Brevet FR3160933A1 — publié le 20251010

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant : - des machines électriques de traction ; - un composant électrique ; - une batterie de traction alimentant ladite machine électrique et ledit composant électrique ; - un circuit comprenant des câbles ; - des moyens d’évaluation de la résistance électrique des câbles (7), de la tension de la batterie et dudit composant électrique ; - un moyen de calcul calculant une puissance perdue (10a) à partir de ces données ; - un moyen d’allocation de puissance (11) allouant une puissance à ladite machine électrique et audit composant électrique, le moyen d’allocation (11) alloue en outre une puissance de compensation pour compenser la puissance perdue (10a). L’invention concerne également un procédé et un programme sur la base d’un tel véhicule. Figure 3 VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN MOYEN D’ALLOCATION DE PUISSANCE COMPENSANT UNE PUISSANCE PERDUE DANS LES CÂBLES, PROCEDE ET PROGRAMME SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE L'invention se rapporte au domaine des systèmes et procédés de contrôle de puissance dans les circuits de véhicules électriques. Dans ce domaine, lors de l’utilisation de ces véhicules, la puissance issue des batteries est distribuée à une machine électrique dans un circuit à haute tension, et à au moins un composant électrique dans un réseau à basse tension. En pratique, les câbles des circuits présentent en réalité une résistance. Cette résistance n’est pas prise en compte dans les modules d’allocation de puissance fournissant la puissance à la machine électrique et audit composant électronique. Ainsi, les baisses de tension dans les câbles électriques du réseau à haute tension entraînent des dangers liés à la sous-tension ou à la surintensité, ce qui implique des risques d'ouvertures des contacteurs de la batterie à haute tension, et une interruption du réseau électrique à haute tension. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution pour limiter les risques d'ouvertures des contacteurs de la batterie à haute tension, ainsi que les risques d’interruption du réseau électrique à haute tension. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant : - au moins une machine électrique de traction ; - au moins un composant électrique ; - une batterie de traction alimentant ladite machine électrique et ledit composant électrique ; - un circuit comprenant des câbles connectant la batterie de traction à ladite machine électrique et audit composant électrique ; - un moyen d’évaluation de la résistance électrique des câbles ; - un moyen d’évaluation de la tension de la batterie de traction ; - un moyen d’évaluation de la tension dudit composant électrique ; - un moyen de calcul calculant une puissance perdue à partir de la résistance électrique des câbles, de la tension de la batterie de traction, de la tension dudit composant électrique ; - un moyen d’allocation de puissance allouant une puissance à ladite machine électrique et audit composant électrique, le moyen d’allocation allouant en outre une puissance de compensation pour compenser la puissance perdue. Avantageusement, l’invention permet de compenser la puissance perdue dans les câbles, et ainsi de limiter les risques d'ouvertures des contacteurs de la batterie et d’interruption du réseau électrique. De préférence, le moyen de calcul calcule la puissance perdue au moyen d’une méthode des moindres carrés. Cela permet de déterminer précisément la puissance perdue et d’améliorer l’efficacité de la compensation. Préférentiellement, le véhicule automobile comprend en outre un moyen de contrôle contrôlant les contacteurs, la tension et le courant de ladite machine électrique, et il comprend en outre un déclencheur connecté audit moyen de contrôle, activant le module de calcul si la tension et le courant sont disponibles et valides, si le courant de la machine électrique est supérieur à un seuil prédéterminé, et/ou si les contacteurs sont fermés. Cela permet de déterminer la puissance perdue lorsque cela est nécessaire, et de limiter les temps de calculs. De préférence, le véhicule automobile présente un axe avant- arrière, et comprenant un mécanisme de traction à l’avant et un mécanisme de propulsion à l’arrière en référence à l’axe avant- arrière, caractérisé en ce qu’il comprend une première machine électrique couplée au mécanisme de traction, et une deuxième machine électrique couplée au mécanisme de propulsion. Cela permet d’adapter l’invention aux véhicules ayant deux machines électriques sur des mécanismes de traction et de propulsion. Préférentiellement, le moyen d’allocation comprend un module de priorité mettant en œuvre une échelle de priorité décroissante donnant priorité audit composant électrique, puis aux câbles, puis à ladite machine électrique. Cela permet de d’allouer de la puissance en priorité aux composants électriques puis aux câbles. L’invention porte en outre sur un procédé de contrôle de puissance dans un véhicule automobile selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivante : - une étape d’évaluation de la résistance électrique des câbles ; - une étape d’évaluation de la tension de la batterie de traction ; - une étape d’évaluation de la tension dudit composant électrique ; - une étape