ALTERNATIF.

DOMAINE DE L 'INVENTION

[001] La présente invention se rapporte au pilotage de moteurs électriques. Plus particulièrement, elle se rapporte au pilotage des moteurs électriques utilisés notamment pour la traction de véhicules.

ETAT DE LA TECHNIQUE

[002] On sait qu'un tel moteur comporte, au stator, un circuit magnétique et des bobinages de fil conducteur de l'électricité capables d'engendrer un flux magnétique statorique. Dans le cas d'un moteur synchrone, au rotor, le moteur comporte des aimants permanents et un circuit magnétique engendrant un flux magnétique rotorique. Dans le cas d'un moteur asynchrone, le moteur comporte un rotor à cage d'écureuil. Dans le cas d'un moteur réluctant, le moteur comporte un rotor réluctant. Dans beaucoup d'applications pour véhicules électriques, on utilise des moteurs synchrones. Un tel moteur est équipé d'un « resolver » donnant la position du rotor par rapport au stator. Un tel moteur est toujours associé à un onduleur pour en assurer le pilotage.

[003] L'homme du métier sait qu'en pratique, les moteurs électriques sont des machines réversibles, c'est-à-dire qu'ils fonctionnent aussi en alternateur. C'est pourquoi il est aussi usuel de parler de machines électriques. Lorsque l'on parle ci-dessous de moteur, c'est par commodité de langage, étant entendu que dans le contexte de la présente invention, on couvre en général une machine électrique, qu'elle fonctionne en moteur ou en alternateur.

[004] Dans de très nombreuses applications, notamment aux véhicules automobiles, la source d'énergie électrique est une source à courant continu comme une batterie ou une pile à combustible. Dans ce cas, l'onduleur de pilotage du moteur comporte un onduleur transformant le signal continu en un signal alternatif d'amplitude et de fréquence adaptées aux consignes de fonctionnement du moteur. Le rôle de l'onduleur triphasé associé à un moteur est de générer un couple mécanique souhaité en sortie d'arbre moteur à partir d'une alimentation de puissance continue.

[005] A titre d'illustration de l'état de la technique, on peut citer la demande de brevet US 2003/0088343 qui décrit une chaîne de traction électrique pour véhicule automobile hybride équipé d'un moteur à combustion interne et d'un moteur électrique qui intervient en assistance pour la motorisation du véhicule. Le moteur électrique est lui-même alimenté par une batterie. Quant au pilotage du moteur, ce document décrit un principe basé sur une limitation du couple en fonction de la puissance limite de la batterie. Il est fait référence à une puissance maximale de décharge. Est également décrite l'utilisation d'un capteur de courant de la batterie utilisé pour maîtriser la puissance de décharge, ainsi qu'un capteur de température de la batterie permettant de déterminer une puissance limite de la batterie en fonction d'une cartographie pré-établie de la puissance en fonction de la température, cette disposition ne permet pas des régulations très dynamiques.

[006] Dans le domaine des véhicules à traction purement électrique, on peut citer le brevet US 5,600,125 qui décrit un contrôleur pour véhicule électrique à batterie. Ce brevet opère une régulation du couple du moteur électrique en fonction de la tension de la batterie. Mais ce principe ne permet pas une bonne maîtrise du courant dans le cas de certains types de batterie, comme des batteries Li-Ion, par exemple, dont l'usage a tendance à se répandre. La tension des batteries Li-ion dépend en effet de nombreux facteurs (température, état de charge, vieillissement) et il est très problématique de réguler correctement un courant de décharge de cette façon. En outre, dans la description de ce document, la tension limite de la batterie est une valeur fixe prédéfinie, non actualisée en fonction de l'évolution de l'état de charge, de la température,... , d'où une régulation assez grossière.

[007] Dans la plupart des applications requérant des puissances importantes, on utilise des machines triphasées. Le principe de fonctionnement est le suivant : l'interaction entre le champ magnétique statorique du moteur, créé par le courant dans le bobinage, et le champ magnétique rotorique, produit un couple mécanique. A partir de la tension continue de l'alimentation, l'onduleur, grâce à trois branches de transistors de puissance, réalise un système de courants triphasés d'amplitude appropriée, de fréquence appropriée et de phase appropriée par rapport au champ rotorique, pour alimenter les trois phases du moteur. Afin de contrôler l'amplitude des courants, l'onduleur dispose de capteurs de courant permettant de connaître les courants de chaque phase du moteur. Pour contrôler la fréquence et la phase des courants, l'onduleur reçoit les signaux d'un resolver qui mesure la position du rotor par rapport au stator.

