Brevet FR2742604A1 — publié le 19970620

ALTERNATEUR AVEC THERMOPLONGEURS INTEGRES L'invention concerne les alternateurs à refroidissement par un liquide tel que l'eau qui sont utilisés pour fournir l'énergie électrique dans un véhicule entraîné par un moteur à combustion interne. Les alternateurs ont un rendement moyen de l'ordre de 50 %, ce qui signifie que la moitié de la puissance fournie à l'alternateur par le moteur est dissipée en chaleur. Pour que cette perte thermique soit utile, on utilise des alternateurs qui sont refroidis par le liquide du système de refroidissement du moteur, système qui sert également à chauffer l'habitacle du véhicule en tant que de besoin par l'intermédiaire d'un échangeur "liquide/air". Dans certaines circonstances climatiques extrêmes et/ou dans le cas de moteurs très performants du type à injection directe, cette récupération de calories par le refroidissement de l'alternateur n'est pas suffisante et il est nécessaire d'utiliser des éléments électriques de chauffage additionnel. Ces éléments électriques sont des résistances électriques qui sont "plongées" dans le liquide de refroidissement, d'où le terme '1thermoplongeurs". Ces résistances électriques sont alimentées par la batterie au travers d'interrupteurs dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un dispositif de contrôle en fonction de certains paramètres tels que la température extérieure ou celle de l'habitacle. Ces thermoplongeurs sont en général disposés à un endroit du circuit de refroidissement où il y a suffisamment d'espace environnant pour faciliter leur accès. Un tel endroit sous le capot est parfois très éloigné de la batterie qui alimente les thermoplongeurs et il en résulte des câbles d'alimentation de grande longueur, par exemple un mètre et plus. Des mesures ont montré que les pertes électriques dans les câbles d'alimentation des thermoplongeurs ou composants thermoélectriques sont comprises entre 10% et 20 % de la puissance fournie par l'alternateur. Bien entendu, cette puissance perdue dans les câbles d'alimentation peut être diminuée en augmentant la section des câbles d'alimentation mais au détriment du coût et du poids. Un but de la présente invention est donc de diminuer la puissance dissipée dans les câbles d'alimentation et donc d'améliorer le rendement global. Ce but est atteint, d'une part, en intégrant les thermoplongeurs dans l'alternateur refroidi par liquide et, d'autre part, en les alimentant directement par l'alternateur et non pas par la batterie, ce qui raccourcit la longueur des câbles d'alimentation. En outre, chaque interrupteur associé à un thermoplongeur est connecté entre l'alternateur et la borne positive du thermoplongeur par l'intermédiaire d'interrupteurs commandés par un dispositif de contrôle en fonction de mesures effectuées par des capteurs. L'invention concerne donc un alternateur de type à refroidissement par liquide dans lequel le circuit de refroidissement présente un conduit d'entrée et un conduit de sortie, caractérisé en ce qu'au moins un composant thermoélectrique est disposé dans le circuit de refroidissement de l'alternateur. Dans une variante de l'invention, le composant thermoélectrique est disposé dans le conduit de sortie du circuit de refroidissement de l'alternateur. Selon une autre caractéristique, la borne positive dudit composant thermoélectrique est connecté directement à la borne de sortie électrique de l'alternateur. Selon une autre caractéristique, un interrupteur est connecté en série entre la borne positive dudit composant thermoélectrique et la borne de sortie électrique de l'alternateur, Selon encore une autre caractéristique, un dispositif de contrôle commande l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur en fonction de mesures effectuées par des capteurs ; de préférence, ce dispositif de contrôle est solidaire de l'alternateur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple particulier de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints dans lesquels - la figure 1 est un schéma montrant un alternateur à refroidissement par liquide dans lequel des composants thermoélectriques sont incorporés selon l'invention, et - la figure 2 est un schéma électrique de l'alternateur, des composants thermoélectriques et du dispositif de connexion des composants thermoélectriques De manière très schématique et vu de l'extérieur, un alternateur 10 du type à refroidissement par un liquide tel que de l'eau comprend un conduit 12 pour l'entrée du liquide par un orifice E et un conduit 14 pour la sortie du liquide par un orifice S après son passage dans le circuit de refroidissement de l'alternateur. L'alternateur 10 est entraîné en rotation par le moteur du véhicule, pour lequel il constitue le générateur électrique, par l'intermédiaire d'une poulie 24 solidaire du rotor de l'alternateur et d'une courroie 60. L'alternateur comprend également un circuit de refroidissement par circulation d'air au travers d'ouvertures 26 à 32 qui constituent les sorties de l'air de refroidissement. Des ouvertures d'entrée de l'air 26', 28', 30' et 32' sont également prévues de l'autre côté de l'alternateur. Une turbine à ailettes 58 solidaire du rotor fait circuler l'air suivant le sens indiqué par la flèche 62. Cet