Current Sensorless Control Strategies for an Automotive Electric Powertrain

L’application de quotas d’emissions de gaz a effet de serre a amene les constructeurs automobiles a augmenter le niveau d’electrification de leurs vehicules. En parallele des vehicules tout electrique, se sont developpees les solutions hybrides, tel le mild-hybrid autorisant l’association d’une chaine de traction electrique avec le moteur a combustion dans le but d’absorber les pics de consommation de carburant. Afin de rester competitif, les couts de production d’un vehicule doivent etre optimises autant que possible, ainsi l’etude realisee de commande de machine synchrone a griffes sans capteur de courant permet la suppression des capteurs du stator de la machine et donc de s’affranchir de leur cout. Une commande vectorielle de la machine est necessaire afin d’optimiser les courants statoriques pour un couple donne. L’utilisation d’observateurs d’etat permettant l’estimation des courants manquants a donc ete privilegiee. Ainsi differentes topologies d’observateurs ont ete developpees : le filtre de Kalman etendu ainsi qu’un observateur d’etat et deux declinaisons dont la conception est basee sur une analyse de convergence a l'aide de fonctions de Lyapunov. Afin d’ameliorer la precision de l’observation des courants statoriques, une etude approfondie du modele electrique de la machine a ete realisee. Elle permet de minimiser les erreurs dues aux variations parametriques, liees notamment a la saturation magnetique de la machine et des incertitudes liees aux phenomenes non modelises de la chaine de conversion electromecanique. Une methode de cartographie de la machine a ainsi ete proposee a l’aide d’un estimateur parametrique. Les resultats experimentaux, obtenus sur un banc de test realise en laboratoire, sont concluants en regime etabli : les courants non mesures sont estimes avec une precision satisfaisante pour une application automobile et permettent le controle sans capteur de courant de la machine.