L'invention a pour domaine technique la commande des groupes motopropulseurs à machine électrique, et plus particulièrement la commande des convertisseurs continu-continu de tels groupes motopropulseurs.

Les constructeurs automobiles recherchent continuellement des solutions technologiques qui permettraient de réduire les émissions de dioxyde de carbone.

Compte tenu des développements technologiques effectifs, il apparaît que la poursuite de la réduction des émissions de dioxyde de carbone passe par l'électrification des groupes motopropulseurs.

L'utilisation de systèmes d'hybridation à faible coût appelés

SED (acronyme anglais pour « Small Electric Device », « petits dispositifs électriques » en langue française) s' inscrit totalement dans cette stratégie. Cette technologie est illustrée par la figure 1 qui comprend un moteur à combustion interne référencé 2 et une machine électrique 3 , connectée électriquement à un onduleur (« inverter » en langue anglaise) référencé 4. L' onduleur 4 est connecté d'une part à la masse et d' autre part à un convertisseur continu-continu référencé 5 (« Direct Curent Converter » en langue anglaise). Un tel convertisseur peut être apte à convertir une tension de 48V en tension de 14V et réciproquement. Le convertisseur continu-continu 5 est également connecté à la masse. En parallèle de la connexion au convertisseur continu-continu 5, l'onduleur 4 est connecté à une batterie à haute tension référencée 6. Une telle batterie à haute tension 6 est électriquement équivalente à l'association en série d'une capacité double couche 6a et d'une résistance interne 6b. La batterie à haute tension peut être une batterie au lithium d'une capacité de 150Wh.

La sortie de la résistance interne 6b est connectée à la sortie du convertisseur continu-continu 5, à l' entrée d'une batterie à basse tension 7 et à l' entrée des dispositifs auxiliaires référencés 8, connectés par ailleurs à la masse. La batterie à basse tension 7 est électriquement équivalente à l' association en série d'une capacité 7a à base d' oxyde de titanate de lithium et d'une résistance interne 7b, la résistance interne 7b étant connectée à la masse. La batterie à basse tension peut être une batterie de 14V.

La machine électrique 3 et l'onduleur 4 remplacent l' alternateur communément installé dans les véhicules automobiles. Un tel système électrotechnique, couplé au moteur à combustion interne 2, permet l'alimentation du réseau de bord avec une tension de 14V, un redémarrage dit « stop/start » (il est à noter que le premier démarrage est toujours assuré par le démarreur conventionnel), une optimisation énergétique, par répartition du couple de traction entre les deux organes moteurs, une récupération et un stockage d' énergie au levé de pied et au freinage, ainsi qu'une augmentation du brio en accélération.

Afin de garantir une meilleure utilisation de l' énergie, le convertisseur continu-continu 5 classique réversible, situé entre les deux batteries 6,7 et l' onduleur 4, est utilisé pour gérer la régulation de la tension du réseau basse tension dans un sens ou de la

tension aux bornes de l'onduleur dans l' autre sens.

De façon générale, le procédé de commande décrit par cette invention, permet la régulation en tension du convertisseur continu- continu 5 réversible. En d' autres termes, on régule toujours la puissance du convertisseur continu-continu 5. Toutefois, si on veut charger la batterie à basse tension 7, la commande sera la tension de sortie du convertisseur continu-continu 5 V _lto , au travers d'une consigne de tension V _1to ^# - Dans l' autre cas, si on désire alimenter la machine électrique au travers de la décharge de la batterie à haute tension 6, la commande sera la tension en entrée du convertisseur continu-continu 5 V _hv au travers d'une consigne de tension V _hv ^# - La principale difficulté de cette régulation réside dans le fait que la Loi de Gestion Energétique LGE du véhicule, transmet une première consigne de puissance de référence à réaliser dans un sens (cas de la charge batterie) et une

deuxième consigne de puissance de référence à réaliser dans l'autre sens (cas de la décharge batterie). De ce fait et vu que le convertisseur continu-continu 5 est régulé en tension, la consigne de tension envoyée au convertisseur continu-continu 5 n'est autre qu'une puissance qui est divisée par le courant de sortie du convertisseur dans un cas, ou par le courant d' entrée du convertisseur dans l' autre cas. Toutefois, quand le courant de sortie du convertisseur ou le courant d' entrée du convertisseur s 'annule, il apparaît une singularité qui doit être prise en compte dans la commande.

