Brevet FR2854602A1 — publié le 20041112

Régulateur pour automobile Domaine technique de l'invention La présente invention a pour objet un régulateur pour automobile utilisable pour réguler la tension fournie, notamment par un alternateur, à un réseau électrique de véhicule, notamment pour recharger la batterie de ce véhicule. Le but de l'invention est de faciliter le montage de ce type de régulateur. Etat de la technique Dans le domaine automobile on connaît des moteurs thermiques, à combustion interne, entraînant des dynamos ou des alternateurs pour recharger une batterie électrique du véhicule et alimenter le réseau électrique du véhicule. Dans certaines réalisations, l'alternateur peut même jouer le rôle de moteur de démarrage du moteur thermique en puisant l'énergie électrique dans la batterie. Les alternateurs, produisant des courants alternatifs, sont préférés aux dynamos pour le rendement électrique et la facilité de construction qu'ils représentent. Pour alimenter le réseau électrique, et essentiellement pour recharger la batterie, il est donc nécessaire de redresser le courant alternatif produit par l'alternateur, pour le transformer en courant continu. Le mode de production du courant alternatif est cependant tel que la vitesse de rotation de l'alternateur, mécaniquement branché sur le moteur thermique du véhicule est très variable. Cette vitesse peut évoluer dans de grandes proportions. Il en résulte que la tension produite par l'alternateur peut atteindre des valeurs très importantes, néfastes pour la batterie, lorsque le moteur tourne vite.Pour éviter cet inconvénient, il est connu de munir un circuit de redressement du courant alternatif d'un régulateur permettant en définitive de mieux maîtriser la tension redressée produite, afin que celle-ci n'excède pas une valeur tolérée par la batterie. En plus de la fonction essentielle ainsi évoquée, le régulateur doit réguler la tension disponible pour la recharge de la batterie en fonction également de la température de la batterie, et de l'utilisation ou non de certains équipements. Dans son principe, un régulateur produit un courant d'excitation qui alimente la bobine d'excitation de l'alternateur. Plus ce courant est d'excitation est fort, plus la puissance fournie par l'alternateur peut être grande. Des fonctions auxiliaires assurées par tous les régulateurs électroniques actuels sont notamment la suppression d'un courant d'excitation pouvant décharger la batterie lorsque le véhicule est en stationnement prolongé. Cette fonction est réalisée par un interrupteur lié à la position de la clé de contact fixée à la colonne de direction. Il existe cependant des moyens différents pouvant être combinés entre eux pour assurer cette fonction. Ces moyens différents sont par exemple une clé de contact située sur le tableau de bord. Cette clé agit soit directement soit par l'intermédiaire d'un témoin de signalisation de défaut (lampe). Ou bien ces moyens différents comportent un détecteur de signaux de phases caractérisant la position en rotation du moteur thermique et donc de l'alternateur.Ou bien ces moyens différents peuvent être formés par un groupe de diodes auxiliaires, dispositif généralement appelé trio. Un régulateur électronique peut également permettre la détection des défauts de charge de la batterie. Par exemple le régulateur doit pouvoir par l'allumage d'un témoin de charge relié à une sortie lampe du régulateur signaler cet état de charge. Le régulateur peut également envoyer un message à un calculateur de bord pour que celui-ci gère cette situation. Enfin un régulateur électronique peut faire en sorte que l'amplitude de la force électromotrice, entre phases, soit maintenue lorsque le régulateur détecte une surcharge de la batterie. Ceci permet d'assurer le fonctionnement des compte-tours des moteurs diesel notamment. Les régulateurs multifonctions possèdent pour assurer toutes ces fonctions un microprocesseur associé à une mémoire programme (formant ainsi un microcontrôleur), ou bien ils sont même constitués sous la forme d'un circuit en logique câblé. Ces régulateurs multifonctions possèdent en général deux étages de puissance. Un premier étage sert à contrôler un courant d'excitation de l'alternateur. Un autre étage sert pour contrôler le témoin de signalisation. Ces régulateurs multifonctions ne possèdent pas de trio mais sont plus complexes : ils sont plus coûteux que les régulateurs