Brevet FR2893463A1 — publié le 20070518

(B11721FR) 1 ALTERNATEUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention est relative à un alternateur pour véhicule automobile. Dans un véhicule automobile, un alternateur transforme l'énergie mécanique fournie par le moteur d'entraînement du véhicule en une énergie électrique afin de charger la batterie du véhicule. Il alimente aussi le réseau de bord, notamment lorsque le moteur est en marche. Par ailleurs, un alternateur est quelquefois utilisé de façon réversible, c'est-à-dire pour constituer un moteur électrique tirant son énergie de la batterie et assure en particulier le démarrage du véhicule. Les divers paramètres de construction d'une telle machine électrique sont choisis pour qu'elle délivre une puissance électrique utile suffisante même dans les conditions les plus défavorables. Les conditions les plus défavorables sont celles pour lesquelles la température interne de la machine est maximale (jusqu'à 170 C). Lorsque la température de la machine est sensiblement inférieure, notamment pour les températures de machine inférieures à - 10 C, les puissances absorbées maximales sont très élevées car, à ces températures, l'alternateur est largement surdimensionné. Ainsi, la puissance mécanique absorbée par un alternateur est largement supérieure aux besoins lorsque la température extérieure est basse. Il en résulte que l'organe de transmission de l'énergie mécanique entre la machine électrique et le vilebrequin - en général dénommé façade accessoire et habituellement réalisé sous forme d'une courroie - est dimensionné pour permettre cette transmission maximale. Dans le cas où cet organe comporte une courroie, cette dernière doit être dimensionnée pour que, à basse température, lorsque l'énergie absorbée par la machine électrique est maximale, il ne se produise pas de glissement de la courroie contre sa poulie d'entraînement, ce qui constitue une source de bruit désagréable et inquiétant pour l'utilisateur. L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient. La machine électrique selon l'invention comporte un moyen pour faire varier la puissance absorbée par l'alternateur en fonction de la température de la machine afin que les puissances absorbées soient du même ordre de grandeur quelle que soit la température. On sait que la puissance d'un alternateur est modulable en faisant varier le rapport cyclique d'ouverture d'un transistor, ou autre interrupteur commandé, qui alimente le circuit d'excitation rotorique de la machine électrique. Ce rapport cyclique d'ouverture dépend de l'écart entre une tension de consigne et la tension réelle fournie par l'alternateur. Lorsque le moteur est à bas régime, le rapport cyclique d'ouverture est maximum, par exemple de 100 %, ou proche de 100 %, car aux faibles vitesses de rotation du moteur, il faut une excitation maximale pour atteindre la tension de consigne. Par contre, le rapport cyclique d'ouverture est nettement inférieur lorsque le moteur tourne à haut régime car pour des vitesses de rotation élevées, la puissance et la tension sont plus élevées. On peut commander le rapport cyclique d'ouverture de façon qu'il dépende de la température afin que, pour des températures de machine relativement basses, le rapport cyclique d'ouverture soit sensiblement inférieur à 100 %, même pour les bas régimes du moteur. Selon une réalisation, on impose une limite supérieure prédéterminée à ce rapport cyclique d'ouverture, cette limite étant fonction de la température, c'est-à-dire qu'elle est plus basse pour les basses températures de la machine que pour les températures les plus élevées. Cette limite est par exemple de l'ordre de 60 à 70 % pour les températures inférieures à -10 C. Cette réalisation, dans laquelle on commande la puissance absorbée par l'alternateur par commande d'un rapport cyclique, est particulièrement économique puisque, d'une part, il suffit de modifier le programme de commande du rapport cyclique d'ouverture et, d'autre part, l'information de température est déjà disponible. En effet, la consigne de tension de l'alternateur dépend d'une température représentant la température de la batterie. Il suffit donc d'appliquer le signal représentant la température de la batterie à l'entrée du circuit de commande d'ouverture de l'interrupteur d'alimentation du circuit d'excitation. La température de la machine peut être déterminée directement à l'aide d'un capteur, comme c'est le cas avec un alternateur conventionnel (non réversible), car