Brevet FR2751485A1 — publié le 19980123

La présente invention concerne l'alimentation électrique des véhicules automobiles, et en particulier le contrôle du couple d'alternateur en fonction des variations de charge du circuit. Le contrôle du régime moteur est en effet un souci constant des motoristes. Cette tâche est en particulier rendue délicate par des évènements impondérables extérieurs au moteur tel que les à-coups de couple dus aux brusques variations de charge du circuit électrique du véhicule, qui se répercutent sur le couple que l'alternateur oppose à la rotation du moteur. Lorsqu'il y a augmentation de la charge, le circuit régulateur de l'alternateur augmente progressivement l'excitation de ce dernier suivant une loi prédéterminée dite "de charge progressive", ce qui permet d'éviter un brusque à-coup de régime moteur. Dans le cas inverse d'un délestage de charge, c'està-dire d'une décroissance brusque du courant, le régulateur doit en revanche réagir instantanément pour éviter que n'apparaisse sur le réseau de bord du véhicule une surtension qui pourrait être néfaste à certain équipements tels que les coussins gonflables de sécurité, les ampoules des projecteurs, etc. Ce problème est aggravé par la présence de plus en plus fréquente sur les véhicules de charges de forte valeur qui sont mises en et hors circuit sans intervention du conducteur, telles que systèmes de dégivrage rapide du pare-brise et/ou de la lunette arrière, de chauffage des sièges, etc. La déconnexion de ces charges produit un délestage, c'est-à-dire une décroissance brusque du courant, avec une augmentation corrélative brusque du régime moteur entraînant non seulement des désagréments pour le conducteur mais, et surtout, des risques de surtensions néfastes pour certains organes du réseau de bord du véhicule. L'un des buts de l'invention est de proposer un remède à cette difficulté, en assurant un délestage progressif, automatique, avec un temps de réaction plus long que celui de l'électronique du régulateur pour permettre à celui-ci de jouer convenablement son rôle de contrôle de l'excitation de l'alternateur, en maintenant au niveau voulu la tension d'alimentation du réseau de bord. L'idée de base de l'invention consiste à détecter le délestage de charge et à commuter immédiatement, pendant un temps limité, une charge auxiliaire permettant de moduler le courant absorbé et de laisser au régulateur le temps d'exercer son action sur l'excitation de l'alternateur. Plus précisément, le circuit de l'invention comprend un alternateur délivrant un courant alternatif d'alimentation, un régulateur du courant d'excitation de cet alternateur, un redresseur du courant délivré par l'alternateur, et un réseau de bord, alimenté par le courant continu en sortie du redresseur. Selon l'invention, ce circuit comprend en outre une charge commandée consommatrice de courant, des moyens de détection d'une décroissance brusque du courant d'alimentation du réseau de bord, et des moyens de commutation sélective et temporaire de la charge dans le circuit d'alimentation, opérant en réponse à la détection de ladite décroissance brusque du courant d'alimentation. La charge peut être montée entre alternateur et redresseur, de manière à l'alimenter directement par le courant alternatif délivré par l'alternateur, ou bien dans le circuit de bord, de manière à l'alimenter par le courant continu délivré par le redresseur. Très avantageusement, la charge comprend des moyens pour faire varier de manière contrôlée le courant qui la traverse. Les moyens de détection peuvent notamment recevoir en entrée le signal d'excitation de l'alternateur ou un signal qui est une image de celui-ci, des moyens étant alors prévus pour analyser le rapport cyclique d'excitation de l'alternateur et détecter une diminution brusque de celui-ci. Dans ce dernier cas, les moyens de détection peuvent mémoriser la valeur du rapport cyclique avant la brusque décroissance de celui-ci, les moyens de commutation étant commandés jusqu'à rétablissement du rapport cyclique à la valeur ainsi mémorisée. Très avantageusement, les moyens de commande font