[008] Le contrôleur général est équipé d'une modélisation du moteur qui permet de connaître exactement les courants de phases à réaliser pour obtenir le couple moteur souhaité. L'onduleur, à partir de la modélisation du moteur, détermine les consignes des courants de phase du moteur et les réalisent grâce à ses régulateurs. L'onduleur n'asservit donc pas le couple, mais le courant du moteur. En fonction des différentes conditions de fonctionnement (température du moteur, température de l'onduleur, longueur des câbles) et de la dispersion de fabrication des onduleurs et des moteurs, pour un courant moteur donné, les pertes du moteur, de l'onduleur et des câbles peuvent varier. En conséquence, la puissance, donc le courant absorbé sur la source peuvent être différents d'un cas à l'autre.

[009] En conséquence, il est nécessaire de modéliser les pertes d'un système onduleur- moteur choisi comme étalon, la modélisation étant effectuée à une température donnée. La température est en général choisie plutôt haute de façon à surestimer les pertes du moteur, celles-ci étant parmi toutes les pertes celles qui sont les plus dépendantes de la température. De cette façon, pour une consigne couple donnée, on surestime le courant à prélever sur la source de courant pour garantir que le courant ne dépasse pas le courant acceptable par la source.

[0010] Un autre exemple de régulation basée sur une modélisation peut être consulté dans la demande de brevet EP 1410942. Celle-ci décrit aussi un contrôleur pour véhicule électrique à batterie. En particulier, elle décrit une limitation de la consommation du courant de la source par l'intermédiaire du pilotage moteur, ladite limitation étant basée sur une modélisation du moteur, c'est-à-dire l'établissement d'une cartographie du moteur en fonction de différents paramètres. [0011] Cette approche n'est pas optimale parce qu'il est difficile d'effectuer une modélisation suffisamment représentative de tous éléments dans tous les cas d'usage. En pratique, on réalise des modélisations sur banc en laboratoire et non pas sur véhicule ou, même si l'on poursuit par des modélisation sur véhicule, on ne balaye pas tous les cas d'usage de celui-ci, sans parler de la prise en compte du vieillissement des composants dans la modélisation.

[0012] Cette approche (modélisation) conduit donc à ne pas utiliser la pleine puissance de la source dans les cas ou les pertes réelles sont plus basses que celles estimées (basse température par exemple) et elle ne tient pas compte du vieillissement et donc de la perte de rendement de l'onduleur ou du moteur. Ainsi, les performances maximales ne sont pas garanties dans toutes les conditions.

[0013] L'objectif de l'invention est de s'affranchir de la nécessité de modéliser les pertes et de proposer les moyens d'un meilleur pilotage du moteur.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION

[0014] L'invention propose une installation comprenant une source d'énergie électrique comportant au moins deux éléments de technologies différentes et un onduleur de pilotage d'un moteur électrique, le moteur comportant un stator ayant au moins deux phases et un rotor, ledit onduleur comportant :

• deux bornes de branchement à un bus continu associé à une source d'énergie électrique à courant continu et à tension électrique continue,

· un générateur de courant alternatif délivrant un courant à un bornier destiné à être connecté aux phases dudit moteur électrique,

• une ligne d'alimentation entre les bornes de branchement et le générateur,

• une ligne de mesure de courant d'alimentation sur laquelle circule une mesure du courant sur la ligne d'alimentation, • au moins une ligne de mesure de courant moteur sur laquelle circule une mesure du courant alternatif sur certaines phases alimentant ledit moteur électrique de façon à connaître le courant alternatif circulant dans chacune des phases,

• une entrée recevant des informations comprenant au moins une valeur de « courant limite de la source » pour le courant circulant sur la ligne d'alimentation, ledit courant limite de la source considérant globalement lesdits au moins deux éléments de technologies différentes, et comprenant une consigne de couple demandé (Ccons),

• un contrôleur recevant les mesures de courant sur la ligne d'alimentation, les mesures du courant de phases du moteur électrique, les courants limites de la source (Idc max et Idc min), la consigne couple demandé (C CAN), le contrôleur permettant de piloter les courants de phase du moteur électrique en fonction de la consigne couple demandé et en maintenant le courant passant par la ligne d'alimentation à une valeur compatible avec les limites de la source.

[0015] Dans une mise en œuvre particulièrement intéressante lorsque l'invention est appliquée au pilotage des moteurs de traction d'un véhicule, le « courant limite de la source » comprend une consigne de courant maximal (de signe positif) correspondant à un courant soutiré à la source d'énergie électrique lorsque le moteur fonctionne en mode traction et une consigne de courant minimal (de signe négatif) correspondant à un courant renvoyé sur le bus à courant continu, en général pour recharger la source d'énergie électrique, lorsque le moteur électrique fonctionne en mode freinage récupératif.

