Brevet FR2790339A1 — publié le 20000901

La présente invention concerne les alternateurs de véhicule automobile du type comportant un passage pour la circulation du fluide de refroidissement du moteur et des moyens pour le chauffage par effet joule de ce fluide. On sait qu'il est souhaitable, lors du démarrage de certains moteurs thermiques (moteurs à haut rendement, moteurs TDI, etc.), d'accélérer la montée en température de ceux-ci, notamment pour réduire leur degré de pollution ou leur bruit de fonctionnement. C'est pourquoi il a déjà été proposé des alternateurs comportant des résistances permettant de chauffer par effet Joule le fluide de refroidissement du moteur thermique qui circule dans un passage prévu à cet effet dans l'alternateur, par exemple dans un palier de celui-ci. Une fois que le moteur thermique a démarré et a atteint sa température de fonctionnement, I'énergie calorifique qu'il dissipe, avec l'alternateur, dans le fluide de refroidissement est utilisé pour le chauffage de l'habitacle du véhicule. On pourra à cet égard avantageusement se référer aux demandes de brevet FR 96 06408, FR 96 06409 et FR 98 08021 de la demanderesse. Il est également connu d'assurer un chauffage additionnel de l'habitacle du véhicule au moyen de résistances chauffantes complémentaires permettant de chauffer une circulation d'air. Ces résistances additionnelles pour le chauffage de l'habitacle sont commandées indépendamment de celles utilisées dans l'alternateur pour chauffer le fluide de refroidissement au démarrage, par une unité de gestion différente de celle qui commande les résistances de chauffage de I'alternateur. Un premier but de l'invention est de réduire le coût d'un tel chauffage additionnel. Par ailleurs, l'alimentation des résistances additionnelles pour le chauffage de l'habitacle est généralement commandée en fonction du taux d'excitation de l'alternateur. A cet effet, ainsi qu'illustré sur la figure 1, on compare ce taux d'excitation à un ou plusieurs seuils. Par exemple, lorsque le taux d'excitation de l'alternateur est inférieur à 50%, on considère qu'il est possible d'augmenter la puissance dissipée par les résistances additionnelles et on commande la fermeture d'interrupteurs qui commandent l'alimentation de ces résistances. Lorsqu'au contraire le taux d'excitation est supérieur à 90%, on considère que l'alternateur est excité plein champ et qu'il est nécessaire de diminuer la puissance dissipée par les résistances. Les interrupteurs qui commandent leur alimentation sont alors bloqués. Lorsque le taux d'excitation est compris entre ces deux valeurs seuil, la puissance dissipée par les résistances n'est ni augmentée ni diminuée. Toutefois, une telle commande de résistances de chauffage n'est pas optimale. Il s'avère en effet, ainsi que l'illustre la figure 2, que les puissances encore potentiellement disponibles lorsque l'alternateur fonctionne avec un taux d'excitation de 50% - c'est à dire la différence entre la puissance pour une excitation plein champ et la puissance pour un taux d'excitation de 50% - sont très différentes selon que l'alternateur et le moteur fonctionnent à bas régime ou à des vitesses de rotation élevées. A bas régime, I'intensité du courant en sortie de l'alternateur pour un taux d'excitation de 50% est proche de l'intensité générée par l'alternateur pour une excitation plein champ. Il y a donc peu de puissance disponible. Par contre, lorsque l'alternateur tourne plus vite, I'écart entre l'intensité de courant générée en sortie de l'alternateur lorsque celuici fonctionne plein champ et l'intensité générée en sortie de l'alternateur lorsque celui-ci fonctionne avec un taux d'excitation de 50%, est plus important. La puissance disponible est donc supérieure à celle disponible en bas régime. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de commande par lequel les résistances de chauffage additionnelles sont commandées d'une façon optimisée. L'invention propose quant a elle un alternateur pour véhicule automobile du type comprenant un passage interne pour la circulation du liquide de refroidissement d'un moteur thermique, des résistances permettant de chauffer par effet Joule ledit liquide de refroidissement pour accélérer sa montée en température lors du démarrage du véhicule, ledit ensemble comportant en outre des résistances permettant de réaliser un chauffage additionnel de l'habitacle du véhicule, ainsi qu'au moins un interrupteur commandé qui contrôle l'alimentation d'au moins une résistance de chauffage de l'alternateur, ledit alternateur portant une unité de gestion qui commande au moins un interrupteur commandé qui contrôle l'alimentation d'au moins une résistance de chauffage de l'alternateur, ladite unité de gestion comportant des moyens pour générer au moins un signal pour commander un interrupteur qui contrôle l'alimentation d'au moins une résistance permettant de réaliser un chauffage additionnel de l'habitacle du véhicule. Elle propose également un ensemble qui comporte un tel alternateur, au moins une résistance permettant de réaliser un chauffage additionnel de l'habitacle du véhicule, ainsi qu'un interrupteur commandé qui contrôle I'alimentation de ladite résistance, ledit interrupteur étant