FR3122292A1 - Système de régulation de tension d’un réseau d’alimentation électrique - Google Patents

Système de régulation de tension d’un réseau d’alimentation électrique Download PDF

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Abstract

Système de régulation de tension pour réseau d’alimentation électrique La présente invention concerne un système de régulation de tension (2) d’un réseau d’alimentation électrique (1) pourvu d’un élément de stockage d’énergie électrique (7), ledit système de régulation de tension (2) étant configuré pour réguler une tension d’alimentation d’une machine électrique tournante (3) via un premier mode de régulation (13), caractérisé en ce que le système de régulation de tension (2) est configuré pour réguler la tension d’alimentation de la machine électrique tournante (3) via un deuxième mode de régulation (14), le système de régulation de tension (2) comprenant des moyens de détection (18) d’une déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique (7), le système de régulation de tension (2) étant configuré pour appliquer le deuxième mode de régulation (14) en cas d’une détection d’une déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique (7). (Figure 1)

Description

Système de régulation de tension d’un réseau d’alimentation électrique
La présente invention se rapporte au domaine des réseaux d’alimentation électrique d’un véhicule automobile, et concerne plus particulièrement un système de régulation de tension de tels réseaux d’alimentation électrique.
Un réseau d’alimentation électrique est notamment relié à une machine électrique tournante comprenant un rotor aimanté ou bobiné et un stator bobiné, qui prend au moins la forme d’un alternateur, apte à fournir de l’énergie électrique au réseau d’alimentation électrique par transformation d’énergie mécanique. Le cas échéant, cette machine électrique peut être réversible. La machine électrique est apte à fonctionner dans un mode moteur afin de fournir un couple positif, dans lequel l’alimentation électrique du stator permet de faire tourner le rotor et de participer ainsi à une propulsion du véhicule thermique ou hybride. Cette machine électrique peut également fonctionner dans un mode alternateur, également appelé mode générateur, afin de fournir un couple négatif dans lequel le rotor, en rotation du fait du roulage du véhicule, est apte à générer par électromagnétisme au sein du stator un courant électrique afin que cette énergie électrique soit transmise au réseau d’alimentation électrique du véhicule.
Le réseau d’alimentation électrique peut comprendre aussi bien un élément de stockage d’énergie électrique qu’une pluralité de composants électriques destinés à assurer une fonction de sécurité, de confort ou autres, au sein du véhicule. Ces composants électriques peuvent être alimenté par l’élément de stockage d’énergie électrique et/ou par l’énergie électrique directement produite par la machine électronique tournante. La présence de l’élément de stockage d’énergie électrique sur le réseau d’alimentation permet de fournir l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement des composants électriques lorsque la machine électrique tournante n’est pas en marche, et elle permet en outre de lisser les ondulations de tension qui peuvent découler d’une fourniture d’énergie électrique via la machine électrique tournante dont l’inertie peut créer une certaine latence entre le besoin de courant électrique des composants et la fourniture d’énergie via la machine électrique tournante. En d’autres termes, la participation de l’élément de stockage d’énergie électrique permet de stabiliser la tension et de fournir sans latence le courant circulant dans le réseau pour l’alimentation de ces composants électriques.
Il est connu d’associer à un tel réseau d’alimentation, et à une machine électrique tournante associée, un système de régulation de tension dont la fonction est de piloter le courant rotor de la machine électrique tournante pour que le courant produit au stator à destination du réseau d’alimentation réalise la tension prédéterminée. Un tel système de régulation peut prendre la forme d’une boucle d’asservissement dans laquelle une consigne de tension prédéterminée est soustraite à la mesure de la tension du réseau d’alimentation afin de calculer l’erreur entre la consigne et la mesure. Cette erreur est envoyée dans un bloc correcteur d’erreur afin de contrôler le courant rotor. Sous le contrôle du système de régulation, le rotor est ainsi magnétisé et il en résulte lors de la rotation du rotor une force électromotrice dans le stator afin d’atteindre la tension du réseau d’alimentation souhaité par la consigne.
Une telle boucle d’asservissement met en œuvre un ou plusieurs blocs calculateurs notamment un correcteur erreur du type proportionnel et intégral, avec un ou plusieurs paramètres de réglage, tel que le gain proportionnel et la bande passante du correcteur intégral, ces paramètres étant calculés pour un fonctionnement optimal du réseau d’alimentation, avec l’ensemble des composants électriques et l’élément de stockage d’énergie électrique.
Il convient de noter que l’action d’un tel système de régulation peut ne pas être optimale lorsque l’élément de stockage d’énergie électrique est indisponible, par exemple en étant déconnecté de manière volontaire ou involontaire, puisqu’en l’absence de cet élément de stockage d’énergie électrique, il peut se produire des oscillations de tension sur le réseau électrique, à savoir des surtensions et/ou des sous-tensions, qui peuvent être néfastes aux composants électriques connectés.
La présente invention permet de pallier ce problème en proposant un système de régulation de tension d’un réseau d’alimentation électrique d’un véhicule pourvu d’au moins un élément de stockage d’énergie électrique, ledit système de régulation de tension étant configuré pour réguler une tension d’alimentation d’une machine électrique tournante via un premier mode de régulation dans lequel le système de régulation de tension applique au moins une première valeur corrective, caractérisé en ce que le système de régulation de tension est configuré pour réguler la tension d’alimentation de la machine électrique tournante via un deuxième mode de régulation dans lequel le système de régulation de tension applique au moins une deuxième valeur corrective, le système de régulation de tension comprenant des moyens de détection d’une déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique, le système de régulation de tension étant configuré pour appliquer le deuxième mode de régulation en cas d’une détection d’une déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique.
