Brevet FR2227676A1 — publié le 19741122

La presente invention concerne un variateur électronique.pour moteur électrique continu-série de véhicule à traction électrique, du type comprenant connectés en série, une batterie d'alimentation, un transistor de découpage ou analogue associé à un organe à commande impulsionnelle, une diode de récupération ou analogue, une inductance de lissage, constituée par l'inducteur du moteur, dont l'une des extrémités est reliée en permanence au point commun dudit transistor de découpage et de ladite diode de récupération tandis que son autre extrémité est reliée à l'un des pôles de la batterie par l'interme- diaire de l'induit du moteur, et au moins deux moyens de commutation pour inverser l'induit du moteur par rapport à l'inductance de lissage d'une part et pour commuter la borne de la batterie qui est reliée à l'induit du moteur d'autre part, afin de permettre de passer du fonctionnement en moteur au fonctionnement en frein. Un variateur de ce type est par exemple décrit dans la demande de brevet nO 72.14266 déposée le 21 Avril 1972 aux noms des mêmes demandeurs, et permet l'alimentation à régime variable d'un moteur à courant continu. Plus précisément, un tel variateur permet la commande d'entraînement du moteur aussi bien que son freinage dans un sens ou dans l'autre avec récupération de l'énergie. Cependant, dans le cas où l'inductance de lissage fait office d'enroulement d'excitation inducteur du moteur, le fonctionnement en génératrice frein pose un problème d'amorçage. En effet, en supposant le moteur entraîné mécaniquement et un courant nul dans l'induit et dans l'inducteur du moteur, aucune force électro-motrice n' existe aux bornes de l'induit et par consequent, la mise en conduction du transistor de decoupage ne provoque le passage d'aucun courant. L'existence, en général, d'un flux rémanent dans le circuit magnétique de l'inducteur permet souvent de réaliser l'amorçage de la génératrice série constituée par l'induit, l'inducteur et la jonction collecteur-émetteur du transistor, mais ce flux rémanent n'intervient qu'au-dessus d'une certaine vitesse du moteur, ce qui est un inconvénient pour l'utilisation du variateur en frein. Lorsque l'inductance de lissage est constituée par l'enroulement inducteur du moteur, pour diminuer les pertes dues au courant variable dans l'inducteur, on est souvent amené à réaliser le circuit magnétique d'inducteur du moteur en fer feuilleté avec des tôles de haute qualité magnétique et à faibles pertes. Dans ces conditions, le flux rémanent est presque nul du fait de l'entrefer existant entre l'induit et l'inducteur du moteur. On pourrait envisager bien entendu d'utiliser un enroulement auxiliaire d'amorçage, mais cet enroulement constituerait avec l'inducteur du moteur l'enroulement secondaire d'un transformateur aux bornes duquel on verrait se développer à vide des tensions importantes dues aux variations du courant dans l'inducteur, variations qui se font au rythme des impulsions arrivant sur l'électrode de commande du transistor.Or, la mise en court-circuit de cet enroulement auxiliaire sur une source d'impédance faible provoquerait évidemment l'annulation presque complète de la propriété d'inductance dudit inducteur. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et d'élaborer un variateur de vitesse qui permette la commande du moteur en frein avec récupération de l'énergie sans aucun problème d'amorçage. Pour ce faire, un variateur selon l'invention est caractérisé en ce qu'un condensateur est connecté en parallèle sur la batterie par l'intermédiaire d'une résistance, le point de jonction de la résistance avec le condensateur etant relié au point de jonction de l'inductance de lissage avec l'induit du moteur, lorsque ce dernier fonctionne en frein, par l'intermédiaire d'un élément du genre thyristor dont la conduction est commandée par un dispositif à seuil déclenché par la charge complète du condensateur, une diode d'arrêt étant en outre branchée en série avec l'induit du moteur. Grâce à cette disposition, le condensateur se charge lentement à travers la résistance et se décharge ensuite brusquement aux bornes de l'inducteur du moteur lors de la mise en conduction du thyristor. L'énergie