Brevet FR3124792A1 — publié le 20230106

Procédé de contrôle d’une architecture énergétique d’un système propulsif hybride Procédé de contrôle (200) d’un système de génération et de contrôle de puissance d’un aéronef comprenant : - un système propulsif hybride comprenant un réseau électrique et une source d’énergie propulsive, - au moins une source d’énergie non-propulsive, - une unité de contrôle du système propulsif hybride, et - une unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef, caractérisé en ce que le procédé comprend : - la détermination d’une limite d’opérabilité de la source d’énergie propulsive, - le suivi de l’opérabilité (220) de la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle du système propulsif hybride, et - le contrôle (232) d’une puissance générée par la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive est inférieure à ladite limite d’opérabilité déterminée ou le contrôle (250) d’une puissance générée par la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle du système propulsif hybride quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive atteint ou dépasse ladite limite d’opérabilité déterminée. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de contrôle d’une architecture énergétique d’un système propulsif hybride La présente invention se rapporte au domaine général de la régulation des systèmes propulsifs et non propulsifs d’aéronef, et plus particulièrement au contrôle d’une architecture énergétique d’un système propulsif hybride. L’hybridation d’un système propulsif d’aéronef, comme une turbosoufflante, est avantageuse si elle permet de décontraindre le dimensionnement des sources de puissance. En effet, pour décontraindre le dimensionnement du système propulsif hybride, il faut garantir la disponibilité de puissance électrique pour les sources d’énergie propulsive, et garantir un niveau de prélèvement de puissance sur ces sources propulsives pour limiter la masse des sources auxiliaires. Le pilotage des sources d’énergie non-propulsive et des machines électriques sur les arbres moteur répond alors à un double besoin : garantir et réguler l’opérabilité et les performances du système propulsif, et réguler le système énergétique global de l’aéronef pour assurer la stabilité du réseau électrique du système propulsif hybride. Ces deux besoins contrôlent la puissance injectée ou prélevée du système propulsif avec des objectifs pouvant alors entrer en conflit au cours d’une mission : pour maintenir le niveau de performance spécifié, le système propulsif peut demander une injection de puissance de la part du système énergétique global de l’aéronef, et pour assurer l’alimentation des charges, le système énergétique global de l’aéronef peut demander un prélèvement de puissance sur le système propulsif. Les deux niveaux de contrôle (du système propulsif et du système énergétique global de l’aéronef) doivent donc communiquer entre eux pour assurer la viabilité globale de l’architecture énergétique de l’aéronef et l’optimisation des prélèvements de puissance. Pour une architecture hybride d’une turbosoufflante, le brevet EP 3 290 680 propose ainsi de déclencher une assistance au système propulsif (turbomachine) en cas d’atteinte ou de dépassement d’une butée d’opérabilité de la turbomachine. L’architecture est alors limitée à deux modes de fonctionnement : soit le réseau électrique contrôle la puissance qu’il prélève à la turbomachine, soit la turbomachine contrôle la puissance qu’elle prélève au réseau électrique. La transition entre les deux modes entraîne alors le basculement de l’autorité de contrôle et l’inversion du flux de puissance (prélèvement ou injection de puissance à la turbomachine). Cela crée un problème de stabilité du réseau électrique et de disponibilité de la puissance pour garantir l’opérabilité de la turbomachine. Il est donc souhaitable de disposer d’un procédé de contrôle d’une architecture énergétique d’aéronef permettant d’assurer la stabilité du réseau énergétique global et la disponibilité de puissance pour assister le système propulsif hybride. L’invention concerne un procédé de contrôle d’un système de génération et de contrôle de puissance d’un aéronef comprenant : un système propulsif hybride comprenant un réseau électrique et une source d’énergie propulsive, au moins une source d’énergie non-propulsive, une unité de contrôle du système propulsif hybride, et une unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef, caractérisé en ce que le procédé comprend : la détermination d’une limite d’opérabilité de la source d’énergie propulsive, le suivi de l’opérabilité de la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle du système propulsif hybride, et le contrôle d’une puissance générée par la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive est inférieure à ladite limite d’opérabilité déterminée ou le contrôle d’une puissance générée par la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle du système propulsif hybride quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive atteint ou dépasse ladite limite d’opérabilité déterminée. L’architecture énergétique de l’aéronef passe ainsi d’un contrôle exercé par l’unité de contrôle du système propulsif hybride à un contrôle exercé par l’unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef et inversement selon l’opérabilité et la limite d’opérabilité déterminée de la source d’énergie propulsive, la limite d’opérabilité pouvant par exemple être une marge de pompage, ou une température limite ou une butée d’extinction, etc… . Selon une caractéristique particulière de l’invention, le procédé comprend également le contrôle d’une puissance générée par le réseau électrique et fournie à la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle du système propulsif hybride quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive atteint ou dépasse ladite limite d’opérabilité déterminée. Ainsi pendant une phase d’accélération moteur de l’aéronef, durant l’état initial, le contrôle de la puissance générée par le système propulsif hybride est effectué par l’unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef, puis quand la limite d’opérabilité déterminée est atteinte, le contrôle de la puissance est effectué par l’unité de contrôle du système propulsif hybride. Cela permet de garantir l’opérabilité du système propulsif hybride, la continuité de la puissance transférée au réseau électrique et l’efficacité globale de l’architecture énergétique de l’aéronef. Grâce à l’invention, l’opérabilité du système propulsif est garantie. Le contrôle de la stabilité du réseau électrique est facilité par la continuité des prélèvements de puissance lors de l’atteinte d’une première butée d’opérabilité du système propulsif. De plus, grâce au contrôle exercé directement par l’unité de contrôle du système propulsif hybride, on peut maximiser les prélèvements de puissance du système propulsif vers le réseau électrique, ce qui permet de maximiser l’efficacité énergétique globale de l’architecture. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le procédé comprend également : - la détermination d’une stratégie énergétique selon l’opérabilité de la source d’énergie propulsive et la disponibilité du réseau électrique et des sources d’énergie non-propulsive, - l’application de la stratégie énergétique déterminée en générant des commandes de puissance sur les sources d’énergie non-propulsive par l’unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef, et en générant des commandes de puissance sur la source d’énergie propulsive et le réseau électrique par l’unité de contrôle du système propulsif hybride quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive atteint ou dépasse ladite limite d’opérabilité déterminée, ou par l’unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive est inférieure à ladite limite d’opérabilité déterminée. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la transition entre le contrôle de la puissance générée par la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef ou par l’unité de contrôle du système propulsif hybride selon l’opérabilité de la source d’énergie propulsive est effectuée par l’unité de contrôle du système propulsif hybride. Un autre objet de l’invention est un système de génération et de contrôle de puissance pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, le système comprenant : - un système propulsif hybride comprenant un réseau électrique et une source d’énergie propulsive, - au moins une source d’énergie non-propulsive, - une unité de contrôle du système propulsif hybride, et - une unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef. Selon une caractéristique particulière de l’invention, la source d’énergie propulsive est un turboréacteur ou un turbopropulseur. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la source d’énergie non-propulsive comprend au moins une turbomachine, un moyen de stockage d’énergie ou une pile à combustible. Encore un autre objet de l’invention est un aéronef comprenant un système de génération et de contrôle de puissance selon l’invention. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. La représente, de manière schématique et partielle, un système de génération et de contrôle de puissance d’un aéronef selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique, un procédé de contrôle d’une architecture d’aéronef comprenant un système propulsif et au moins une source d’énergie non-propulsive selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, l’interfaçage entre les unités de contrôle de puissance du système propulsif et de puissance globale de l’aéronef selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique, une application du procédé de contrôle de la puissance d’un aéronef sur une phase d’accélération selon un mode de réalisation de l’invention. Procédé de contrôle (200) d’un système (100) de génération et de contrôle de puissance d’un aéronef comprenant : un système propulsif hybride (150) comprenant un réseau électrique (141) et une source d’énergie propulsive (140), au moins une source d’énergie non-propulsive (130), une unité de contrôle du système propulsif hybride (160), et une unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef (120), caractérisé en ce que le procédé comprend : la détermination d’une limite d’opérabilité de la source d’énergie propulsive, le suivi de l’opérabilité (210, 220) de la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle du système propulsif hybride, et le contrôle (230) d’une puissance générée par la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive est inférieure à ladite limite d’opérabilité déterminée ou le contrôle (250) d’une puissance générée par la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle du système propulsif hybride quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive atteint ou dépasse ladite limite d’opérabilité déterminée. Procédé de contrôle d’un système de génération de puissance selon la revendication 1, comprenant également le contrôle (260) d’une puissance générée par le réseau électrique et fournie à la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle du système propulsif hybride quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive atteint ou dépasse ladite limite d’opérabilité déterminée. Procédé de contrôle d’un système de génération de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, comprenant également : - la détermination (231, 251, 261) d’une stratégie énergétique selon l’opérabilité de la source d’énergie propulsive et la disponibilité du réseau électrique et des sources d’énergie non-propulsive, - l’application de la stratégie énergétique déterminée en générant (232, 252, 262) des commandes de puissance sur les sources d’énergie non-propulsive par l’unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef, et en générant (250, 260) des commandes de puissance sur la source d’énergie propulsive et le réseau électrique par l’unité de contrôle du système propulsif hybride quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive atteint ou dépasse ladite limite d’opérabilité déterminée, ou (232) par l’unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef quand l’opérabilité de la source d’énergie propulsive est inférieure à ladite limite d’opérabilité déterminée. Procédé de contrôle d’un système de génération de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la transition entre le contrôle de la puissance générée par la source d’énergie propulsive par l’unité de contrôle globale de la puissance de l’aéronef ou par l’unité de contrôle du système propulsif hybride selon l’opérabilité de la source d’énergie propulsive est effectuée par l’unité de contrôle du système propulsif hybride. Procédé de contrôle d’un système de génération de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la limite d’opérabilité de la source d’énergie propulsive est une marge de pompage ou une température limite ou une butée d’extinction. Système (100) de génération et de contrôle de puissance pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, le système comprenant : un système propulsif hybride (150) comprenant un réseau électrique (141) et une source d’énergie propulsive (140), au moins une source d’énergie non-propulsive (130), une unité de contrôle du système propulsif hybride (160), et une unité de contrôle de la puissance globale de l’aéronef (120). Système de génération et de contrôle de puissance selon la revendication 6, dans lequel la source d’énergie propulsive est un turboréacteur ou un turbopropulseur. Système de génération et de contrôle de puissance selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel la source d’énergie non-propulsive comprend au moins une turbomachine, un moyen de stockage d’énergie ou une pile à combustible. Aéronef comprenant un système de génération et de contrôle de puissance selon l’une quelconque des revendications 6 à 8.