L’élément de stockage d’énergie électrique est configuré pour accumuler de l’énergie électrique, par exemple via le fonctionnement de la machine électrique tournante ou par rechargement électrique du véhicule, et pour transmettre l’énergie électrique accumulé vers les composants électriques du véhicule, permettant d’alimenter diverses fonctions de celui-ci.
Grâce aux moyens de détection, le système de régulation de tension est apte à détecter la déconnexion de l’élément de stockage le plus rapidement possible, de manière à modifier la régulation de tension en conséquence afin d’adapter l’alimentation des composants électriques lorsque le réseau est dépourvu d’un élément de stockage d’énergie électrique, en prévoyant un deuxième mode de régulation différent de celui mis en œuvre de façon standard lorsque l’élément de stockage d’énergie électrique est connecté sur le réseau d’alimentation électrique et fonctionne correctement. Le système de régulation de tension permet ainsi de lisser le courant fourni au réseau en réponse aux appels de courant des composants électriques, aussi bien lorsque l’élément de stockage d’énergie électrique est branché sur le réseau d’alimentation que lorsqu’il est déconnecté.
Dans un mode de fonctionnement standard, le système de régulation de tension règle la tension d’alimentation de la machine électrique tournante en tenant compte de la présence de l’élément de stockage d’énergie électrique connecté au réseau d’alimentation électrique, le système de régulation de tension mettant alors en œuvre un premier mode de régulation. Le système de régulation comporte au moins un moyen calculateur au sein duquel une boucle d’asservissement est mise en œuvre, ladite boucle étant configurée pour appliquer un premier jeu de paramètres prédéterminés, parmi lesquels un gain proportionnel et une bande passante de l’intégrateur appliqués sur le premier correcteur, à destination de la machine électrique tournante, pour tenir compte d’un écart entre d’une part une mesure de l’alimentation en temps réel du réseau électrique et d’autre part une valeur de consigne de tension. Dans le mode de fonctionnement standard, le système de régulation de tension est configuré pour appliquer un premier jeu de paramètres prédéterminés.
Selon l’invention, tel qu’évoqué précédemment, le système de régulation de tension est apte à appliquer un deuxième mode de régulation en cas de détection d’une déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique. La boucle d’asservissement mise en œuvre au sein du moyen calculateur du système de régulation reste inchangée mais avec des paramètres de fonctionnement différents. Plus particulièrement, lorsque les moyens de détection détectent que l’élément de stockage d’énergie électrique est déconnecté, le système de régulation de tension est configuré pour mettre en œuvre un deuxième mode de régulation en appliquant un deuxième jeu de paramètres prédéterminés, parmi lesquels un gain proportionnel et une bande passante de l’intégrateur dans la boucle d’asservissement, le deuxième jeu de paramètres différant du premier jeu de paramètres.
En d’autres termes, le gain proportionnel et la bande passante de l’intégrateur sont changés suivant le mode de régulation fonction de la détection de la déconnexion ou non de l’élément de stockage d’énergie électrique. Le fait de déconnecter l’élément de stockage d’énergie électrique changeant la fonction de transfert globale de l’asservissement, il convient alors d’adapter le gain et la bande passante de l’intégrateur pour réaliser une stabilité correcte suivant le mode de fonctionnement.
Afin d’éviter les surtensions sur le réseau en cas de déconnection de l’élément de stockage d’énergie électrique, le correcteur est paramétré avec moins de gain et une bande passante de l’intégrateur plus faible, le correcteur étant alors moins dynamique. Il en résulte une régulation de tension moins précise en statique mais qui ne présente plus d’oscillations de tension et/ou de surtension quand l’élément de stockage d’énergie électrique est déconnecté.
En fonction de la présence ou non de l’élément de stockage d’énergie électrique, le système de régulation de tension selon l’invention est ainsi capable d’adapter la quantité d’énergie électrique fournie par la machine électrique tournante afin que cette dernière puisse répondre aux besoins en alimentation électrique du réseau d’alimentation électrique en toute situation.
L’élément de stockage d’énergie électrique peut être déconnecté de manière involontaire, par exemple à cause d’un matériel vieillissant ou d’une rupture d’une connexion électrique, ou de manière volontaire, par exemple à la suite d’une action manuelle de l’utilisateur ou de manière automatisée par le véhicule, dans une optique d’économie d’énergie.
Selon une caractéristique de l’invention, les moyens de détection sont configurés pour détecter la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique via une analyse d’une tension mesurée sur le réseau d’alimentation électrique. Lorsque l’élément de stockage d’énergie électrique est déconnecté, les ondulations de tension à l’entrée en fonctionnement des composants électriques ne sont plus lissées par l’élément de stockage d’énergie électrique et il en résulte des ondulations de tension importantes. Ces ondulations créent une signature électrique spécifique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique, et c’est cette signature électrique qui est détectée par les moyens de détection du système de régulation de tension du réseau d’alimentation électrique. Les moyens de détection peuvent notamment consister en des capteurs aptes à mesurer la tension au sein du réseau d’alimentation électrique, par exemple par un voltmètre agencé aux bornes de l’élément de stockage d’énergie électrique.