électrostatique du condensateur est ainsi transformée en énergie électromagnétique aux bornes de l'inducteur et provoque par conséquent un courant et un flux d'excitation suffisant pour déclencher l'amorçage en génératrice-frein avec récupération de l'énergie. La détection de la charge complète du condensateur peut par exemple être réalisée au moyen d'un dispositif à seuil tel que lampe à néon, diode Zéner, etc ..., de manière à obtenir un fonctionnement répétitif du dispositif d'amorçage pendant l'opération de freinage, ce qui accroît la sécurité du frein. On notera par ailleurs que la diode d'arrêt a pour rôle, ainsi qu'on le verra par la suite, d'obliger le courant de décharge du condensateur à passer dans l'inducteur et d'entretenir la circulation de ce courant à travers l'inducteur, l'induit et le transistor de découpage, lorsque celui-ci a atteint son maximum après la décharge complète du condensateur. De préférence, un des moyens de commutation est constitué par ladite diode d'arrêt, associée à une seconde diode d'arrêt connectée entre l'inductance de lissage et le point de jonction de la première diode d'arrêt avec l'induit du moteur. On conçoit aisément que grâce à cette disposition, on simplifie remarquablement les commutations qui sont nécessaires pour passer du fonctionnement en moteur au fonctionnement en frein en utilisant une simple diode d'arrêt qui est de toute façon nécessaire pour le fonctionnement du variateur en frein, comme décrit précédemment. Un mode d'exécution de l'invention est décrit ci-après, à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente le schéma d'un variateur électronique conforme à l'invention ; et - la figure 2 est un schéma d'une variante de réalisation du variateur selon l'invention. Le variateur électronique représenté sur la figure 1 est conçu pour alimenter, à partir d'une batterie V, un moteur continu-série dont l'induit est figuré en J avec ses deux bornes de sortie a et b. Ce variateur comprend tout d'abord, et de façon tout à fait classique, connectés en série avec la batterie V, un transistor de découpage T dont l'électrode de commande est reliée en P à un générateur non représenté d'impulsions éventuellement réglables en fréquence et en largeur sous l'influence de la pression que le conducteur du véhicule exerce sur la pédale de l'accélérateur, et une diode de récupération D dont l'anode est reliée au pôle négatif de la batterie.Le variateur comprend en outre une inductance de lissage L constituée en fait par I'inducteur du moteur et dont l'une des extrémités A est reliée en permanence au point commun du transistor T et de la diode D. Les différentes commutations nécessaires pour passer du fonctionnement en moteur au fonctionnement en frein sont assurées par un double commutateur à deux positions dont les deux organes mobiles I1, I2 sont reliés respectivement aux bornes b et a de l'induit J.-Les deux premiers contacts E1, E2 du commutateur, assurant le fonctionnement du moteur en entra;;- nement, sont reliés respectivement à l'autre extrémité B de l'inductance L et au pôle négatif de la batterie V, tandis que les deux autres contacts F1, F2, assurant le fonctionnement du moteur en frein avec récupération de l'énergie, sont reliés respectivement à l'extrémité B de l'inductance L et au pôle positif de la batterie par l'intermédiaire d'une diode d'arrêt D1. Conformément à l'invention, le circuit du variateur comprend en outre un condensateur C connecté en parallèle sur la batterie V par l'intermédiaire d'une résistance R. Le point de jonction de la résistance R avéc le condensateur C est relié à la borne a de l'induit J du moteur, par I'intermédiaire d'un thyristor Th dont la conduction est commandée par un dispositif à seuil sensible à la charge du condensateur C, constitué ici par une lampe à néon N, connectée entre le pâle positif de la batterie V et l'électrode de commande dudit thyristor. Bien entendu, la conduction de ce thyristor Th pourra être commandée par n'importe quel autre dispositif à seuil approprié tel que diode Zéner, transistor unijonction, etc On va maintenant décrire le fonctionnement de ce variateur, mais uniquement dans le cas qui nous préoccupe actuellement, c'est-à-dire celui où le moteur fonctionne