[0016] Dans le présent mémoire, on entend par « source » l'ensemble des moyens électriques permettant soit de délivrer, en mode traction, soit d'absorber, en mode freinage électrique, une puissance donnée. Les types de sources qui peuvent être présent sur le bus continu sont au nombre de trois :

• les sources bidirectionnelles, c'est-à-dire les sources dans lesquelles le courant

électrique peut circuler dans les deux sens, donc capables de délivrer un courant électrique sur le bus continu ou d'absorber un courant électrique en provenance du bus continu : batteries, super-condensateurs, ou même machine électrique couplée à une roue inertielle,...

• les sources unidirectionnelles, et parmi celles-ci : o les sources d'alimentation électrique pure, capables seulement de délivrer un courant électrique sur le bus continu : piles à combustible, alternateur entraîné par un moteur thermique (en négligeant le frein moteur d'un moteur thermique), ...

o les dissipateurs purs capables seulement d'absorber un courant électrique en provenance du bus continu : résistances de dissipation, ...

[0017] L'invention se rapportant à une installation comprenant une source d'énergie électrique comportant au moins deux éléments de technologies différentes, elle peut s'appliquer à une source bidirectionnelle couplée à un dissipateur pur, ou à une source d'alimentation électrique pure (pile à combustible) couplée à un dissipateur pur, ou une source bidirectionnelle couplée à une source d'alimentation électrique pure (pile à

combustible) ou encore les trois catégories combinées, ou encore plusieurs éléments d'une même catégorie mais de technologies différentes.

[0018] Pour des raisons d'optimisations diverses qui ne font pas partie de l'exposé de la présente invention, on peut être amené à installer à bord d'un véhicule des sources de différentes technologies. Par exemple, la source peut comporter l'association de plusieurs éléments électriques capable de stocker de l'énergie électrique (batterie et supercondensateurs par exemple). La source peut aussi comporter un accumulateur électrique et une résistance de dissipation. Bien entendu il convient de gérer l'envoi de courant de recharge vers la batterie et/ou vers la résistance de dissipation. Dans tous les cas, la gestion de la circulation ou de l'aiguillage d'énergie vers ou depuis des éléments de technologies différentes ne fait pas partie de la présente invention.

[0019] La présente invention ne s'intéressant pas à l'aspect de la gestion de deux éléments ou plus utilisés pour délivrer une puissance électrique et/ou utilisés pour absorber une puissance électrique, on conviendra que, pour les besoins de la présente invention, le « courant limite de la source » doit être considéré globalement, pour l'ensemble de différents éléments de la source utilisés en parallèles, comme un accumulateur électrique et une résistance de dissipation. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0020] La suite de la description permet de bien faire comprendre tous les aspects de l'invention au moyen des dessins joints dans lesquels :

- la figure 1 illustre un onduleur selon l'invention ;

la figure 2 est un schéma bloc représentant un traitement spécifique de l'onduleur de l'invention ;

la figure 3 est un schéma bloc d'un dispositif additionnel de l'onduleur de l'invention la figure 4 illustre une mise en œuvre particulière de l'invention à une source bidirectionnelle (batterie) couplée à un dissipateur pur.

DESCRIPTION DE MEILLEURS MODES DE REALISA TION DE L 'INVENTION

[0021] A la figure 1, on voit un onduleur 1, un moteur électrique triphasée 6, une batterie 8 constituant la source d'énergie électrique continue et un bus CAN ® 7 sur lequel circulent des informations utilisées par l'onduleur 1. Le moteur électrique triphasée comporte un stator ayant au moins trois phases U, V, W et un rotor.

[0022] L'onduleur 1 comporte deux bornes 2 et 10 de branchement à un bus à courant continu (bus DC) associé à une source d'énergie électrique à courant continu et à tension électrique continue. Il comporte un générateur de courant alternatif 3 délivrant un courant à un bornier 4 destiné à être connecté aux phases U, V et W dudit moteur électrique 6. L'onduleur 1 comporte une ligne d'alimentation 20 entre la borne 2 et le générateur de courants 3. L'onduleur 1 comporte un contrôleur 5 et un étage de pilotage 9 recevant des ordres de pilotage du contrôleur 5 et assurant le pilotage des transistors de puissance du générateur de courants 3. [0023] Dans une mise en œuvre préférée de l'invention, afin de permettre un pilotage ayant d'excellentes performances, le rotor du moteur électrique 6 est un moteur synchrone et est associé à un resolver 60 donnant la position relative entre rotor et stator. L'onduleur 1 comporte alors une entrée 51 recevant le signal délivré par ledit resolver. Cependant, cette disposition n'est pas limitative ; l'homme du métier sait qu'il existe des algorithmes qui permettent, à partir des mesures de courants et de tensions de phase, d'estimer la position du rotor par rapport au stator.