Selon une caractéristique de l’invention, les moyens de détection sont configurés pour détecter au moins un pic de tension au niveau du réseau alimentation électrique, ledit pic de tension étant supérieur à un seuil maximal de tension. Le pic de tension est un indicateur révélateur d’une instabilité du système lorsque les moyens de contrôle de la machine électrique ne sont pas adaptés lors de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique. Le pic de tension peut correspondre à une hausse ponctuelle de tension anormalement élevée, également appelée surtension. Un tel pic de tension est donc détecté par les moyens de détection lorsque la tension mesurée dépasse une tension correspondante au seuil maximal de tension.
Selon une caractéristique de l’invention, le seuil maximal de tension est de 17 V. Une valeur de 17 V est une valeur de tension considérée comme anormalement élevée vis-à-vis d’un élément de stockage d’énergie électrique présentant une tension nominale de 12 V.
Selon une caractéristique de l’invention, les moyens de détection sont configurés pour calculer le nombre de pics de tension au cours d’un intervalle de temps donné, et pour définir un paramètre de récurrence de pics de tension lorsque ce nombre de pics de tension est supérieur ou égal à un seuil minimum d’occurrences de pics de tension. Dans le contexte précédemment décrit, la détection d’un unique pic de tension peut ne pas être significative de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique et les moyens de détection peuvent être configurés pour détecter si les appels de courant des composants électriques significatifs de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique sont répétés dans le temps.
Selon une caractéristique de l’invention, le seuil minimum d’occurrence de pics de tension est de cinq pics de tension détectés au cours d’un intervalle de temps de 200 ms.
Selon une caractéristique de l’invention, les moyens de détection sont configurés pour calculer un nombre d’apparitions successives du paramètre de récurrence au cours du temps, le système de régulation de tension appliquant le deuxième mode de régulation lorsque le nombre d’apparitions successives du paramètre de récurrence est supérieur ou égal à un seuil minimum d’apparitions. Autrement dit, afin d’avoir la certitude que la signature électrique détectée correspond précisément à la signature électrique significative de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique, les moyens de détection doivent détecter une quantité minimum de pics de tension au cours de plusieurs intervalles de temps successifs. Selon l’exemple précédemment évoqué, les moyens de détection doivent détecter plusieurs fois d’affilé au moins cinq pics de tension en 200 ms. Si tel est le cas, il est confirmé que l’élément de stockage d’énergie électrique est déconnecté. Le système de régulation de tension applique alors le deuxième mode de régulation au réseau d’alimentation électrique.
Selon une caractéristique de l’invention, le seuil minimum d’apparitions est de cinq apparitions. Autrement dit, selon l’exemple précédemment évoqué, les moyens de détection doivent détecter cinq pics de tension toutes les 200 ms au moins cinq fois d’affilé, c’est-à-dire pendant plus de 800 ms.
Selon une autre caractéristique de l’invention, et dans le contexte d’un autre mode de réalisation, les moyens de détection sont configurés pour détecter au moins une amplitude de variation de tension au niveau du réseau d’alimentation électrique, ladite amplitude de variation de tension étant détectée au sein d’une plage de fréquences donnée. Il s’agit là encore d’un mode de réalisation permettant de détecter la signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique, la détection d’amplitudes de variation de tension pouvant dans certaines conditions de fonctionnement des composants électriques être plus précise et plus aisée que la détection de pics de tension précédemment évoquée. La plage de fréquences est choisie de sorte à isoler les variations de tension présentant un intérêt dans la détection de la signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique. Tout comme pour le premier mode de réalisation, la mesure de la tension peut par exemple être effectuée par un voltmètre agencé aux bornes de l’élément de stockage d’énergie électrique.
Selon une caractéristique de l’invention, les moyens de détection sont configurés pour détecter l’amplitude de variation de tension lorsque la variation de tension correspondante a une amplitude d’une valeur absolue au moins égale à 0,2 V au sein d’une plage de fréquences comprise entre 40 Hz et 100 Hz. La sélection d’une telle plage de fréquences peut par exemple être faite par un filtre passe-bande.
Selon une caractéristique de l’invention, les moyens de détection sont configurés pour calculer le nombre d’amplitudes de variation de tension au cours d’un intervalle de temps donné, et pour définir un paramètre de récurrence lorsque ce nombre est supérieur ou égal à un seuil minimum d’occurrence d’amplitudes de variation de tension au cours d’un intervalle de temps donné. Tout comme pour le premier mode de réalisation, une pluralité d’amplitudes de variation de tension durant l’intervalle de temps doit être détectée pour considérer une potentielle correspondance avec la signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique.
Selon une caractéristique de l’invention, le seuil minimum d’occurrence d’amplitudes de variation de tension est de cinq amplitudes de variation de tension détectées au cours d’un intervalle de temps de 200 ms.
Selon une caractéristique de l’invention, les moyens de détection sont configurés pour calculer un nombre d’apparitions successives du paramètre de récurrence au cours du temps, le système de régulation de tension appliquant le deuxième mode de régulation lorsque le nombre d’apparitions successives du paramètre de récurrence est supérieur ou égal à un seuil minimum d’apparitions. A l’instar du premier mode de réalisation, et selon l’exemple évoqué précédemment, les moyens de détection doivent détecter plusieurs fois d’affilé au moins cinq amplitudes de variation de tension en 200 ms. Si tel est le cas, il est confirmé que l’élément de stockage d’énergie électrique est déconnecté. Le système de régulation de tension applique alors le deuxième mode de régulation au réseau d’alimentation électrique.