de calcul dans laquelle on calcule la puissance perdue à partir de la résistance électrique des câbles, de la tension de la batterie de traction, de la tension dudit composant électrique ; - une étape d’allocation de puissance dans laquelle on alloue une puissance à ladite machine électrique et audit composant électrique, on alloue en outre une puissance de compensation pour compenser la puissance perdue De préférence, dans l’étape de calcul, on calcule la puissance perdue au moyen d’une méthode des moindres carrés. Préférentiellement, le procédé de contrôle de puissance comprend en outre une étape de contrôle de courant dans laquelle on contrôle le courant de ladite machine électrique, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de déclenchement dans laquelle on active l’étape de calcul si le courant de la machine électrique est supérieur à un seuil prédéterminé. De préférence, dans l’étape d’allocation, on met en œuvre une échelle de priorité décroissante donnant priorité audit composant électrique, puis aux câbles, puis à ladite machine électrique. Un autre objet de l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle de puissance selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. L'invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l'invention, dans lesquelles : - FIG. 1 illustre schématiquement un véhicule automobile convenant à la mise en œuvre de l’invention ; - FIG. 2 illustre schématiquement le fonctionnement du moyen de calcul d’un véhicule selon une variante préférée de l’invention ; - FIG. 3 illustre schématiquement le fonctionnement du moyen de calcul et d’un moyen d’allocation de puissance d’un véhicule selon la variante préférée. L’invention concerne un véhicule automobile qui comprend deux machines électriques M1, M2 sur deux mécanismes de traction à l’avant, et de propulsion à l’arrière ; et au moins un composant électrique en particulier dans un circuit à basse tension avec un convertisseur DCDC et des consommateurs à basse tension. Le véhicule comprend en outre une batterie de traction B alimentant ladite machine électrique M1, M2 et ledit composant électrique DC ; et un circuit comprenant des câbles C1 connectant la batterie de traction B à ladite machine électrique M1, M2 et audit composant électrique. L’invention propose une solution permettant de compenser les baisses de tension dans les câbles électriques C1 du réseau 48V pour prévenir les dangers liés à la sous-tension ou à la surintensité, résultant de l'omission de la résistance des câbles électriques C1. L'objectif est de prévenir tout risque d'ouverture des contacteurs de la batterie 48V, évitant ainsi une interruption du réseau électrique 48V. La résistance électrique de ces câbles C1 est évaluée par la méthode des moindres carrés, en se basant sur la tension de la batterie 48V et la tension des composants électriques, et principalement de la machine avant M1 et arrière M2 dans le véhicule électrique. Ces résistances peuvent être ensuite utilisées pour calculer la puissance perdue dans les câbles C1, laquelle peut être soustraite de la puissance maximale attribuée à la traction (puissance perdue). L'objectif est d'éviter tout risque d'ouverture des contacteurs de la batterie 48V, prévenant ainsi toute interruption du réseau électrique 48V. Afin d’éviter l’interruption du réseau électrique à 48V suite à un défaut de surintensité ou de sous-tension de la batterie à 48V, on compensera les pertes dans les câbles électriques du réseau à 48V, en suivant les étapes suivantes : - estimation de la résistance d’un câble électrique à 48V ; - estimation de la perte dans les câbles électriques à 48V ; - calcul d’allocation de puissance de la traction en prenant en compte les pertes câbles. Pour l’estimation de la résistance dans un câble électrique C1, on utilisera la méthode des moindres carrés récursifs, en suivant la procédure illustrée dans la FIG. 2 . La case de référence 1 reçoit les mesures de tension de la batterie , et de la machine électrique . L’équation de la case 1 est la suivante : avec - : la mesure de tension de la batterie 48V ; - : la mesure de tension de la machine électrique ; - : la tension dans le câble entre la batterie 48V et la machine électrique (chute de tension), identifiée par la référence 1a en FIG. 2 ; - : un indice de temps discret. La case de référence 2 reçoit la mesure du courant de la machine électrique . L’équation de la case 2 est la suivante : avec - : la mesure du courant de la machine électrique ; - : une matrice de régression utilisée pour relier les observations de tension et de courant à une résistance donnée, identifiée par la référence 2a en FIG. 2 . La case de référence 3 concerne l’équation suivante : avec - : une erreur entre la tension mesurée ( et la tension estimée, identifiée par la référence 3a en FIG. 2 ; - : le paramètre à estimer (résistance du câble électrique) identifié par la référence 7 en figures 2 et 3 ; - : une transposée de matrice. La case de référence 4 concerne l’équation suivante : avec - : une matrice de gain, identifiée par la référence 4a ; - : une matrice de covariance ; - : un facteur d'oubli, c’est un paramètre qui contrôle la vitesse d’oubli des informations passées lors de la mise à jour de ses prédictions ou de ses paramètres. La case de référence 5 concerne