Brevet FR2486322A1 — publié le 19820108

La presente invention concerne la mise en service des alternateurs utilisés en particulier par les véhicules automobiles. On sait qu'aujourd'hui la plupart des véhicules automobiles possèdent un alternateur pour alimenter en électricité les divers appareillages qui les composent L'alternateur est généralement associé à un régulateur de tension qui agit sur \\îiaîimentation de son enroulement d'excitation,afin de maintenir entre ses bor nes de sortie,une tension prédéterminée et pratiquement constante,quelque soit l'intensité du courant débité. Cette tension que l'alternateur applique aux bornes de la batterie est en moyenne supérieure d'environ 2 volts à la tension nominale qui la caractérise.Cetéo3 a principalement pour but de maintenir la batterie à pleine charge,mais la plupart du temps cela entraine malheureusement une surcharge de cet accumulateur électrique, avec tous les inconvénients qui en découle tant sur le plan de son entretien que sur le plan de sa longévité. On a constaté par ailleurs quten temps ordinaire,la la consommation d'électricité indispensable au seul fonctionnement de l'allumage du moteur,peut fort bien et pour longtemps notre assurée que par la batterie uniquement. On en a déduit que ltentratnement permanent de l'alternateur par le moteur du véhicule ainsi que la production constante d'une tension électrique entre ses bornes de sortie,engendre un gaspillage de la consommation de carburant duv2icie C'est ainsi qu'il a paru intéressant de créer un dispositif de commande de mise en service des alternateurs des véhicules automobiles. Un des buts de l'invention est de faire en sorte que l'alternateur ne soit mis en service qu'à partir du moment où cela devient indispensable. Un des buts de l'invention est que cette mise en service soit rendue automatique. Un des buts de l'invention est de mieux exploiter la batterie électrique,d'ac- croître sa longévité tout en simplifiant son entretient. Un des buts de l'invention est de diminuer la consommation de carburant des véhicules,plus particulièrement sur les parcours urbains. Un des buts de l'invention est d'améliorer le rendement global des moteurs des véhicules, principalement lors de leur fonctionnement au ralenti, Un des buts de l'invention est d'utiliser les possibilités qu'offre l'électro- nique pour réaliser un dispositif fiable,de faible encombrement et peu coûteux. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un compa rateur de tension temporise,recevant la tension de la batterie électrique ou une tension connue qui en dépend, et commandant,si cette tension est égale ou inférieure à une tension prédéterminée,la fermeture d'un interrupteur à automaintien disposé en série sur l'alimentation de l'enroulement d'excitation de l'alternateur,afin de pralroquer ainsi sa mise en service. Selon une forme avantageuse de réalisation conforme à l'invention,le dispositif comprend un pont diviseur constitué de résistances en série, une diode zener mise de polarisation en série avec une résistance/,un condensateur polarisé disposé en contre un amplificateur opérationnel dont la sortie est reliée par une résistance à la gâchette d'un thyristor de puissance pouvant conduire le courant d'alimentation de l'enroulement d'excitation de l'alternateur. Suivant ses propres caractéristiques,le thyristor présente l'davantage de rester bloqué à l'état passant lorsqu'il est amorcé,tant que subsiste un courant anodi- que,même si le courant de gâchette vient à disparaître. On est-donc assuré avec 'ce composant,que lorsque le dispositif aura provoque la mise enservice de l'al- ternateur faute d'une tension suffisante aux bornes de la batterie,il n'inter viendra pas pour en arrêter le fonctionnement. Si on utilise d'autres moyens, dont on donne plus loin des exemples de réalisations pour conduire le courant de l'enroulement d'excitation de l'alternateur, ces moyens devront rester auto-maintenus lorsqu'ils seront devenus passants, tant que leur dispositif sera alimenté par une tension quelconque. Suivant une forme de réalisation avantageuse du dispositif, le circuit imprimé sur lequel sont implantés les composants dont certains comportent des moyens de ventilé dissipation calorifique, est protégé par un boîtier/, et relié à la masse