Brevet FR2895166A1 — publié le 20070622

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procede de detection de defaut d'un organe electrique porte par un arbre rotatif d'un ralentisseur electromagnetique. L'invention concerne egalement un tel ralentisseur electromagnetique. L'invention s'applique a un ralentisseur capable de generer un couple resistant de ralentissement sur un arbre de transmission principal ou secondaire d'un vehicule qu'il equipe, lorsque ce ralentisseur est actionne. ETAT DE LA TECHNIQUE Un tel ralentisseur electromagnetique comprend un arbre rotatif qui est accouple a l'arbre de transmission principal ou secondaire du vehicule pour exercer sur celuici le couple resistant de ralentissement pour notamment assister le freinage du vehicule. Le ralentissement est genere avec des bobines inductrices alimentees en courant continu pour produire un champ magnetique dans une piece metallique en materiau ferromagnetique, afin de faire apparaitre des courants de Foucault dans cette piece metallique. Les bobines inductrices peuvent titre fixes pour cooperer avec au moms une piece metallique en materiau ferromagnetique mobile ayant une allure generale de disque rigidement solidaire de l'arbre rotatif. Dans ce cas, ces bobines inductrices sont generalement orientees parallelement a l'axe de rotation et disposees autour de cet axe, en vis-a-vis du disque, en etant solidarisees a un flasque fixe. Deux bobines inductrices successives sont alimentees electriquement pour generer des champs magnetiques de directions opposees. Lorsque ces bobines inductrices sont alimentees electriquement, les courants de Foucault qu'elles generent dans le disque s'opposent par leurs effets a la cause qui leur a donne naissance, ce qui produit un couple resistant sur le disque et donc sur 1'arbre rotatif, pour ralentir le vehicule. Dans ce mode de realisation, les bobines inductrices sont alimentees electriquement par un courant provenant du reseau electrique du vehicule, c'est-a-dire par exemple a partir d'une batterie du vehicule. Mais pour augmenter les performances du ralentisseur, on recourt a une conception dans laquelle une generatrice de courant est integree au ralentisseur. Ainsi, selon une autre conception connue des documents de brevet EP0331559 et FR1467310, 1'alimentation electrique des bobines inductrices est assuree par une generatrice de courant comprenant des bobines primaires statoriques alimentees par le reseau du vehicule, et des bobinages secondaires rotoriques solidaires de 1'arbre rotatif, et definissant trois phases electriques. Les bobines inductrices sont solidaires de 1'arbre rotatif en etant radialement saillantes, pour generer un champ magnetique dans une chemise cylindrique fixe qui les entoure. Un redresseur tel qu'un redresseur a pont de diodes est interpose entre les bobinages secondaires rotoriques et les bobines inductrices, en etant egalement porte par 1'arbre rotatif. Ce redresseur convertit le courant alternatif triphase delivre par les bobinages secondaires de la generatrice en courant continu d'alimentation des bobines inductrices. Deux bobines inductrices a action radiate, consecutives autour de 1'axe de rotation generent des champs magnetiques de directions opposees, 1'une generant un champ oriente de facon centrifuge, 1'autre un champ oriente de facon centripete. En fonctionnement, 1'alimentation electrique des bobines primaires permet a la generatrice de produire le courant d'alimentation des bobines inductrices, ce qui donne naissance a des courants de Foucault dans la chemise cylindrique fixe, pour generer un couple resistant sur 1'arbre rotatif, qui ralentit le vehicule. Afin de reduire le poids et d'augmenter encore les performances d'un tel ralentisseur, it est avantageux de 1'accoupler a 1'arbre de transmission du vehicule par 1'intermediaire d'un multiplicateur de vitesse, conformement a la solution adoptee dans le document de brevet EP1527509. La vitesse de rotation de 1'arbre du ralentisseur est alors surmultipliee par rapport a la vitesse de rotation de 1'arbre de transmission auquel it est accouple. Cet agencement permet d'augmenter significativement la puissance electrique delivree par la generatrice, et donc la puissance du ralentisseur. En cas de dysfonctionnement du redresseur de courant, la puissance electrique transmise aux bobines inductrice diminue, ce qui se traduit par une reduction du couple de ralentissement pouvant titre exerce par le ralentisseur. Un tel dysfonctionnement du redresseur peut titre partiel, c'est-a-dire ne concerner que 1'une des phases electriques du courant delivre par les bobinages secondaires, qui n'est alors pas convertie