Brevet FR2512406A1 — publié le 19830311

Installation électrique de bord pour véhicules, notam- ment véhicules automobiles ". L'invention a pour objet une installation élec- trique de bord pour véhicules, notamment véhicules auto- mobiles, comportant un alternateur excité par aimant per- manent pour agir sélectivement, en fonctionnant, par ali- mentation à partir d'une batterie de démarrage, en tant que démarreur pour un moteur à combustion interne Pour différents véhicules automobiles, on souhaite avoir une machine électrique sans balais, excitée par aimant perma- nent, pouvant fonctionner dans un domaine de vitesses de rotation très étendu, d'une part, en tant qu'alternateur (génératrice) et, d'autre part, en tant que moteur (dé- marreur), cette machine pouvant, de préférence, être in- corporée avec le volant d'un moteur à combustion interne. A cet effet, l'invention concerne une installa- tion du type ci-dessus caractérisée en ce que l'alterna- teur comporte un enroulement de stator diphasé avec deux enroulements de phase décalés électriquement entre eux de 90 , chaque enroulement de phase étant, lors du fonc- tionnement en alternateur, relié à un redresseur et à l'un de deux transistors servant à la régulation du cou- rant de charge, un contacteur étant en outre prévu pour relier, lors du fonctionnement en moteur, les deux en- roulements de phase à l'un des pôles de la batterie de démarrage et les points de référence des transistors à l'autre p 8 le de cette batterie, les transistors étant commutés pour fonctionner en tant qu'onduleur. Suivant un mode de réalisation de l'invention, les deux enroulements de phase présentent avantageuse- ment une prise médiane, ces enroulements pouvant être reliés au moyen du contacteur à l'un des poles de la batterie de démarrage par leurs prises médianes. Lorsque les deux enroulements de phase sont agencées avec une prise médiane, les deux extrémités des enroulements de phase peuvent être respectivement reliées à des électrodes de même nom entre elles de deux redresseurs en pont dont les deux autres électrodes, également de même nom entre elles, peuvent être reliées entre elles et aux électrodes de meme nom des deux au- tres redresseurs en pont, reliés entre eux, du second enroulement de phase et raccordées à un contact de com- mutation d'un couple de contacts du contacteur, de préfé- rence électromagnétique, dont le contact antagoniste est relié au pôle de la batterie de démarrage auquel sont reliés les transistors de commutation lors du fonction- nement en moteur. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'une installation conforme à l'invention. la figure 2 représente un exemple d'un régula- teur longitudinal. Conformément au schéma de la figure 1, l'alterna- teur 10 excité par aimant permanent et qui n'est pas re- présenté en détail, comporte deux enroulements de phase 11 et 12 Comme décrit dans la suite, chacun de ces en- roulements est branché de façon similaire L'enroulement de phase 11 est constitué par deux moitiés-d'enroulement 13, 14 et comporte une prise médiane 15 Les moitiés d'en- roulement 13, 14 sont respectivement soumises à une induc- tion en opposition de phase et fournissent, entre les ex- trémités d'enroulements 16, 17, une tension alternative dont la phase est décalée électriquement de 90 par rap- port à la tension alternative produite entre les extré- mités 18 et 19 de l'enroulement 12. Les extrémités d'enroulement extérieures du pre- mier enroulement de phase 11 sont respectivement reliées a une cathode de deux redresseurs 21, 22 reliés par leurs anodes De façon similaire, deux redresseurs en pont 23, 24 sont branchés sur le second enroulement de phase 12. Les anodes de ces redresseurs, reliées entre elles, sont raccordées conjointement avec celles des deux autres re- dresseurs en pont 21, 22 à un conducteur commun 27 allant au contac I de commutation 25 d'un contacteur élec- tromagnétique 26 à cinq p 8 les La prise médiane 15 du - premier enroulement de phase 11 est raccordé à un con- tact de commutation, désigné par 28, du contacteur 26, le contact antagoniste 29 de ce contact 28 étant relié au p 8 le positif de la batterie de démarrage, désignée par , appartenant à l'installation électrique de bord à courant continu La prise médiane 31 du second enroule- ment de phase 12 est reliée, par l'intermédiaire d'un conducteur de connexion 32, à un contact de commutation 33 du contacteur électromagnétique 26, ce contact étant, dans la position de charge représentée, relié à son con- tact antagoniste 35 et, par l'intermédiaire de celui-ci, raccordé comme la prise médiane 15 au p 8 le positif de la batterie 30. Dans la position du contacteur 26 représentée en figure 1 et correspondant au fonctionnement en moteur, le conducteur commun 27 des redresseurs 21, 22 et 23, 24 et le contact 25 qu'il-alimente sont séparés par le pont de commutation soulevé 36 dg contact antagoniste 37 relié au pôle négatif de la batterie 30. La charge de la batterie 30 a lieu dans le cas du fonctionnement en alternateur à l'aide de l'un de quatre régulateurs longitudinaux LR 1, LR 2, LR 3, LR 4 cons- titués de façon identique entre eux, ces régulateurs étant branchés entre les extrémités d'enroulements 16, 17 ainsi que 18, 19 des deux enroulements de phase 11, 12 et un conducteur de connexion commun 