Brevet FR2400277A1 — publié le 19790309

On sait que --- la tension fournie par un alternateur destin à assurer l'alimentation électrique d'un véhicule automobile est régulée à une valeur prédéterminée par un régulateur de tension qui agit sur le courant d'excitation de l'alternateur afin de maintenir la sortie de l'alternateur à la tension désirée quelle que soit la charge à alimenter, c'est-à-dire quel que soit le courant débité par l'alternateur.En général, le bobinage induit de l'alternateur est le bobinage de stator et le courant débité par le stator est redressé par un pont de diodes pour alimenter la batterie et les circuits consommateurs du véhicule ; le régulateur repère la tension de sortie soit en étant branché directement en-parallèle sur la ligne de sortie, soit en étant branché sur une dérivation intermédiaire munie de diodes et le régulateur hache le courant d'alimentation du retour, les temps de coupure étant ajustés pour obtenir à la sortie de l'alternateur la tension appropriée. On a constaté que, lorsque le courant absorbé par les circuits de consommation du véhicule et par la batterie augmente, il se produit une lézere diminution de la tension de sortie de l'alter malgré l'action au regulateur r . Cette diminution de la tension lorsque le courant de char- ge augmente constitue ce que l'on appelle communément le "recul" du régulateur, On pense que ce phénomène de recul a pour origine d'une part, la saturation du circuit magnétique de l'alternateur lorsque le courant débité augmente, et d'autre part, l'écart qui existe en tre la valeur efficace de la tension ondulée redresséé fournie par l'alternateur et la valeur de cette tension détectée par le régulateur, écart qui est d'autant plus grand que le courant est plus grrxL De façon générale, un régulateur de tension du type cidessus indiqué comporte trois bornes de branchement : l'une est reliée à la sortie de l'induit de l'alternateur soit directement, soit par l'intermédiaire d'une dérivation auxiliaire munie de diodes ;e ,,autre est reliée à la masse ; et la troisieme est reliée à l'alimentation du bobinage inducteur de l'alternateur. On a déjà proposé de disposer une résistance en série sur la première connexion précitée afin de diminuer la tension détectée par le régulateur d'une valeur que l'on fait correspondre approximativement à la chute de tension due au phénomène de recul.Cependant, cette façon de procéder entratne une consommation supplémentaire de courant par effet Joule dans la résistance et entraîne une chute de la tension d'excitation de l'alternateur et, par conséquent, une diminution de la puissance maximum qui peut être débitée par ledit alternateur. La présente invention a pour but de proposer un disposi- tif permettant de corriger le recul d'un régulateur électronique d'alternateur, ce dispositif ne donnant pas lieu aux inconvénients précités. ---------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------- Le schéma-type d'un régulateur électronique d'alternateur est bien connu ; ce régulateur comporte, commeu-dessus indiqué, une trois bornes, l'une reliée à l'alimentation, /autre à l'excitation de l'alternateur et la troisième à la masse.Un tel régulateur est constitué de résistances, de diodes et de transistors : il comprend entre l'alimentation et la masse un pont détecteur constitué de deux résistances en série ; la tension entre les deux résistances est détectée par une diode Zener, qui permet ou non, selon qu'elle est passante ou non, la polarisation d'un transistor commandant, par l'intermédiaire d'au moins un autre transistor,l'alimentation ou la non-alimentation du bobinage d'excitation. La présente invention a donc pour but de proposer, pour un régulateur de ce type, un dispo sitif permettant de corriger le phénomène de recul. La présente invention a pour objet le produit industriel nouveau que constitue un régulateur électronique de la tension du courant débité par un alternateur destiné notamment à assurer l'alimentation électrique d'un véhicule automobile, ce régulateur étant constitué de résistances, de diodes et de transistors, l'un des transistors T2 constituant un interrupteur pour le passage du courant d'excitation de l'alternateur, caractérisé par le fait que l'un au moins des composants du circuit constitutif du régulateur électronique a des caractéristiques électriques variables en fonction de la température et est accolé au transistor T2. Dans un mode préféré de réalisation, le régulateur électronique comporte, entre son alimentation et la masse, un pont détecteur constitué de deux résistances RI et R2, la tension entre les résistances R1 et R2 étant appliquée sur une diode Zener reliée à la base d'un transistor T1, ladite base étant reliée à la masse par une résistance de polarisation R, l'émetteur du transistor T1 étant relié à la masse alors que son collecteur est relié d'une part, à l'alimentation par une résistance Rc et d'autre part, à la commande d'un interrupteur à transistors interposé entre la masse et la borne du régulateur, qui est reliée à l'excitation de l'alternateur l'interrupteur à transistors est un transistor T2, dont la base est reliée au collecteur du transistor T1, dont l'émetteur est relié à la masse et dont le collecteur est relié d'une part à l'excitation et d'autre part à l'alimentation par l'intermédiaire d'une dinde ; le composant, dont la caractéristique électrique est fonction de la température, est l'une des résistances du circuit, de préféren- ce R ou R1 ; dans une variante, le compensant dont la caractéristique électrique est fonction de la température, est la diode Zenerdu circuit. Dans le cas où le composant sensible à la température est une résistance, on peut prévoir qutil s'agit de la résistance R ; dans ce cas, la résistance R peut eAtre constituée par une thermistance à coéfficient de température négatif, éventuellement associée à une résistance en série etsou à une résistance en parallèle ; les éventuelles résistances complémentaires associées à la thermistance pour constituer la résistance R peuvent avantageusement être rJgla- bles.Dans le cas où le composant qui est aecolé au tzansistor- interrupteur est la diode Zener du circuit, on fait en sorte que cette diode ait un seuil supérieur à 5 volts de façon qu'elle ait un coéfficient de température positif.