Brevet FR2882474A1 — publié le 20060825

CIRCUIT D'ALIMENTATION D'UN INDUCTEUR D'ALTERNATEUR, NOTAb T POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention est relative à un circuit d'alimentation d'un inducteur d'alternateur, notamment pour véhicule automobile. La plupart des alternateurs pour véhicule automobile comportent un stator 10 (figure 1) dont les bobinages délivrent une tension (Ualt) à un réseau de bord, et un rotor entraîné par le moteur du véhicule et qui présente un bobinage inducteur 12 destiné à engendrer un champ magnétique tournant qui induit une tension alternative aux bornes des bobinages du stator 10. Le bobinage inducteur 12 est alimenté par le réseau de bord, c'est-à-dire qu'il tire son énergie de la batterie ou de l'alternateur lui-même. A cet effet, le bobinage 12 est relié d'un côté à une borne 14 à la masse à laquelle est également reliée une borne 16 de sortie de l'alternateur 10. Cette borne 16 constitue aussi une borne d'entrée du réseau de bord. De l'autre côté, le bobinage inducteur 12 est relié, par l'intermédiaire d'un interrupteur 18, à l'autre borne de sortie 20 des bobinages de l'alternateur 10. L'interrupteur 18 est un interrupteur de découpage visant à réguler la tension aux bornes du bobinage inducteur 12. A cet effet, il est commandé par un régulateur 22 qui module l'énergie à fournir au bobinage 12, et donc la tension fournie par l'alternateur au réseau de bord. Le régulateur 22 comporte donc deux entrées 24 et 26 reliées aux bornes 16 et 20 respectivement. Lors de la déconnexion soudaine d'une charge dans le circuit du réseau de bord, il faut. que la tension aux bornes de l'inducteur diminue immédiatement afin d'éviter que l'alternateur ne fournisse une tension trop importante aux charges qui restent connectées. A cet effet, on interrompt, par ouverture de l'interrupteur 18, l'alimentation du bobinage inducteur 12. Mais, en raison de sa nature d'inductance, par restitution de l'énergie accumulée, le bobinage 12 tend à maintenir la tension d'excitation au niveau prévu pour la charge précédente. C'est pourquoi on prévoit une diode 30, dite de roue libre, dont l'anode est connectée à la masse 14 à laquelle est reliée la première borne 121 du bobinage 12, et dont la cathode est reliée à la seconde borne 122 du bobinage 12. Cette diode 30 évacue l'énergie accumulée dans le bobinage 12 par court-circuit dans la résistance interne de ce bobinage. La diode 30 doit donc être dimensionnée de façon suffisante pour supporter ce court-circuit. De façon analogue, les composants sensibles, notamment les calculateurs du réseau de bord, doivent également être équipés de protection contre:_es surtensions. Ce problème des surtensions risque de s'aggraver dans 25 l'avenir car il est prévu que la norme de tension des véhicules passe de 14 volts à 42 volts. L'invention permet de limiter les effets des surtensions apparaissant lors d'une diminution brutale de charge du réseau de bord. Le circuit d'excitation d'un alternateur selon l'invention comporte des moyens pour changer le signe de la tension aux bornes de l'inducteur:Lors d'une baisse de charge du réseau alimenté par l'alternateur. Dans ces conditions, les pics de surtension ont une 35 durée plus limitée qu'avec le circuit classique et leur amplitude est aussi plus réduite. Autrement dit, la tension obtenue aux bornes de l'alternateur est plus régulière. En outre, l'énergie emmagasinée dans le bobinage inducteur peut être restituée à la source, ce qui diminue la consommation en énergie électrique. La diminution des surtensions entraîne un plus faible dimensionnement des composants du circuit d'excitation et, surtout, un plus faible dimensionnement des protections dans le circuit de charge. Dans une réalisation, le changement de signe de la tension, en cas de baisse de charge, est obtenu en reliant la première borne du bobinage inducteur à la première borne du réseau par l'intermédiaire d'un premier interrupteur, et en reliant la seconde borne du bobinage inducteur à la seconde borne du réseau par l'intermédiaire d'un second interrupteur, au moins l'un de ces interrupteurs étant ouvert en cas de détection de baisse de charge; en outre, la première borne du bobinage inducteur est reliée à la seconde borne du réseau par l'intermédiaire d'une première diode et, de façon analogue, la seconde borne du bobinage inducteur est reliée à la première borne du réseau par l'intermédiaire d'une seconde diode. Ainsi les moyens permettant le changement de signe de la tension sont particulièrement simples à réaliser. Dans cette réalisation, il est préférable, également pour simplifier le circuit, que l'un des deux interrupteurs au moins soit utilisé pour commander en régime permanent le niveau de la tension aux bornes du bobinage inducteur. Ainsi, l'invention concerne de façon générale un circuit d'alimentation du bobinage inducteur d'un alternateur, notamment pour alimenter le réseau de bord d'un véhicule automobile, ce circuit d'alimentation comprenant un moyen pour court-circuiter le bobinage inducteur en cas de diminution brusque de la charge de l'alternateur, qui est caractérisé en ce que le moyen pour court-35 circuiter le bobinage inducteur comporte un moyen d'inversion pour que la tension aux bornes de ce bobinage ait, lors de la diminution brusque de la charge et la mise en court-circuit, un signe opposé au signe de la tension imposée à ce bobinage avant la diminution de la charge. De préférence le moyen d'inversion est tel que, lors du court-circuit, l'énergie dissipée alimente le réseau connecté à