Brevet FR2847734A1 — publié le 20040528

La présente invention se rapporte au domaine des systèmes électriques pour automobiles. De manière spécifique, l'invention est dirigée vers un procédé de limitation de la vitesse de changement du courant de sortie fourni par un ensemble démarreur/alternateur dans le mode générateur dans les cas o la charge du système, à savoir la demande d'énergie électrique, a rapidement augmenté. Le procédé de la présente invention limite la vitesse à laquelle le courant de sortie peut augmenter en limitant ainsi la possibilité qu'une charge électrique en augmentation rapide puisse soit arrêter le moteur à combustion interne associé, soit provoquer un autre défaut opérationnel dans celui-ci. La tendance dans les systèmes électriques pour automobiles a toujours été vers davantage de puissance et des tensions plus élevées. Actuellement, un élément de cette tendance implique la combinaison de l'alternateur et du démarreur en un seul ensemble entraîné par le moteur à combustion interne. Cet ensemble combiné démarreur/alternateur peut être entraîné par exemple directement sur le vilebrequin du moteur à combustion interne comme faisant partie du volant, d'une part, ou de l'équilibreur, d'autre part. En variante, l'ensemble démarreur/alternateur peut être monté en vue d'un entraînement à engrenages, à courroies ou à chaînes à partir du vilebrequin en même temps que d'autres éléments constitutifs entraînés par le moteur à combustion interne (par exemple, une pompe à eau, un compresseur, une pompe de direction assistée,...). L'ensemble démarreur/alternateur est devenu davantage puissant non seulement pour augmenter l'énergie électrique (courant et tension) mais également pour des cycles de démarrage plus rapides et plus fréquents du moteur à combustion interne car on recherche de plus grandes efficiences de fonctionnement. En vue de ces buts, l'ensemble démarreur/alternateur est devenu davantage sophistiqué dans ses systèmes de commande et dans sa réponse à des exigences du système, à la fois pour les fonctions de démarrage et les fonctions de production d'énergie électrique. Dans des ensembles alternateur/générateur antérieurs à puissance de sortie fixe (c'est-à-dire approximativement 1000 watts dans une gamme de vitesse présélectionnée du moteur), la charge en excès était simplement détournée vers la batterie, ou vers un autre dispositif de stockage d'énergie électrique, en vue de plus grandes exigences de courant et, de manière analogue, la puissance de sortie en excès était de même détournée. Toutes ces éventualités conduisaient soit à faire varier la lumière des feux de signalisation et à diminuer les performances des éléments électriques, dans le cas d'un alternateur trop petit et d'un état affaibli de la batterie, soit à faire bouillir les liquides de la batterie, dans le cas d'une capacité de charge trop importante. Cependant, dans le cas o un ensemble démarreur/alternateur moderne n'est pas correctement commandé, la combinaison de l'ensemble démarreur/alternateur répond suffisamment bien à la charge et est assez puissant pour arrêter un moteur à combustion interne qui fonctionne à des vitesses basses ou au ralenti. Ainsi, l'effet de freinage du à l'exigence d'augmentation rapide de la puissance de sortie d'un ensemble démarreur/alternateur peut écraser le couple disponible du moteur à combustion interne. La présente invention est dirigée vers la commande de la vitesse de changement du courant de sortie d'une combinaison d'un ensemble démarreur/alternateur en réponse à des charges de demande en augmentation rapide de telle manière que l'ensemble démarreur/alternateur ne surcharge pas le moteur à combustion interne en ayant pour résultat un état d'arrêt. Dans ce procédé, on contrôle le courant dans les phases du moteur de l'ensemble démarreur/alternateur et/ou le courant de sortie de l'inverseur de l'ensemble démarreur/alternateur. Une fois que le courant ainsi contrôlé atteint une vitesse de changement (c'est-à-dire une vitesse de réponse) qui dépasse la vitesse de réponse de seuil prédéterminé, la vitesse de changement de la tension de sortie de l'ensemble démarreur/alternateur est régulée et réduite pour maintenir la sortie à la vitesse de seuil prédéterminé du changement du courant de sortie (vitesse de réponse). Conformément à la présente invention, le procédé pour empêcher une panne par surcharge d'un moteur à combustion interne dans un système incorporant un ensemble démarreur/alternateur entraîné par le moteur à combustion interne dans une installation de moteur à combustion interne, est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: contrôler au moins soit le courant de phase soit le courant de sortie de l'ensemble démarreur/alternateur en réponse à une augmentation de charge électrique sur l'ensemble démarreur/alternateur et obtenir une valeur contrôlée pour une vitesse de changement dudit courant de phase ou dudit courant de sortie; comparer la valeur contrôlée pour ladite vitesse de changement à une vitesse de réponse de seuil prédéterminé pour ledit ensemble démarreur/alternateur; réduire la vitesse de réponse de l'ensemble démarreur/alternateur lorsque la vitesse de réponse contrôlée dépasse ladite valeur de seuil prédéterminé afin de maintenir la valeur du courant contrôlé au niveau ou en dessous de ladite vitesse de réponse de seuil prédéterminé. Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de la présente invention, la vitesse de réponse de seuil est variable et est sélectionnée conformément à la caractéristique de couple disponible du moteur à combustion interne en tenant compte des paramètres opérationnels de ce moteur et, de même, la vitesse de réponse de seuil prédéterminé peut être comprise entre 1OA/seconde et 10OA/seconde. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique des capteurs et du matériel informatique qui sont nécessaires pour mettre en oeuvre le présent procédé; la figure 2 montre un organigramme d'obtention de décisions pour le procédé utilisé par l'organe de commande système de la présente invention afin de déterminer la vitesse de changement du courant de sortie et pour réguler et régler la vitesse de réponse associée afin d'empêcher une surcharge du moteur à combustion interne. La présente invention est dirigée vers un procédé de commande d'un ensemble démarreur/alternateur 10 associé à un moteur à combustion interne 12. L'ensemble démarreur/alternateur 10 et le moteur à combustion interne 12 font partie du système motorisé d'un véhicule qui présente des éléments électriques additionels, lesquels créent une charge électrique devant être alimentés par l'ensemble démarreur/alternateur 10. Un organe d'inversion/de commande 18 commande la sortie de l'ensemble démarreur/alternateur lorsque la sortie passe dans le système électrique du véhicule, lequel comprend également un dispositif de stockage d'énergie électrique 20 tel qu'une batterie d'accumulateurs. En fonctionnement, l'organe de commande 18 contrôle les courants de phase et le courant de sortie de l'ensemble démarreur/alternateur 10. Au fur et à mesure qu'augmente la charge électrique (par exemple, lorsque des organes de soufflage sont commutés à un état élevé pour le dégivrage et, qu'en même temps, sont activés les dispositifs de chauffage des sièges, le dispositif de chauffage de la vitre arrière, les dispositifs de chauffage des rétroviseurs latéraux, et le dispositif de chauffage du catalyseur de réduction des gaz noctifs), la sortie de l'ensemble démarreur/alternateur est amenée à augmenter de manière correspondante du fait de l'organe de commande. Si l'organe de commande détecte une vitesse de changement de sortie du courant dépassant une vitesse de réponse de seuil prédéterminé, la vitesse de réponse est réduite à une vitesse de réponse de seuil prédéterminé, par exemple 50A par seconde, la phase et les courants de sortie respectifs sont à nouveau contrôlés pour déterminer si la vitesse de réponse dépasse toujours un seuil prédéterminé. S'il en est ainsi, la vitesse de réponse est à nouveau amenée à descendre par paliers jusqu'à la vitesse de réponse de seuil prédéterminé. Le procédé de la présente invention peut être rendu actif en réponse à une demande en augmentation rapide d'énergie électrique créée par une itération de charge dans le système, ou par de fortes demandes de charge d'un dispositif de stockage d'énergie électrique qui a été épuisé, ou encore par un élément électrique en défaut (court-circuit ou autre mauvais fonctionnement générateur de charge). En tout état de cause et quelle qu'en soit la raison, l'ensemble démarreur/alternateur est empêché de faire augmenter trop rapidement le courant de sortie en surchargeant ainsi l'alimentation du couple du moteur à combustion interne et en créant alors un état d'arrêt du moteur à combustion interne ou un autre état de mauvais fonctionnement de ce dernier. Le seuil spécifié pour une vitesse acceptable de changement du courant de sortie peut varier selon la capacité et les caractéristiques de fonctionnement de l'ensemble démarreur/alternateur et du système de moteur à combustion interne associé. Par exemple, si le moteur à combustion interne présente de faibles caractéristiques de couple, c'est- à-dire si c'est un moteur à combustion interne deux temps ou si c'est un moteur à combustion interne de relativement faible cylindrée (motocycle), la vitesse acceptable du changement de courant de sortie peut être aussi faible que lOA par seconde. Au contraire, si le moteur à combustion interne présente une très forte caractéristique de couple à vitesse basse, c'est-à-dire si c'est un moteur diesel turbo de grande cylindrée, une vitesse beaucoup plus élevée du changement de courant de sortie peut être tolérée, et cette vitesse de changement peut être aussi élevée que 100A par seconde. D'autres facteurs opérationnels peuvent également être présents pour décaler la vitesse acceptable de changement du courant de sortie, par exemple si le véhicule se déplace ou si le moteur à combustion interne lui-même est entraîné par l'inertie du véhicule (c'est- à-dire déplacement en descente ou marche au débrayé) de sorte que, même si la vitesse du moteur à combustion interne est relativement faible, la caractéristique de couple permettant d'entraîner l'ensemble démarreur/alternateur peut néanmoins être importante. Les facteurs correspondants ainsi que d'autres apparaîtront à l'homme du métier relatif au fonctionnement d'un ensemble démarreur/alternateur, à la lecture du présent mémoire descriptif. REVEND I CAT IONS 1. Procédé pour empêcher une panne par surcharge d'un moteur à combustion interne dans un système incorporant un ensemble démarreur/alternateur entraîné par le moteur à combustion interne dans une installation de moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: contrôler au moins soit le courant de phase, soit le courant de sortie dudit ensemble démarreur/alternateur en réponse à une augmentation de charge électrique sur l'ensemble démarreur/alternateur et obtenir une valeur contrôlée pour une vitesse de changement dudit courant de phase ou dudit courant de sortie; comparer la valeur contrôlée pour ladite vitesse de changement à une vitesse de réponse de seuil prédéterminé pour ledit ensemble démarreur/alternateur; réduire la vitesse de réponse de l'ensemble démarreur/alternateur lorsque la vitesse de réponse contrôlée dépasse ladite valeur de seuil prédéterminé afin de maintenir la valeur du courant contrôlée au niveau ou en dessous de ladite vitesse de réponse de seuil prédéterminé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de réponse de seuil est variable et est sélectionnée conformément à la caractéristique de couple disponible du moteur à combustion interne en tenant compte des paramètres opérationnels dudit moteur à combustion interne. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite vitesse de réponse de seuil prédéterminé est comprise entre lOA/seconde et lOOA/seconde.