Brevet FR2469036A1 — publié le 19810508

La présente invention concerne des systèmes de freinage régénérateurs pour moteurs à courant continu et plus particulièrement des systèmes de freinage régénérateurs commandés par impulsions. On connaît déjà des dispositifs de commande par impulsions pour la commande de l'excitation et du freinage régénérateur de moteurs de traction courant continu. L'utilisation de tels dispositifs de commande par impulsions3avec leurs faibles pertes de puissance et leurs caractéristiques de fonctionnement régulières à la fois dans les modes de fonctionnement à excitation et à freinage régénérateur, peut accroître d'une manière appréciable la gamme des véhicules électriques alimentés par une batterie d'accumulateurs. Les dispositifs de commande par impulsions connus comprennent un interrupteur électronique tel qu'un thyristor qui commande la connexion du moteur à une source d'alimentation électrique telle qu'une batterie. Pendant les phases normales d'excitation et de freinage régénérateur du moteur l'interrupteur électronique est fermé et ouvert cycliquement. Dans le mode de fonctionnementen entraînement normal du moteur le rapport entre les périodes de fermeture et les périodes d'ouverture (rapport cyclique) détermine la puissance moyenne fournie au moteur. Dans le mode de fonctionnement en freinage régénérateur, dans lequel le moteur agissant en tant que génératrice est utilisé pour recharger la batterie, l'interrupteur électronique est alternativement fermé et ouvert pour empêcher que le courant dans le moteur tombe à une valeur trop basse ou s'élève jusqu'à une valeur trop élevée. Dans un système de freinage régénérateur lorsque l'on essaye d'obtenir ce freinage régénérateur par commutation en mode de freinage, le courant dans le moteur doit s'élever jusqu'à un courant minimal avant que l'auto-excitation puisse se produire. Pour assurer que ce courant minimal est atteint on prévoit des moyens pour accroître le courant d'excitation. L'un des moyens proposé antérieurement pour accroître le courant d'excitation, afin d'amorcer l'auto-excitation, comprend un interrupteur connecté en serie avec l'enroulement d'excitation. Cet interrupteur peut être fermé pendant une période de temps prédéterminee telle que l'enroulement d'excitation soit connecté aux bornes de la source d'alimentation pendant cette période prédéterminée. Pour protéger l'enroulement d'excitation on prévoit une résistance en série avec l'interrupteur. Pendant l'accroissement du courant dans l'enroulement d'excitation, la dissipation de puissance de la résistance est très élevée. Ceci se traduit par une fiabilité et un rendement particulièrement bas et, par suite des exigences de la résistance en matière de dissipation de puissance, l'utilisation de matériaux de dissipation de chaleur de très bonne qualité. Un but de la présente invention est de remédier aux problèmes précités ou -tout au moins de les réduire. A cet effet, ce système de freinage régénérateur pour un moteur à courant continu, comprenant un interrupteur électronique en série avec le moteur, des moyens pour fermer et ouvrir cycliquement cet interrupteur de manière à commander le passage du courant à partir d'une batterie en direction du moteur pendant ltentrainement de ce dernier et pour commander le passage du courant à partir du moteur en direction de la batterie pendant le freinage régénérateur, des moyens pour interconnecter sélectivement le moteur et la batterie dans les modes de fonctionnement en entraînement du moteur et en freinage régénérateur, et des moyens pour amorcer l'auto-excitation du moteur lorsque le système se trouve fonctionner dans le mode en freinage régénérateur, est caractérisé en ce que les moyens amorçant l'auto-excitation comprennent au moins un condensateur connecté de telle manière que, lorsque le système fonctionne dans le mode à entraînement du moteur, le condensateur soit chargé par la batterie et que, lorsque le système fonctionne dans le mode à freinage régénérateur, ~ce condensateur soit déchargé à travers le moteur. De préférence le condensateur est connecté en série avec une résistance et une diode aux bornes de la batterie et en circuit fermé avec le moteur, avec l'interrupteur électronique et une diode additionnelle, cette diode additionnelle empêchant la charge du condensateur sauf par l'intermédiaire de ladite résistance. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel La figure est un schéma électrique du circuit d'un système de freinage régénérateur connu. La figure 2 est un schéma électrique d'un circuit d'une première forme d'exécution de la présente invention. La figure 3 est un schéma électrique d'un circuit drune variante d'exécution de la présente invention. Si on se référe à la figure 1, on y voit qu'un moteur série à courant continu, comprenant un induit 1 et un enroulement d'excitation 2, est connecté aux bornes d'une batterie 3, et ce en série avec un contact d'alimentation 4etun interrupteur électronique 5 commandé par un générateur d'impulsions 6. Des contacts de marche avant 7 et de marche arrière 8 commandent la connexion de l'enroulement d'excitation 2 en série avec un induit 1. L'interrupteur électronique 5 peut être constitué par un thyristor disposé de manière à être fermé et ouvert cycliquement en fonction des impulsions appliquées par le générateur d'impulsions 6. Une diode de freinage par inversion 9 est connectée aux bornes de l'induit 1 tandis qu'une diode "volant" 10 est branchée aux bornes de l'induit 1 et de l'enroulement d'excitation 2. Le circuit décrit ci-dessus permet d'entrainer le moteur dans les deux directions. Une autre diode 11 est prévue pour permettre le freinage régénérateur du moteur. Lorsque le moteur tourne, le contact 4 est ouvert et l'interrupteur 5 est fermé, le moteur agit en tant que génératrice et le courant s'accroît sur le trajet défini par l'induit 1, l'enroulement d'excitation 2, l'interrupteur électronique 5 et la diode 11. Lorsque la tension de l'induit dépasse la tension de la batterie 3, l'interrupteur 5 peut être ouvert et le courant est alors amené à passer à travers la batterie 3, par l'intermédiaire des diodes 10 et 11. Le freinage régénérateur est ainsi obtenu et par une commande appropriée de l'interrupeur électronique 5, on peut faire passer des impulsions de courant à travers la batterie 3 aussi longtemps que la tension de l'induit peut être maintenueau-dessus de la tension d'alimentation de la batterie. Si le freinage régénérateur doit démarrer, il est nécessaire que le courant d'excitation soit tel qu'une tension suffisamment élevée soit produite dans l'induit pour rendre la diode 11 et l'interrupteur 5 conducteurs. Une fois que ceci a été atteint, le moteur se trouve alors en auto-excitation. Ainsi qu'il est bien connu par exemple d'après la demande de brevet allemand publiée sous le NO P 2806373, l'auto-excitation du moteur peut être obtenue en fermant un interrupteur 12 en série avec une résistance 13 pendant une période de temps suffisante pour amorcer l'auto-excitation. Le courant est fourni à l'enroulement d'excitation 2 à travers l'interrupteur 12 et la résistance 13. Le courant fourni à l'enroulement d'excitation augmente la tension produite dans l'induit laquelle accroît à sont tour davantage le courant d'excitation et on obtient ainsi l'auto-excitation. Etant donné le courant important fourni à l'enroulement d'excitation 2 pour amorcer l'auto-excitation, il est nécessaire que la résistance 13 soit capable de dissiper une grande quantité d'énergie. En outre, lorsque l'interrupteur 12 est du type électronique, tel qu'un transistor, il doit être capable de laisser passer des courants élevés. Par ailleurs l'accroissement du courant dans l'enroulement d'excitation 2, lorsque l'interrupteur 12 est fermé, est relativement lent et par conséquent le départ du freinage régénérateur est retardé. On décrira maintenant, en se référant à la figure 2, une forme d'exécution de la présente invention, les éléments constitutifs communs aux figures 1 et 2-étant affectés des mêmes numéros de référence. Sur la figure 2 on voit qu'un condensateur 14 est branché aux bornes de l'induit 1, de l'enroulement d'excitation 2 et de l'interrupteur électronique 5. Par ailleurs l'interrupteur 12 et la résistance 13 du circuit de la figure 1 ont été omis. Pendant le mode de fonctionnement en entraînement normal du moteur, l'interrupteur 4 est fermé. Ceci permet à la batterie 3 de fournir du courant au moteur et également au condensateur 14, ce qui provoque ainsi la charge de ce condensateur jusqu'à la valeur de la tension de la batterie 3. Lors de la commutation en mode de fonctionnement en freinage r-éntrateur, on ouvre l'interrupteur 4 et le condensateur 14 se décharge à travers l'induit 