métallique du véhicule à l'aide d'une patte de fixation, conductrice. Selon une forme de réalisation préférentielle lorsque la borne négative de la batterie est mise directement à la masse métallique du véhicule, la charge que constitue l'enroulement d'excitation de l'alternateur est placéeen aval de la cathode du thyristor et l'alimentation positive du comparateur de tension est reliée à l'anode du thyristor. Selon une autre forme de réalisation préférentielle lorsque la borne positive de la batterie est mise directement à la masse métallique du véhicule,la charge que constitue l'enroulement d'excitation de l'alternateur est placéeen amont de du thyristor l'anode/et l'alimentation négative du comparateur de tension est reliée à la cathode.du thyristor. Suivant ces deux types de branchement dépendants de la polarité de la batterie mise a la masse du véhicule, la mise sous tension du dispositif présente l'avan- ! tage d'être obtenue simultanément avec la mise sous tension du circuit électri- que du véhicule, au moyen de la cléf de contact. L'installation sur un véhicule du dispositif approprié ne nécessite que sa fixatloll- circuit sur la masse du vdhicule,et la connexion par son intermédiaire,du/d'alimentation de l'enroulement d'excitation de l'alternateur. Pour satisfaire au principe de fonctionnement du dispositif, les valeurs des résistances du pont diviseur sont déterminées de telle manière que leur rapport permet d'obtenir è partir de la tension de la batterie, ou d'une tension connue qui en dépend, une tension proche de la tension de référence définie par la dio de zener, et que ces tensions, sont appliquées aux entrées de l'amplificateur opé rationnel, afin que sa sortie alimente à travers une résistance la gâchette du est égale ou thyristor, par une tension d'amorçage,lorsque la tension de la batterie/devient tinférieure à la valeur pour laquelle on a défini la mise en service de l'alter- nateur. afin de neutraliser les effets d'une brève mais importante chute de tension,com me cela se produit aux bornes de la batterie lors de la mise en marche du moteur lau au moyen du démarreur électrique,et dont la conséquence serait l'enclenchement j intempestif du dispositif, il est disposé en contre réaction'amplificateur opé rationnel un condensateur polarisé.La valeur de la capacité de ce condensateur est déterminée de telle sorte que la temporisation obtenue ne soit malgré tout pas trop longue,car il est utile qu'en cas d'un démarrage difficile,od le démar reur est longuement sollicite,le dispositif s'enclenche afin que l'alternateur recharge la batterie. Si l'on souhaite obtenir l'enclenchement du dipositif à partir d'un seuil de tension très précis,on peut très bien disposer parmi les résistances du pont diviseur,un.-patentiomàtre ajustable.Dans la pratique, on obtient une précision suffisante du seuil de la tension d'enclenchement du dispositif en utilisant une diode zener et deux résistances dont les valeurs ont une précision de plus ou moins 1%. Selon une forme de réalisation conforme à l'invention,l'interrupteur qui établi le passage du courant d'alimentation de ltenroulement d'excitation de l'alterna- teur est réalisé au moyen d'un thyristor commandant un transistor de puissance. Selon une autre forme de réalisation conforme à l'invention,l'interrupteur qui établi le passage du courant d'alimentation de l'enroulement d'excitation de l'alternateur est réalisé au moyen d'un transistor commandant un relai électro mécanique auto-alimenté dans sa position de travail. de la description A l'examen/des différents cas de fonctionnement qui vont suivre,on comprendra aux bornes mieux,que lorsque le dispositif aura détecté une faiblesse de la tension/de la batterie,aussi bien avant la mise en marche du moteur,pendant son démarrage ou durant son fonctionnement,il assurera automatiquement la mise en service de l'al- ternateur et7maintiendra en service tant que le contact qui alimente le circuit électrique du véhicule sera établi. I) si après avoir mis le contact du véhicule,la tension reçue par le comparateur de tension est égale ou inférieure au seuil de tension défini pour l'enclenche- ment du dispositif,l'alternateur sera mis en service et débitera comme à lrordi naire pour recharger la batterie dès que le moteur sera mis en marche. très 2) si la tension reçuepar le comparateur de tension est/legèrement supérieure au seuil de tension défini pour l'enclenchement du dispositif,mais que faute d'une charge suffisante de la batterie,il se produit une difficulté de démarrage du moteur,se traduisant par un fonctionnement prolongé du démarreur, la tempori 'satSon du comparateur de tension sera insuffisante pour neutraliser la chute i de tension qui en découle, et le dispositif enclenchera la mise en service de l'alternateur. 