Brevet FR3150313A1 — publié le 20241227

L’invention concerne un procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique (4,5) destiné à être mis en œuvre dans un véhicule automobile, l’actionneur électrique comportant un capteur de mesure d’une grandeur physique, le procédé comportant des étapes de : Détermination d’une fenêtre de temps glissante associée à la grandeur physique mesurée ; Lorsqu’une valeur de la grandeur physique dans la fenêtre de temps glissante est supérieure à une valeur seuil haute prédéterminée, déclenchement d’une limitation de puissance au niveau de l’actionneur électrique ; Lorsque la valeur de la grandeur physique dans la fenêtre de temps glissante est inférieure à une valeur seuil basse prédéterminée, inférieure ou égale à la valeur seuil haute, désactivation de la limitation de puissance précédemment enclenchée. Figure 1 PROCEDE DE GESTION DU COURANT D’ALIMENTATION D’UN ACTIONNEUR ELECTRIQUE DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION L’invention concerne, de façon générale, le domaine technique de la gestion du courant d’alimentation d’une machine électrique, en particulier d’une machine électrique dans un véhicule automobile électrifié, hybride ou non. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Dans le domaine automobile, une machine électrique de traction est souvent destinée à être installée au sein de plusieurs plateformes de véhicules automobiles électrifiés, et donc avec différents environnements électriques : batteries, circuits électriques basse tension, etc. De base, la machine électrique est conçue pour répondre à la plateforme demandant le plus de puissance. En l’état actuel de la technique, de sorte à être compatible avec des plateformes ayant des besoins électriques de plus faibles puissances et donc avec des composants basse tension de classe plus faible, il est procédé à des adaptations : redimensionnement de l’ensemble des composants basse tension entre la batterie et la machine électrique (fusibles, faisceaux électriques, connecteurs…). Cela entraîne un surcoût, ainsi qu’une augmentation du volume et de la masse des composants ; ajout de capteurs de courant dans la batterie dédiés au circuit électrique d’alimentation de la machine électrique afin de contrôler et de limiter toutes excursions ou encore de capteurs de température pour contrôler le dépassement de températures critiques. Cela entraîne de nouveau un surcoût et cela n’est pas toujours compatible avec l’espace disponible du boîtier de jonction de la batterie ; prévoir des stratégies de limitation de courant dans le superviseur véhicule du groupe motopropulseur comportant la machine électrique. Toutefois, ne permette pas toujours d’atteindre le niveau d’ASIL nécessaire pour protéger l’architecture ou alors il est nécessaire d’avoir un capteur de courant dédié et branché directement à ce superviseur. limiter la puissance de la machine électrique. Cela n’est pas toujours possible, notamment pour limiter la puissance continue qui est une conséquence du « derating » thermique, ou allègement de la charge en fonction de la température, qui sert à protéger les composants électriques sensibles. développer des machines électriques dédiées pour chaque application. Ceci augmente la diversité des machines électriques ainsi que les coûts de développement. Il y a donc un besoin de développer une solution permettant de développer une machine électrique unique pour des véhicules automobiles électrifiés nécessitant des besoins de performances différents et donc avec des composants électriques (, fusibles, faisceaux électriques, connecteurs, etc.) de tailles différentes, tout en assurant le bon niveau de protection contre la surchauffe notamment. L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment une solution permettant de ne développer qu’une seule et unique machine électrique pour tout ou partie des plateformes à équiper. Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l’invention, un procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique destiné à être mis en œuvre dans un véhicule automobile, l’actionneur électrique comportant un capteur de mesure d’une grandeur physique, le procédé comportant des étapes de : Détermination d’une fenêtre de temps glissante associée à la grandeur physique mesurée ; Lorsqu’une valeur de la grandeur physique dans la fenêtre de temps glissante est supérieure à une valeur seuil haute prédéterminée, déclenchement d’une limitation de puissance au niveau de l’actionneur électrique ; Lorsque la valeur de la grandeur physique dans la fenêtre de temps glissante est inférieure à une valeur seuil basse prédéterminée, inférieure ou égale à la valeur seuil haute, désactivation de la limitation de puissance précédemment enclenchée. Selon un mode de réalisation, le déclenchement de la limitation de puissance de l’étape b) est réalisé après un premier temps de confirmation prédéterminé. Selon un mode de réalisation, la désactivation de la limitation de puissance de l’étape c) est réalisée après un deuxième temps de confirmation prédéterminé. Selon un mode de réalisation, la grandeur physique est un courant circulant dans l’actionneur électrique ou une température. Selon un mode de réalisation, le procédé détermine deux ou plus fenêtres de temps glissantes associées à la grandeur physique, chacune des fenêtres étant associée à des valeurs seuil haute et basse propres. Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion du courant d’alimentation d’une machine électrique selon l’invention comporte un mécanisme de priorisation des fenêtres de temps glissantes associé à l’actionneur électrique. Selon un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à un groupe motopropulseur pour véhicule automobile électrifié comportant une machine électrique faisant office d’actionneur électrique, ainsi qu’un calculateur agencé de sorte à mettre en œuvre un procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique présentant au moins l’une des caractéristiques techniques précédentes. Selon un autre aspect encore de l’invention, celle-ci a trait à un véhicule automobile électrifié comportant un tel groupe motopropulseur. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : : un schéma d’une architecture électrique générique destinée à mettre en œuvre un procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention ; : un chronographe illustrant des traces de courants efficaces sur une ligne d’une machine électrique sans le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention lors d’un cycle de fonctionnement ; : un chronographe illustrant des traces de courants efficaces sur la ligne de la machine électrique de la avec le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention lors du même cycle de fonctionnement. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. description DÉTAILLÉE d’un mode de rÉalisation La illustre une architecture électrique générique 1 comportant une source d’énergie électrique 6 réversible, ici, une batterie. Un dispositif de distribution 10 est connecté électriquement à la source d’énergie électrique 6 via une ligne principale Ap. La ligne principale Ap permet donc de faire transiter l’énergie électrique entre le boîtier de distribution 10 et la source d’énergie électrique 6. Elle comporte, en pratique, des barres de connexion, des connecteurs et des faisceaux électriques. Au sein du dispositif de distribution 10, le courant de la ligne principale Ap passe par une isolation 11, puis une protection principale 12. L’isolation 11 est, ici, un dispositif permettant de couper et d’isoler la source d’énergie électrique 6 du reste de l’architecture électrique générique 1. La protection principale 12 permet de protéger la ligne principale Ap des surcharges et des courts-circuits (fusible). Un nœud de distribution 13 permet de distribuer l’énergie électrique vers des lignes A1… Ax, ici représentés au nombre de deux. Au sein du boîtier de distribution 10, chacune des lignes A1… Ax comporte une protection de ligne 14,15 dédiée. Comme précédemment pour la protection principale 12, elle permet de protéger la ligne A1… Ax des surcharges et des courts-circuits (fusible). Chacune des lignes A1… Ax alimente un actionneur électrique 4,5. Il est entendu ici par actionneur électrique, tout actionneur pouvant consommer et/ou produire de l’énergie électrique comme, par exemple, une machine électrique de traction d’un véhicule automobile électrifié, une climatisation, etc. Chacune des lignes A1… Ax permet donc de faire transiter l’énergie électrique entre le boîtier de distribution 10 et son actionneur électrique 4,5 dédié. Elle comporte, en pratique, des barres de connexion, des connecteurs et des faisceaux électriques. Enfin, l’architecture électrique générique 1 comporte un calculateur 2 permettant une supervision et un pilotage des différents actionneurs électriques 4,5. De manière générale, dans cette architecture électrique générique, il est nécessaire d’éviter une surchauffe des