par le redresseur. La generatrice etant par exemple du type triphase, dans ce cas, le couple de ralentissement disponible baisse d'environ un tiers de sa valeur nominate, de telle sorte que le conducteur du vehicule ne se rend pas necessairement compte de cette baisse, d'autant plus qu'un tel ralentisseur est generalement utilise en appoint d'un systeme de freinage traditionnel, ce qui rend 1'ecart encore moins perceptible. Un tel ralentisseur peut de plus titre pilote par 1'intermediaire d'une unite centrale de traitement qui repartit, a partir des commandes de freinage exercees par le conducteur, la puissance demandee aux freins traditionnels, et celle demandee au ralentisseur. Dans ce cas, le conducteur ne peut pas constater de facon directe une baisse du couple de ralentissement fourni par le ralentisseur. D'autre part, la detection d'un dysfonctionnement du pont redresseur ou d'un autre organe electrique porte par l'arbre rotatif au moyen de capteurs electriques ou autres mantes sur l'arbre rotatif necessite de transmettre des donnees depuis l'arbre rotatif vers des parties fixes du ralentisseur, ce qui conduit a des solutions complexes. OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer une solution de detection a moindre coat d'un dysfonctionnement d'un organe electrique porte par l'arbre rotatif. A cet effet, l'invention a pour objet un procede de detection de defaut d'un organe electrique porte par un arbre rotatif d'un ralentisseur electromagnetique, ce ralentisseur comprenant des bobines primaires statoriques, un boitier de commande pour injecter dans ces bobines primaires un courant ayant une intensite correspondant a une intensite theorique dependant d'une consigne d'intensite, un capteur delivrant un signal representatif d'une valeur d'intensite effective du courant circulant dans ces bobines primaires, un arbre rotatif portant des bobinages secondaires definissant plusieurs phases et des bobines inductrices ainsi qu'un redresseur de courant interpose entre les bobinages secondaires et les bobines inductrices, ce procede consistant a comparer, dans le boitier de commande, l'intensite theorique et l'intensite effective pour identifier un defaut en cas d'ecart entre l'intensite theorique et l'intensite effective superieur a une valeur seuil. L'invention permet ainsi d'identifier la presence d'un probleme electrique au niveau d'un organe electrique porte par l'arbre rotatif simplement par analyse du comportement electrique des bobines primaires lorsqu'elles sont excitees. Il n'est ainsi pas necessaire de prevoir de dispositif de transmission de donnees entre l'arbre rotatif et une partie fixe du ralentisseur, ce qui permet de mettre en oeuvre un detecteur de defaut ayant une conception tres simple. L'invention concerne egalement un procede tel que defini ci-dessus, consistant a determiner un ecart entre l'intensite theorique et une valeur minimale ou maximale prise par l'intensite effective du courant traversant effectivement les bobines primaires pendant un intervalle de temps predetermine. L'invention concerne egalement un procede tel que defini ci-dessus, dans lequel l'intensite theorique est determinee dans le boitier de commande a partir de la consigne d'intensite et de donnees representatives d'une fonction de transfert du ralentisseur. L'invention concerne egalement un procede tel que defini ci-dessus, consistant a prendre en compte la consigne d'intensite comme valeur representative de l'intensite theorique. L'invention concerne egalement un procede tel que defini ci-dessus, consistant a asservir, depuis le boitier de commande, le courant injecte dans les bobines primaires sur le signal delivre par le capteur de courant, et a prevoir des bobines primaires ayant une constante de temps trois fois superieure a la constante de temps des bobinages secondaires. L'invention concerne egalement un procede tel que defini ci-dessus, consistant a asservir, depuis le boitier de commande, le courant injecte dans les bobines primaires sur le signal delivre par le capteur, avec un asservissement ayant un temps de reaction suffisamment long pour titre insensible a un defaut d'un organe electrique porte par l'arbre rotatif. L'invention concerne egalement un procede tel que defini ci-dessus, consistant a prevoir un asservissement ayant une frequence de coupure Fc verifiant la relation Fc Les bobines inductrices 13 sont alimentees electriquement par les bobinages secondaires rotoriques 5 de la generatrice via un pont redresseur porte par 1'arbre rotatif 7. Ce pont redresseur peut etre celui qui est repere par 15 sur la figure 2, et qui comprend six diodes 15A-15F, pour redresser le courant