessus. Toutefois, une telle application de marges peut fortement limiter les performances de 2 la machine électrique, ce qui est ressenti directement par le conducteur par limitation du couple demandé. Il existe un besoin d'améliorer les mesures de température d'un bobinage d'une machine électrique, tout en garantissant les 5 performances de la machine électrique et la protection de la machine électrique contre la surchauffe. La présente invention a pour objet un procédé de correction de la mesure de température du bobinage d'une machine électrique, notamment d'un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride, 10 dans lequel on récupère, à chaque instant, une valeur mesurée de température du bobinage mesurée par une sonde de température située à la surface du bobinage, une valeur mesurée de vitesse de rotation de ladite machine électrique mesurée par un capteur de position et une valeur mesurée du courant efficace traversant un onduleur commandant 15 la machine électrique et mesurée par un capteur de courant. On corrige la valeur mesurée de température du bobinage en fonction de la valeur mesurée de température du bobinage, de la valeur mesurée de vitesse de rotation de ladite machine électrique, de la valeur mesurée du courant efficace et de données expérimentales réalisées au 20 préalable sur une machine électrique sur banc d'essai. Par exemple, des thermocouples sont installés au coeur du bobinage des prototypes, ce qui n'est pas possible dans une machine électrique installée dans un véhicule automobile. Avantageusement, on calcule une première valeur de correction 25 de la température en fonction de la température mesurée et d'un premier facteur correctif issu d'essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test. Le premier facteur correctif variant en fonction des valeurs mesurées de température du bobinage. 30 Par exemple, on calcule une deuxième valeur de correction de la température en fonction de la température mesurée, d'une estimation des pertes par effet Joule calculée en fonction du courant efficace et de la vitesse de rotation de la machine électrique et d'un deuxième facteur correctif issu d'essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test. Le deuxième facteur correctif varie en fonction des valeurs estimées de pertes par effet Joule. 5 La dépendance de ces pertes par rapport à la température, par le changement de la résistance électrique en fonction de la température, est également prise en compte. Avantageusement, on calcule une valeur de correction initiale en additionnant lesdites première et deuxième valeurs de correction et on 10 calcule une valeur corrigée intermédiaire en additionnant ladite valeur de correction initiale avec la valeur mesurée de température. On peut ensuite calculer une valeur corrigée finale par filtrage par un intégrateur d'état discret de la valeur corrigée intermédiaire multipliée par un coefficient. 15 Selon un second aspect, l'invention concerne un système de correction de température du bobinage d'une machine électrique, notamment d'un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride, comprenant une sonde de température située à la surface du bobinage, un capteur de position et un capteur de courant mesurant le courant 20 efficace traversant un onduleur commandant la machine électrique. Le système comprend un premier module configuré pour calculer une première valeur de correction de la température en fonction de la température mesurée par la sonde de température en fonction d'un premier facteur correctif. 25 Le système comprend en outre un deuxième module de correction configuré pour calculer une deuxième valeur de correction de la température en fonction de la température mesurée par la sonde de température et des pertes par effet Joule estimées dans un module d'estimation des pertes par effet Joule dépendant du courant efficace et 30 de la vitesse de rotation de la machine électrique, ledit deuxième module de correction comprenant un module d'application d'un deuxième facteur à la valeur mesurée de température en fonction de ladite estimation des pertes par effet Joule. 4 Les premier et deuxième facteurs correctifs sont issus d'essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test. Le premier facteur correctif varie en fonction des valeurs mesurées de température du bobinage. 5 La dépendance de ces pertes par rapport à la température, par le changement de la résistance électrique en fonction de la température, est également prise en compte. Le deuxième facteur correctif varie en fonction des valeurs estimées de pertes par effet Joule. 