composants électriques des lignes (barre de connexion, faisceau électrique, fusible, connecteur). Pour cela, il faut garder un courant efficace en deçà d’une valeur seuil au-delà de laquelle la surchauffe apparaît. En particulier, une partie de ces composants électriques sont en pratique au sein de la batterie faisant office de source d’énergie électrique 6 et passe au-dessus des cellules de ladite batterie. Une surchauffe de ces composants électriques va provoquer un feu de cellules de batterie : il faut donc protéger la ligne principale Ap les comprenant avec un niveau de fiabilité élevé, c’est-à-dire un niveau ASIL D. Ceci implique une mesure du courant passant dans ces composants avec un même niveau de fiabilité. Or, il est facile de limiter une puissance instantanée d’un actionneur électrique 4,5 et donc un courant instantané, mais la limitation de la puissance sur un temps long n’est pas vraiment maîtrisée, elle est la conséquence de stratégie visant à ne pas dépasser certaines températures des composants internes (bobines, aimants, …) dudit actionneur électrique. Dans le cas d’une machine électrique de traction délivrant des puissances de traction élevées, cette dernière est équipée d’un refroidissement à l’huile, lui permettant d’avoir, à cette fin, une puissance continue élevée et finalement trop élevée sur certains points de fonctionnement par rapport aux besoins et au dimensionnement des composants électriques de l’architecture électrique générique 1. Or, une machine électrique est naturellement équipée de capteurs de courant alternatif sur chacune des phases et d’un capteur de courant continu en entrée d’un onduleur de la machine électrique. Les informations de courants issues de chacun de ces capteurs tiennent au moins un niveau de fiabilité ASIL A, ce qui peut aisément permettre d’avoir une information de courant continue circulant dans la ligne A1… Ax en niveau de fiabilité ASIL D. De manière générale, les actionneurs électriques 4,5 sont équipés de capteurs de courant permettant de connaître le courant continu circulant sur la ligne A1… AX associée entre le nœud de distribution 13 et l’actionneur électrique 4,5. En référence à la , nous allons décrire un fonctionnement de l’architecture électrique générique 1 au sein d’un véhicule électrique électrifié avec une machine électrique de traction faisant office d’actionneur électrique 4, lors d’un cycle de fonctionnement donné, et ce, sans le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention Le chronogramme de la illustre des traces de courants efficaces sur la ligne A1 de la machine électrique de traction (actionneur électrique 4). Sur l’exemple illustré, il a été calibré deux fenêtres de temps glissantes représentées sur le chronogramme par le graphe du milieu « Courant efficace en pointe » et par le graphe du bas « Courant efficace continu », tous deux mesurés par les capteurs de courant de la machine électrique de traction. Le graphe du haut « niveau de limitation » indique le niveau de limitation effectué par le calculateur 2 sur les composants de l’architecture électrique générique 1. Le niveau 1 indique qu’il n’y a aucune limitation appliquée. Le niveau 2 indique que la limitation appliquée est due au courant efficace en pointe seulement. Le niveau 3 indique que la limitation appliquée est due au courant efficace en continu seulement. Et le niveau 4 indique que la limitation appliquée est due, à la fois, au courant efficace en pointe et au courant efficace en pointe. Ici, nous remarquons que, durant le cycle de fonctionnement illustré, le moteur électrique de traction fonctionne alors seulement en fonction de contraintes usuelles propres prédéterminés, les valeurs de courant efficace, que ce soit en pointe ou en continu, restent à des valeurs importantes durant les durées où la machine électrique de traction est sollicitée en puissance. En particulier, le courant efficace en continu reste très élevé au-delà de six cents secondes de demande de puissance, alors que le courant efficace en pointe reste très présent. Le chronogramme de la reprend les mêmes situations de vie que celui de la , mais avec une gestion de l’architecture électrique générique 1 selon le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention. De manière générale, le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention relève une information concernant la valeur de courant continu en entrée de l’actionneur électrique 4,5 puis détermine le courant efficace sur une ou plusieurs