l'alternateur. Dans une réalisation, une première borne du bobinage inducteur est reliée, d'une part, à une première borne de la charge par l'intermédiaire d'un. premier interrupteur, et, d'autre part, à la seconde borne de la charge par l'intermédiaire d'une première diode, La seconde borne du bobinage inducteur est reliée, d'une part, à la seconde borne de la charge par l'intermédiaire d'un second interrupteur, et, d'autre part, à la première borne de la charge par l'intermédiaire d'une seconde diode, et Le circuit comprend un moyen pour commancer l'ouverture du premier et/ou du second interrupteur lors de la détection d'une diminution de charge du réseau alimenté par l'alternateur. Dans ce cas, le circuit peut comporter un moyen peur commander par impulsions le premier et/ou le second interrupteur afin de réguler la tension du bobinage inducteur, pour obtenir une tension désirée aux bornes de l'alternateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, cette description étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: la figure 1, déjà décrite, représente une réalisation 30 connue d'un alternateur et circuit d'alimentation de son bobinage inducteur, et la figure 2 est une figure analogue à la figure 1 mais pour une réalisation conforme à l'invention. Sur la figure 2, les éléments ayant la même fonction 35 que ceux de la figure 1 comportent les mêmes chiffres de référence; il n'est pas utile de les décrire à nouveau en détail. On ne décrira donc que ce qui distingue le circuit de la figure 2 du circuit de la figure 1. La première borne 32 du bobinage 12 est reliée à la masse 14, et donc à la première borne 16 de l'alternateur et du réseau de bord, par l'intermédiaire d'un interrupteur 34 commandé par le régulateur 22. Cette première borne 32 du bobinage 12 est également connectée à la seconde borne 20 (de l'alternateur et du réseau de bord) par l'intermédiaire d'une diode 36 dont l'anode est directement connectée à la borne 32. De façon analogue, la seconde borne 38 du bobinage inducteur 12 est connectée, d'une part, à la borne 20 par l'intermédiaire d'un interrupteur 40 commandé par le circuit régulateur 22, et, d'autre part, à la masse 14 (et donc à l'autre borne 16) par l'intermédiaire d'une diode 42 dont la cathode est connectée directement à la borne 38. Le fonctionnement est le suivant: Au démarrage du moteur, les interrupteurs 34 et 40 sont fermés. Ainsi, l'inducteur 12 est alimenté en permanence par l'intermédiaire du réseau de bord. Le régulateur 22 impose une consigne à la tension du bobinage inducteur 12 en commandant par découpage l'interrupteur 34. Ainsi, quand la tension Ualt apparaissant entre les bornes 24 et 26, est inférieure à la consigne, l'interrupteur 34 reste constamment fermé. Ensuite, quand la consigne est atteinte, l'interrupteur 34 est alternativement ouvert et fermé, par exemple à une fréquence de l'ordre de 20 à 25 kHertz, la largeur d'impulsions dépendant de l'écart entre la consigne et la valeur mesurée. Dans cet exemple, les interrupteurs 34 et 40 sont des transistors MOS. :30 En cas de baisse de charge dans le réseau, cette baisse étant détectée par le régulateur 22, ce régulateur commande l'ouverture de l'interrupteur 34 et/ou de l'interrupteur 40. Dans ces conditions, les diodes 36 et 42 deviennent passantes et on obtient aux bornes de l'inducteur 12 :35 une tension qui est l'opposé de la tension Ualt entre les bornes 16 et 20. En conséquence, l'intensité du courant, qui garde toujours le même sens dans l'inducteur 12, diminue rapidement. L'énergie accumulée dans le bobinage 12 est évacuée vers le réseau de bord. Ainsi, on récupère dans ce réseau une partie de l'énergie, ce qui diminue la consommation en énergie électrique. REVENDICATIONS 1. Circuit d'alimentation du bobinage inducteur (12) d'un alternateur, notamment pour alimenter le réseau de bord d'un véhicule automobile, ce circuit d'alimentation comprenant un moyen pour court-circuiter le bobinage inducteur en cas de diminution brusque de la charge de l'alternateur, caractérisé en ce que le moyen pour court-circuiter le bobinage inducteur (12) comporte un moyen d'inversion (34, 38, 36, 40) pour que la tension aux bornes de ce bobinage ait, lors de la diminution brusque de la charge et la mise en court-circuit, un signe opposé au signe de la tension imposée à ce bobinage avant la diminution de la charge. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'inversion est tel que, lors du court-circuit, l'énergie dissipée alimente le réseau connecté à l'alternateur. 3. Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une première borne (32) du bobinage inducteur (12) est reliée, d'une part, à une première borne (16) de la charge par l'intermédiaire d'un premier interrupteur (34), et, d'autre part, à la seconde borne (20) de la charge par l'intermédiaire d'une première diode (36), en ce que la seconde borne (38) du bobinage inducteur (12) est reliée, d'une part, à la seconde borne (20) de la charge par l'intermédiaire d'un second interrupteur (40), et, d'autre part, à la première borne (16) de la charge par l'intermédiaire d'une seconde diode (42), et en ce qu'il comprend un moyen (22) pour commander l'ouverture du premier et/ou du second interrupteur lors de la détection d'une diminution de charge du réseau alimenté par l'alternateur. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (22) pour commander par impulsions le premier et/ou le second interrupteur afin de réguler la tension du bobinage inducteur (12), pour obtenir une tension désirée aux bornes de l'alternateur.