commandé par l'unité de gestion portée par l'alternateur. Comme on l'aura compris, un tel alternateur ou un tel ensemble permettent une diminution du coût de la fonction chauffage additionnel, puisque les résistances de chauffage additionnelles pour la chauffage de I'habitacle sont commandées par l'unité de gestion qui gère la commande des résistances de chauffage de l'alternateur. Par ailleurs, I'unité de gestion présente avantageusement une entrée sur laquelle elle reçoit un signal correspondant à la tension de l'une des phases de sortie de l'alternateur, ainsi qu'une entrée sur laquelle elle reçoit un signal correspondant au signal d'excitation de l'alternateur et comporte des moyens pour déterminer un signal pour la commande d'un ou plusieurs interrupteurs en fonction des signaux sur l'une et l'autre desdites entrées et une sortie sur laquelle ce signal de commande est généré. Ainsi, le signal de commande généré pour la commande d'une ou plusieurs résistances peut être optimisé en fonction de la vitesse de l'alternateur. En outre l'alternateur peut avantageusement être complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons possibles: - un signal généré par l'unité de gestion pour la commande d'un interrupteur contrôlant l'alimentation d'une résistance de chauffage additionnel est un signal à impulsions à largeur modulée; l'unité de gestion comporte une entrée par laquelle elle reçoit des instructions de commande d'une unité de pilotage externe; - I'unité de gestion comporte des moyens pour détecter un défaut de fonctionnement d'au moins une résistance de chauffage de l'alternateur; - I'alternateur porte au moins une sonde permettant de déterminer la température du liquide de refroidissement d'un moteur thermique et l'unité de gestion comporte une entrée sur laquelle elle reçoit un signal correspondant à la mesure réalisée par ladite sonde. Avantageusement également, un interrupteur qui contrôle l'alimentation d'au moins une résistance de chauffage de l'alternateur et/ou un interrupteur qui contrôle l'alimentation d'au moins une résistance de chauffage additionnel peut (peuvent) être un (des) transistor(s) de type MOSFET. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit qui est purement illustrative et non limitative et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un graphe qui illustre une commande de résistances chauffantes additionnelles conforme à un état de la technique connu et sur lequel on a porté en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, deux seuils auxquels le taux d'excitation de l'alternateur est comparé pour commander l'alimentation desdites résistances; - la figure 2 est un graphe qui illustre la même commande de résistances chauffantes additionnelles et sur lequel on a porté en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, I'intensité du courant généré en sortie de l'alternateur pour un taux d'excitation de 50% et une excitation plein champ; - la figure 3 est une représentation schématique d'un alternateur conforme à un mode de réalisation possible de l'invention. Sur la figure 3, on a représenté schématiquement un alternateur A présentant une poulie 1 destinée à être entraînée en rotation par un moteur thermique. L'alternateur A est un alternateur du type comportant un passage (non représenté) dans lequel circule le fluide de refroidissement du moteur thermique. Ce passage est par exemple intégré au palier arrière de l'alternateur. L'alternateur A porte une plaque de chauffage P qui comporte une semelle métallique 2 et un circuit imprimé 3 qui comporte en particulier trois résistances de chauffage R1, R2 et R3. La semelle 2 est par exemple rapportée sur une paroi qui délimite le passage dans lequel circule le fluide de refroidissement. En variante, elle peut être directement en contact avec ledit fluide. Le circuit imprimé 3 est porté par la face de ladite semelle 2 qui est la plus éloignée du fluide de refroidissement. Il est par exemple sérigraphie sur celle-ci. Les trois résistances R1, R2 et R3 sont montées chacune entre d'une part une borne d'alimentation par l'une des phases (pI, (p2, (p3 de l'alternateur A et d'autre part une ligne d'extrémité qui est commune à ces trois résistances R1, R2 et R3 et dont le potentiel correspond au neutre de I'alternateur A. Des interrupteurs 11, 12 et 13 sont montés entre les résistances R1, R2 et R3 et cette ligne de neutre. Ces interrupteurs 11, 12 et 13 sont par exemple des transistors de type MOSFET. Ils sont commandés simultanément et de la même façon par une unité de gestion U qui est également implantée sur la plaque P. Une entrée E1 de cette unité de gestion est reliée à l'une des bornes de phase de l'alternateur (en l'occurrence la borne de la phase (pl). Une entrée E2 de cette unité U est reliée à un point lui donnant sa tension d'alimentation via trois diodes, tandis qu'une entrée E3 est reliée à la ligne de neutre à laquelle les différents interrupteurs Il, 12et 13 sont reliés. Une entrée E4 de cette unité U reçoit un signal correspondant au signal d'excitation de l'alternateur. Outre qu'elle commande les résistances de chauffage R1, R2 et R3, l'unité de gestion U génère sur une sortie SI un signal à impulsions à largeur modulée (PWM) destiné