Selon une caractéristique de l’invention, le nombre minimum d’apparitions successives du paramètre de récurrence est de cinq apparitions. Autrement dit, selon l’exemple précédemment évoqué, les moyens de détection doivent détecter cinq pics de tension toutes les 200 ms au moins cinq fois d’affilé, c’est-à-dire pendant plus de 800 ms.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
est un schéma représentant un système de régulation de tension selon l’invention, appliqué sur un réseau d’alimentation électrique,
est une première série de courbes détaillant le fonctionnement d’un premier mode de réalisation du système de régulation de tension,
est une deuxième série de courbes détaillant le fonctionnement d’un deuxième mode de réalisation du système de régulation de tension.
La représente un système de régulation de tension 2 configuré pour réguler la tension d’un réseau d’alimentation électrique 1. Un tel réseau d’alimentation électrique 1 peut par exemple être embarqué au sein d’un véhicule hybride ou thermique et permet l’alimentation d’au moins un composant électrique de ce même véhicule.
A ce titre, le réseau d’alimentation électrique 1 comprend une machine électrique tournante 3, représentée schématiquement et pourvue d’un rotor 4 équipé d’un électroaimant et d’un stator 5 muni d’une bobine électromagnétique. La machine électrique tournante 3 est ici une machine réversible, apte à produire de l’énergie mécanique à partir d’énergie électrique ou inversement à produire de l’énergie électrique à partir d’énergie mécanique. Ainsi, lorsque la machine électrique tournante 3 a pour fonction de participer à une propulsion du véhicule, la bobine du stator 5 est alimentée électriquement afin de créer une force électromagnétique permettant la mise en rotation du rotor 4 et de son électroaimant associé et permettant par suite de générer l’énergie mécanique nécessaire à la propulsion du véhicule. Inversement, lorsque la machine électrique tournante 3 a une fonction d’alimentation électrique, le rotor 4 est entraîné en rotation via l’énergie mécanique produite par le moteur thermique et l’électroaimant associé au rotor est alimenté électriquement. La rotation du rotor 4 et l’action de l’électroaimant participent à créer un champ magnétique au sein de la machine électrique tournante 3, permettant la production d’énergie électrique au sein de la bobine électromagnétique associée au stator 5 et l’énergie électrique ainsi produite peut être distribuée au sein du réseau d’alimentation électrique 1.
Le réseau d’alimentation électrique 1 comprend un ensemble électrique ou électronique 6 regroupant des composants électriques permettant d’assurer une pluralité de fonctions au sein du véhicule. Cet ensemble électrique ou électronique 6 nécessite donc d’être alimenté électriquement pour fonctionner. Cette alimentation électrique est assurée au moins partiellement via l’énergie électrique produite par la machine électrique tournante 3.
Le réseau d’alimentation électrique 1 comprend également un élément de stockage d’énergie électrique 7 agencé en parallèle de l’ensemble électrique ou électronique 6. L’élément de stockage d’énergie électrique 7 est apte à accumuler de l’énergie électrique, par exemple en provenance de la machine électrique tournante, et de transmettre cette énergie électrique, par exemple dans le but d’alimenter l’ensemble électrique ou électronique 6 lorsqu’aucune énergie électrique n’est disponible en provenance de la machine électrique tournante 3.
Le réseau d’alimentation électrique 1 comprend également un onduleur 8 permettant la conversion de l’énergie électrique générée au sein du stator 5 en énergie électrique compatible avec le reste du réseau d’alimentation électrique 1.
L’élément de stockage d’énergie électrique 7 permet par ailleurs de lisser les ondulations de tension créées lors de la mise en fonctionnement des composants électriques et des appels de courant qui en résultent, la présence de l’élément de stockage d’énergie électrique 7 sur le réseau d’alimentation électrique permettant de pallier une latence possible dans la fourniture de courant électrique à destination des composants électriques du fait de l’inertie de la machine électrique tournante.
Lorsque la machine électrique tournante 3 fonctionne en mode alternateur, c’est-à-dire lorsqu’elle convertit une énergie mécanique en une énergie électrique, le système de régulation de tension 2 permet de déterminer une tension optimale à envoyer au rotor 4 et à l’électroaimant associé, afin que la tension de l’énergie électrique générée soit compatible avec les besoins du réseau d’alimentation électrique 1.
Dans l’exemple illustré, le système de régulation de tension 2 comprend un bloc calculateur 90, le cas échéant formé de plusieurs calculateurs, et un sélecteur 17.
Chacun des calculateurs peut présenter une forme de boucle d’asservissement dans laquelle un jeu de paramètres, parmi lesquels un gain proportionnel et une bande passante de l’intégrateur, sont appliqués à un correcteur de boucle de régulation. Il en résulte en sortie de chacun des calculateurs une valeur corrective d’alimentation, notamment fonction du gain et de la bande passante choisis, à destination du rotor pour que le fonctionnement correspondant de la machine électrique tournante permette une alimentation appropriée du réseau électrique.