monofonctions. En outre ils permettent une régulation de la tension plus précise car la mesure est réalisée directement en sortie de l'alternateur. Ils sont notamment capables de détecter plus de défauts que les régulateurs monofonctions.Ils peuvent notamment détecter des défauts de sous-charge et de surcharge de la batterie. D'une manière générale ils sont mieux adaptés que les régulateurs monofonctions pour incorporer des fonctions auxiliaires plus performantes ou optionnelles. Certaines fonctions auxiliaires, optionnelles permettent de compenser la chute de tension dans les câbles lorsque la batterie est éloignée de l'alternateur. On contrôle alors directement la tension aux bornes de la batterie par une liaison dédiée. Ceci est particulièrement utilisé pour les poids lourds. Une autre fonction auxiliaire peut être l'alimentation d'une charge auxiliaire. Cette charge est alimentée à l'extinction du témoin de charge lorsque le moteur commence à tourner et que le régulateur détecte cette rotation, le régulateur délivre donc un potentiel positif lorsque le moteur tourne. Cette utilisation permet d'éviter de faire fonctionner le démarreur quand le moteur est en rotation. Elle permet également de supprimer l'alimentation de certaines consommations pendant le démarrage (par exemple extinction des feux de route). On peut provoquer un amorçage de bas niveau. Normalement la fermeture de la clef de contact autorise le courant dans l'inducteur pour magnétiser le circuit magnétique. Cette fonction nécessite une connexion directe ou indirecte vers la clef de contact. Afin de supprimer cette connexion il est possible de mesurer la force électromotrice entre phases provoquée par la rémanence du circuit magnétique de l'alternateur. Cette force électromotrice apparaît dès que l'alternateur entre en rotation et déclenche le fonctionnement de la fonction régulation. Il s'agit dans ce cas d'un régulateur monofonction sans trio. L'avantage d'un auto-amorçage bas niveau est de permettre une réduction du coût du régulateur et du câblage associé. Il est également possible d'inhiber l'excitation. Afin d'améliorer les performances des véhicules en accélération, certains constructeurs demandent la possibilité de supprimer la majeure partie de la puissance absorbée par l'alternateur. Il suffit pour cela de supprimer le courant d'excitation lorsqu'une accélération importante est demandée. La commande d'inhibition s'effectue par la sortie lampe directement reliée par le dispositif du contrôle du moteur. Par ailleurs il est possible de disposer d'une information de charge qui représente le signal d'excitation. Ce signal est exploité par certains calculateurs qui utilisent le niveau de charge de l'alternateur. Par exemple aux vitesses ralenties, il peut être nécessaire de supprimer l'alimentation de certains consommateurs pour éviter une décharge de la batterie. Ou bien le contrôle moteur peut tenir compte de la charge de l'alternateur pour réguler la vitesse de ralenti du moteur. D'une manière générale, un régulateur multifonctions est asservi à un autre calculateur tel qu'un calculateur général du véhicule. Il y a donc un dialogue entre le régulateur et le calculateur par une liaison en général unifilaire, selon un protocole de multiplexage. Les informations transmises du calculateur vers le régulateur sont la tension de référence et le taux de charge progressive et, du régulateur vers le calculateur, le taux d'excitation et les défauts de régulation. Toutes ces possibilités conduisent à devoir réaliser des régulateurs de types différents selon les véhicules sur lesquels ils sont destinés à être installés et même selon l'équipement de ces véhicules. Une telle grande variété d'utilisations conduit donc naturellement a une grande variété de régulateurs. Lors de la mise en place et de l'intégration des régulateurs dans les circuits de charge des batteries du véhicule, la gestion des régulateurs à utiliser devient administrativement complexe et provoque par ailleurs des problèmes de stockage difficiles à gérer. En pratique, les régulateurs qui doivent être montés dans les différents véhicules sont d'un type universel, Ils sont cependant personnalisés, lors de leur fabrication, en fonction d'une utilisation précise à laquelle ils sont destinés. Cette personnalisation engendre la variété. La personnalisation est normalement effectuée dans une zone logique de configuration du circuit intégré