De la figure 1 , on en déduit le système d' équations suivant :

Avec :

μ le rendement du convertisseur continu-continu

: la tension de la batterie à basse tension comprise entre

: la tension de la batterie à haute tension ;

est la tension aux bornes de l' onduleur, variant entre

: Ie courant fourni par l' onduleur, considéré comme une entrée exogène (perturbation);

^: Ie courant qui traverse la batterie à haute tension ; : le courant en entrée du convertisseur continu-continu 5 ;

: le courant en sortie du convertisseur continu-continu 5 ; le courant qui traverse la batterie basse tension ;

: la tension en circuit ouvert (open circuit voltage) de la

batterie à basse tension ;

: la tension en circuit ouvert (open circuit voltage) de la batterie à haute tension ;

: la résistance électrique de la batterie à basse tension; : la résistance électrique de la batterie à haute tension ; : le courant demandé par les auxiliaires, considéré aussi

comme une entrée exogène (perturbation);

De l'état de la technique, on connaît le document WO2009- 074604 qui décrit une stratégie de contrôle d'un convertisseur continu continu en courant et non en tension. Le convertisseur continu continu régulé en tension est moins cher que celui qui est régulé en courant. Par contre, le convertisseur continu continu régulé en tension possède une singularité, quand le courant du convertisseur continu continu s 'annule, ce qui rend sa commande difficile.

Il existe un besoin pour un procédé de commande en tension d'un convertisseur continu-continu, apte à réaliser les fonctions de démarrage dit « stop&start », d'amélioration du brio en accélération, de récupération d'énergie et du maintien de la tension aux bornes des auxiliaires.

Un autre problème à résoudre pour la régulation d'un tel système est de maintenir la puissance en sortie du convertisseur continu-continu 5 dans le cas de la décharge de la batterie et de maintenir la puissance en entrée du convertisseur continu-continu 5 dans le cas de la charge de la batterie en dépit des appels de courant des auxiliaires et de l'onduleur afin de prendre en compte la singularité lorsque les courants en entrée ou en sortie du convertisseur s' annulent.

Un objet de l' invention est un procédé de commande d'un convertisseur continu-continu réversible d'un véhicule automobile muni d'un groupe motopropulseur comprenant un moteur à combustion interne connecté mécaniquement à une machine électrique alimentée par un onduleur, l'onduleur étant connecté électriquement à au moins une batterie par l'intermédiaire du convertisseur continu-continu réversible, le convertisseur continu-continu étant par ailleurs connecté à des équipements auxiliaires. Ladite au moins une batterie est par exemple une batterie haute tension (48V) formée de deux batteries disposées en série dont l'une est utilisée comme batterie basse tension ( 14V). Le procédé comprend les étapes suivantes :

On détermine l' écart entre une consigne et une estimation de la puissance aux bornes du convertisseur continu-continu, et

On détermine une consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu en fonction de l' écart déterminé, et d'une valeur de tolérance de sorte que la consigne de tension soit déterminable lorsque le courant circulant aux bornes du convertisseur continu-continu est nul. Cette valeur de tolérance correspond à l' écart maximal que l'on peut admettre par rapport à la consigne de puissance du convertisseur continu-continu.

Si la consigne de puissance est positive ou nulle de sorte que l' on charge au moins une batterie, on peut estimer la puissance aux bornes du convertisseur continu-continu comme le produit du courant de sortie du convertisseur continu-continu par la tension aux bornes d'une batterie à basse tension, on peut déterminer que la valeur minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu est égale à la tension minimale aux bornes de la batterie à basse tension et que la valeur maximale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu (5) est égale à la tension maximale aux bornes de la batterie à basse tension, et

si la consigne de puissance est négative de sorte que l'on alimente l' onduleur, on peut estimer la puissance aux bornes du convertisseur continu-continu comme le produit du courant en entrée du convertisseur continu-continu par la tension aux bornes de l' onduleur, on peut déterminer que la valeur minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu est égale à la tension minimale aux bornes de l' onduleur et que la valeur maximale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu est égale à la tension maximale aux bornes de l' onduleur.

On peut déterminer si l' écart estimé est supérieur à la valeur de tolérance, si tel est le cas, on peut déterminer que la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu est égale à la valeur minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu- continu,

si tel n' est pas le cas, on détermine si l'écart estimé est inférieur à l' opposée de la valeur de tolérance, si tel est le cas, on peut déterminer que la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu est égale à la valeur maximale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu,

si la valeur absolue de l'écart estimé est inférieure ou égale à la valeur de tolérance, on peut déterminer que la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu est égale à une combinaison linéaire de la valeur minimale et de la valeur maximale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu pondérées par l' écart estimé et la valeur de tolérance, la valeur de la consigne de tension ainsi déterminée variant entre la valeur minimale et la valeur maximale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu selon la valeur de l' écart estimé par rapport à la valeur de tolérance.