Selon l’invention, la détermination de la tension à envoyer au rotor 4 et à l’électroaimant dépend de la configuration du réseau d’alimentation électrique 1, et plus particulièrement du fait que l’ensemble électrique ou électronique 6 soit alimenté électriquement par la machine électrique tournante 3 seule, ou par une coopération de la machine électrique tournante 3 et de l’élément de stockage d’énergie électrique 7. En d’autres termes, et tel que cela a pu être précisé précédemment, le système de régulation de tension est configuré pour tenir compte de la présence ou non de l’élément de stockage d’énergie électrique sur le réseau d’alimentation électrique pour adapter l’instruction de commande de fourniture de courant qu’il est apte à générer.
Dans ce contexte de l’invention, le bloc calculateur 90 est apte à générer au moins une première valeur corrective 11 relative à un premier mode de régulation 13, calculée sur la base d’un premier jeu de paramètres, et au moins une deuxième valeur corrective 12 relative à un deuxième mode de régulation 14, calculée sur la base d’un deuxième jeu de paramètres différent du premier jeu de paramètres. Le premier mode de régulation 13 est un mode de régulation de tension compatible avec une alimentation électrique assurée par la coopération entre la machine électrique tournante 3 et l’élément de stockage d’énergie électrique 7, tandis que le deuxième mode de régulation 14 est un mode de régulation de tension compatible avec une alimentation électrique assurée par la machine électrique tournante 3 seule, l’élément de stockage d’énergie électrique 7 étant détecté, ou en dysfonctionnement.
Dans l’exemple illustré, deux calculateurs 9, 10 sont prévus en série de manière à affiner le calcul des valeurs correctives à appliquer à l’alimentation de la machine électrique tournante, avec ici un calculateur de tension 9 et un calculateur d’intensité 10. Il convient de noter que cet agencement est un exemple non limitatif de l’invention, dès lors que tel que cela sera décrit ci-après, ce système de régulation de tension est apte à générer une instruction de tension et/ou d’intensité de courant à envoyer en direction de la machine électrique tournante différente selon que l’on ait détecté ou non la déconnexion et/ou la présence d’un élément de stockage d’énergie électrique sur le réseau d’alimentation électrique.
Le calculateur de tension 9 permet de calculer une tension théorique de sortie pour chacun des deux modes de régulation 13, 14, et ce à partir d’une tension mesurée aux abords de l’ensemble électrique ou électronique 6 et de l’élément de stockage d’énergie électrique 7 par un capteur de tension 15. Lorsque la mesure de la tension est transmise au calculateur de tension 9, ce dernier calcule les deux valeurs correctives relatives à chacun des modes de régulation 13, 14, et transmet ces valeurs correctives au calculateur d’intensité 10.
Le calculateur d’intensité 10 reçoit les valeurs correctives du calculateur de tension 9, ainsi qu’une valeur d’intensité du rotor 4 mesurée par un capteur d’intensité 16. Grâce à ces données, le calculateur d’intensité 10, grâce à un calcul, transmet les valeurs correctives 11, 12 au sélecteur 17.
Le sélecteur 17 est configuré pour sélectionner la première valeur corrective 11 ou la deuxième valeur corrective 12 en fonction de la présence ou non de l’élément de stockage d’énergie électrique sur le réseau d’alimentation électrique et pour faire suivre la valeur corrective d’alimentation sélectionnée au rotor 4 et à l’électroaimant associé.
Le système de régulation de tension 2 comprend également des moyens de détection 18. Les moyens de détection 18 sont configurés pour détecter une potentielle déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique 7, et pour transmettre l’information correspondant au sélecteur 17 afin que celui-ci puisse sélectionner la valeur corrective appropriée.
Une telle déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique 7 peut survenir de manière involontaire, par exemple à la suite d’une rupture d’une connexion électrique, ou à cause d’un vieillissement de l’élément de stockage d’énergie électrique 7 inactivant ce dernier. La déconnexion peut également être volontaire, par exemple de manière automatisée par le véhicule si l’activité de l’élément de stockage d’énergie électrique 7 est superflue, ou de manière manuelle par un utilisateur du véhicule.
Les moyens de détection 18 comporte des organes de calcul et des organes de détection de la tension du réseau d’alimentation. Dans l’exemple illustré, les organes de détection sont formés par le capteur de tension 15, mais on pourra prévoir sans sortir du contexte de l’invention un capteur additionnel spécifique dédié aux moyens de détection 18.
Tel qu’évoqué, les moyens de détection 18 ont pour fonction de détecter la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique 7 du réseau d’alimentation électrique 1. Une telle détection est effectuée en analysant la tension mesurée par le capteur de tension 15 au cours du temps, les inventeurs ayant déterminés que l’absence de l’élément de stockage d’énergie électrique 7 entraîne des pics de tension sur le réseau d’alimentation électrique. En d’autres termes, les moyens de détection 18 permettent de détecter une signature électrique caractéristique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique 7. Les détails concernant le processus de détection d’une telle signature électrique seront décrits par la suite.
Selon l’invention, les moyens de détection 18 sont configurés pour communiquer avec le sélecteur 17 et pour lui envoyer le cas échéant un signal relatif à l’état de connexion de l’élément de stockage d’énergie électrique. Ce signal peut être envoyé de façon continue et prendre la forme d’un signal binaire illustrant la présence ou l’absence de l’élément de stockage d’énergie électrique, ou bien être envoyé uniquement lorsque la détection d’une déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique est avérée.