3) si la batterie est moyennement chargée et que le démarrage du moteur ne pré- sente pas de difficulté,la temporisation du comparateur de tension sera suffi- t sante pour neutraliser l'effet du démarreur électrique,et le dispositif ne con duira pas le courant destiné à l'alimentation de l'enroulement dtexcitation de l'alternateur ainsi mis hors service. 4) si la batterie est très bien chargée et que sa tension soit très nettement supérieure au seuil de tension défini pour l'enclenchement du dispositif,de nombreux trajets pourront titre effectués sans que l'alternateur ne soit mis en service. à fournir Le moteur du véhicule ntaura pratiquement pas d'effort/pour entratner l'alter- j nateur nateur dépourvu d'excitation et sans d8bit.Cela se traduirapar un gain sur le régime de ralenti du moteur que l'on pourra corriger. avec le dispositif On avec obtient ainsi/une économie réelle sur la consomation-de carburant d'autant qu'une partie de ce carburant n'est plus convertie en électricité,et l'on remarque une souplesse accrue en particulier pour les bas régimes du moteurs. 5) si pendant l'utilisation du véhicule la tension de la batterie baisse pour atteindre le seuil d'enclenchement du dispositif,par le fait de l'usage prolongé des différents appareillages électriques du vdhicule,l'alternateur sera automatiquement mis en service par le dispsitif jusqu' la coupure du circuit électrique du véhicule,c'est à dire jusqu'd son arrêt complet. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront plus claire-. ment à la lecture des descriptions des différentes formes de réalisation qui vont suivre,données a titre d'exempîesnon limitatifset représentées par les dessins annexés dans lesquels La figure I est une représentation du schéma électrique du dispositif dans lequi la borne négative de la batterie est mise à la masse du véhicule. La figure 2 est une représentation du schéma électrique du dispositif dans lequel de la batterie la borne positive/est mise à la masse du véhicule. La figure 3 est un détail d'un schéma où se trotte introduit dans le pont divi seur,une résistance ajustable. La figure 4 est une représentation en coupe d'un dispositif selon une forme de réalisation. La figure 5 est une représentation d'un dispositif fixé sur un alternateur. La figure 6 est une représentation d'un schéma électrique d'un dispositif qui établi le passage du courant destiné à l'enroulement d'excitation de l'alterna teur par l'intermédiaire d:un transistor de puissance. La figure 7 est une représentation d'un schéma électrique d'un dispositif qui établi le passage du courant destiné à l'enroulement d'excitation de l'alterna-, teur par l'intermédiaire d'un relai électromécanique auto-alimentd dans sa posiez t ion de travail. La figure 8 est une représentation vue de dessus d'un dispositif. Sur la figure I qui représente le schéma électrique,dtun dispositif conforme à s nvention,dans lequel la borne négative IO de la batterie électrique I2 est re- liée à la masse métallique I3 du véhicule,l'interrupteur à auto-maintien 9 est ''constitué par un thyristor de puissance I9.La sortie I5 du régulateur de tension 14 est reliée à l'anode 21 du thyristor 19 et alimente par une tension positive principal le comparateur de tension 8,lorsque le circuit électrique/27 du véhicule est mis sous tension au moyen du contact 29. Le point milieu I7 du pont diviseur I6 constitué par les résistances RI et R2 mises en série, est relié à l'éntrée inverseuse 2 de l'amplificateur opérationnel 5. La diode zener I8 associée à sa résistance de polarisation R3,fournie la ten i sion de référence à l'entrée non inverseuse 3 de l'amplificateur opérationnel 5 lorsque le comparateur de tension 8 est alimenté.L'actioa du comparateur de ten sion 8 sur l'interrupteur à auto-maintien 9 est temporisée