constituant le microcontrôleur du régulateur multifonction lui-même. Plusieurs techniques sont envisageables. Soit, au moment de la fabrication du circuit intégré par l'emploi de masques dédiés aux étapes de procédé réalisant les connexions entre toutes les connexions logiques du circuit intégré. Cette technique présente l'inconvénient de reporter, déjà au moment de la fabrication des circuits intégrés, la charge de la différenciation. Le problème de la gestion de la diversité des régulateurs reste entier. En pratique, cette technique n'est pas économiquement rentable car elle nécessite des lots de pièces important. Une autre solution consiste à réaliser des fusibles dans des circuits intégrés qui sont alors universels. Juste avant la livraison, chaque circuit intégré, notamment avant son encapsulage, est soumis à une machine à pointes qui se connecte sur des bornes du circuit intégré. Cette machine brûle certains fusibles pour permettre au circuit intégré d'adopter un comportement plutôt qu'un autre parmi tous ceux possibles. En variante, la personnalisation est effectuée à l'aide d'un faisceau laser qui peut venir détruire, ou former, certaines jonctions entre certaines bornes du circuit intégré. Ces deux dernières solutions présentent l'inconvénient de nécessiter d'une part des outils chers et de grande précision, et d'autre part de se situer trop en amont du processus de fabrication du régulateur.On continue à devoir gérer une grande diversité de circuits intégrés destinés aux alternateurs de véhicule automobile. D'autres solutions sont connues, notamment dans le domaine des circuits intégrés de téléphones portables, dans lesquels la personnalisation des circuits intégrés est faite par programme. Un microprogramme de démarrage permet, alors que le circuit intégré est monté, de le configurer, de placer certaines bornes à des états électriques attendus. Toutefois ces technologies ne sont pas transposables au domaine de l'automobile où des températures de fonctionnement très élevées, notamment de l'ordre de 175[deg] C sont rencontrées. Ces solutions ne sont pas stables, et en définitive ne donnent pas satisfaction. Objet de l'invention L'invention cherche donc à remédier à ce problème de la diversité. Dans l'invention, on résout ce problème en remplaçant les fusibles par des connexions électriques filaires montées en externe sur le circuit intégré du régulateur. En définitive le régulateur est muni de plots de contact accessibles de l'extérieur du circuit intégré dédiés à la personnalisation, euxmêmes reliés à une zone logique de configuration du circuit intégré. Une connexion électrique sous la forme d'un fil métallique très fin est alors réalisée, par soudure sur ces plots de contact selon le procédé communément appelé "wire bounding". Lors du montage sur le porte-balais régulateur, les circuits intégrés régulateurs sont universels.Il suffit, au dernier moment, de câbler certaines de ces connexions électriques aux plots de configuration pour configurer le régulateur et le faire correspondre à une utilisation plutôt qu'à une autre choisie parmi toutes celles possibles. En agissant ainsi, on déporte le plus tard possible dans le processus de fabrication la personnalisation du régulateur c'est-à-dire lors de l'étape de wire bounding qui est réalisée lors du montage du circuit-intégré sur le portebalais régulateur. Ainsi, par cette opération de configuration par wirebounding il est possible de choisir très tard dans le processus de fabrication d'un alternateur de véhicule automobile par exemple la valeur de la compensation thermique, la valeur de la tension de régulation ou encore la valeur de la durée du timer au démarrage.Bien évidemment, tout autre procédé autre que le wire bounding qui permet de relier les plots de connexion à un potentiel électrique provenant d'un autre point externe fait également partie du cadre de l'invention. L'invention a donc pour objet un régulateur automobile comportant - une entrée de signal pour recevoir un signal mesuré et une sortie de signal pour délivrer un signal de régulation, - un circuit intégré avec un bus d'entrées sorties pour commander le régulateur en fonction de signaux de commande appliqués sur ce bus, et - au moins une borne de configuration, interne à ce circuit intégré, et portées à des potentiels de configuration, dans lequel - au moins un plot de connexion est accessible depuis l'extérieur du circuit