alternatif triphase issu des bobinages secondaires 5A-5C en courant continu. Ce pont redresseur peut aussi etre d'un autre type, en etant par exemple forme a partir de transistors de type MOSFET. Dans 1'exemple de la figure 2, le pont redresseur 15 est un circuit a trois branches portant chacune deux diodes en serie, chaque phase des bobinages secondaires est connectee a une branche correspondante, entre les deux diodes. Chaque branche a une extremite connectee a une premiere borne de la charge, que constituent les bobines inductrices 13, et une seconde extremite connectee a une seconde borne de cette charge 13. Ainsi, la premiere phase 5A est connectee aux deux diodes 15A et 15D qui sont connectees respectivement a la premiere et a la seconde borne de la charge 13. La seconde phase 5B est connectee aux diodes 15B et 15E qui sont elles-memes connectees respectivement a la premiere et a la seconde borne de la charge 13. La troisieme phase est connectee aux diodes 15C et 15F qui sont elles-memes connectees respectivement a la premiere et a la seconde borne de la charge 13. En fonctionnement, chaque branche du redresseur delivre dans la charge 13 un courant ayant 1'allure des parties positives sinusoidales du signal de tension de la phase correspondant a cette branche, ce courant etant nul lorsque la tension en question est negative. Les trois phases etant decalees les unes par rapport aux autres d'un tiers de periode, elles delivrent dans la charge un courant sensiblement constant, ayant une allure correspondant a la somme des parties positives des sinusoides des trois phases. Comme visible dans la figure 1, le rotor 14 portant les bobines inductrices 13 a une forme generale de cylindre creux relie a 1'arbre rotatif 7 par des bras radiaux 16. Ce rotor 14 definit ainsi un espace interne annulaire situe autour de 1'arbre 7, cet espace interne etant ventile par un ventilateur axial 17 situe sensiblement au droit de la jonction du couvercle 3 avec le carter 2. Un ventilateur radial 18 est situe a 1'extremite opposee du carter 2 pour evacuer 1'air introduit par le ventilateur axial 17. La mise en service du ralentisseur consiste a injecter dans les bobines primaires 8 un courant d'excitation provenant du reseau electrique du vehicule et notamment de la batterie, pour que la generatrice de courant delivre un courant induit sur ses bobinages secondaires 5. Ce courant alimente alors les bobines inductrices 13 pour produire un couple resistant de ralentissement du vehicule. Le courant d'excitation est injects dans les bobines primaires 8 au moyen d'un boitier de commande 19, represents en figure 2, qui est interpose entre une source d'alimentation electrique du vehicule, et les bobines primaires 8. Dans 1'exemple de la figure 2, le boitier de commande 19 et les bobines primaires 8 sont montees en serie entre une masse M du vehicule et une alimentation Batt de la batterie du vehicule. Comme visible dans cette figure, une diode D est montee aux bornes des bobines primaires 5 de facon a eviter la circulation d'un courant inverse dans les bobines primaires. Ce boitier de commande 19 comprend une entree apte a recevoir un signal de pilotage representatif d'un niveau de couple de ralentissement demands au ralentisseur. Cette entree peut titre reliee a un levier ou autre qui est actionne directement par un conducteur du vehicule. Ce levier peut titre mobile graduellement entre deux positions extremes, a savoir une position maximale correspondant a une demande de couple resistant maximal, et une position minimale dans laquelle le ralentisseur n'est pas sollicite. Lorsque le conducteur place ce levier dans une position intermediaire, le ralentisseur est commande par le boitier 19 pour exercer sur 1'arbre rotatif 7 un couple resistant proportionnel a la position du levier, par rapport au couple maximal de ralentissement disponible. En d'autres termes, 1'entree du boitier de commande 19 recoit un signal de pilotage qui correspond a une valeur comprise entre zero et cent pourcent. Cette entree peut aussi etre reliee a un boitier de commande de freinage qui determine de facon autonome un signal de pilotage du ralentisseur. Ce boitier de commande de freinage est alors relie a un ou plusieurs actionneurs de freinage dont dispose le vehicule. Dans ce cas, le conducteur n'agit pas directement sur le ralentisseur, mais c'est le boitier de commande de freinage qui pilote, a partir de differents parametres, le ralentisseur et les freins traditionnels du vehicule. Le boitier de commande 19, visible figure 4, est un boitier electronique comprenant par exemple un circuit logique de type ASIC fonctionnant sous 5V, et/ou un circuit