varier de manière progressivement décroissante le courant dans la charge. Les moyens de commande peuvent éventuellement opérer également en réponse à la vitesse de rotation de l'alternateur, de manière à n'autoriser la commutation de la charge que lorsque cette vitesse de rotation est inférieure à un seuil prédéterminé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-dessous d'un exemple de mise en oeuvre, en référence aux dessins annexés. La figure 1 est un schéma par blocs du circuit d'alimentation mettant en oeuvre les enseignements de l'invention, selon un premier mode de réalisation. La figure 2 illustre une variante de réalisation du circuit de la figure 1. Sur la figure 1, on a illustré l'architecture générale d'un circuit d'alimentation électrique de véhicule automobile, circuit comprenant un alternateur 10 délivrant un courant alternatif d'alimentation monophasé ou polyphasé, associé à un régulateur 12 agissant sur le courant d'excitation de l'alternateur. Un pont redresseur 14 permet d'obtenir une tension et un courant continus pour l'alimentation des divers organes du réseau de bord 16. Ce réseau de bord comprend diverses charges ou "consommateurs" qui sont mises en et hors circuit soit sous le contrôle du conducteur (éclairage, chauffage de l'habitacle, etc.) soit de manière automatique (essuieglace, pompe électrique, etc.). Parmi ces dernières, il existe des charges telles que circuit de chauffage rapide, de dégivrage, etc. contrôlées automatiquement et dont la déconnexion peut provoquer, du fait de la brusque réduction du couple alternateur, une augmentation du régime moteur et donc une surtension corrélative sur le réseau de bord. L'idée de base de l'invention consiste, dans une telle situation, à transférer le courant du consommateur brusquement déconnecté vers un élément de puissance capable d'absorber un courant équivalent et de couper progressivement ce courant, ceci avec une constante de temps plus longue que le temps de réponse du régulateur de manière que ce dernier puisse pleinement assumer son rôle. Cet élément de puissance, référencé 18 sur les figures, doit pouvoir absorber pendant un temps limité (typiquement 5 à 10 secondes) un courant du même ordre que celui d'une charge fortement consommatrice de courant. Pour permettre la décroissance progressive du courant, cette charge est avantageusement une charge électronique comprenant un ou plusieurs interrupteurs à semiconducteurs commandés tels que MOSFETs ou transistors bipolaires de puissance, afin de pouvoir moduler le courant absorbé et simuler ainsi une décroissance progressive du courant fourni par l'alternateur. Cette charge 18 peut être un élément spécifique rajouté, calculé pour cette fonction. I1 peut également s'agir d'un élément préexistant qui n'est utilisé que dans certaines circonstances : ainsi, certains véhicules comportent des éléments de chauffage temporaire du liquide de refroidissement avant le démarrage du moteur. Une fois le moteur mis en route, ces éléments ne sont plus utilisés et ils sont donc disponibles comme charge temporaire (du fait de la très courte durée d'utilisation, leur effet thermique sera négligeable). Il s'agit alors simplement de modifier la commande du système de chauffage pour lui faire remplir le rôle de délestage progressif recherché. La charge commandée 18 comporte des moyens 20 permettant de la mettre en service, moyens reliés par la liaison 22 par exemple à la sortie de commande d'excitation de l'alternateur ou aux prises dites "DF" ou "FR" du régulateur 12 (les sorties DF ou FR sont des images à bas niveau de la sortie excitation de 1 'alternateur). Ces signaux présentent l'avantage de permettre la détection aisée d'un délestage de charge (brusque diminution du courant d'alimentation) par évaluation du rapport cyclique d'excitation de l'alternateur. En cas de délestage de charge, le rapport cyclique va en effet passer brusquement d'une valeur donnée à une valeur minimale ou nulle (selon le type de régulateur) et l'on pourra alors commander la charge 18 de la manière suivante - on mémorise en continu la valeur du rapport cyclique