par le condensateur 26 disposé en contre réaction sur l'amplificateur opérationnel 5 dont la sortie 6 peut commander par l'intermédiaire de la résistance de limitation de courant R4 la gâchette 20 du thyristor I9. j La cathode 22 du thyristor de puissance I9 est reliée à l'enroulement d'excita- tion 23 de l'alternateur I, entre les bornes de sorties 24 et 25 duquel se trou vent bis en parallèle, le circuit électrique principal 27,le régulateur de ten avion I4 et la batterie 12. Dans ce schéma électrique et ceux représentés par les figures 2,6,et 7, les cir- cuits auxiliaires et les interrupteurs électriques qui les commandent,sont res pectivement repérés par les indices 28 et 30. Sur la figure 2 qui représente le schéma électrique d'un dispositif conforme à l'invention,dans lequel la borne positive II de la batterie électrique 12 est reliée à la masse métallique I3 du véhicule,l'enroulement d'excitation 23 de l'alternateur I est situé en amont de l'anode 21 du thyristor 19. L'alimentation négative du comparateur de tension 8 et la cathode 22 du thyristor de puissance 19 sont reliées à la sortie 15 du régulateur de tension I4. Sur la figure 3 qui représente en détail un pont diviseur I6 permettant le ré- glage précis de la valeur du seuil de tension d'enclenchement du dispositif, les résistances RIet R2 sont disposées de part et d'autre dtun potentiomètre ajus table R5. Sur la figure 4 qui représente en coupe un dispositif conforme à l'invention, le bottier 31 ventilé par les ouvertures 32,protège le circuit imprimé 34 sur lequel sont implantés les composants, dont le thyristor I9 pourvu d'un convecteur {33 La patte métallique de fixation 35 comporte un perçage 36 servant au montage 13 dispositif sur la masse/du véhicule Au même titre que les connexions 37 et- 38,cette patte de fixation 35 est reliée au circuit imprimé 34. Sur la figure 5 qui représente la fixation d'un dispositif conforme à l'invention 13 sur un alternateur,on voit bien que la masse/est directement prise sur la carcas de de l'alternateur I par l'intermédiaire de la patte de fixation 35. Sur la figure 6 qui représente le schéma électrique,d'un dispositif conforme à íl'invention,dans lequel l'interrupteur à auto-maintien 9 est constitue d'un |thyristor 39 commandant un transistor de puissance 44jla sortie 6 de l'amplifi- cateur opérationnel 5 commande par l'intermédiaire de la résistance de limita tion de courant R4,la gâchette 40 du thyristor 39 qui agit,lorsqu'il se trouve amorcé,sur la base 43 d'un transistor de puissance 44 devenant à son tour passe jLes résistances R6 et R7 représentent les résistances de charge et de limitation de courant qui sont nécessaires au fonctionnement du thyristor 39 et du transis tor de puissance 44.L'anode 41 duthyristor 39 et le collecteur 45 du transistor 'de puissance 44, sont reliés à la sortie 15 du régulateur de tension I4.La borne négative IO de la batterie I2 est reliée à la masse I3 du véhicule, comme la ca thode 42 du thyristor 39 par l'intermédiaire de sa résistance de charge R6,et l'enroulement d'excitation 23 de l'alternateur à l'émetteur 46 du transistor de puissance 44. Sur la figure 7 qui représente le schéma dlectrique,d'un dispsositif conforme à ;î'invention,dans lequel l'interrupteur à auto-maintien 9 est constitué d'un !transistor 48 commandant un relai électromécanique 52 auto-alimenté dans sa posi tion de travail, la sortie 6 de l'amplificateur opérationnel 5 agit par l'inter médiaire de la résistance de limitation de courant R8 sur la ba47/d'un transis tor 48 dont l'émetteur 50 est relié au bobinage du relai Electromécanique 52, auto-alimenté dans sa position de travail.Le contact de travail 51 est d'une part relié avec le collecteur 49 du transistor 48 > à la sortie I5 du régulateur de tension I4,et d'autre part,à l'enroulement d'excitation 23 de l'alternateur L Une diode de protection 53 est disposée entre le point commun des contacts dtuti- lisations du relai 52 et l'entrée de son bobinage, de m2me qu'une autre diode de protection 54 est disposée en parallèle avec le bobinage.dont la sertie est re liée à la masse I3 du véhicule ,comme la borne négative IO de la batterie élec- trique T2 du véhicule. Sur la figure 8 qui représente une vue de dessus d'un dispositif conforme à l'ifr vention,la patte de