10 Ainsi, le système de correction de température permet de recaler efficacement la température mesurée en surface du bobinage sur la température réelle au coeur du bobinage. Par exemple, le système comprend un premier sommateur configuré pour additionner les première et deuxième valeurs de 15 correction entre elles et délivrant une valeur de correction initiale et un deuxième sommateur configuré pour additionner la valeur corrigée initiale avec la valeur mesurée de température et délivrant une valeur corrigée intermédiaire. Le système peut comprendre un module d'application d'un 20 coefficient à la valeur corrigée intermédiaire et un module de filtrage comportant un intégrateur d'état discret et délivrant une valeur corrigée finale. La valeur corrigée finale est ensuite rebouclée et soustraite dans le deuxième sommateur. 25 Selon un troisième aspect, l'invention concerne un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant au moins une machine électrique, un onduleur, un contrôleur électrique de puissance destiné à contrôler l'onduleur de la machine électrique, un système de gestion des performances de la machine électrique, et un système de 30 correction de température du bobinage tel que décrit précédemment destiné à être intégré dans le contrôleur électrique de puissance et configuré pour délivrer au système de gestion des performances de la machine électrique une valeur corrigée de la température du bobinage 5 D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 5 - la figure 1 illustre, de manière schématique, un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant un système de correction de température du bobinage selon l'invention , - la figure 2 représente en détails le système de correction de température du bobinage de la figure 1 , et 10 - la figure 3 représente un mode de mise en oeuvre d'un procédé de correction de température du bobinage selon l'invention. Tel qu'illustré à la figure 1, le véhicule automobile 10 à propulsion électrique ou hybride comprend un moins une machine électrique 12, un onduleur 14 et un contrôleur électrique de puissance 15 16 destiné à contrôler l'onduleur 14 de la machine électrique 12. Un capteur de position 12a est monté dans la machine électrique 12 et permet de mesurer une valeur de vitesse de rotation co de ladite machine électrique. Une sonde de température 12b est disposée sur les têtes de 20 bobines du bobinage (non représenté) de la machine électrique et mesure la température Tmes du bobinage. Un capteur de courant 14a est monté dans l'onduleur et permet de mesurer le courant efficace leff traversant l'onduleur 14. Le véhicule automobile 10 à propulsion électrique ou hybride 25 comprend en outre un système 20 de correction de température du bobinage destiné à être intégré dans le contrôleur électrique de puissance 16 et délivrant à un système 18 de gestion des performances de la machine électrique 12, une valeur corrigée Tcorr de la température du bobinage. 30 Le système 20 de correction de température du bobinage, illustré en détails sur la figure 2, comprend un premier module 21 de correction de la température mesurée Tmes par la sonde de température 12b en fonction d'un premier facteur correctif Fl issu d'essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test. Le premier 6 facteur correctif Fl varie en fonction des valeurs mesurées Tmes de température du bobinage. Le premier module 21 de correction délivre une première valeur de correction Tl de la température. 5 Le système 20 de correction de température du bobinage comprend en outre un deuxième module 22 de correction de la température mesurée Tmes par la sonde de température 12b en fonction des pertes par effet Joule PI évaluées dans un module 23 d'estimation des pertes par effet Joule PJ en fonction du courant efficace leff et de la 10 vitesse de rotation (i) de la machine électrique 12. La dépendance de ces pertes par rapport à la température, par le changement de la résistance électrique R en fonction de la température, est également prise en compte par l'équation suivante : P./(T)= R(T).leff 2 Eq.1 15 Le deuxième module 22 de correction comprend également un module 24 d'application d'un deuxième facteur F2 à la valeur mesurée Tmes de température en fonction de ladite estimation des pertes par effet Joule PJ. 20 Le deuxième facteur correctif F2 est également issu d'essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test. Le deuxième facteur correctif F2 varie en fonction des valeurs estimées de pertes par effet Joule PI Le deuxième module 22 de correction délivre une deuxième 25 valeur de correction T2 de la température. Le système 20 de correction de température du bobinage comprend en outre un premier sommateur 25 configuré pour additionner les valeurs de correction Tl, T2 entre elles et délivrant une valeur de correction initiale T3 et un deuxième sommateur 26 configuré pour 30 additionner la valeur de correction initiale T3 avec la valeur mesurée Tmes de température et délivrant une valeur corrigée intermédiaire T4. Le système 20 de correction de température du bobinage comprend également un module 27 d'application d'un coefficient Kp à l'entrée d'un module 28 de filtrage comportant un intégrateur d'état 7 discret et délivrant une valeur corrigée finale Tcorr. La valeur corrigée finale Tcorr est ensuite rebouclée et soustraite dans le deuxième sommateur 26. Le coefficient Kp est le gain du filtre appliqué dans le module 28. 