en génératrice frein. Les organes mobiles I1, I2 du commu tateur se trouvent alors sur les contacts correspondants F1 et F2, comme représenté sur la figure 1. Lorsque le condensateur C s'est complètement chargé à travers la résistance R, la lampe à néon N s'amorce et rend le thyristor Th conducteur. Le condensateur se décharge alors dans l'inductance L par l'intermédiaire du thyristor Th et de la jonction collecteur-émetteur du transistor T, au moment où celui-ci est rendu conducteur par les impulsions de commande appliquées en P. Le courant de décharge de C est en effet obligé de passer dans l'inductance L et non pas dans induit J du moteur en raison de la présence de la diode D1. Le condensateur C est dimensionné de manière à ce que l'énergie électrostatique transformée en énergie électromagnétique dans l'inductance L, donne naissance à un courant et donc à un flux d'excitation qui soit suffisant pour déclencher l'amorçage du moteur en génératrice-frein. La circulation de ce courant est ensuite entretenue à travers le circuit comprenant le transistor T, l'inductance L et l'induit J du moteur, toujours grâce à la diode D1. Le moteur oppose alors à l'avancement du véhicule un couple résistant dirigé dans le sens contraire de sa rotation, ce qui provoque un freinage efficace dudit véhicule. Lorsque, lors du cycle suivant le transistor T est bloqué, le moteur fonctionne en génératrice et produit un courant qui se referme à travers l'inductance L et la diode D, laquelle est alors polarisée dans le sens conducteur, permettant ainsi de recharger la batterie V. La figure 2 représente une variante de réalisation du variateur selon l'invention, dans laquelle l'organe mobile I1 du commutateur double a été remplacé par une simple diode d'arrêt D2, connectée entre la borne b de l'induit J et l'extrémité B de l'inductance L. On peut en effet aisément constater que cette diode D2, en combinaison avec la diode D1 qui est de toute façon nécessaire au fonctionnement du dispositif d'amorçage objet de la présente invention, accomplit automatiquement la fonction de commutation réalisée précédemment par l'organe mobile I1. Les commutations nécessaires pour passer du fonctionnement en moteur au fonctionnement en frein sont alors considérablement simplifiées, puisqu'elles se réduisent pratiquement à la présence d'un unique commutateur à deux positions qui pourra être commodément inseré dans une commande d'accélération-ralentissement unique et commune. REVENDICATIONS 1.- Variateur électronique pour moteur électrique continu-série de véhicule à traction électrique, du type comprenant, connectés en série, une batterie d'alimentation, un transistor de découpage ou analogue, associé à un organe à commande impulsionnelle, une diode de récupération ou analogue, une inductance de lissage constituée par l'inducteur du moteur, dont l'une des extrémités est reliée en permanence au point commun dudit transistor de découpage et de ladite diode de récupération, tandis que son autre extrémité est reliée a l'un des pôles de la batterie par l'intermédiaire de l'induit du moteur, et au moins deux moyens de commutation pour inverser l'induit du moteur par rapport à l'inductance de lissage d'une part et pour commuter la borne de la batterie qui est reliée à llinduit du moteur d'autre part, afin de permettre de passer du fonctionnement en moteur au fonctionnement en frein, ledit variateur étant caractérisé en ce qu'un condensateur est connecté en parallèle sur la batterie par l'intermédiaire d'une résistance, le point de jonction de la résistance avec le condensateur étant relié au point de jonction de l'inductance de lissage avec l'induit du moteur, lorsque ce dernier fonctionne en frein, par l'intermédiaire d'un élément du genre thyristor dont la conduction est commandée par un dispositif à seuil déclenché par la charge complète du condensateur, une diode d'arret étant en outre branchée en série avec l'induit du moteur 2.- Variateur électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un des moyens de commutation est constitué par ladite diode dtarrêt, associée à une seconde diode d'arrêt connectée entre l'inductance de lissage et le point de jonction de la premiere diode d'arrêt avec l'induit du moteur.