de commande de puissance capable de gerer des courants d'intensite elevee. Ce boitier comprend donc une electronique ou module de puissance PU. Sur reception d'un signal de pilotage correspondant a une valeur non nulle, le boitier de commande 19 determine une consigne d'intensite Ci de courant d'excitation a injecter dans les bobines primaires 8, et it applique, via son module PU, aux bobines primaires 8 une tension U pour injecter un courant correspondant a cette intensite de consigne Ci. Le courant injecte dans les bobines primaires 8 a une intensite theorique It qui augmente jusqu'a atteindre la valeur de consigne Ci. La valeur du courant theorique It est determinee dans le boitier de commande a partir d'une fonction de transfert Ft qui depend notamment de 1'inductance et de la resistance electrique des bobines primaires 8 pour etre representative du comportement electrique des bobines primaires en regime transitoire. Comme visible dans la figure 2, le ralentisseur 1 comprend egalement un capteur 21 qui mesure 1'intensite Ie du courant circulant effectivement dans les bobines primaires 8 et qui delivre un signal representatif de cette intensite. Ce capteur 21 est relie au boitier de commande 19 qui est programme pour comparer 1'intensite effective Ie mesuree par le capteur 21 avec le courant theorique It. Un ecart entre le courant theorique It et 1'intensite effective Ie superieur a une valeur predeterminee est significatif d'un dysfonctionnement d'un organe electrique du redresseur 15, comme en particulier la destruction d'une diode. En effet, lorsqu'une diode est defectueuse, celle- ci devient en permanence soit electriquement passante, soit non passante. Ceci provoque un desequilibre electrique des trois phases 5A, 5B et 5C des bobinages secondaires 5, qui genere un courant dit mutuel dans les bobines primaires 8. Ce phenomene est visible dans le graphe de la figure 3, dans lequel on a represents le courant theorique It et 1'intensite effective Ie dans le cas on 1'une des diodes du redresseur 15 est defectueuse. Comme visible dans cette figure, les courants mutuels resultant de cette diode defectueuse perturbent le courant traversant les bobines primaires. Ainsi, au lieu d'avoir une allure sensiblement constante, le courant Ie circulant effectivement dans les bobines primaires 8 a une allure de sinusoide de forte amplitude. Cette sinusoide a une frequence qui est nee au regime de 1'arbre rotatif 7. En fonctionnement normal du ralentisseur, la courbe de courant effectif Ie est sensiblement confondue avec la courbe de courant theorique It. Ainsi, la detection depuis le boitier de commande 19 d'un ecart entre le courant effectif Ie et le courant theorique It superieur a une valeur predeterminee permet de detecter un defaut du redresseur 15 qui est monte sur 1'arbre rotatif 7. Cette detection est faite sans contact, c'est-a-dire sans avoir a transmettre des donnees issues de capteurs mantes sur 1'arbre rotatif 7 vers une partie fixe du ralentisseur. La valeur predeterminee d'ecart est avantageusement de vingt pourcent de la valeur du courant theorique It car, comme visible dans la figure 3, 1'amplitude des courants mutuels est relativement importante, ce qui facilite leur detection. Cette valeur predeterminee peut egalement etre une valeur fixe. Le fait de baser la detection de defaut sur une comparaison du courant effectif Ie avec le courant theorique It permet en particulier d'effectuer une detection pertinente y compris lorsque le ralentisseur est en regime transitoire. I1 est aussi possible de prevoir une detection basee sur une comparaison du courant effectif Ie avec la consigne de courant, des fors que le ralentisseur est en regime permanent. Dans le cas de la figure 3, 1'intensite Ie provient d'un capteur de courant qui est monte en serie avec les bobines primaires 8. Mais ce capteur de courant peut aussi se presenter sous forme d'une ou plusieurs spires inductrices de mesure bobinees avec les bobines primaires 8. Dans ce cas, la tension apparaissant aux bornes de ces spires inductrices de mesure a la meme allure que le courant circulant dans ces spires inductrices. Compte tenu des oscillations sinusoidales provoquees par les courants mutuels resultant d'une diode defectueuse, la comparaison du courant theorique It avec 1'intensite effective Ie peut consister a determiner la valeur maximale ou minimale prise par 1'intensite effective Ie pendant une duree predeterminee correspondant a plusieurs periodes de rotation de 1'arbre 7, et a comparer ce maximum ou ce minimum avec la valeur de consigne Ci. Comme represents schematiquement dans la figure 4, le courant It qui est injects dans les