- ans le cas où le composant accolé au transistor-interrupteur est la résistance R1, on choisit pour constituer R1 une thermistance à coéfficient de température négatif, éventuellement asseciée à une résistance en série et/ou à une résistance en parallèle complémentaire, réglable ou non. Pour accoler le composant sensible à la température et le transistor-interrupteur du courant d'excitation, on peut avantagez sement fixer ledit composant sur le radiateur de refroidissement du transistor-interrupteur. Etant donne que la chaleur dissipée par le transistor-interrupteur est d'autant plus importante que le courant d'excitation est plus important, on voit que la variation de la caractéristique du composant sensible à la température sera d'autant plus importante que le courant d'excitation est plus important. De cette façon, on peut apporter à la valeur de régulation une cor -rection d'importance croissante en fonction de l'intensité du courant d'excitation, c'est-à-dire d'importance croissante en fonction de l'intensité du courant débité par l'alternateur. Lorsque le composant sensible à la température est une thermistance, l'adjonction d'une ou plusieurs résistances -complémentaires, en série avec ou en parallèle sur la thermistance permet d'adapter la correction au résultat désiré. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'inventionJ on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation. Sur le dessin annexé, on a représenté des circuits de l'état de la technique utilisés pour un régulateur selon l'invention. Sur ce dessin - les figures 1 et 2 représentent deux schémas de branchement clas siques pour un régulateur de la tension du mourant fourni par un alternateur, qui assure l'alimentation- électrique d'un véhicule automobile ; - la figure 3 représente le schéma dtun régulateur électronique de type classique utilisé dans un circuit selon les figures I ou 2. Sur la figure 1, on a désigné par 1 les trois enroulements du stator induit triphasé d'un alternateur de véhicule automobile dont le rotor inducteur comporte un bobinage 2 ------------------ ---------------------------------------------- . Le stator alimente un pont de diodes 4, qui redresse les deux alternances du courant alternatif produit et alimente la batterie 5 du véhicule et les circuits consommateurs symbolisés par la résistance 6. Le courant d'excitation qui alimente le bobinage 2 est fourni par un régulateur 7 qui re çoit son alimentation ~~~~~~~~~~~ de l'alternateur. Tous les éléments qui ont été décrits ci-dessus pour le circuit de la figure 1 se retrouvent à l'identique dans le circuit de la figure 2 où ils ent donc été représentés avec les mêmes numéros de référence. Sur la figure 1, l'alimentation du régulateur 7 provient de trois diodes 8 qui sont branchées sur les trois sorties de l'alternateur : le régulateur 7 prend donc son alimentation, par une dérivation spéciale, en parallèle par rapport à l'alimentation générale fournie par l'alternateur. Au contraire, dans le circuit représenté sur la figure 2, l'alimentation du régulateur 7 est prise directement en parallèle sur la ligne d'alimentation de la batterie et des circuits consommateurs 6. Si la batterie a une tension nominale de 12 volts et que le régulateur est réglé à une tension de 14 volts, on constate que la tension de régulation di minue lorsque le courant fourni par la ternateur au mente.Le au rez auteur attein, maximum de la diminution due uniquement/pour la puissance maximum de l'alternateur, une valeur de 0 > 45 volt dans le cas du circuit de la figure 1 et de 0,25 volt dans le cas du circuit de la figure 2. Le courant maximum fourni par l'alternateur de l'exemple décrit est de 55 ampères. La figure 5 montre le schéma de réalisation du régulateur 7 des circuits des figures 1 et 2. Ce régulateur comprend un pont détecteur constitué de deux résistances R1 et R2 ; une diodeaner 9 repère la tension entre les deux résistances R1 et R2 et est reliée à la base d'un transistor T1, ladite base étant polarisée par une résistance R. L'émetteur du transistor T1 est relié à la masse alors que le collecteur est relié d'une part, à la base d'un transistor T2 et d'autre part, par l'intermédiaire d'une résistance Rc, à l'alimentation 10 du régulateur.L'émetteur du transistor T2 est relié à la masse et son collecteur est relié d'une part, à l'enroulement d'excitation 2 par la borne 11 et d'autre part, à l'alimentation 10 par une diode 12. Dans ce mode de réalisation particulier de l'invention, on a choisi comme composant sensible à la température la résistance R du circuit qui vient d'être décrit. Cette résistance R est en conséquence constituée d'une thermistance à coefficient de température négatif et, dans le circuit constitutif du régulateur 7, la résistance R est rixée sur le radiateur de refroidissement du transistor T2. Le fonctionnement du régulateur représenté sur la figure 3 est le suivant : lorsque la tension de sortie de l'alternateur augmente, la tension appliquée