On peut déterminer un premier coefficient en fonction de l' écart estimé et de la valeur de tolérance, on peut déterminer un deuxième coefficient en fonction de la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu ainsi que de la valeur minimale et de la valeur maximale de la tension aux bornes du convertisseur continu- continu, on peut déterminer un facteur de correction issu de l' intégration temporelle du produit du premier coefficient, du deuxième coefficient et de l'écart estimé, et on peut additionner le facteur de correction à la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu.

On peut déterminer si la valeur absolue de l' écart estimé est inférieure ou égale à la valeur de tolérance, si tel est le cas, on peut déterminer que le premier coefficient est égal à une valeur de référence mémorisée, et si tel n' est pas le cas, on peut déterminer que le premier coefficient est nul.

On peut déterminer si la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu est supérieure ou égale à la valeur maximale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu, si tel est le cas, on peut déterminer que le deuxième coefficient est nul. Si tel n' est pas le cas, on peut déterminer si la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu est inférieure ou égale à la valeur minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu- continu, si la consigne de tension est supérieure à la valeur minimale et inférieure à la valeur maximale, on peut déterminer que le deuxième coefficient est nul, et si tel n'est pas le cas, on peut déterminer que le deuxième coefficient est égal à la valeur un.

On peut saturer la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu de sorte qu' elle soit comprise entre la valeur minimale et la valeur maximale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu, la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu étant issue de l' étape de détermination de la consigne ou de l'étape de correction de la consigne.

Un autre objet de l' invention est un système de commande d'un convertisseur continu-continu réversible d'un véhicule automobile muni d'un groupe motopropulseur comprenant un moteur à combustion interne connecté mécaniquement à une machine électrique alimentée par un onduleur, l'onduleur étant connecté électriquement à au moins une batterie par l'intermédiaire du convertisseur continu-continu réversible, le convertisseur continu-continu étant par ailleurs connecté à des équipements auxiliaires. Le système comprend un moyen de détermination du signe de la consigne de puissance au niveau du convertisseur continu-continu, un moyen d'estimation de la puissance aux bornes du convertisseur continu-continu en fonction du signe de la consigne de puissance, du courant en sortie du convertisseur continu- continu, de la tension d'une batterie basse tension, du courant d' entrée du convertisseur continu-continu, et de la tension aux bornes de l' onduleur, le moyen d' estimation étant également apte à déterminer la valeur maximale et la valeur minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu en fonction du signe de la consigne de puissance, et des valeurs maximales et minimales de la tension de la batterie basse tension ainsi que de la tension aux bornes de l' onduleur, un soustracteur apte à déterminer un écart entre l'estimation de la puissance du convertisseur continu-continu et la consigne de puissance au niveau du convertisseur continu-continu, et un moyen de détermination de la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu recevant en entrée la valeur de l' écart, une valeur de tolérance et les valeurs maximales et minimales de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu.

Le système peut comprendre un moyen de détermination d'un premier coefficient en fonction de l'écart et de la valeur de tolérance, et un moyen de détermination d'un deuxième coefficient en fonction de la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu et des valeurs maximale et minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu, un multiplicateur apte à réaliser le produit du premier coefficient par le deuxième coefficient par l' écart, un intégrateur apte à déterminer un facteur de correction par intégration du produit ainsi obtenu par rapport au temps, un sommateur apte à déterminer une consigne corrigée de tension aux bornes du convertisseur continu-continu en sommant le facteur de correction à la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu, la consigne corrigée étant alors substituée à la consigne en entrée du moyen de détermination du deuxième coefficient.

Le système peut également comprendre un moyen de saturation apte à limiter la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu ou la consigne corrigée de tension aux bornes du convertisseur continu-continu à des valeurs comprises entre la valeur maximale et la valeur minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu, la consigne limitée étant ensuite transmise à un moyen de commande du convertisseur continu-continu.

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 :

- la figure 1 illustre les principaux éléments d'un groupe motopropulseur électrifié par SED,

- la figure 2 illustre les principales étapes d'un procédé de commande d'un convertisseur continu-continu d'un tel groupe motopropulseur,

- la figure 3 illustre les principales étapes d'un procédé de commande d'un convertisseur continu-continu d'un tel groupe motopropulseur muni d'une boucle de correction, et

-la figure 4 illustre les principaux éléments d'un système de commande d'un convertisseur continu-continu d'un tel groupe motopropulseur muni d'une boucle de correction.