d'excitation, - on détecte la diminution brusque de celui-ci, - en cas de décroissance brusque ainsi détectée, on commute immédiatement dans le circuit la charge 18, en contrôlant le courant dans celle-ci de manière à rétablir le rapport cyclique à la dernière valeur mémorisée ou à une valeur proche de celle-ci, - on fait ensuite progressivement décroître le courant dans la charge 18 avec une constante de temps supérieure au temps de réaction de l'ensemble alter nateur-régulateur, afin de conserver un régime moteur sensiblement uniforme. Éventuellement, cette fonction de commutation contrôlée de la charge 18 peut être déconnectée au-delà d'une certaine vitesse de rotation de l'alternateur, pour laquelle l'incidence sur le régime de rotation deviendrait relativement faible même en cas de délestage de charge brusque. Dans la configuration de la figure 1, la charge est montée comme n'importe quel consommateur du réseau de bord, c'est-à-dire qu'elle est alimentée par le courant continu délivré en sortie du redresseur 14. En variante, comme illustré figure 2 - et notamment dans le cas d'un alternateur polyphasé - on peut monter la charge commandée 18 directement en sortie de l'alternateur 10, en amont du pont redresseur 14, ce qui évite d'imposer à ce dernier un surcroît de courant à absorber. Bien entendu, dans le cas d'un alternateur polyphasé, la charge est également une charge polyphasée afin de ne pas déséquilibrer l'alternateur. Dans ce dernier cas de figure, le mode de commande et de fonctionnement est cependant semblable à ce qui a été décrit plus haut. REVENDICATIONS 1. Un circuit d'alimentation électrique du réseau de bord d'un véhicule automobile, comprenant - un alternateur (10) délivrant un courant alternatif d'alimentation, - un régulateur (12) du courant d'excitation de cet alternateur, - un redresseur (14) du courant délivré par l'alterna teur, et - un réseau de bord (16), alimenté par le courant continu en sortie du redresseur, circuit caractérisé en ce qu'il comprend en outre - une charge (18) commandée consommatrice de courant, - des moyens (20) de détection d'une décroissance brusque du courant d'alimentation du réseau de bord, et - des moyens (20) de commutation sélective et temporai re de la charge dans le circuit d'alimentation, opérant en réponse à la détection de ladite décrois sance brusque du courant d'alimentation. 2. Le circuit d'alimentation de la revendication 1, dans lequel la charge est montée entre alternateur et redresseur, de manière à l'alimenter directement par le courant alternatif délivré par l'alternateur. 3. Le circuit d'alimentation de la revendication 1, dans lequel la charge est montée dans le circuit de bord, de manière à l'alimenter par le courant continu délivré par le redresseur. 4. Le circuit d'alimentation de l'une des revendications 1, 2 ou 3 dans lequel la charge comprend des moyens pour faire varier de manière contrôlée le courant qui la traverse. 5. Le circuit d'alimentation des revendications précédentes dans lequel les moyens de détection reçoivent en entrée le signal d'excitation de l'alternateur (22) ou un signal qui est une image de celui-ci. 6. Le circuit d'alimentation de la revendication 5, dans lequel les moyens de détection comprennent des moyens pour analyser le rapport cyclique d'excitation de l'alternateur et détecter une diminution brusque de celui-ci. 7. Le circuit d'alimentation de la revendication 6, dans lequel les moyens de détection mémorisent la valeur du rapport cyclique avant la brusque décroissance de celui-ci et les moyens de commutation sont commandés jusqu'à rétablissement du rapport cyclique à la valeur ainsi mémorisée. 8. Le circuit d'alimentation de l'une des revendications 4, 5 ou 6, dans lequel les moyens de commande font varier de manière progressivement décroissante le courant dans la charge. 9. Le circuit d'alimentation de l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de commande opèrent également en réponse à la vitesse de rotation de l'alternateur, de manière à n'autoriser la commutation de la charge que lorsque cette vitesse de rotation est inférieure à un seuil prédéterminé.