5 Ainsi, le système de correction de température permet de recaler efficacement la température mesurée en surface du bobinage sur la température réelle au coeur du bobinage. L'organigramme représenté sur la figure 3 illustre un exemple de procédé 30 mis en oeuvre par le système représenté sur la figure 2. 10 Lors d'une première étape 31, on récupère la valeur mesurée de température Tmes du bobinage, mesurée par la sonde de température 12b, la valeur de vitesse de rotation w de ladite machine électrique 12 mesurée par le capteur de position 12a et la mesure du courant efficace Ieff traversant l'onduleur 14 mesurée par le capteur de courant 14a. 15 A l'étape 32, on calcule une première valeur de correction Tl de la température en fonction de la température mesurée Tmes par la sonde de température 12b et d'un premier facteur correctif Fl issu d'essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test. Le premier facteur correctif Fl varie en fonction des valeurs mesurées 20 Tmes de température du bobinage. Le premier facteur correctif Fl est de l'ordre de quelques degrés sur la marge de variation des températures, entre -30°C et 160°C. A l'étape 33, on calcule une deuxième valeur de correction T2 de la température en fonction de la température mesurée Tmes par la 25 sonde de température 12b, d'une estimation des pertes par effet Joule PI calculée en fonction du courant efficace Ieff et de la vitesse de rotation w de la machine électrique 12 et d'un deuxième facteur correctif F2 issu d'essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test. Le deuxième facteur correctif F2 peut être de l'ordre de quelques 30 degrés pour de faibles pertes et de dizaines de degré pour de plus fortes pertes. La dépendance de ces pertes Pi par rapport à la température, par le changement de la résistance électrique R en fonction de la température, est également prise en compte par l'équation suivante 8 Pr(T)= R(T).leff 2 Eq.1 Le deuxième facteur correctif F2 varie en fonction des valeurs estimées de pertes par effet Joule Pi. 5 A l'étape 34, on calcule une valeur de correction initiale T3 en additionnant lesdites valeurs de correction Tl, T2 et à l'étape 35, on calcule une valeur corrigée intermédiaire T4 en additionnant ladite valeur de correction initiale T3 avec la valeur mesurée Tmes de température. 10 Les étapes 36 et 37 mettent en oeuvre une boucle de régulation sur cette valeur corrigée intermédiaire T4. A l'étape 36, on applique un coefficient Kp à l'erreur sur ladite valeur corrigée intermédiaire T4 et à l'étape 37, on calcule une valeur corrigée finale Tcorr par filtrage par un intégrateur d'état discret de la valeur précédente qui est l'erreur 15 multipliée par le gain Kp. La fonction de transfert en z de cet intégrateur discret est de la forme : Tz z - 1 Avec T, est la période d'échantillonnage. 20 La valeur corrigée finale Tcorr est ensuite rebouclée et soustraite lors de l'étape 35, à la valeur corrigée intermédiaire T4. Le procédé de correction de la température mesurée par rapport à la température réelle au coeur du bobinage est construit et alimenté en fonction de mesures expérimentales réalisées au préalable sur des 25 prototypes. Par exemple, des thermocouples sont installés au coeur du bobinage des prototypes, ce qui n'est pas possible dans une machine électrique installée dans un véhicule automobile. Grace à l'invention, la mesure de température d'un bobinage d'une machine électrique est améliorée, se rapprochant de la valeur 30 réelle de température au coeur du bobinage, REVENDICATIONS1. Procédé de correction de la mesure de température du bobinage d'une machine électrique (12), notamment d'un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride, dans lequel on récupère, à chaque instant, une valeur mesurée de température (Tmes) du bobinage mesurée par une sonde de température (12b) située à la surface du bobinage, une valeur mesurée de vitesse de rotation (w) de ladite machine électrique (12) mesurée par un capteur de position (12a) et une valeur mesurée du courant efficace (Ieff) traversant un onduleur (14) commandant la machine électrique et mesurée par un capteur de courant (14a), caractérisé en ce que l'on corrige la valeur mesurée de température du bobinage en fonction de la valeur mesurée de température (Tmes) du bobinage, de la valeur mesurée de vitesse de rotation (w) de ladite machine électrique (12), de la valeur mesurée du courant efficace (Ieff) et de données expérimentales réalisées au préalable sur une machine électrique sur banc d'essai. 