Comme présenté en introduction, l'annulation des courants d'entrée ou de sortie du convertisseur continu-continu 5 crée une singularité qui doit être prise en compte dans la commande de ce dernier.

La solution proposée consiste en une stratégie robuste qui rejette les entrées exogènes et et qui prend en considération le fait que et sont susceptibles de s' annuler.

Une telle solution est intégrée au procédé de commande illustré par la figure 2 qui comprend les étapes suivantes.

Dans une première étape 10, on vérifie si la consigne de puissance (déterminée par la loi de gestion énergétique LGE du véhicule) au niveau du convertisseur continu-continu 5 est positive ou négative. Si elle est positive ou nulle, le procédé se poursuit par une étape 1 1. Si elle est négative, le procédé se poursuit par une étape 12.

L'étape 1 1 correspond au cas de la charge des batteries. Au cours de cette étape, on détermine une estimation de la puissance aux bornes du convertisseur continu-continu 5 en réalisant le produit du courant en sortie du convertisseur continu-continu 5 par la tension de la batterie basse tension. On détermine également que la valeur minimale de la tension du convertisseur continu-continu

5 est égale à la valeur minimale de la tension de la batterie basse tension. On détermine aussi que la valeur maximale de la tension

du convertisseur continu-continu 5 est égale à la valeur maximale de la tension de la batterie basse tension.

L'étape 12 correspond au cas de la décharge des batteries. Au cours de cette étape, on détermine une estimation de la puissance

en entrée du convertisseur continu-continu 5 en réalisant le produit du courant d' entrée du convertisseur continu-continu 5 par la tension V _hv aux bornes de l' onduleur 4. On détermine également que la valeur minimale de la tension du convertisseur continu-continu est égale à la valeur minimale de la tension aux bornes de l' onduleur. On détermine aussi que la valeur maximale de la tension du

convertisseur continu-continu est égale à la valeur maximale de la tension aux bornes de l'onduleur.

Au cours d'une quatrième étape 13, on détermine un écart σ entre l' estimation de la puissance en entrée du convertisseur continu- continu 5 et la consigne de puissance au niveau du convertisseur continu-continu 5.

Lors d'une étape 14, on détermine si l' écart σ est supérieur à la valeur de tolérance ε ( Plus cette valeur est grande, plus la commande est lisse). Si tel est le cas, on détermine que la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu est égale à la valeur minimale de la tension aux bornes du convertisseur

continu-continu. Si tel n' est pas le cas, on détermine si l'écart σ est inférieur à l' opposée de la valeur de tolérance ε. Si tel est le cas, on détermine que la consigne de tension aux bornes du convertisseur

continu-continu est égale à la valeur maximale de la tension aux

bornes du convertisseur continu-continu. Si la valeur absolue de l' écart σ est inférieure ou égale à la valeur de tolérance ε, on détermine la consigne de tension aux bornes du convertisseur

continu-continu par application de l' équation suivante : ε est la valeur de tolérance par rapport à l' écart entre la consigne de puissance du convertisseur et la puissance mesurée qu'il fournit, exprimée en Watt. Dans ce mode de réalisation de l' invention cette valeur de tolérance est de l' ordre de 200 Watt.

A l' étape 15, on détermine si la consigne de tension aux

bornes du convertisseur continu-continu est comprise entre la valeur minimale et la valeur maximale de la tension aux bornes du

convertisseur continu-continu.

Si tel n' est pas le cas, on sature la consigne de tension

aux bornes du convertisseur continu-continu avant d' émettre en sortie une consigne limitée de tension appliquée au convertisseur

continu-continu.

Par ailleurs, on peut améliorer la convergence de la commande de sorte à éliminer l'erreur statique en ajoutant une boucle de correction entre la détermination de la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu à l' étape 14 et la saturation à l' étape 15. La figure 3 illustre un procédé comprenant une telle boucle. Les étapes communes avec le procédé décrit ci-dessus portent les mêmes références et ne sont pas décrites à nouveau pour la concision de la description.

Pour réaliser la boucle de correction, on ajoute les étapes suivantes au procédé de commande.

Au cours d'une étape 16, on détermine si la valeur absolue de l' écart σ est inférieure ou égale à la valeur de tolérance ε. Si tel est le cas, on détermine que la valeur d'un premier coefficient K _i est égale à une valeur de consigne K _i ^# déterminée empiriquement. Si tel n' est pas le cas, on détermine que la valeur du coefficient K _i est nulle.