[0024] On a vu dans la partie introductive de la présente demande de brevet qu'une des caractéristiques essentielles de la présente invention est de disposer d'un contrôleur permettant de piloter les courants de phase du moteur électrique en fonction de la consigne couple demandé et en maintenant le courant passant par la ligne d'alimentation à une valeur compatible avec les limites de la source. A cette fin, dans la mise en œuvre non limitative décrite dans le présent mémoire, l'onduleur comporte encore une ligne de mesure de tension d'alimentation 220 sur laquelle circule une mesure de la tension sur la ligne d'alimentation 20, et le contrôleur 5 reçoit en outre la mesure de la tension sur la ligne d'alimentation 20. Il s'avère en effet avantageux de mettre en œuvre, dans le contrôleur, une loi de régulation qui utilise la tension d'alimentation dans ses paramètres. Le contrôleur 5 reçoit aussi les signaux du resolver 60. A partir de ces informations, le contrôleur 5 détermine un couple de pilotage (Cpil) du moteur électrique pour piloter les courants de phase du moteur électrique, de façon à ce que ledit couple de pilotage (Cpil) soit identique à la consigne de couple demandé (Ccons) tant que le courant sur la ligne d'alimentation 20 reste éloigné du courant limite de la source et, lorsque le courant sur la ligne d'alimentation 20 atteint le courant limite de la source, ledit couple de pilotage (Cpil) est réduit par rapport à la consigne de couple demandé (Ccons) de façon à ne pas dépasser le courant limite de la source sur la ligne d'alimentation 20.

[0025] Très avantageusement, plusieurs capteurs sont directement intégrés à l'onduleur selon l'invention. Mais, il doit être entendu que ce qui est essentiel à l'invention, ce n'est pas l'intégration des capteurs en soi, mais le fait que les signaux qu'ils délivrent soient utilisés directement comme paramètres de la régulation effectuée par l'onduleur. Ceci étant précisé, l'onduleur intègre un capteur de courant 21 sur la ligne d'alimentation, ledit capteur de courant 21 délivrant sa mesure sur ladite ligne de mesure de courant d'alimentation 210. L'onduleur intègre aussi un capteur de tension 22 de la ligne d'alimentation, ledit capteur de tension 22 délivrant sa mesure sur ladite ligne de mesure de tension d'alimentation (220). L'onduleur intègre encore une résistance 23 de la figure 1 câblée entre le pôle positif +DCBus et le pôle négatif -DCBus de la ligne d'alimentation 20 ; cette résistance, de valeur très élevée pour n'absorber qu'une puissance négligeable, sert à la décharge des condensateurs de l'onduleur lors de l'extinction du véhicule, pour des raisons de sécurité. L'onduleur intègre encore un capteur de courant alternatif, plus précisément deux capteurs de courant de courant alternatif 41, 42 installés sur certaines phases alimentant ledit moteur électrique synchrone 6, à savoir sur les phases U et W, le courant sur la phase V étant la somme des courants de phase U et de phase W. Ces courants alternatifs alimentent le moteur électrique synchrone 6. Lesdits capteurs de courant alternatif 41, 42 délivrent leur mesure sur deux (410, 420) desdites au moins une ligne de mesure de courant moteur.

[0026] L'onduleur 1 comporte un capteur de courant 21 sur la ligne d'alimentation 20, ainsi qu'un capteur de tension 22. L'onduleur 1 comporte encore une entrée 52 recevant des informations circulant sur le bus CAN ® 7. Parmi ces informations, il y a la consigne de courant limite Idc max de la source (consigne de signe positif) correspondant à un courant soutiré à la source d'énergie électrique lorsque le moteur fonctionne en mode traction et la consigne de courant minimal Idc min de la source (consigne de signe négatif) correspondant à un courant renvoyé à la source d'énergie électrique lorsque le moteur électrique fonctionne en mode freinage récupératif. Cette dernière est le courant de recharge le plus intense que la source puisse accepter.

[0027] Soulignons que les consignes de courant sont elles mêmes calculées en permanence en fonction de l'état du véhicule. Lorsque le courant renvoyé vers la source ne peut qu'être absorbé par ladite source, c'est un courant de recharge dont la valeur limite dépend de l'état de charge de la source et de sa technologie. Par exemple, une batterie au plomb n'admet que des courants de recharge faibles alors qu'un banc de super-condensateurs admet des courants de recharge élevés et identiques aux courants de décharges. Des Batteries Lithium polymère ou des batteries Lithium Ion acceptent des courants de charge assez importants mais toutefois moindres que les courants de décharge. En résumé, la détermination de valeurs de « courant limite de la source » dépend de la technologie d'accumulateur électrique utilisé, de l'état de charge de l'accumulateur et des conditions de véhicules, toutes choses en dehors du cadre de la présente invention. Lesdites valeurs constituent des données d'entrées que la présente invention permet d'exploiter de manière astucieuse.

