Brevet FR3101207A1 — publié le 20210326

Il est divulgué un procédé de gestion de la protection contre les surintensités dans une machine synchrone autopilotée à aimants permanents d’un véhicule automobile. Le procédé permet d’ajuster le seuil d’activation de la protection contre les surintensités dans la machine synchrone. En particulier, le seuil d’activation est variable et dépend, entre-autres, de paramètres représentatifs de la température des composants de la machine synchrone. Figure 3 PROCEDE DE GESTION DE LA PROTECTION CONTRE LES SURINTENSITES DANS UNE MACHINE SYNCHRONE AUTOPILOTEE A AIMANTS PERMANENTS D’UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention se rapporte de manière générale aux machines synchrones autopilotées à aimants permanents pour les véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un procédé de gestion de la protection contre les surintensités dans une telle machine. L'invention trouve des applications, en particulier, dans les véhicules automobiles équipés d’une telle machine synchrone utilisée pour entraîner la turbine d’un compresseur électrique. Un tel compresseur électrique peut être utilisé dans des véhicules équipés d’un moteur thermique uniquement ou dans les véhicules automobiles hybrides, ces derniers connaissant une popularité grandissante en raison des économies d’énergie fossile qu’ils permettent de réaliser. En particulier, dans de tels véhicules hybrides, une machine électrique peut contribuer à générer le couple moteur qui permet d’entraîner le véhicule, en complément du moteur thermique. Cette configuration permet donc de réduire la consommation en carburant du véhicule comparativement aux véhicules automobiles équipés uniquement d’un moteur thermique et, par conséquent, de réduire la pollution générée par ledit véhicule lorsqu’il est en fonctionnement. En outre, en fonction notamment de son implantation dans le véhicule et de sa puissance, différents usages connus peuvent être faits de la machine électrique. En effet, selon les cas, elle peut générer seule le couple moteur qui entraine le véhicule, elle peut compléter celui généré par le moteur thermique, elle peut être utilisée pour placer le moteur thermique dans un position particulière (pour faciliter un démarrage par exemple) ou elle peut être utilisée en mode générateur pour charger une batterie soit en produisant de l’énergie électrique à partie d’une partie de l’énergie mécanique produite par le moteur thermique, soit en récupérant une partie de l’énergie cinétique du véhicule lors d’une phase de freinage. Une autre utilisation connue d’une machine électrique dans un véhicule automobile équipé d’un moteur thermique est celle dans laquelle ladite machine électrique est intégrée à un compresseur à commande électronique (aussi appelé « compresseur électrique » par raccourci, ou « e-compresseur » ou encore « e-Compressor », dans le jargon de l’homme du métier). Dans ce cas, la machine électrique entraîne la turbine du compresseur dont le rôle est d’aspirer et de comprimer un gaz. Le compresseur électrique est situé en amont de l’admission du moteur thermique et est utilisé soit pour injecter plus d’air à l’admission du moteur thermique (par exemple un moteur à allumage commandé, ou moteur à essence). La finalité est l’augmentation du couple moteur produit par le moteur thermique, l’optimisation de la consommation et la minimisation de l’émission de polluants. En particulier à bas régime, c’est-à-dire pour un nombre faible de rotations par minute du moteur thermique. Un type de machine électrique largement répandu pour ce type de fonction est une machine synchrone à aimants permanents ou PMSM (de l’anglais « Permanent Magnet Synchronous Motor »). Dans une telle machine, le rotor d’un moteur électrique est constitué d’aimants permanents tandis que le stator du moteur comprend plusieurs bobines qui génèrent un champ magnétique sous l’effet d’un courant qui entraîne le rotor en rotation. Dans certaines PMSM dites autopilotées, les courants (intensités) de commande qui sont envoyés dans les bobines du stator sont générés par un système électronique de commande appelé onduleur. En outre, ce type de machine synchrone est couramment équipé d’un système de protection contre les surintensités connu sou l’acronyme OCP (mis pour « Over Current Protection », en anglais). En effet, les courants qui circulent dans les différents composants d’une telle machine synchrone varient en fonction du couple moteur requis. Toutefois, lesdits composants peuvent être endommagés lorsque ces courants sont trop importants. De plus, les seuils à partir desquels les risques d’endommagement deviennent élevés dépendent des paramètres particuliers liés aux conditions d’utilisation de la machine synchrone. Typiquement, par exemple, plus la température d’un composant est basse, plus celui-ci peut supporter un courant élevé. Inversement, lorsqu’un composant chauffe, il risque de se dégrader plus vite pour une même valeur de courant. Or, dans les solutions de l’état de la technique, la