A l' étape 17, on détermine si la consigne de tension aux

bornes du convertisseur continu-continu est supérieure ou égale à la valeur maximale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu, ou si la consigne de tension aux bornes du

convertisseur continu-continu est inférieure ou égale à la valeur minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu-

continu. Si tel est le cas, on détermine qu'un deuxième coefficient G est égal à 0. Si tel n'est pas le cas, le deuxième coefficient G est égal à 1.

A l' étape 18, on réalise le produit du coefficient G par le coefficient K _i par l' écart σ.

A l'étape 19, on détermine un facteur de correction δ par intégration du produit G.K _i .σ par rapport au temps.

Il apparaît donc que le premier coefficient K _i permet de déterminer si l'écart σ se trouve dans la gamme de valeurs souhaitée de -ε à +ε. Si tel n' est pas le cas, l' intégration est interrompue en annulant le terme à intégrer.

De même, le deuxième coefficient G permet de détecter la saturation de la consigne de tension aux bornes du convertisseur

continu-continu et si tel est le cas, d'interrompre l'intégration en annulant le terme à intégrer.

A l' étape 20, on somme le facteur de correction δ avec la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu

pour obtenir une consigne corrigée de tension aux bornes du convertisseur continu-continu. Dans ce cas, la consigne corrigée de tension aux bornes du convertisseur continu-continu est substituée à la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-

continu pour l' étape 15 de saturation et pour l' étape 17 de détermination du deuxième coefficient G.

La figure 4 illustre un système de commande du convertisseur continu-continu décrit sur la figure 1. Le système de commande comprend un moyen de détermination 21 du signe de la consigne de puissance au niveau du convertisseur continu-continu 5, connecté en sortie à un moyen d' estimation 22 de la puissance aux bornes du convertisseur continu-continu 5 en fonction du signe de la consigne de puissance, du courant en sortie du convertisseur continu-continu

5, de la tension de la batterie basse tension, du courant

d'entrée du convertisseur continu-continu 5, et de la tension V _hv aux bornes de l' onduleur 4. Le moyen d' estimation 22 est également apte à déterminer la valeur maximale et la valeur minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu en fonction du signe de la consigne de puissance, et des valeurs maximales et minimales de la tension de la batterie basse tension ainsi que de la tension V _hv aux bornes de l' onduleur 4.

Un soustracteur 23 détermine un écart σ en fonction de l' estimation de la puissance en entrée du convertisseur continu-continu 5 et la consigne de puissance au niveau du convertisseur continu- continu 5.

Le système comprend un moyen de détermination 24 de la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu

recevant en entrée la valeur de l' écart σ, une valeur de tolérance ε et les valeurs maximales et minimales de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu.

La consigne de tension aux bornes du convertisseur

continu-continu est ensuite transmise à un moyen de saturation 25 qui limite la consigne de tension aux bornes du convertisseur

continu-continu à des valeurs comprises entre la valeur maximale et la valeur minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu- continu. La consigne limitée est ensuite transmise au moyen de commande du convertisseur continu-continu.

Selon un autre mode de réalisation, le système de commande décrit ci-dessus est muni d'une boucle de correction apte à améliorer la convergence de la commande.

Le système de commande comprend alors un moyen de détermination 26 d'un premier coefficient en fonction de l'écart σ et de la valeur de tolérance ε et un moyen de détermination 27 d'un deuxième coefficient en fonction de la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu et des valeurs maximale et minimale de la tension aux bornes du convertisseur continu-continu.

Un multiplicateur 28 réalise le produit du premier coefficient, par le deuxième coefficient par l' écart ε

Un intégrateur 29 détermine un facteur de correction δ par intégration du produit ainsi obtenu par rapport au temps.

Un sommateur 30 détermine une consigne corrigée de tension aux bornes du convertisseur continu-continu en sommant le facteur de correction δ à la consigne de tension aux bornes du convertisseur continu-continu.

La consigne corrigée est alors substituée à la consigne en entrée du moyen de saturation 25 et du moyen de détermination 27 du deuxième coefficient.

Le procédé et le système décrits ci-dessus permettent de faire face aux incertitudes dues à la méconnaissance de la dynamique et de l' amplitude des entrées I _onduleur et I _aux . Le procédé permet également le maintien de la puissance du convertisseur continu-continu 5 à une puissance de référence et ceci en rejetant les perturbations dues aux courants I _onduleur et I _aux . Par ailleurs, le procédé permet également de calculer la tension de consigne du convertisseur continu-continu 5 lorsque le courant à ses bornes s' annule.