fixation 35 se trouve en opposition avec les connexions 37 et 38. Selon une forme de réalisation conforme au schéma représenté à la figure I,les valeurs respectives des résistances RI,R2,R3,R4,sont de II, 10; I, 2,kilo Ohms, et le condensateur polarisé 26 à pour capacité IO microfarads. De ce qui précède on voit bien que l'on a atteint les buts que l'invention fixée, ;II1 est evident que sans sortir du cadre de l'invention d'autres moyens auraient pu autre prévus pour parvenir aux mêmes fins. L'invention comprend donc tous les moyens constituant des équivalents techniques; de ceux qui viennent autre présentés, considérés séparément ou en combinaison et mis en oeuvres dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS I - Dispositif de commande automatique de mise en service des alternateurs des véhicules automobiles,caractérisé,en ce qu'il comprend un comparateur de tension temporisé, recevant la tension de la batterie électrique ou une tension connue qui en ddpend,et commandant,si cette tension est égale ou inférieure à une ten sion prédéterminée; la fermeture d'un interrupteur à auto-maintien disposé en 'série sur l'alimentation de l'enroulement d'excitation de l'alternateur,afin de ainsi provoquer/sa mise en service. t 2Dispositif selon la revendication I,caractérisé,en ce qu'il comprend un pont diviseur constitué de résistances en série, une diode zener mise en série avec une une résistance de polarisation,un un condensateur polarisé disposé en contre réac- tion sur un amplificateur opérationnel dont la sortie est reliée par une résis- tance à la gAchette d'un thyristor de puissance pouvant conduire le courant I d'alimentation de l'enroulement d'excitation de l'alternateur.I 3- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé, en ce que la coupure du courant d'alimentation de l'enroulement d'excitation de l'alternateur désamorce l'interrupteur à auto-maintien. 4- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé,' en ce que lorsqu'il a été amorcé,l'auto-maintien de l'interrupteur est assuré, tant que le comparateur de tension est alimenté par une tension quelconque. 5 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé, en ce que le circuit imprimé sur lequel sont implantés les composants, est relié à la masse métallique du véhicule à l'aide d'une patte de fixation, conductrice. 6- Dispositif melon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé, en ce que ./'. composants comportent des moyens de dissipation calorifique et que l'ensempble des composants est protégé par un boîtier ventilé. 7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, précédentes, caractérisé, en ce que lorsque a char eue constitue l'enroulement d'excitation de l'altier e la ca . nateur est placée en aval/du thyristor,l'alimentation positive du comparateur de tension est reliée à l'anode du thyristor. 8- Dispositif selon l'uen quelconque des revendications I à 6,caractéris en ce: que lorsque la charge que constitue l'enroulement d'excitation de l'alternateur est placée en amont de l'anode du thyristor,lalimentation positive du compara teur de tension est reliée à la cathode du thyristor. 9- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé, en ce que sa mise sous tension est obtenue simultanément avec la mise sous ten- sion du circuit électrique du véhicule,au moyen de la clef de contact. 10- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé, en ce que la tension délivrée par le point milieu du pont diviseur et la tension folirnie par la diode zener, sont respectivement appliquées, à l'entrée inverseuse et à l'entrée non inverseuse, de l'amplificateur opérationnel. II- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé, en ce que le pont diviseur comprend un potentiomètre ajustable. 12- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé, en ce qu'un condensateur polarisé est disposé en contre réaction sur l'amplif i- cafteur opérationnel. 13- Dispositif selon la revendication I,caractérisé,en ce que l'interrupteur à auto-maintien est réalisé au moyen d'un thyristor commandant un transistor de I puissance. 14- Dispositif selon la revendication I,caractérisé,en ce que l'interrupteur à auto-maintien est réalisé au moyen d'un transistor commandant un relai électromécanique auto-alimenté dans sa position de travail.