à commander linéairement les interrupteurs qui commandent l'alimentation des résistances de chauffage additionnelles dans l'habitacle. L'unité U détermine ce signal PWM ainsi que les signaux de commande des grilles des transistors Il, 12 et 13 en fonction notamment: de la fréquence du signal de phase sur son entrée E1 (vitesse de l'alternateur), - du signal d'excitation reçu sur son entrée E4. En particulier, I'unité de gestion U détermine la puissance que peut encore fournir l'alternateur en fonction du taux d'excitation qui correspond au signal reçu sur son entrée E4 et de la fréquence du signal de phase reçu sur son entrée El. A cet effet, l'unité de gestion U comporte des moyens mémoire dans lesquels est par exemple mémorisée une loi de calcul permettant cette détermination. Cette loi de calcul est par exemple une table associant un taux d'excitation à chaque fréquence du signal de phase, le taux d'excitation augmentant avec la fréquence. Ainsi, les résistances sont commandées de façon que l'alternateur soit utilisé au maximum de la puissance qu'il est susceptible de délivrer pour la vitesse de rotation à laquelle il se trouve. Les tensions sur les entrées E2 et E4 permettent à l'unité U de détecter une panne des résistances de chauffage de l'alternateur. Lorsqu'une telle panne est détectée, les résistances de chauffage et l'étage de puissance endommagé ne sont plus activés. Par ailleurs, I'unité de gestion U comporte également une entrée E5 sur laquelle elle reçoit un signal fourni par une unité de pilotage externe qui lui transmet des ordres de coupure de l'alimentation des résistances chauffantes ou des informations destinées à modifier la stratégie de commande des résistances chauffantes (modifications des paramètres de la loi de calcul par exemple, choix d'une priorité de fonctionnement de certaines résistances par rapport à d'autres résistances dans l'air ou dans l'eau). Egalement, il est prévu sur la plaque P une sonde de température qui est reliée à l'unité U et qui permet sa protection. En particulier, I'unité U coupe l'alimentation des résistances de chauffage R1, R2 et R3 lorsque la température de la plaque P - c'est à dire la température du liquide de refroidissement - devient supérieure à un seuil donné. REVENDICATIONS 1. Ensemble comportant d'une part un alternateur pour véhicule automobile du type comprenant un passage interne pour la circulation du liquide de refroidissement d'un moteur thermique et d'autre part des résistances permettant de chauffer par effet Joule ledit liquide de refroidissement pour accélérer sa montée en température lors du démarrage du véhicule, ainsi que des résistances permettant de réaliser un chauffage additionnel de l'habitacle du véhicule et au moins un interrupteur commandé qui contrôle l'alimentation d'au moins une résistance de chauffage de l'alternateur, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de gestion qui commande au moins un interrupteur commandé qui contrôle l'alimentation d'au moins une résistance de chauffage de l'alternateur, ladite unité de gestion comportant des moyens pour générer au moins un signal pour commander un interrupteur qui contrôle l'alimentation d'au moins une résistance permettant de réaliser un chauffage additionnel de l'habitacle du véhicule. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de gestion présente une entrée sur laquelle elle reçoit un signal correspondant à la tension de l'une des phases de sortie de l'alternateur, ainsi qu'une entrée sur laquelle elle reçoit un signal correspondant au signal d'excitation de l'alternateur, en ce qu'elle comporte des moyens pour déterminer un signal pour la commande d'un ou plusieurs interrupteurs en fonction des signaux sur l'une et l'autre desdites entrées et une sortie sur laquelle ce signal de commande est généré. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de gestion comporte des moyens mémoires associant des valeurs de taux d'excitation à des valeurs de fréquence de signal de phase. 4. Ensemble selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un signal généré par l'unité de gestion pour la commande d'un interrupteur contrôlant l'alimentation d'une résistance de chauffage additionnel est un signal à impulsions à largeur modulée. 5. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de gestion comporte une entrée par laquelle elle reçoit des instructions de commande d'une unité de pilotage externe. 6. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de gestion comporte des moyens pour détecter un défaut de fonctionnement d'au moins une résistance de chauffage de l'alternateur. 7. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il porte au moins une sonde permettant de déterminer la température du liquide de refroidissement d'un moteur thermique et en ce que l'unité de gestion comporte une entrée sur laquelle elle reçoit un signal correspondant à la mesure réalisée par ladite sonde. 8. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un interrupteur qui contrôle l'alimentation d'au moins une résistance de chauffage de l'alternateur et/ou un interrupteur qui contrôle I'alimentation d'au moins une résistance de chauffage additionnel est (sont) un (des) transistor(s) de type MOSFET.