40 qui va au pôle positif de la batterie 30 en passant par les contacts de commutation 51, 52 fermés lors du fonctionnement en générateur en étant reliés par le pont de commutation 50. Dans chacun des régulateurs longitudinaux, il est prévu, comme indiqué pour le régulateur longitudinal mentionné en dernier lieu, un composant MOSFET (transistor à effet de champ à oxyde métallique) 45 et un transistor de com- mutation 46 commandé par ce composant, La demi-onde de tension positive fournie pour les moitiés des enroule- ments de phase 11 et 12 sont, après le passage par zéro, reliées au conducteur positif commun 47, par l'intermé- diaire des transistors de commutation 46, d'autant plus tard que la condition de charge de la batterie 30 est plus élevée Le conducteur négatif commun des redresseurs 21 à 24 est relié au p 8 le négatif de la batterie par l'intermédiaire du pont de commutation 36. Lors de la commutation, représentée en figure 1, de l'alternateur 10 sur le fonctionnement en moteur, le pont de commutation 50 se soulève et sépare ainsi les régulateurs longitudinaux du conducteur positif de la batterie En outre, les contacts de commutation 33, 35 ainsi que 28, 29 sont reliés entre eux et les prises médianes 15, 31 des deux enroulements de phase 11, 12 sont raccordées au pôle positif de la batterie 30 tandis que, simultanément, les-redresseurs 21, 22, 23 et 24 sont séparés du conducteur négatif 47 par les contacts de commutation 25, 37 et le pont de contact 36 qui les sépare En outre, un pont de contact 41 relie entre eux les deux contacts de commutation 42, 43, les quatre régu- lateurs longitudinaux étant ainsi reliés au pôle négatif de la batterie 30 Ces régulateurs peuvent ainsi agir, pour le fonctionnement en moteur, comme des onduleurs et peuvent ainsi envoyer, à partir de la batterie 30, des courants de service successifs aux moitiés des enroule- ments de phase 11, 12, ces courants étant à chaque fois décalés de 900. La figure 2 représente un exemple de circuit pour les régulateurs longitudinaux LR 1 à LR 4 On prévoit alors un composant MOSFET (transistor à effet de champ à oxyde métallique) 68 pour réaliser les transistors de commuta- tion 46 Pour le montage de chaque composant MOSFET 68, qui peut être relié au pôle positif ou au pôle négatif de la batterie suivant la position du contacteur 26 (fonctionnement en alternateur ou en moteur), on utilise un montage particulier constitué par un transistor pnp 61 et par un transistor npn 62 dont la jonction émetteur- collecteur est branchée en série avec le transistor 61, le collecteur de ce transistor 62 étant =accordé au pôle négatif de la batterie 30 Les émetteurs reliés entre eux forment un point de base commutable qui est raccordé, par l'intermédiaire d'une résistance 64 de 1 k Ohm environ et d'un condensateur en série 65 de l)AF environ, au mon- tage en parallèle d'une résistance 66 et de l'électrode de commande du composant MOSFET considéré 68 Au moyen du pont de contact 69, ce composant MOSPET peut être commuté alternativement, sur le pôle négatif de la bat- terie 30 pour le fonctionnement en démarreur et sur le pole positif de cette batterie pour le fonctionnement en alternateur L'avantage particulier de ce montage est qu'on peut effectuer de façon très simple la commutation sur l'onduleur pour le fonctionnement en démarreur et la commutation sur la régulation de courant avec les régula- teurs longitudinaux pour le fonctionnement en alternateur, les mêmes composants étant prévus pour les deux modes de fonctionnement et pouvant donc ainsi être utilisés en double. R E V E N D I C A T I O N S ) Installation électrique de bord comportant un alternateur excité par aimant permanent pour agir sélectivement, en fonctionnant par alimentation à partir d'une batterie de démarrage, en tant que démarreur pour un moteur à combustion interne, caractérisée en ce que l'alternateur comporte un enroulement de stator diphasé avec deux enroulements de phase ( 11, 12) décalés élec- triquement entre eux de 900, chaque enroulement de phase étant, lors du fonctionnement en alternateur, relié à un redresseur en pont ( 21, 22, 23, 24) et à un transis- tor ( 46) servant à la régulation du courant de charge, et en ce qu'il est prévu un contacteur ( 26) pour relier, lors du fonctionnement en moteur, les points médians des deux enroulements de phase ( 11, 12) au pôle positif de la batterie de démarrage ( 30) et les transistors de commutation au p 8 le négatif de cette batterie, pour que les transistors puissent être commutés pour fonctionner en tant qu'onduleur. 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux enroulements de phase ( 11, 12) sont reliés à des diodes ( 21, 22 et 23, 24), les anodes de ces diodes étant reliées, lors du fonction- nement en alternateur, au pôle négatif de la batterie de démarrage ( 30) au moyen d'un couple de contacts ( 25, 37). ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les transistors de commutation sont réalisés en tant que composants MOSFET (transistors à effet de champ à oxyde métallique) pour le fonctionne- ment sélectif en tant qu'alternateur et en tant que mo- teur, ces composants étant respectivement commandés par un montage particulier dont le fonctionnement ne dépend pas du pôle de la batterie auquel sont reliés les tran- sistors de commutation.