[0028] L'onduleur 1 comporte un contrôleur 5 qui reçoit les signaux du capteur de tension 22 sur la ligne d'alimentation 2, du capteur de courant 21 sur la ligne d'alimentation 2, du resolver 60, du courant de chaque phase du moteur électrique synchrone grâce aux capteurs 41 et 42, les courants limites Idc max et Idc min de la batterie 8, la consigne couple demandé C CA tel que souhaité circulant aussi sur le bus CAN ® 7.

[0029] On voit à la figure 2 que le contrôleur 5 comporte un régulateur de courant de bus agissant sur la consigne de couple Cpil, ce régulateur comportant une branche Bl de traitement recevant la consigne de courant maximal Idc max, une branche B2 de traitement recevant la consigne de courant minimal Idc min et un module de test T permettant de basculer entre l'une ou l'autre ligne selon le signe du courant.

[0030] Le courant transitant sur la ligne d'alimentation 20 est mesuré par le capteur de courant 21 (voir figure 1) qui communique la mesure Idc du courant au module de test T qui, à son tour et selon le signe du courant, envoie la mesure Idc sur la branche Bl en cas de valeur positive, c'est-à-dire de fonctionnement en traction du moteur 6, ou sur la branche B2 en cas de valeur négative, c'est-à-dire de fonctionnement en freinage récupératif.

[0031] Une mesure du courant de deux des trois phases du moteur 6 est également effectuée par un capteur 41 sur la phase U du moteur 6 et par un capteur 42 sur la phase W du moteur 6. Ces valeurs de courant sont communiquées au contrôleur qui calcule le courant sur la phase V.

[0032] Par ailleurs, le contrôleur transforme la consigne de couple demandé C CAN en consigne de couple de pilotage Cpil du moteur 6 comme on va l'expliquer ci-dessous puis transforme ce couple de pilotage Cpil en valeur de courant de phase moteur d'une façon classique et bien connue de l'homme du métier. [0033] Revenons à la figure 2 et considérons d'abord la branche Bl . Cette branche correspond au fonctionnement en mode moteur où l'onduleur consomme du courant sur la source. Considérons que la consigne de couple Ccons est identique à la consigne de couple demandé C CAN circulant sur le bus CAN ®. La consigne de couple de pilotage Ccons est positive (Ccons > 0) en marche avant ou elle est négative (Ccons < 0) lorsque le conducteur du véhicule a sélectionné la marche arrière. Au passage, signalons que le resolver 60 communique au contrôleur 5 une information qui permet à celui-ci de connaître la vitesse du véhicule, avec son signe, permettant donc de connaître le sens de déplacement du véhicule. Dès lors, par comparaison des signes du couple souhaité C CAN d'une part et de la vitesse de véhicule d'autre part, le contrôleur 5 peut déterminer s'il fonctionne en mode traction ou en mode freinage.

[0034] Un sommateur 91 reçoit d'une part la consigne de courant limite Idc max de la source et d'autre part la mesure de courant Idc et délivre l'écart de courant par rapport à la valeur de courant limite de la source. Ledit écart est traité par un régulateur « Proportionnel Intégral » 92 et par un écrêteur 93 qui limite le résultat après régulateur Proportionnel Intégral 92 à la valeur « moins la valeur absolue du couple de consigne Ccons ». Le résultat, éventuellement plafonné par l'écrêteur 93, passe ensuite par un module « signe du couple » 94 qui maintient le signe du résultat ou le change, selon que la consigne initiale de couple voulue par le conducteur du véhicule est un couple tendant à augmenter le mouvement de déplacement du véhicule vers l'avant (signe positif) ou à l'augmenter vers l'arrière (marche arrière, signe négatif) pour obtenir le résultat Ct. Le résultat Ct entre dans un sommateur 95 qui reçoit par ailleurs la valeur de consigne de couple Ccons et délivre une consigne couple de pilotage Cpil pour piloter le couple du moteur électrique 6.

[0035] Ainsi, si l'on est en mode traction (couple de consigne positif, supposé proche du couple maximal pour le raisonnement, branche Bl), si le courant Idc max vaut 100A, si le courant mesuré vaut 105 A, au-delà de la limite, le sommateur 91 délivre une valeur -5 A négative, dont l'amplitude est proportionnelle au dépassement, transformée en couple d'écart de valeur proportionnelle au dépassement et de signe « moins » par le régulateur Proportionnel Intégral 92. Ensuite, il y a inversion du signe du couple d'écart par le module « signe du couple » 94 car on est en mode traction. Après le sommateur 95, le couple d'écart Ct est retranché du couple de consigne Ccons pour donner un couple de pilotage moteur Cpil réduit pour tenir compte du dépassement de courant admissible par la source. Dans tous les cas où la sortie du régulateur Proportionnel Intégral 92 est une valeur nulle, la sortie de l'écrêteur 93 est une valeur nulle, la sortie du module « signe du couple » 94 est une valeur nulle et le couple de pilotage Cpil reste identique à la consigne de couple Ccons. Si le courant Idc est positif alors que la consigne de couple est négative (le véhicule est en marche arrière et en fonctionnement moteur), alors le régulateur augmente (c'est-à-dire fait tendre vers 0) la consigne pour diminuer la consommation sur la source.