dans ce cas on estime que cette température représente la température de la batterie. En variante, la température de la machine n'est pas mesurée directement mais estimée à partir de paramètres disponibles dans le véhicule tels que la température du moteur, la température du capot, et le nombre de démarrages pour un alternateur réversible. Dans une réalisation, la valeur maximale du rapport cyclique est de 65% environ dans le cas d'un alternateur réversible alors qu'elle est de 100% dans le cas d'un alternateur non réversible. En effet, un alternateur réversible dispose d'un rotor spécifique dimensionné pour garantir un maximum de couple en mode démarreur, contrairement à celui d'un alternateur non réversible. L'invention concerne ainsi un alternateur pour véhicule automobile entraîné par le moteur du véhicule. Cet alternateur est dimensionné pour fournir une puissance déterminée à une température de cet alternateur supérieure à une valeur prédéterminée ; il fournit une puissance supérieure pour les températures inférieures, et comprend un moyen pour faire dépendre de la température de l'alternateur, la puissance mécanique absorbée par l'alternateur afin que la puissance mécanique absorbée par l'alternateur reste du même ordre de grandeur, quelle que soit la température. Dans une réalisation, l'alternateur comporte un moyen pour diminuer la puissance absorbée quand la température diminue. Dans une réalisation, le moyen pour faire dépendre la puissance mécanique absorbée de la température de l'alternateur, comporte un moyen pour faire varier le rapport cyclique d'ouverture d'une alimentation à découpage du circuit d'excitation de l'alternateur. Dans ce cas, de préférence, le rapport cyclique d'ouverture sert aussi à la régulation de la tension de sortie 25 de l'alternateur. Dans une réalisation, l'alternateur n'est pas réversible. En variante, l'alternateur est réversible. Dans ce cas, il comporte, de préférence, un moyen pour 30 que le rapport cyclique d'ouverture maximum soit sensiblement inférieur à 100 %, par exemple de l'ordre de 65 %. Aussi, lorsque l'alternateur est réversible, il comporte, de préférence, un moyen pour que la valeur maximale du rapport cyclique d'ouverture dépende du régime du moteur. L'invention concerne aussi un véhicule équipé d'un alternateur défini ci-dessus et comprenant un organe de transmission de l'énergie mécanique du moteur à l'alternateur, tel qu'une courroie, qui est dimensionné pour ladite puissance mécanique absorbée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels : La figure 1 est un schéma représentant un alternateur conforme à l'invention, et la figure 2 est un schéma représentant un alternateur réversible conforme à l'invention. Dans le mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur la figure 1, un circuit 10 générateur de tension de consigne reçoit, sur son entrée 12, un signal représentant la température de la batterie. Ce circuit fournit sur sa sortie 14, une tension U de consigne qui est la plus basse pour les hautes températures et la plus élevée pour les basses températures. Le signal appliqué sur l'entrée 12 est soit un signal de mesure directe de la température de la batterie soit un signal représentatif de cette température, telle que la température de l'alternateur lui-même. Le signal de consigne délivré par la sortie 14 du circuit 10 est appliqué à l'entrée 16 d'un circuit 18 de commande d'ouverture d'un interrupteur tel qu'un transistor (non montré) d'une alimentation à découpage du circuit d'excitation rotorique de l'alternateur. Ce circuit 18 comporte aussi une entrée 20 sur laquelle est appliquée la valeur réelle de la tension fournie par l'alternateur constituant la sortie B+ du réseau d'alimentation du véhicule. Ce circuit 18 comporte en outre une entrée 22 recevant un signal représentant le régime de ce moteur pour permettre d'asservir l'alimentation du circuit d'excitation au régime du moteur. Enfin, conformément à l'invention, ce circuit 18 comporte une entrée 24 sur laquelle est appliqué un signal représentant la température de la machine. Dans l'exemple, le signal appliqué sur l'entrée 24 est le même que le signal appliqué sur l'entrée 12 du circuit 10. Le circuit 18 est programmé pour limiter le rapport cyclique d'ouverture de l'interrupteur commandé lorsque la température de l'alternateur est négative. Ainsi, on limite la tension d'excitation de l'alternateur, et donc la puissance électrique fournie par ce dernier et, en conséquence, la puissance mécanique absorbée. Pour les températures positives, le rapport cyclique d'ouverture peut atteindre la valeur 100 % alors que pour les températures négatives, le programme limite le rapport cyclique d'ouverture à une valeur de 60 à 70 %. Dans une réalisation, la valeur limite varie de façon continue ou quasi continue en fonction de la température : elle est de l'ordre de 100 % pour les températures positives et d'une valeur sensiblement inférieure pour les températures négatives. En variante, on impose, sans variation continue, une valeur limite supérieure au rapport cyclique d'ouverture seulement quand la température est négative. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 2, l'alternateur est de type réversible, c'est-à-dire qu'il peut fonctionner soit en alternateur soit en moteur électrique permettant de réaliser une fonction dite Stop et Start . Il comporte un circuit 101 analogue au circuit 10 de la figure 1 pour fournir une tension U de consigne. Sur son entrée 121r il reçoit une température représentant celle de la batterie. L'alternateur comporte aussi un circuit 181 de commande de rapport cyclique d'ouverture d'un interrupteur commandé d'alimentation de l'excitation rotorique. Ce circuit 181 comprend, une entrée 161 recevant le signal de sortie du circuit 101r une entrée 201 sur laquelle est appliqué un signal représentant la valeur réelle du signal de tension fourni par l'alternateur, une entrée 221 sur laquelle est appliqué un signal représentant le régime du moteur et une entrée 241 représentant la température de l'alternateur. Dans cette réalisation, le signal appliqué sur l'entrée 241 est un signal distinct de celui appliqué sur l'entrée 121 du circuit 101. Le fonctionnement est analogue à celui de l'alternateur représenté sur la figure 1. Cependant, le rapport cyclique d'ouverture maximum est limité, c'est-à-dire inférieur à 100 %, même pour les températures les plus élevées. Mais, selon l'invention, ce rapport cyclique d'ouverture maximum est sensiblement inférieur pour les températures les plus basses. En outre, avec un alternateur réversible, la valeur maximale du rapport cyclique dépend du régime de la machine alors qu'il n'en est pas de même dans le cas d'un alternateur. En effet, le mode démarreur impose le dimensionnement par rapport au mode alternateur : un alternateur peut fonctionner tout le temps au maximum de ses capacités contrairement à un alternateur réversible.20 REVENDICATIONS 1. Alternateur pour véhicule automobile entraîné par le moteur du véhicule, caractérisé en ce que cet alternateur étant dimensionné pour fournir une puissance déterminée à une température de cet alternateur supérieure à une valeur prédéterminée, cet alternateur fournissant une puissance supérieure pour les températures inférieures, il comprend un moyen (18, 181) pour faire dépendre de la température de l'alternateur, la puissance mécanique absorbée par cet alternateur afin que la puissance mécanique absorbée par cet alternateur reste du même ordre de grandeur, quelle que soit la température. 2. Alternateur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour diminuer la puissance absorbée quand la température diminue. 3. Alternateur selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le moyen pour faire dépendre la puissance mécanique absorbée de la température de l'alternateur, comporte un moyen pour faire varier le rapport cyclique d'ouverture d'une alimentation à découpage du circuit d'excitation de l'alternateur. 4. Alternateur selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour que le rapport cyclique d'ouverture serve aussi à la régulation de la tension de sortie de l'alternateur. 5. Alternateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que cet alternateur n'est pas réversible. 6. Alternateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que cet alternateur est réversible. 7. Alternateur selon les revendications 3 et 6 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour que le rapport cyclique d'ouverture maximum soit sensiblement inférieur à 100 %, par exemple de l'ordre de 65 %. 8. Alternateur selon les revendications 3 et 6 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour que la valeur maximale du rapport cyclique d'ouverture dépende du régime du moteur. 9. Véhicule équipé d'un alternateur selon l'une des revendications 1 à 8 comprenant un organe de transmission de l'énergie mécanique du moteur à l'alternateur, tel qu'une courroie, qui est dimensionné pour ladite puissance mécanique absorbée.