l’équation suivante : Il en résulte la valeur de référence 5a identifiant . La case de référence 4 concerne l’équation suivante : Il en résulte la valeur de référence 7 identifiant . La référence DA concerne un déclencheur d’activation (ou « Activation Trigger » en langue anglaise) pour chaque machine électrique M1, M2. Il s’agit d’une condition de l’estimation qui est vraie lorsque : - l’information de la tension batterie 48V et de la machine et le courant machine sont disponibles et valides ; et - le courant de la machine électrique M1 ou M2 est supérieur à un seuil calibrable ; et - les contacteurs de la batterie 48V sont fermés. Pour l’estimation des pertes des câbles électriques 48V (entre la machine avant M1 et la batterie 48V B ; et entre la machine arrière M2 et la batterie 48V), la FIG. 3 est applicable. Le schéma à gauche et au-dessus est similaire à celui de la FIG. 2 , appliqué à la machine avant M1 ; celui en dessous étant appliqué à la machine arrière M2. Les déclencheurs DA sont spécifiques à chaque machine. La résistance du câble (référence 7) déterminée précédemment est en entrée de l’étape 10 pour chaque machine. L’équation correspondante est la suivante : avec - : la mesure du courant de la machine électrique avant M1, représentée par la référence 8 en FIG. 3 ; - : la mesure du courant de la machine électrique arrière M2, représenté par la référence 9 en FIG. 3 ; - : estimation résistance dans le câble entre la batterie 48V et la machine avant M1 ; - : estimation résistance dans le câble entre la batterie 48V et la machine arrière M2 ; - : perte au niveau des câbles électriques coté 48V principalement entre les machines électriques et la batterie 48V, représenté par la référence 10a ; - : la mesure du courant de la machine électrique avant M1 en mode moteur ; - : la mesure du courant de la machine électrique arrière M2 en mode moteur. est égal à : ; et est égal à : Le calcul de l’allocation de puissance de la traction est fait en prenant en compte les pertes des câbles C1. Le calcul du vecteur de puissance avec un pic, nominal et stabilisé dépend de : - la puissance disponible dans les réseaux à haute tension ; - un vecteur de limitation de puissance ; - de vecteurs d'index de priorité ; - de vecteurs de puissance instantanée des consommateurs ; - une calibration permettant de définir la puissance maximale des consommateurs électriques ; et - l’état du système électrique. La puissance disponible dans les réseaux ( ) est égale à la puissance maximale que la batterie pourra fournir (pic, nominal, stabilisé), en plus de la puissance de la machine électrique en mode générateur. Le vecteur de limitation de puissance (noté ) dépend de l'activation, de la désactivation et des informations sur la puissance limite pour les consommateurs haute tension. Il est composé de deux principales fonctions : - la limitation de puissance des consommateurs électriques à haute tension : elle est calculée sur la base du potentiel maximal que le convertisseur DCDC peut fournir dans le réseau à haute tension ou à basse tension ; ou sur la base d’une cartographie dépendant de l'état de charge (SOC) et de la température de la batterie dans le cas nominal ; ou uniquement de la température de la batterie en cas de défaillance du système thermique (refroidissement de la batterie) ; - le vecteur de limitation de puissance des consommateurs électriques peut être basé sur l’autorisation d'activation des consommateurs électriques basée sur une « Demande du système électrique 48V » et/ou « la mission interne du système électrique HV » en mode branché (« PlugIn ») ou non. Le vecteur d'index de priorité est basé sur plusieurs flux tels que la « Demande du système électrique 48V » et/ou « les besoins des consommateurs électriques 48V ». Dans une première étape, nous calculons la puissance allouée au consommateur électrique de plus haute priorité avec l'équation : avec , la puissance maximale des consommateurs électriques à haute tension. Les vecteurs d'index de priorité permet de déterminer le composant avec l'index d'ordre de priorité le plus élevé (le premier index étant ) En utilisant cet index, nous pouvons déterminer la limite de puissance de ce consommateur électrique ( )) et la puissance maximale du consommateur haute tension ( )). Dans la prochaine étape, nous calculons la puissance allouée selon l'équation suivante : où est la somme des puissances des consommateurs électriques HV ayant une priorité plus élevée que celle du consommateur électrique 48V. De même pour le deuxième moteur électrique, les vecteurs d'index de priorité permet de connaitre le composant avec l'index d'ordre de priorité j (l'index ). En utilisant cet index, nous pouvons déterminer la limite de puissance de ce consommateur électrique ( et la puissance maximale du 48V ( ). La puissance dépend de l'état de la demande du système électrique 48V et des vecteurs d'allocation de puissance et des vecteurs de puissance instantanée. Dans le cas des véhicules à double traction avant et arrière tel que celui de la FIG. 1 , il y a des composantes électriques suivantes : - Système électrique à 12V : avec le convertisseur DCDC ; - Système de traction (dispositif de traction, moteur avant moteur arrière). Les allocations de puissances sont calculées en suivante l’ordre de