sur la diode Zener 9 augmente et atteint le seuil de la diode Zener ; à ce moment, la diode Zener 9 devient passante et un courant traverse la résistance Rt ce qui polarise le transistor T1 qui devient passant et met la base du transistor T2 à la masse.Le transistor T2 est alors bloqué ce qui coupe le courant d'excitation. I1 en résulte que la tension de sortie de l'alternateur baisse jusqu'à ce que la tension reçue par la diode Zener descende au-dessous du seuil de cette diode auquel cas la diode Zener 9 se bloque ce qui, par le phénomène inverse de celui qui a été précédemment décrit, entratne le déblocage du transistor T2 et le rétablissement du courant d'excitation. Il est clair que les calories évacuées par le radiateur du transistor de puissance T2 sont d'autant plus nombreuses que le courant d'excitation est plus important c'est-à-dire que le courant de sortie de l'alternateur est plus important. La température du radiateur du transistor T2 augmente donc en même temps que llintensite du courant fourni par l'alternateur.La résistance de la thermistance constitutive de R décroît donc en fonction du courant de sortie de l'alternateur et cette décroissance entraîne une augmentation de la tension de régulation, qui est une fonction inverse de la valeur de la résistance R. L'augmentation de la tension de régulation que l'on peut ainsi obtenir compense sensiblement le recul du régulateur et on peut adapter cette correction de façon à obtenir une tension de régulation constante ou croissante en adjoignant à la thermistance constitutive de R une résistance en série et/ou une résistance en parallèle, ces deux résistances complémentaires pouvant être réglables. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toute modification désirable,sans sortir pour cela du cadre de ltinven tion ; en particulier, on peut réaliser le dispositif corrigé se Ion l'invention en remplaçant la résistance RI du régulateur 7 par une thermistance associée ou non à une résistance complémentaire en série et/ou à une résistance complémentaire en parallèle et en disposant cette thermistance à coefficient de température négatif sur le radiateur du transistor T2 ; on peut également obtenir le dispositif corrigé selon l'invention en disposant la diode Zener 9 sur le radiateur du transistor T2 à condition de choisir une diode Zener ayant un sell supérieur à 5 volts de façon qu'elle ait un coefficient de température positif. R E V E N s I C A T ; O N S 1 - Régulateur électronique de la tension du cciurant'dé- bité par un alternateur destiné notamment à assurer électrique d'un véhicule automobile, ce régulateur étant constitué de résistances, de diodes et de transistors, l'un des transistor% T2 constituant un interrupteur pour le passage du courant d1exci- tation de l'alternateur, caractérisé par le fait que l'un au moins des composants du circuit constitutif du régulateur électronique a des caractéristiques électriques variables en fonction de la tem pérature et est accolé au transistor T2. 2 - Régulateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte, entre son alimentation et la masse, un pont détecteur constitué de deux résistances R1 et R2, la tension entre les résistances R1 et R2 étant appliquée sur une diode Zener reliée à la base d'un transistor T1, ladite base étant reliée à la masse par une résistance de polarisation R, l'émetteur du transistor T1 étant relié à la masse alors que son collecteur est relié d'une part, à l'alimentation par une résistance Rc et d'autre part, à la commande d'un interrupteur à transistors interposé entre la masse et la borne du régulateur, qui est relié à l'excitatipn de l'ait ternateur. 3 - Régulateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'interrupteur à transistors est constitué par un transistor unique T2, dont la base est reliée au collecteur du-transistor T1, dont l'émetteur est relié à la masse et dont le collecteur est relié d'une part à l'excitation de l'alternateur et d'auto part, à l'alimentation par l'intermédiaire dine diode. 4 - Régulateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le composant, dont la caractéristique électrique est fonction de la température, est l'une des résistances du circuit constitutif du régulateur, de préférence la résistance R ou la résistance RI. 5 - Régulateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le rait que le composant dont la caractéristique électrique est fonction de la température, est la diode Zener du circuit. 6 - Régulateur selon la revendieation 4, dans lequel le composant sensible à la température est la résistance R, caractérisé par le fait que ladite résistance R est constituée d'une thermistance à coefficient de température négatif, éventuellement associée à une résistance en série et/ou à une résistance en parallèle. 7 - Régulateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la diode Zener a un seuil supérieur à 5 volts. 8 - Régulateur selon la revendication 4 dans lequel le composant sensible à la température est la résistance R1, caractérisé par le fait que ladite résistance R1 est constituée d'une thermistance à coefficient de température négatif, éventuellement associée à une résistance en série et/ou à une résistance en paral lèle. 9 - Régulateur selon l'une des revendications 6 ou 8, caractérisé par le fait que les résistances complémentaires associées à la thermistance sont réglables. 10 - Régulateur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le composant dont les caractéristiques électriques sont variables en fonction de la température est fixe sur le radiateur de refroidissement du transistor interrupteur du circuit du régulateur.