Plus particulièrement, si les moyens de détection 18 envoient au sélecteur 17 un signal représentatif de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique 7, le sélecteur 17 sélectionne alors la deuxième valeur corrective 12 relative au deuxième mode de régulation 14, étant donné que ce dernier est adapté pour la gestion du réseau d’alimentation électrique 1 via la machine électrique tournante 3 seule. Le système de régulation de tension 2 permet ainsi d’adapter l’alimentation du réseau d’alimentation électrique 1 à la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique 7. Si cette déconnexion est involontaire, un signal visuel ou sonore peut être émis pour avertir l’utilisateur du véhicule qu’un dysfonctionnement de l’élément de stockage d’énergie électrique 7 a été décelé. Le véhicule reste toutefois temporairement fonctionnel, permettant ainsi à l’utilisateur de faire le nécessaire pour résoudre le dysfonctionnement.
On va maintenant décrire, en référence à la , un premier mode de réalisation du système de régulation de tension de l’invention, dans lequel les moyens de détection 18 sont plus particulièrement configurés pour détecter la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique par analyse des pics de tension sur le réseau d’alimentation électrique.
La représente une première série de courbes illustrant le fonctionnement des moyens de détection 18 selon ce premier mode de réalisation, l’ensemble des courbes étant établi en fonction du temps avec l’axe des abscisses des courbes représentant le temps en secondes, et les évènements illustrés par les courbes étant synchronisés.
La première courbe 21 illustre l’apparition de pics de tension 31 détectés via le capteur de tension 15 par les moyens de détection 18 au cours du temps. Tel que cela a été évoqué précédemment, ces pics de tension 31 sont les témoins de l’instabilité du système à la mise en marche de l’ensemble électrique ou électronique illustré sur la , lorsque l’élément de stockage d’énergie électrique est déconnecté. Ces pics de tension 31 peuvent par exemple être des pics de surtension, c’est-à-dire correspondant à une tension anormalement élevée et supérieur à un seuil maximal de tension, ledit seuil maximal de tension correspondant à une limite de tension au-delà de laquelle la tension mesurée est anormalement élevée par rapport à une tension nominale de l’élément de stockage d’énergie électrique. A titre d’exemple, si l’élément de stockage d’énergie électrique présente une tension nominale de 12 V, alors le seuil maximal de tension peut être de 17 V. Les pics de tension 31 représentés sur la première courbe 21 peuvent donc correspondre à des pics de surtension supérieurs à 17 V.
Les moyens de détection 18 sont configurés pour donner une valeur à un paramètre de détection de pics de tension au cours du temps, et la première courbe 21 illustre les variations de cette valeur pour chaque intervalle de temps 32 donné. Cette première courbe oscille ainsi entre une valeur basse 0, signifiant l’absence de détection d’un pic de tension 31, et une valeur haute valeur 1, signifiant qu’un pic de tension 31 a été détecté.
Les moyens de détection peuvent par ailleurs être configurés pour pouvoir réaliser un décompte des pics de tension, c’est-à-dire un décompte des valeurs hautes et basses visibles sur la première courbe 21. Ce décompte est illustré par la deuxième courbe 22. A chaque pic de tension 31 détecté, le compteur de pics de tension 31 incrémenté dans les moyens de détection augmente d’une unité. Le comptage des pics de tension 31 est réinitialisé à la fin de chaque intervalle de temps 32 donné. Selon l’exemple de la , l’intervalle de temps 32 correspond à 0,2 secondes, soit 200 ms.
Dans l’exemple illustré, sur la plage de temps allant de 0 à 200 ms, les moyens de détection 18 ont détecté trois pics de tension et le compteur de pics de tension monte jusqu’à cette valeur de 3. Sur la plage de 200 ms à 400 ms, le compteur de pic de tension monte cette fois jusqu’à la valeur de 5, tandis que sur la plage de 400 ms à 600 ms, ce compteur monte jusqu’à la valeur de 8.
La signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique se manifeste notamment par une certaine quantité de pics de tension 31 au cours de l’intervalle de temps 32. Un seuil minimum d’occurrence de pics de tension 33 peut être défini tel qu’illustré sur la deuxième courbe 22. Selon l’exemple de la , le seuil minimum d’occurrence de pics de tension 33 est fixé à cinq pics de tension 31, et ce, toujours selon l’exemple de la , au cours d’un intervalle de temps 32 de 200 ms.
Dans ce contexte, les moyens de détection 18 sont configurés pour calculer le nombre de pics de tension au cours d’un intervalle de temps donné et pour définir un paramètre de récurrence 34 de pics de tension lorsque ce nombre de pics de tension est supérieur ou égal au seuil minimum d’occurrence de pics de tension.
La troisième courbe 23 illustre cette caractéristique en représentant l’apparition de ces paramètres de récurrence 34 dans le temps, étant entendu que cette troisième courbe 23 oscille entre une valeur basse 0 représentative de la non-détection d’un paramètre de récurrence 34 et une valeur haute 1 représentative de la détection d’un paramètre de récurrence 34. Lorsque le nombre de pics de tension 31 détecté atteint ou dépasse le seuil minimum d’occurrence de pics de tension 33 au cours de l’intervalle de temps 32, les moyens de détection 18 sont configurés pour basculer un marqueur sur la valeur haute 1, ce marqueur rebasculant automatiquement sur la valeur basse 0 lorsque le compteur de pics de tension 31 de la deuxième courbe 22 est réinitialisé au début d’un nouvel intervalle de temps. La troisième courbe 23 permet ainsi d’illustrer le nombre de paramètres de récurrence 34 au cours du temps, l’apparition successive de ces paramètres de récurrence au cours de plusieurs intervalles de temps 32 successifs étant significative de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique.