priorité suivant : - Le plus prioritaire : Système 12V : DCDC ; - 2eme d’ordre de priorité : Pertes des câbles électriques à haute tension (M1/batterie 48V, M2/ batterie 48V) ; - 3éme d’ordre de priorité : Système de traction (T). Ceci est réalisé avec la puissance allouée au DCDC égale à : avec - la puissance limite du convertisseur DCDC coté haute tension suite à un déclassement liée par exemple à sa température ou sa tension ou à un défaut ; et - la puissance maximale coté haute tension que le convertisseur DCDC est capable de fournir. La puissance allouée pertes câbles est égale à : Avec : La puissance allouée à la traction est égale à : Avec : et La puissance allouée à la traction est ensuite utilisée pour le calcul des allocations de puissance électrique : au système de traction T, et aux machines électriques, et ensuite, sur la base de cette puissance on peut construire les consignes de couples envoyés vers ces machines M1, M2. L’invention permet d’améliorer la robustesse de contrôle et du système en prenant en compte pertes dans les câbles électriques afin éviter d’ouverture des contacteurs 48V suite à des défauts surintensité et sous-tension. Par ailleurs, l’invention permet de minimiser les émissions CO 2 en augmentant l’autonomie de la batterie 48V. Véhicule automobile comprenant : - au moins une machine électrique de traction (M1, M2) ; - au moins un composant électrique (DC) ; - une batterie de traction (B) alimentant ladite machine électrique (M1, M2) et ledit composant électrique (DC) ; - un circuit comprenant des câbles (C1) connectant la batterie de traction (B) à ladite machine électrique (M1, M2) et audit composant électrique (DC) ; - un moyen d’évaluation de la résistance électrique des câbles (7) ; - un moyen d’évaluation de la tension de la batterie de traction ; - un moyen d’évaluation de la tension dudit composant électrique ; - un moyen de calcul calculant une puissance perdue (10a) à partir de la résistance électrique des câbles (7), de la tension de la batterie de traction, de la tension dudit composant électrique ; - un moyen d’allocation de puissance (11) allouant une puissance à ladite machine électrique et audit composant électrique, le moyen d’allocation (11) allouant en outre une puissance de compensation pour compenser la puissance perdue (10a). Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de calcul calcule la puissance perdue (10a) au moyen d’une méthode des moindres carrés. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, comprenant en outre un moyen de contrôle contrôlant les contacteurs, la tension et le courant de ladite machine électrique, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un déclencheur (DA) connecté audit moyen de contrôle, activant le module de calcul si la tension et le courant sont disponibles et valides, si le courant de la machine électrique est supérieur à un seuil prédéterminé, et/ou si les contacteurs sont fermés. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, présentant un axe avant- arrière (X), et comprenant un mécanisme de traction à l’avant et un mécanisme de propulsion à l’arrière en référence à l’axe avant- arrière (X), caractérisé en ce qu’il comprend une première machine électrique (M1) couplée au mécanisme de traction, et une deuxième machine électrique (M2) couplée au mécanisme de propulsion. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen d’allocation (11) comprend un module de priorité mettant en œuvre une échelle de priorité décroissante donnant priorité audit composant électrique, puis aux câbles, puis à ladite machine électrique. Procédé de contrôle de puissance dans un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivante : - une étape d’évaluation de la résistance électrique des câbles ; - une étape d’évaluation de la tension de la batterie de traction ; - une étape d’évaluation de la tension dudit composant électrique ; - une étape de calcul dans laquelle on calcule la puissance perdue (10a) à partir de la résistance électrique des câbles, de la tension de la batterie de traction, de la tension dudit composant électrique ; - une étape d’allocation de puissance dans laquelle on alloue une puissance à ladite machine électrique et audit composant électrique, on alloue en outre une puissance de compensation pour compenser la puissance perdue (10a). Procédé de contrôle de puissance selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans l’étape de calcul, on calcule la puissance perdue (10a) au moyen d’une méthode des moindres carrés. Procédé de contrôle de puissance selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, comprenant en outre une étape de contrôle de courant dans laquelle on contrôle le courant de ladite machine électrique, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de déclenchement dans laquelle on active l’étape de calcul si le courant de la machine électrique est supérieur à un seuil prédéterminé. Procédé de contrôle de puissance selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que dans l’étape d’allocation, on met en œuvre une échelle de priorité décroissante donnant priorité audit composant électrique, puis aux câbles, puis à ladite machine électrique. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle de puissance selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.