2. Procédé de correction de la mesure de température du bobinage selon la revendication 1, dans lequel on calcule une première valeur de correction (T1) de la température en fonction de la température mesurée (Tmes) et d'un premier facteur correctif (F1) issu d'essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test. 3. Procédé de correction de la mesure de température du bobinage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, on calcule une deuxième valeur de correction (T2) de la température en fonction de la température mesurée (Tmes), d'une estimation des pertes par effet Joule (Pi) calculée en fonction du courant efficace (Ieff) et de la vitesse de rotation (w) de la machine électrique (12) et d'un deuxième facteur correctif (F2) issu d'essais préalables réalisés sur une machine électrique sur un banc de test. 4. Procédé de correction de la mesure de température du bobinage selon les revendications 2 et 3, dans lequel on calcule une valeur de correction initiale (T3) en additionnant lesdites valeurs de 10 correction (TI, T2) et on calcule une valeur corrigée intermédiaire (T4) en additionnant ladite valeur de correction initiale (T3) avec la valeur mesurée (Tmes) de température. 5 Procédé de correction de la mesure de température du 5 bobinage selon la revendication 4, dans lequel on calcule une valeur corrigée finale (Tcorr) par filtrage par un intégrateur d'état discret de la valeur corrigée intermédiaire (T4) multipliée par un coefficient (Kp). 6. Système de correction de la mesure de température du bobinage d'une machine électrique (12), notamment d'un véhicule 10 automobile à propulsion électrique ou hybride, comprenant une sonde de température (12b) située à la surface du bobinage, un capteur de position (12a) et un capteur de courant (14a) mesurant le courant efficace (Ieff) traversant un onduleur (14) commandant la machine électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un premier module (21) 15 configuré pour calculer une première valeur de correction (Tl) de la température en fonction de la température mesurée (Tmes) par la sonde de température (12b) en fonction d'un premier facteur correctif (F1) et en ce qu'il comprend un deuxième module (22) de correction configuré pour calculer une deuxième valeur de correction (T2) de la température 20 en fonction de la température mesurée (Tmes) par la sonde de température (12b) et des pertes par effet Joule (Pj) estimées dans un module (23) d'estimation des pertes par effet Joule (Pi) dépendant du courant efficace (Ieff) et de la vitesse de rotation (w) de la machine électrique (12), ledit deuxième module (22) de correction comprenant 25 un module (24) d'application d'un deuxième facteur correctif (F2) à la valeur mesurée (Tmes) de température en fonction de ladite estimation des pertes par effet Joule (13J) 7 Système de correction de la mesure de température du bobinage selon la revendication 6, comprenant un premier sommateur 30 (25) configuré pour additionner les valeurs de correction (Tl, T2) entre elles et délivrant une valeur de correction initiale (T3) et un deuxième sommateur (26) configuré pour additionner la valeur de correction initiale (T3) avec la valeur mesurée (Tmes) de température et délivrant une valeur corrigée intermédiaire (T4). 11 8. Système de correction de la mesure de température du bobinage selon la revendication 7, comprenant un module (27) d'application d'un coefficient (K p) à la valeur corrigée intermédiaire (T4) et un module (28) de filtrage comportant un intégrateur d'état 5 discret et délivrant une valeur corrigée finale (Tcorr). 9. Véhicule automobile (10) à propulsion électrique ou hybride comprenant un moins une machine électrique (12), un onduleur (14), un contrôleur électrique de puissance (16) destiné à contrôler l'onduleur (14) de la machine électrique, un système (18) de gestion des 10 performances de la machine électrique (12), et un système (20) de correction de la mesure de température du bobinage selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 destiné à être intégré dans le contrôleur électrique de puissance (16) et configuré pour délivrer au système (18) de gestion des performances de la machine électrique (12) 15 une valeur corrigée (Tcorr) de la température du bobinage.