Les moyens de détection 18 peuvent par ailleurs être configurés pour déclencher un indicateur 35 dès qu’un paramètre de récurrence est détecté et tel qu’illustré sur la quatrième courbe 24, cet indicateur 35 reste en position haute 1 tant qu’un paramètre de récurrence 34 est détecté. La signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique est dans cet exemple détectée au bout d’un certain temps pendant lequel l’indicateur est maintenu en position haute 1, c’est-à-dire au bout d’un certain nombre de paramètres de récurrence 34 successivement détectés sans interruptions. Dans l’exemple illustré, la signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique est détectée lorsque cinq paramètres de récurrence 34 successifs sont détectés au cours de cinq intervalles de temps 32 successifs, à raison d’un paramètre de récurrence 34 par intervalle de temps 32. Selon l’exemple de la , l’intervalle de temps étant de 200 ms, la signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique est détectée lorsque l’indicateur 35 est actif pendant plus de 800 ms.
La cinquième courbe 25 illustre l’instruction de commande générée par les moyens de détection 18 et envoyée au sélecteur 17, à savoir un signal de déconnexion 36 de l’élément de stockage d’énergie électrique. Ce signal de déconnexion 36 s’active lorsque la signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique est détectée tel que décrit précédemment. Lorsque le signal de déconnexion 36 bascule en position 1, les moyens de détection transmettent une information au sélecteur représenté en , signifiant que l’élément de stockage d’énergie électrique est déconnecté et que le deuxième mode de régulation est préconisé. Il convient de noter, en étudiant notamment la première courbe 21, qu’une fois le signal de déconnexion 36 envoyé par les moyens de détection 18 au sélecteur 17 et le deuxième mode de régulation ainsi mis en œuvre, les moyens de détection 18 ne détectent plus de pics de tension.
On va maintenant décrire, en référence à la , un deuxième mode de réalisation du système de régulation de tension de l’invention, dans lequel les moyens de détection 18 sont plus particulièrement configurés pour détecter la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique par analyse d’amplitudes de variation de tension sur le réseau d’alimentation électrique. En d’autres termes, le deuxième mode de réalisation du système de régulation de tension permet également de détecter la signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique, par détection de tension du réseau d’alimentation via les moyens détection 18 et le capteur 15. Ce deuxième mode de réalisation diffère de ce qui a été précédemment décrit dans le fait que ce sont cette fois les amplitudes de variation qui sont détectées, c’est-à-dire les différences entre une valeur minimale de tension et une valeur maximale de tension successives, et non plus les valeurs maximales, ou pics, de tension.
Conformément au premier mode de réalisation et à la associée, la série de courbes présentes sur la est établie en fonction du temps avec l’axe des abscisses des courbes représentant le temps en secondes, les évènements illustrés par les courbes étant synchronisés.
La sixième courbe 26 représente ainsi les amplitudes de tension mesurées au cours du temps et il convient de noter qu’une telle mesure est trop peu précise pour permettre une détection optimale.
Les moyens de détection 18 sont configurés pour réaliser un filtrage de la mesure de tension, via un filtre passe-bande approprié. La septième courbe 27 est dans ce contexte une représentation de la sixième courbe 26 au sein d’une plage de fréquences donnée. La plage de fréquences peut par exemple être comprise entre 40 Hz et 100 Hz. Les moyens de détection 18 sont configuré pour tenir compte dans ce deuxième mode de réalisation des amplitudes de variation de tension. Plus particulièrement, les moyens de détection sont configurés pour ne tenir compte que des amplitudes de variation de tension qui présentent une valeur absolue suffisamment élevée. Selon l’exemple illustré sur la , une amplitude de variation de tension 37 est détectée lorsque la variation de tension présente une amplitude de valeur absolue au moins égale à 0,2 V.
Les moyens de détection 18 sont alors configurés pour incrémenter un compteur d’amplitudes de variation de tension, tel qu’illustré sur la huitième courbe 28, durant un intervalle de temps 32 donné. Tout comme pour le premier mode de réalisation, l’intervalle de temps choisi en guise d’exemple pour le deuxième mode de réalisation est de 200ms. Ainsi, le compteur d’amplitudes de variation de tension 37 se réinitialise toutes les 200ms.
La signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique se manifeste notamment par une certaine quantité d’amplitudes de variation de tension 37 au cours de l’intervalle de temps 32, et notamment le dépassement d’un seuil minimum d’occurrence d’amplitudes de variation de tension 38, illustré sur la huitième courbe 28, et qui est ici fixé à cinq amplitudes de variation de tension 37 au cours d’un intervalle de temps de 200 ms.
Tel que cela a pu être évoqué précédemment dans le premier mode de réalisation, les moyens de détection peuvent générer un paramètre de récurrence dès que le nombre d’amplitudes de variation de tension au cours d’un intervalle de temps donné est supérieur ou égal au seuil minimum d’occurrence d’amplitudes de variation de tension au cours d’un intervalle de temps donné.