alternateur 10 présente une borne électrique de sortie 34 qui est connectée à une batterie d'alimentation 50 (figure 2) pour la recharger en tant que de besoin. Selon l'invention, des composants thermoélectriques 16, 18, 20 et 22 sont disposés dans le conduit de sortie 14, ces composants comprenant chacun une partie 36 contenant la résistance électrique de chauffage R1, R2, R3 et R4 (figure 2), qui "plonge" dans le liquide de refroidissement, une partie de maintien mécanique 38 sur la paroi du conduit 14 et une borne de connexion électrique 40 qui connecte la borne positive de chaque résistance électrique à la borne électrique de sortie 34 de l'alternateur par un câble 42 composé de quatre conducteurs élémentaires 66, 68, 70 et 72, un par résistance électrique. Un interrupteur K1, K2, K3 et K4 est connecté respectivement en série avec chaque résistance électrique R1, R2, R3 et R4, de préférence sur le conducteur 66, 68, 70 et 72. L'autre borne de chaque résistance électrique R1, R2, R3 et R4, opposée à la borne 40, est connectée à la masse. L'ouverture et la fermeture des interrupteurs K1, K2, K3 et K4 sont commandées par un circuit électronique 52 en fonction de certains paramètres mesurés par des capteurs 54. Dans une variante de réalisation, les seuls paramètres dont le circuit électronique 52 tient compte pour élaborer les signaux de commande des interrupteurs K1 à K4 sont, par exemple, d'une part, la température du liquide de refroidissement mesurée sur le conduit d'entrée 12 et, d'autre part, le courant fourni par l'alternateur. Dans une variante plus élaborée de l'invention, le circuit électronique 52 tient compte d'un nombre de paramètres plus important tels que - la température d'air extérieure Tx, - la température d'air de l'habitacle Th, - la température du liquide de refroidissement Te, - la charge de la batterie VB, - le couple demandé au moteur Cm, - le courant délivré par l'alternateur Ia, - etc Ces mesures sont comparées à des valeurs de consigne qui peuvent être discrètes ou sous forme de courbes telles que - TRx, la température d'air extérieure de consigne liée à la consigne sous forme d'une courbe de référence, - TRh, la température d'air de l'habitacle de consigne liée à la consigne sous forme d'une courbe de référence, - TRe, la température du liquide de refroidissement de consigne liée à la consigne sous forme d'une courbe de référence, - VRB, la charge de batterie minimale acceptable, - CRm, le couple maximum qui peut être demandé au moteur, - IRa, le courant maximum qui peut être délivré par l'alternateur pour une vitesse donnée, - etc Par ce montage des composants thermoélectriques sur le conduit de sortie 14 du circuit de refroidissement de l'alternateur, les conducteurs électriques 42, 66, 68, 70 et 72 entre les composants thermoélectriques et la borne de sortie électrique 34 a une longueur qui est aussi petite que possible, ce qui diminue les pertes dues au câblage ainsi que le coût. Ces pertes dues à l'alimentation des composants thermoélectriques sont d'autant plus faibles que les interrupteurs K1 à K4 sont également à proximité immédiate des composants et sont de préférence supportés par l'alternateur lui-même. De même, le dispositif de contrôle ou calculateur 52 peut aussi être de préférence à proximité des interrupteurs et composants thermoélectriques, mais cette disposition n'est pas essentielle car les signaux de commande fournis par le calculateur 52 consomment peu d'énergie électrique. L'invention a été décrite dans une forme particulière de réalisation selon laquelle les composants thermoélectriques sont disposés dans le conduit de sortie 14 du circuit de refroidissement de l'alternateur ; cependant, ces composants thermoélectriques peuvent être disposés à tout autre endroit du circuit de refroidissement de l'alternateur qui ne gênerait pas trop le refroidissement de l'alternateur. REVENDICATIONS 1. Alternateur de type à refroidissement par liquide dans lequel le circuit de refroidissement présente un conduit d'entrée (12) et un conduit de sortie (14), caractérisé en ce qu'au moins un composant thermoélectrique (16, 18, 20, 22) est disposé dans le circuit de refroidissement de l'alternateur. 2. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit composant thermoélectrique est disposé dans le conduit de sortie (14) du circuit de refroidissement de l'alternateur. 3. Alternateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit composant thermoélectrique (16, 18, 20, 22) est connecté à la borne de sortie électrique (34) de l'alternateur. 4. Alternateur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un interrupteur (K1, K2, K3, K4) est connecté en série entre la borne positive dudit composant thermoélectrique (R1, R2, R3, R4) et la borne de sortie électrique (34) de l'alternateur. 5. Alternateur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un dispositif de contrôle (52) commande l'ouverture et la fermeture dudit interrupteur (K1, K2, K3, K4) en fonction de mesures effectuées par des capteurs (54). 6. Alternateur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'interrupteur (K1, K2, K3, K4) est porté par l'alternateur. 7. Alternateur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle (52) est porté par l'alternateur.