fenêtres de temps glissantes. Ici, illustrées, deux fenêtres de temps glissantes sont déterminées : « courant efficace en pointe » et « courant efficace continu ». Quand la valeur de courant efficace I_RMS_n sur une fenêtre de temps n dépasse une valeur seuil I_limit_n_sup pendant un temps de confirmation prédéterminé Time_Conf_limit_n, alors le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention commande l’actionneur électrique considéré pour limiter une valeur de la puissance électrique en appliquant la formule : (U_entrée_actionneur * I_limit_n_sup) pour la décharge (c’est-à-dire en traction dans le cas où l’actionneur électrique est une machine électrique de traction) et (-U_entrée_actionneur * I_limit_n_sup) en charge (c’est-à-dire en générateur dans le cas où l’actionneur électrique est une machine électrique de traction), U_entrée_actionneur étant une valeur de la tension en entrée de l’actionneur électrique. Quand la valeur de courant efficace I_RMS_n sur la fenêtre glissante n passe sous une valeur seuil I_limit_n_inf pendant un temps de confirmation Time_Conf_Unlimit_n, alors le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention de commande plus à l’actionneur électrique de limiter sa valeur de puissance électrique en fonction de I_limit_n_sup, mais en fonction de ses propres contraintes usuelles prédéterminées. I_limit_n_inf est inférieure à I_limit_n_sup. Dans le cas où plusieurs fenêtres de temps glissantes sont utilisées, le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention met en place un mécanisme de priorisation entre les différentes fenêtres de temps pour appliquer la limitation de la fenêtre la plus contraignante. Prenons l’exemple de deux fenêtres de temps glissantes avec I_limit_1_sup > I_limit_2_sup. Si I_RMS_1 Si I_RMS_1 > I_limit_1_sup et I_RMS_2 Si I_RMS_1 I_limit_2_sup, alors le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention applique une limitation de puissance à (U_entrée_actionneur * I_limit_2_sup) en décharge et (-U_entrée_actionneur * I_limit_2_sup) en charge (niveau 3 de limitation). Si I_RMS_1 > I_limit_1_sup et I_RMS_2 > I_limit_2_sup, alors le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention applique une limitation de puissance à (U_entrée_actionneur * I_limit_1_sup) en décharge et (-U_entrée_actionneur * I_limit_1_sup) en charge (niveau 4 de limitation). La fenêtre 1 est ici priorisée. Dans tous les cas, l’actionneur électrique 4,5 considéré informe le calculateur 2 mettant en œuvre le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention des limitations de puissances actives. D’autre part, lorsque l’actionneur électrique 4,5 considéré passe d’un niveau de limitation à un autre, le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention commande une variation de puissance électrique en appliquant des rampes prédéterminées. De retour à la , le chronogramme illustré montre une application pratique du procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention avec deux fenêtres de temps glissantes où I_RMS_1 = RMS_Peak_s, I_limit_1_sup = RMS_Peak_Lim_High, I_limit_1_inf = RMS_Peak_Lim_Low, I_RMS_2 = RMS_Continue_s, I_limit_2_sup = RMS_Continue_Lim_High, et I_limit_2_inf = RMS_Continue_Lim_Low. Par exemple, durant le temps t1, le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention enclenche une limitation de niveau 2 dès que RMS_Peak_s est supérieur RMS_Peak_Lim_High et revient ensuite au niveau 1 de limitation lorsque RMS_Peak_s est inférieur RMS_Peak_Lim_Low, alors que RMS_Continue_s reste inférieure à RMS_Continue_Lim_High. Durant le temps t2, le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention enclenche une limitation de niveau 3, dès lors que RMS_Continue_s est supérieur à RMS_Continue_Lim_High durant un temps t3 (correspondant à Time_Conf_limit_n associé à la fenêtre de temps glissante considérée), RMS_Continue_Lim_Low, RMS_Peak_s étant inférieur à RMS_Peak_Lim_High. Le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention revient à une limitation de niveau 1 dès que RMS_Continue_s est inférieur, RMS_Continue_Lim_Low, RMS_Peak_s étant inférieur à RMS_Peak_Lim_High. Il est à noter que durant le temps t2, le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention enclenche, durant un temps t4, une limitation de puissance de niveau 4, car durant ce temps t4, RMS_Peak_s est supérieur RMS_Peak_Lim_High et la fenêtre de temps glissante du courant efficace en pointe est prioritaire sur la fenêtre de temps glissance