intégré, - au moins une liaison interne au circuit intégré est présente entre ces plots et ces bornes de configuration, et - au moins une connexion externe au circuit intégré relie au moins un plot à un autre point/plot de potentiel différent. Selon d'autres mode avantageux de l'invention pris seul ou en combinaison, - la connexion externe est un fil métallique dont des extrémités sont soudées sur les plots. - le fil métallique a un diamètre de 50 micromètres. - le circuit intégré est en logique câblée. - le circuit intégré comporte un microprocesseur (22) associé à une mémoire programme et formant un microcontrôleur. Description sommaire des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen de la figure 1 unique qui l'accompagne : - La figure 1 montre un régulateur pour automobile selon l'invention. Description de modes de réalisation préférentiels de l'invention La figure 1 montre un régulateur 1 pour automobile. Ce régulateur est interposé, ici dans un montage en boucle fermée, à la sortie d'un pont de diodes de redressement 2 et à l'entrée d'une bobine d'excitation 3 d'un alternateur 4. L'alternateur 4 est entraîné par un moteur thermique 5 du véhicule qui produit une énergie mécanique. L'alternateur 4 produit une énergie électrique alternative redressée par le pont 2 de diodes, qui luimême délivre une énergie électrique continue sous forme d'une tension régulée. Le régulateur 1 comporte une entrée 6 de signal pour recevoir un signal mesuré à la sortie du pont de diode et une sortie de signal 7 pour délivrer un signal de régulation. En variante, le signal mesuré est le signal alternatif produit par l'alternateur 4. En pratique, le signal de régulation est le signal qui excite directement la bobine 3. Il peut toutefois s'agir d'un autre signal. Dans un exemple, le régulateur 1 comportera en entrée un pont diviseur 8 avec deux résistances en série 9 et 10 dont le point milieu est relié à un filtre 11 passe-bas. D'une manière schématique ce filtre 11 passe-bas comporte une résistance 12 en série et un condensateur 13 en parallèle. Le point milieu du filtre 11 passe-bas, entre la résistance 12 et le condensateur 13, est connecté à une première entrée 14 d'un comparateur 15 d'un circuit de comparaison 16.La sortie du comparateur 15 commande un circuit de puissance 17. Dans un exemple, le circuit de puissance 17 comporte un transistor 18 en série avec une diode de roue libre 19 et un interrupteur 20. L'émetteur du transistor 18 est relié à la sortie 7. Le régulateur 1 comporte également un circuit intégré 21 comportant un système à microprocesseur ou une logique cablée. En pratique, le circuit intégré 21 peut être réalisé sur un même circuit intégré que celui qui comporterait le pont diviseur 8, le filtre 11, le circuit de comparaison 16 et le circuit d'amplification 17. Il est néanmoins possible que le régulateur 1 soit formé par plusieurs circuits intégrés montés ensemble en un montage hybride. Le circuit intégré 21 comporte d'une manière classique un microprocesseur 22 en relation par l'intermédiaire d'un bus 23 d'adresses, de données et de commandes avec une mémoire programme 24, une mémoire de données 25 et une interface d'entrée sortie 26. Le bus 23 servant de bus d'entrée sortie permet de commander le régulateur 1. En pratique, pour simplifier l'explication, le circuit 21 commande l'interrupteur 20 en fonction de signaux de commande appliqués ou disponibles sur le bus 23. L'interface 26 sert notamment à échanger tous les signaux évoqués précédemment dans les utilisations citées. Le bus 23 permet également de délivrer un signal de consigne sur une connexion 27 connectée à une deuxième entrée 28 du comparateur 15. La mémoire de données 25 est également une mémoire d'états. Elle peut comporter à cet effet des cellules mémoires telles que 29 et 30 placées dans des états électriques par des circuits annexes. Notamment, dans l'état de la technique, ces circuits annexes comportent des bornes 31 et 32 reliées entre elles, par exemple par un fusible 33. Dans l'état de la technique, il est connu, par un circuit non représenté, ou par d'autres moyens externes, de faire fondre le fusible 33 de façon à ce que les potentiels sur les bornes 31 et 32 et donc les états des cellules mémoires 29 et 30 se différencient l'un de l'autre. Par exemple, une borne 32 est connectée à une masse. Si le fusible 33 n'est pas fondu, la borne 31 est aussi portée au potentiel de la