[0036] La branche B2 correspond au fonctionnement en mode freinage récupératif où l'onduleur injecte du courant sur la source. La consigne de couple Ccons est positive (Ccons > 0) en marche arrière ou elle est négative (Ccons < 0) en marche avant. Le principe de fonctionnement est identique. En marche avant, la consigne de couple Ccons est inférieure à zéro ; la sortie du régulateur Proportionnel Intégral 92B est cette fois positive ; le module « signe du couple » 94B inverse le signe cette fois quand la consigne de couple est négative.

[0037] Dans tous les cas de figure, le mécanisme tend à réduire (en valeur absolue) la consigne de couple résultante dite couple de pilotage par rapport à la consigne de couple (originelle).

[0038] La puissance consommée sur la source pour un courant moteur donné varie en fonction d'un grand nombre de paramètres. Même s'il était possible de modéliser l'influence de chaque paramètre (température, longueur et type de câble, vieillissement) sur les pertes, ce travail est à répéter au moins sur chaque moteur et sur chaque électronique. De plus toutes ces modélisations, sont à implanter dans une unité centrale qui doit en temps réel calculer que la consigne de couple qu'elle demande à l'onduleur n'engendre pas des pertes, donc une puissance, et finalement un courant consommé sur la source qui est inacceptable par celle-ci. Ceci est vrai lorsque le système onduleur-moteur est consommateur de courant, mais il l'est aussi lorsque ce système est générateur. Dans ce deuxième cas, il faut également vérifier que le courant injecté vers la source est acceptable. Contrairement à l'approche décrite ci-dessus, la présente invention permet à tout moment, indépendamment du niveau de pertes dans le moteur électrique piloté et dans l'onduleur lui-même, sans devoir recourir à un étalonnage, d'une façon auto adaptative à la dérive des composants pouvant provoquer une variation desdites pertes, de toujours être en mesure de prélever le courant maximal admissible sur la source, ou de lui injecter le courant de recharge maximal qu'elle permet sans endommager ladite source de courant continu. Dès lors, on optimise la puissance globale du système onduelur-moteur, c'est-à-dire par exemple du système de traction électrique installé sur un véhicule, sans devoir adopter dans le dimensionnement de trop grands coefficients de sécurités qui seraient préjudiciables, à iso puissance, au poids du système, ou à iso coefficient de sécurité, en diminuant le risque d'endommagement.

[0039] Le fait d'avoir ajouté une mesure du courant de bus permet maintenant de réaliser au sein de l'onduleur la maîtrise de ce courant. En effet, un régulateur interne modifie en temps réel le pilotage du moteur afin de respecter un courant maximum (consommé sur la source) ou minimum (injecté sur la source) de la source.

[0040] La gestion du système en est grandement simplifiée. Il n'y a plus besoin de connaître les caractéristiques des éléments moteur, onduleur, câble. Une unité centrale du véhicule (non représentée) envoie par le bus CAN ® 7 au onduleur deux consignes de courant de bus : courant de bus maximum (Idc Max > 0) et courant de bus minimum (Idc Min < 0). L'onduleur 1 respecte la consigne de couple venant d'une unité centrale du véhicule tant que le courant de bus reste entre les valeurs Idc Min et Idc Max. Lorsque le régulateur du courant de bus fonctionne pour ne pas dépasser ces limites, la consigne couple n'est plus respectée. De manière avantageuse pour la gestion globale du véhicule, l'onduleur 1 envoie en permanence (par le bus CAN ® 7) à l'unité centrale du véhicule la valeur du couple réellement généré.

[0041] Dans une mise en œuvre de l'invention particulièrement avantageuse pour assurer un fonctionnement agréable d'un véhicule automobile à traction électrique, on ajoute au contrôleur 5 un traitement de la consigne de couple demandé C CAN pour obtenir une consigne de couple de pilotage Ccons retraitée, ce traitement étant illustré à la figure 3. A la figue 3, on voit que le contrôleur comporte un bloc « rampe de couple » 96 recevant en entrée la consigne de couple C CAN venant par le réseau de communication CAN ® 7 (voir figure 1), recevant un état INC signifiant que l'augmentation du couple est autorisée, recevant un état DEC signifiant que la diminution du couple est autorisée, et délivrant le couple de consigne Ccons effectivement utilisé dans le traitement illustré au moyen de la figure 2.