du courant efficace continu. A la fin du temps t4, le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention revient à une limitation de niveau 3, car RMS_Continue_s est resté supérieur à RMS_Continue_Lim_High. En comparant les deux chronogrammes des figures 2 et 3, nous constatons notamment sur le graphe du courant efficace continu de la que le courant efficace diminue à partir du moment où le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention est mise en œuvre, contrairement au cas précédent ( ) sans procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention. La mise en œuvre du procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention tel que décrit précédemment permet donc de limiter la valeur du courant au sein des composants de l’architecture électrique comportant le ou les actionneurs électriques ainsi pilotés. Ainsi, dans le cadre de voiture automobile électrifié, une seule et même machine électrique de traction peut être développée pour l’ensemble des plateformes, seuls les autres composants électriques étant différents selon la puissance recherchée pour une plateforme donnée. Ces derniers sont protégés par la mise en œuvre du procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention précédemment décrit. En variante de réalisation de l’invention, le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention se base sur des mesures et des estimations de température des composants électriques à protéger de l’architecture électrique (barres de connexion, fusibles, faisceaux électriques, connecteurs…). Si l’application pratique du procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention a été décrite dans le cadre d’un moteur électrique de traction d’un véhicule automobile électrifié, le procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique selon l’invention peut être mis en œuvre avec d’autres actionneurs/composants électriques équipés d’un ou plusieurs capteurs de courant/température comme des convertisseurs de courants continus, des convertisseurs de courant alternatif en courant continu, un compresseur électrique, un Système de chauffage électrique, une climatisation. Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention. Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour un homme du métier à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens. Procédé de gestion du courant d’alimentation d’un actionneur électrique (4,5) destiné à être mis en œuvre dans un véhicule automobile, l’actionneur électrique comportant un capteur de mesure d’une grandeur physique, le procédé comportant des étapes de : Détermination d’une fenêtre de temps glissante associée à la grandeur physique mesurée ; Lorsqu’une valeur de la grandeur physique dans la fenêtre de temps glissante est supérieure à une valeur seuil haute prédéterminée, déclenchement d’une limitation de puissance au niveau de l’actionneur électrique ; Lorsque la valeur de la grandeur physique dans la fenêtre de temps glissante est inférieure à une valeur seuil basse prédéterminée, inférieure ou égale à la valeur seuil haute, désactivation de la limitation de puissance précédemment enclenchée. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déclenchement de la limitation de puissance de l’étape b) est réalisé après un premier temps de confirmation prédéterminé. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la désactivation de la limitation de puissance de l’étape c) est réalisée après un deuxième temps de confirmation prédéterminé. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la grandeur physique est un courant circulant dans l’actionneur électrique ou une température. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le procédé détermine deux ou plus fenêtres de temps glissantes associées à la grandeur physique, chacune des fenêtres étant associée à des valeurs seuil haute et basse propres. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le procédé de gestion du courant d’alimentation d’une machine électrique selon l’invention comporte un mécanisme de priorisation des fenêtres de temps glissantes associé à l’actionneur électrique. Groupe motopropulseur pour véhicule automobile électrifié comportant une machine électrique faisant office d’actionneur électrique, caractérisé en ce qu’il comporte un calculateur agencé de sorte à mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 6. Véhicule automobile électrifié, caractérisé en ce qu’il comporte un groupe motopropulseur selon la revendication 7.