valeur seuil de courant (i.e. d’intensité) utilisée pour activer une méthode de protection contre les surintensités est une valeur fixe. Elle est prédéterminée en considérant des conditions d’utilisation de la machine qui sont caractéristiques du cas le plus défavorable, ou pire cas. Autrement dit, l’intensité de commande du moteur électrique d’une telle PMSM est volontairement bridée, sans tenir compte des conditions réelles d’usage de la machine (lesquelles peuvent être moins défavorables que les conditions du pire cas), afin de ne pas risquer de détériorer les composants de ladite machine. L'invention vise à proposer une alternative aux solutions de l’art antérieur précité en proposant un procédé permettant d’adapter le seuil d’activation de la protection contre les surintensités aux conditions réelles d’utilisation d’une machine synchrone autopilotée à aimants permanents. La détermination de ce seuil d’activation est dynamique et peut ainsi varier en fonction de paramètres utiles permettant de déterminer si l’activation de la protection est pertinente ou non. En particulier, cette détermination tient compte de plusieurs indicateurs de la température des composants de la machine synchrone afin d’avoir une information fiable quant à cette température et aux risques réels d’endommagement des composants par une intensité trop élevée. Finalement, le procédé garantit de pouvoir exploiter une plus grande puissance pour la machine synchrone dès lors que les conditions d’utilisation de ladite machine le permettent, sans toutefois risquer l’endommagement de ses composants. A cet effet, un premier aspect de l’invention propose un procédé de gestion de la protection contre les surintensités dans une machine synchrone autopilotée à aimants permanents d’un véhicule automobile, ladite machine synchrone autopilotée à aimants permanents comportant un moteur électrique et un système électronique de commande dudit moteur électrique, ledit véhicule automobile comprenant un système de refroidissement par fluide caloriporteur adapté pour refroidir les composants dudit système électronique de commande et dudit moteur électrique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes, exécutées par une unité de commande de la machine synchrone autopilotée à aimants permanents : - réception de données de mesure externes, lesdites données de mesure externes comprenant des données représentatives de la température du fluide caloriporteur du système de refroidissement ; - réception de données de mesure internes, lesdites données de mesure internes comprenant des informations représentatives de l’état du système électronique de commande et du moteur électrique ; - détermination d’une valeur limite de courant sur la base des données de mesure internes, d’une part, et des données de mesure externes, d’autre part ; - réception d’une valeur représentative d’une intensité de commande de la machine synchrone autopilotée à aimants permanents ; et, si et uniquement si, la valeur représentative d’une intensité de commande est supérieure à la valeur limite de courant : - activation d’une méthode de protection contre les surintensités. Des modes de mise en œuvre pris isolément ou en combinaison, prévoient en outre que : - les données de mesure externes sont reçues, par l’unité de commande de la machine synchrone autopilotée à aimants permanents, par l’intermédiaire d’un bus de données CAN en provenance d’un calculateur de contrôle moteur du véhicule automobile ; - les données de mesure internes comprennent les données suivantes : - la température au niveau d’une bobine d’un stator du moteur électrique ; et, - la température du système électronique de commande ; - la détermination d’une valeur limite de courant est réalisée en utilisant une table de calibration basée sur des valeurs limites prédéterminées de données de mesure internes et de données de mesure externes ; - les données de mesure externes comprennent en outre des données représentatives d’un couple moteur déterminé requis par l’action d’un utilisateur du véhicule automobile sur les commandes du véhicule ; - la valeur représentative d’une intensité de commande de la machine synchrone autopilotée à aimants permanents correspond à la valeur mesurée d’une intensité de commande instantanée à laquelle est appliqué un filtrage adapté pour supprimer un bruit entraînant des fluctuations parasites de ladite intensité de commande instantanée ; - la machine synchrone autopilotée à aimants permanents est comprise dans un compresseur électronique du véhicule automobile et est adaptée pour coopérer avec une turbine dudit compresseur électronique pour générer une aspiration d’air ou de gaz. - la méthode de protection contre les surintensités est réalisée par des moyens matériels adaptés pour couper l’alimentation du système électronique de commande ; et, - la méthode de protection contre les surintensités est réalisée par des moyens logiciels adaptés pour couper l’alimentation du système électronique de commande. Dans un deuxième aspect, l’invention a également pour objet une unité de commande d’une machine synchrone autopilotée à aimants permanents comprenant des moyens adaptés pour exécuter les étapes du procédé selon le premier aspect. Dans un troisième aspect, l’invention a également pour objet une machine synchrone autopilotée à aimants permanents comprenant une unité de commande selon le deuxième aspect. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels on a représenté : est un schéma simplifié d’une machine synchrone autopilotée à aimants permanents dans laquelle peut être mis en œuvre le procédé selon l’invention ; est un diagramme des étapes d’un procédé de gestion de la protection contre les surintensités dans une machine synchrone autopilotée à aimants permanents selon l’art antérieur ; et, est un diagramme d’étapes d’un procédé de gestion de la protection contre les surintensités dans une machine synchrone autopilotée à aimants permanents selon des modes de mise en œuvre de l’invention. Procédé de gestion de la protection contre les surintensités dans une machine synchrone autopilotée à aimants permanents (108) d’un véhicule automobile, ladite machine synchrone autopilotée à aimants permanents comportant un moteur électrique (103) et un système électronique de commande (102) dudit moteur électrique, ledit véhicule automobile comprenant un système de refroidissement par fluide caloriporteur (101) adapté pour refroidir les composants (109, 107) dudit système électronique de commande et dudit moteur électrique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes, exécutées par une unité de commande (104) de la machine synchrone autopilotée à aimants permanents : réception (301) de données de mesure externes, lesdites données de mesure externes comprenant des données représentatives de la température du fluide caloriporteur du système de refroidissement ; réception (302) de données de mesure internes, lesdites données de mesure internes comprenant des informations représentatives de l’état du système électronique de commande et du moteur électrique ; détermination (303) d’une valeur limite de courant (IOCP) sur la base des données de mesure internes, d’une part, et des données de mesure externes, d’autre part ; réception (304) d’une valeur représentative d’une intensité de commande (Imot) de la machine synchrone autopilotée à aimants permanents ; et, si et uniquement si (305), la valeur représentative d’une intensité de commande (Imot) est supérieure à la valeur limite de courant (IOCP) : activation (306) d’une méthode de protection contre les surintensités. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les données de mesure externes sont reçues, par l’unité de commande de la machine synchrone autopilotée à aimants permanents, par l’intermédiaire d’un bus de données CAN en provenance d’un calculateur de contrôle moteur du véhicule automobile. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel les données de mesure internes comprennent les données suivantes : la température au niveau d’une bobine (107) d’un stator (105) du moteur électrique ; et, la température du système électronique de commande. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la détermination d’une valeur limite de courant (I OCP ) est réalisée en utilisant une table de calibration basée sur des valeurs limites prédéterminées de données de mesure internes et de données de mesure externes. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les données de mesure externes comprennent en outre des données représentatives d’un couple moteur déterminé requis par l’action d’un utilisateur du véhicule automobile sur les commandes du véhicule. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la valeur représentative d’une intensité de commande (I mot ) de la machine synchrone autopilotée à aimants permanents correspond à la valeur mesurée d’une intensité de commande instantanée à laquelle est appliqué un filtrage adapté pour supprimer un bruit entraînant des fluctuations parasites de ladite intensité de commande instantanée. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la machine synchrone autopilotée à aimants permanents est comprise dans un compresseur électronique du véhicule automobile et est adaptée pour coopérer avec une turbine dudit compresseur électronique pour générer une aspiration d’air ou de gaz. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la méthode de protection contre les surintensités est réalisée par des moyens matériels adaptés pour couper l’alimentation du système électronique de commande. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la méthode de protection contre les surintensités est réalisée par des moyens logiciels adaptés pour couper l’alimentation du système électronique de commande. Unité de commande d’une machine synchrone autopilotée à aimants permanents comprenant des moyens adaptés pour exécuter les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9. Machine synchrone autopilotée à aimants permanents comprenant une unité de commande selon la revendication 10.