[0042] En fonctionnement normal du véhicule, c'est-à-dire lorsque le courant de Idc n'a pas atteint l'une des limites, les sorties de l'ensemble régulateur Proportionnel Intégral 92 et l'écrêteur 93 et l'ensemble régulateur Proportionnel Intégral 92B et l'écrêteur 93B sont des valeurs nulles, qui activent l'état INC si C CAN > Ccons, ou qui activent l'état DEC si C CAN < Ccons. Dans ce cas, tant que la consigne de couple demandé C CAN est supérieure à la consigne de couple de pilotage Ccons (C CAN > Ccons), on incrémente Ccons de AC/ΔΤ selon une rampe choisie et de la même manière, tant que la consigne de couple demandé C CAN est inférieur à la consigne de couple de pilotage Ccons (C CAN < Ccons), on décrémente Ccons de AC/ΔΤ selon une rampe choisie ; Cela permet d'obtenir un fonctionnement très progressif du véhicule alors que la variation de la consigne de couple demandé C CAN peut être brutale, et surtout elle est transmise en paliers successifs parce que son rafraîchissement intervient par exemple toutes les 20 milli-secondes.

[0043] En fonctionnement bridé du véhicule, c'est-à-dire lorsque le courant de Idc a atteint l'une des limites, l'une des sorties de l'ensemble régulateur Proportionnel Intégral 92 et l'écrêteur 93 ou de l'ensemble régulateur Proportionnel Intégral 92B et l'écrêteur 93B est une valeur différente de zéro, ce qui désactive soit l'état INC soit l'état DEC selon que l'onduleur soit consommateur ou générateur d'énergie et que l'on roule en marche avant ou en marche arrière. En résumé, il y a quatre cas :

i) marche avant et consommateur d'énergie, on interdit INC ;

ii) marche avant et générateur d'énergie, on interdit DEC ;

iii) marche arrière et consommateur d'énergie, on interdit DEC ;

iv) marche arrière et générateur d'énergie, on interdit INC.

Autrement dit, on interdit à la consigne de couple de pilotage Ccons de continuer à augmenter, quelle que soit l'augmentation de la consigne de couple demandé C CAN afin de ne pas tendre à augmenter la consommation de courant Idc et de ce fait « charger » encore davantage l'ensemble régulateur Proportionnel Intégral 92 et l'écrêteur 93 qui, de toute manière, ne pourra pas autoriser une consigne de couple Ccons supérieur à celle atteinte lorsque que ledit ensemble régulateur Proportionnel Intégral 92 et l'écrêteur 93 est entré en fonctionnement. En revanche, on autorise la consigne de couple de pilotage Ccons à diminuer.

[0044] En conclusion, indiquons que l'invention permet également d'effectuer des contrôles de bon fonctionnement du système onduleur-moteur. En effet, des contrôles de cohérence de puissance consommée (ou générée) peuvent être effectués entre l'entrée de l'onduleur sur ligne d'alimentation 20 et la sortie de l'onduleur 1 sur les phases U, V, W du moteur 6. De plus, le capteur de courant 21 permet de calculer en temps réel le rendement de l'onduleur 1. En outre, l'invention permet de faire des contrôles de cohérence. Par exemple, si le resolver 60 du moteur 6 se décale accidentellement, l'asservissement en courant du moteur va fonctionner normalement mais le champ magnétique statorique ne sera pas phasé correctement par rapport au rotor. Le couple réellement engendré sera plus faible que le couple de consigne. Soulignons le ce contrôle de cohérence est possible même si le couple n'est pas mesuré. La puissance mécanique en sortie du moteur 6 vaut le produit du couple mécanique par la vitesse de rotation. La puissance électrique consommée en entrée de l'onduleur doit correspondre à la puissance mécanique additionnée des pertes. Grâce à la mesure de la tension et du courant de ligne d'alimentation 20, cette puissance électrique est connue et permet d'estimer une puissance mécanique (en retranchant une valeur plausible de pertes), ce qui permet d'estimer le couple mécanique à l'arbre de sortie du moteur. On peut alors comparer ce couple mécanique à la consigne de couple. Un écart au delà d'un seuil expérimental permet d'activer une alerte, et on peut proposer comme aide au dépannage les causes possibles que sont un défaut du resolver 60 ou d'un capteur de courant de phase ou celui du bus DC, la mesure de tension du bus DC, ....