1, l'enroulement d'excitation 2 et l'interrupteur électronique 5, amenant ainsi l'auto-excitation du moteur. Dans la forme d'exécution illustrée sur la figure 2, si le condensateur 14 a une capacité particulièrement importante, le courant de charge du condensateur qui passe à travers l'interrupteur 4, lorsque ce dernier est fermé après l'achèvement du freinage régénérateur, peut être excessif. Ceci peut se traduire par des étincelles entre les plots de contact de l'interrupteur 4, entraînant ainsi une réduction de sa vie utile. On décrira maintenant, en se référant à la figure 3 une autre forme d'exécution de l'invention. La forme d'exécution illustrée sur la figure 3 évite le risque de dommage causé à l'interrupteur 4, comme il a été indiqué précédemment. Dans le circuit illustré sur la figure 3, une résistance 15 est branchée en série avec le condensateur 14. La résistance 15 assure une charge d'entretien du condensateur 14 à partir de la batterie 33 en mettant ainsi en court-circuit l'interrupteur 4. Pour empêcher le passage d'un courant à travers l'interrupteur 4 en direction du condensateur 14, une diode 16 est prévue entre l'interrupteur 4 et le condensateur 14. Pour empêcher le passage du courant à partir du condensateur 14, lorsqu'on se trouve dans le mode de fonctionnementen entraînement du moteur, une diode 17 est prévue en série avec la résistance 15, entre la batterie 3 et le condensateur 14. Etant donné que la tension disponible aux bornes du condensateur 14 des formes d'exécution illustrées sur les figures 2 et 3 est relativement importante, l'auto-excitation du moteur est amorcée plus rapidement que dans le cas du systeme connu décrit en référence à la figure 1, dans lequel la tension chute aux bornes de la résistance 13. Dans les systèmes à service continu tels que ceux installés sur des véhicules importants, il est connu de prévoir des condensateurs de filtrage aux bornes de la batterie, afin d'égaliser la tension de la batterie pendant l'entraînement normal. Le condensateur 14 des figures 2 et 3 peut également assumer cette fonction. Aucun condensateur de filtrage n'est nécessité pendant le freinage régénérateur. Dans les formes d'exécution des figures 2 et 3 l'amorçage de l'auto-excitation est obtenu sans avoir à utiliser un interrupteur tel que l'interrupteur 12 de la figure 1, sans avoir à prévoir un circuit de commande d'interrupteur pour commander l'instant où l'interrupteur 12 est fermé, et sans faire passer un courant à travers une résistance telle que la résistance 13 de la figure 1. I1 en résulte une plus grande fiabilité et un plus grand rendement énergétique. REVENDICATIONS 1. Système de freinage régénérateur pour un moteur à courant continu, comprenant un interrupteur électronique en série avec le moteur3 des moyens pour fermer et ouvrir cycliquement cet interrupteur de maniè- re à commander le passage du courant à partie d'une batterie en direction du moteur pendant l'entraînement de ce dernier et pour commander le passage du courant à partir du moteur en direction de la batterie pendant le freinage régénérateur, des moyens pour inter connecter sélectivement le moteur et la batterie dans les modes de fonctionnement en entraînement du moteur et en freinage régénérateur, et des moyens pour amorcer i'auto-excitation du moteur lorsque le système se trouve fonctionner dans le mode en freinage régénérateur, caractérisé en ce que les moyens amorçant l'auto-excitation compren nent au moins un condensateur (14) connecté de telle manière que, lorsque le système fonctionne dans le mode à entraînement du moteur3 le condensateur (14) soit chargé par la batterie (3) et que, lorsque le système fonctionne dans le mode à freinage régénérateur, ce con densateur (14) soit déchargé à travers le moteur (1). 2. Système de freinage régénérateur suivant la revendication 1, carac térisé en ce que le condensateur (14) est connecté en série avec une résistance (15) et une diode (17) aux bornes de la batterie (3) et en circuit fermé avec le moteur (1), l'interrupteur électronique (2) et une diode additionnelle (16), cette diode additionnelle (16) empêchant la charge du condensateur (14) sauf à travers la résistance (15). 3. Système de freinage régénérateur suivant la revendication 1, caracté risé en ce que le condensateur(14) èst connecté en circuit fermé avec le moteur (1) et l'interrupteur électronique (5).