Et les moyens de détection peuvent par ailleurs être configurés pour tenir compte d’un nombre d’apparitions successives du paramètre de récurrence au cours du temps pour générer en fonction une instruction de commande à destination du sélecteur significative de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique, de sorte que le système de régulation de tension applique le deuxième mode de régulation.
Plus particulièrement, les moyens de détection 18 peuvent être configurés pour déclencher un indicateur 35 dès qu’un paramètre de récurrence est détecté et tel qu’illustré sur la neuvième courbe 29, cet indicateur 35 reste en position haute 1 tant qu’un paramètre de récurrence 34 est détecté. La signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique est dans cet exemple détectée au bout d’un certain temps pendant lequel l’indicateur est maintenu en position haute 1, c’est-à-dire au bout d’un certain nombre de paramètres de récurrence 34 successivement détectés sans interruptions.
La dixième courbe 30 illustre l’instruction de commande générée par les moyens de détection 18 et envoyée au sélecteur 17, à savoir un signal de déconnexion 36 de l’élément de stockage d’énergie électrique. Ce signal de déconnexion 36 s’active lorsque la signature électrique de la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique est détectée tel que décrit précédemment. Lorsque le signal de déconnexion 36 bascule en position 1, les moyens de détection transmettent une information au sélecteur représenté en , signifiant que l’élément de stockage d’énergie électrique est déconnecté et que le deuxième mode de régulation est préconisé. Il convient de noter, en étudiant notamment la sixième courbe 26, qu’une fois le signal de déconnexion 36 envoyé par les moyens de détection 18 au sélecteur 17 et le deuxième mode de régulation ainsi mis en œuvre, les moyens de détection 18 ne détectent plus d’amplitudes de tension aussi importantes que précédemment.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.
L’invention, telle qu’elle vient d’être décrite, atteint bien le but qu’elle s’était fixée, et permet de proposer un système de régulation de tension d’un réseau d’alimentation électrique garantissant de réguler ce dernier malgré une potentielle déconnexion d’un élément de stockage d’énergie électrique dudit réseau d’alimentation électrique. Des variantes non décrites ici pourraient être mises en œuvre sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que, conformément à l’invention, elles comprennent un système de régulation de tension conforme à l’invention.

Claims (10)

  1. Système de régulation de tension (2) d’un réseau d’alimentation électrique (1) d’un véhicule pourvu d’au moins un élément de stockage d’énergie électrique (7), ledit système de régulation de tension (2) étant configuré pour réguler une tension d’alimentation d’une machine électrique tournante (3) via un premier mode de régulation (13) dans lequel le système de régulation de tension (2) applique au moins une première valeur corrective (11), caractérisé en ce que le système de régulation de tension (2) est configuré pour réguler la tension d’alimentation de la machine électrique tournante (3) via un deuxième mode de régulation (14) dans lequel le système de régulation de tension (2) applique au moins une deuxième valeur corrective (12), le système de régulation de tension (2) comprenant des moyens de détection (18) d’une déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique (7), le système de régulation de tension (2) étant configuré pour appliquer le deuxième mode de régulation (14) en cas d’une détection d’une déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique (7).
  2. Système de régulation de tension (2) selon la revendication 1, dans lequel les moyens de détection (18) sont configurés pour détecter la déconnexion de l’élément de stockage d’énergie électrique (7) via une analyse d’une tension mesurée sur le réseau d’alimentation électrique (1).
  3. Système de régulation de tension (2) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de détection (18) sont configurés pour détecter au moins un pic de tension (31) au niveau du réseau alimentation électrique (1), ledit pic de tension (31) étant supérieur à un seuil maximal de tension.
  4. Système de régulation de tension (2) selon la revendication précédente, dans lequel le seuil maximal de tension est de 17 V.
  5. Système de régulation de tension (2) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les moyens de détection (18) sont configurés pour calculer le nombre de pics de tension (31) au cours d’un intervalle de temps donné (32), et pour définir un paramètre de récurrence (34) de pics de tension lorsque ce nombre de pics de tension est supérieur ou égal à un seuil minimum d’occurrences de pics de tension (33).
  6. Système de régulation de tension (2) selon la revendication précédente, dans lequel le seuil minimum d’occurrence de pics de tension (33) est de cinq pics de tension (31) détectés au cours d’un intervalle de temps (32) de 200 ms.
  7. Système de régulation de tension (2) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel les moyens de détection (18) sont configurés pour calculer un nombre d’apparitions successives du paramètre de récurrence (34) au cours du temps, le système de régulation de tension (2) appliquant le deuxième mode de régulation (14) lorsque le nombre de d’apparitions successives du paramètre de récurrence est supérieur ou égal à un seuil minimum d’apparitions.
  8. Système de régulation de tension (2) selon la revendication précédente, dans lequel le seuil minimum d’apparitions est de cinq apparitions.
  9. Système de régulation de tension (2) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de détection (18) sont configurés pour détecter au moins une amplitude de variation de tension (37) au niveau du réseau d’alimentation électrique (1), ladite amplitude de variation de tension (37) étant détectée au sein d’une plage de fréquences donnée.
  10. Système de régulation de tension (2) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de détection (18) sont configurés pour détecter l’amplitude de variation de tension (37) lorsque la variation de tension correspondante a une amplitude d’une valeur absolue au moins égale à 0,2 V au sein d’une plage de fréquences comprise entre 40 Hz et 100 Hz.
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