masse.S'il est fondu, un circuit de rappel à haute impédance (non représenté) porte le potentiel de la borne 31 au potentiel d'alimentation du circuit intégré. Selon l'invention, le fusible 33 n'est pas présent, et les bornes 31 et 32 sont reliées par des connexions respectivement 34 et 35 à des plots de contact extérieurs, respectivement 36 et 37. Les plots de contact 36 et 37 apparaissent sur une surface externe du circuit intégré 21, voire sur une surface externe du régulateur 1. En outre selon l'invention, une connexion 38 relie entre eux les deux plots 36 et 37. Par exemple, cette connexion 38 est formée par un fil métallique, par exemple de 50 micromètres de diamètre, dont les extrémités sont soudées sur les plots 36 et 37. En variante, la connexion 38 permet de relier un plot 36 directement à une masse du circuit intégré ou du régulateur, en pratique elle aussi matérialisée par un plot apparaissant à la surface du circuit intégré 21.Par exemple, on peut considérer que le plot 37 et la borne 32 sont reliés à la masse par l'intérieur ou l'extérieur du circuit intégré. Lorsque la connexion 38 est présente, le plot 36 et donc la borne 31 sont portés à la tension de masse. L'état binaire peut alors être considéré être à zéro. En définitive, dans ces conditions, la mémoire de données 25, par les états électriques disponibles dans la cellule mémoire 29 permet au microprocesseur, par le décodage de la valeur de cette cellule 29, de provoquer un fonctionnement plutôt qu'un autre. D'une manière générale, selon l'invention, la personnalisation du circuit intégré de régulation est réalisée par la présence d'au moins un plot de configuration accessible de l'extérieur. Dans le cas où un seul plot de personnalisation est accessible depuis l'extérieur, celui-ci est porté à un potentiel positif au niveau du circuit intégré. Pour le porter au potentiel de masse, lors de l'opération de wire bouding, il suffit de réaliser une connexion électrique filaire entre ce plot et un point du porte-balais régulateur relié à la masse. Dans le cas où le nombre de plot de personnalisation est supérieur à un, un de ces plots peut par exemple être relié à la masse. Dans ce cas, les autres plots que l'on veut mettre à la masse seront reliés directement ou indirectement à ce plot référencé au potentiel de masse. Avantageusement, les plots de configuration sont portés à un potentiel positif au moyen d'une résistance reliée au potentiel positif du circuit intégré. Lors de la personnalisation, ce potentiel est porté à la masse par la connexion filaire externe 38. La figure 1 montre figurativement que les plots 36 et ou 37 peuvent être dupliqués pour permettre de désigner un nombre aussi grand que nécessaire d'états électriques différents pour personnaliser le circuit. La représentation montrée sur la figure 1 est celle dans laquelle le circuit intégré 21 est un microcontrôleur. Il serait toutefois envisageable de le remplacer par un circuit en logique câblé, possédant des n u̇ds électriques à l'endroit des bornes 31 et correspondant aux cellules mémoire 29 ou 30. REVENDICATIONS 1 - Régulateur (1) automobile comportant - une entrée (6) de signal pour recevoir un signal mesuré et une sortie (7) de signal pour délivrer un signal de régulation, - un circuit intégré (21) avec un bus (23) d'entrées sorties pour commander le régulateur en fonction de signaux de commande appliqués (26) sur ce bus, et - au moins une borne (31, 32) de configuration, interne à ce circuit intégré, et portées à des potentiels de configuration, caractérisé en ce qu'il comporte - au moins un plot (36, 37) de connexion accessible depuis l'extérieur du circuit intégré, - au moins une liaison interne (34, 35) au circuit intégré entre ces plots et ces bornes de configuration, et - au moins une connexion (38) externe au circuit intégré reliant au moins un plot (36, 37) à un autre point/plot de potentiel différent. 2 - Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la connexion externe est un fil métallique dont des extrémités sont soudées sur les plots. 3 - Régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fil métallique a un diamètre de 50 micromètres. 4 - Régulateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit intégré en logique câblée. 5 - Régulateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit intégré comporte un microprocesseur (22) associé à une mémoire programme et formant un microcontrôleur.