[0045] A la figure 4, on voit un dispositif de gestion de la puissance électrique en freinage 14 connecté d'une part à un onduleur 1B alimentant une machine électrique 6B de traction d'un véhicule et d'autre part à une batterie 8B de stockage d'énergie électrique. La batterie 8B comporte un système de gestion de batterie 31. Le dispositif de gestion de la puissance électrique en freinage 14 comporte un bus continu 20B dont on voit la ligne positive + et la ligne négative— . Le dispositif de gestion de la puissance électrique en freinage 14 comporte une branche de dissipation 1D connectée à la ligne positive + à et la ligne négative— . Cette branche de dissipation 1D comporte un interrupteur électronique de dissipation 1D1, constitué par exemple par un transistor, connecté en série avec une résistance de dissipation 1D2. On voit encore une diode 1D4 qui, lors de l'ouverture de l'interrupteur électronique de dissipation 1D1, permet au courant qui circulait dans la résistance de dissipation 1D2 de s'annuler. Ceci est d'autant plus utile que ce circuit est inductif. Le dispositif de gestion de la puissance électrique en freinage 14 comporte un capteur de courant 15 sur le bus continu 20B.

[0046] Le contrôleur 1B est tout à fait comparable au contrôleur 1 de l'exemple précédent. Sa description n'est pas reprise et le dessin de la figure 5 est simplifié. Le capteur de courant 15 est représenté à la figure 4 pourrait être celui intégré à l'onduleur 1B, et inversement l'onduleur pourrait utiliser l'information provenant d'un capteur extérieur tel que le capteur de courant 15. L'objet de l'exemple décrit avec l'appui de la figure 4 est de décrire une application de l'invention à une « source » comportant des éléments de deux technologies différentes : une batterie 8B et une résistance de dissipation 1D2.

[0047] Un contrôleur 18 assure le pilotage du dispositif de gestion de la puissance électrique en freinage 14. On voit qu'il reçoit du système de gestion de batterie 31, via un bus CAN® 180, différentes informations utiles à la gestion de la puissance de freinage, dont une consigne de « courant limite de recharge de la batterie » Ic recharge max, une mesure du courant sur le bus continu 20B délivrée par le capteur du courant 15, via une ligne 150. Le contrôleur 18 comporte un comparateur évaluant la différence entre le courant limite de recharge de la batterie et le courant sur le bus continu, le contrôleur comportant une unité assurant le pilotage de l'interrupteur électronique de dissipation selon un cycle maintenant le courant de charge de la batterie égal au courant limite de recharge de la batterie lorsque le courant sur le bus continu n'est pas inférieur au courant limite de recharge de la batterie.

[0048] Ainsi, le pilotage de la puissance de dissipation, c'est-à-dire la part du de la puissance produite par la machine électrique 21 qui ne peut pas être utilisée pour charger la batterie 30, se fait par un rapport cyclique approprié d'ouverture et fermeture de l'interrupteur électronique de dissipation 1D1 ; le temps pendant lequel l'interrupteur électronique de dissipation 1D1 est ouvert varie en fonction de l'écart entre la consigne de courant maximal de charge de la batterie et la mesure du courant par le capteur de courant 15. [0049] Dans cet exemple, le contrôleur intégré à l'onduleur permet de piloter les courants de phase du moteur électrique en fonction de la consigne couple demandé et en maintenant le courant passant par la ligne d'alimentation 20B à une valeur compatible avec les limites de la source, celle-ci étant considérée globalement, à savoir formée la batterie 8B et la résistance de dissipation 1D2.

[0050] En synthèse, soulignons que la présente invention permet de contrôler le courant prélevé (ou injecté) par l'onduleur sur la source d'énergie électrique grâce à un régulateur agissant sur une grandeur influente de la puissance consommée. Il s'agit d'agir sur le couple moteur afin de diminuer la puissance prélevée (ou injectée) en entrée d'onduleur et par conséquence de diminuer le courant consommé. Quel que soit le type de moteur, l'onduleur intègre une boucle de pilotage moteur chargée d'asservir une consigne interne de couple. Sur la base d'une consigne de couple venant de l'extérieur de l'onduleur (action du conducteur du véhicule, éventuellement via un superviseur véhicule), et en mesurant un courant prélevé (en mode traction) ou injecté (en freinage récupératif) sur la source d'énergie électrique, de consommation à respecter, la présente invention permet d'adapter la consigne effective de couple moteur afin de respecter un courant maximal admissible par la source d'énergie électrique. Bien que l'invention ait été décrite en faisant référence à un moteur synchrone, à un resolver, elle peut aussi s'appliquer au pilotage d'un moteur asynchrone ; elle peut aussi s'appliquer au pilotage d'un moteur synchrone sans recourir à un capteur de position relative du rotor par rapport au stator (resolver) ; elle peut aussi s'appliquer avec ou sans mesure de la tension d'alimentation, tout en appliquer les éléments essentiels de l'invention, rappelés ci- dessus. Au final, grâce à une mesure de courant d'alimentation de l'onduleur et à un régulateur agissant sur une grandeur significative de la puissance consommée (ou injecté) sur la source, l'onduleur permet une excellente maîtrise, très fine, très réactive, du courant sur la ligne d'alimentation électrique.