bobines primaires 8 est asservi sur le capteur 21, de maniere a correspondre au mieux a la valeur de la consigne d'intensite Ci, cet asservissement etant mis en oeuvre au niveau du boitier de commande 19. Le boitier de commande comprend de maniere precitee une electronique de puissance PU qui est pilotee par un correcteur CR pour injecter le courant d'excitation Ii dans les bobines primaires 8, ce qui donne lieu au courant induit dans les bobinages secondaires 5. L'intensite effective Ie est soustraite en 50 a la consigne d'intensite Ci pour constituer un signal d'entree du correcteur CR qui pilote 1'electronique de puissance PU. Lorsque le correcteur recoit en entree un signal negatif, it pilote 1'electronique de puissance PU pour diminuer le courant injects, et lorsqu'il recoit en entree un signal positif it pilote 1'electronique de puissance pour augmenter le courant injects. Comme represents schematiquement en figure 4, le courant effectif Ie circulant dans les bobines primaires 8 correspond au courant Ii injects par le boitier de commande 19 auquel est soustrait en 40 le courant mutuel Im resultant d'un dysfonctionnement du redresseur 15. Le courant theorique It est determine dans le boitier de commande 15 a partir de la valeur de consigne Ci, sur la base de la fonction de transfert Ft qui est notamment representative de la reponse en intensite des bobines primaires 8 a 1'application d'une tension U. Pour assurer une detection fiable de defaut d'une diode, 1'asservissement du courant injecte ne compense pas les perturbations dues aux courants mutuels en cas de diode defectueuse. Ceci peut etre obtenu en dimensionnant les bobines primaires de telle facon qu'elles aient une constante de temps T1 superieure a N fois la constante de temps T2 des bobinages secondaires 5, N designant un entier naturel. Avantageusement on choisit N superieur ou egal a 3 pour que cette constante de temps T1 soit superieure a trois fois la constante de temps T2 afin d'assurer une independance optimale de la detection. Ceci peut egalement etre obtenu par le choix d'un asservissement suffisamment lent vis-a-vis de la frequence des oscillations dues aux courants mutuels. Un tel asservissement est ainsi insensible aux perturbations introduites par un dysfonctionnement d'un composant electrique porte par 1'arbre rotatif. Dans ce cas, 1'asservissement du courant injecte est choisi pour avoir une frequence de coupure Fc verifiant la relation Fc REVENDICATIONS 1. Procede de detection de defaut d'un organe electrique porte par un arbre rotatif (7) d'un ralentisseur electromagnetique (1), ce ralentisseur comprenant des bobines primaires (8) statoriques, un boitier de commande (19) pour injecter dans ces bobines primaires (8) un courant ayant une intensite correspondant a une intensite theorique (It) dependant d'une consigne d'intensite (Ci), un capteur (21) delivrant un signal representatif d'une valeur d'intensite effective (Ie) du courant circulant dans ces bobines primaires (8), un arbre rotatif (7) portant des bobinages secondaires (5) definissant plusieurs phases et des bobines inductrices (13) ainsi qu'un redresseur de courant interpose entre les bobinages secondaires (5) et les bobines inductrices (13), ce procede consistant a comparer, dans le boitier de commande, l'intensite theorique (It) et l'intensite effective (Ie) pour identifier un defaut en cas d'ecart entre l'intensite theorique (It) et l'intensite effective (Ie) superieur a une valeur seuil. 2. Procede selon la revendication 1, consistant a determiner un ecart entre l'intensite theorique (It) et une valeur minimale ou maximale prise par l'intensite effective (Ie) du courant traversant effectivement les bobines primaires (8) pendant un intervalle de temps predetermine. 3. Procede selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'intensite theorique (It) est determinee dans le boitier de commande (19) a partir de la consigne d'intensite (Ci) et de donnees representatives d'une fonction de transfert (Ft) du ralentisseur. 4. Procede selon la revendication 3, consistant a prendre en compte la consigne d'intensite Ci comme valeur 35 representative de l'intensite theorique It. 5. Procede selon l'une des revendications 1 a 4, consistant a asservir, depuis le boitier de commande(19), le courant injecte dans les bobines primaires (8) sur le signal delivre par le capteur de courant (21), et a prevoir des bobines primaires (8) ayant une constante de temps (T1) trois fois superieure a la constante de temps (T2) des bobinages secondaires (5). 6. Procede selon 1'une des revendications 1 a 4, consistant a asservir, depuis le boitier de commande (19), le courant injecte dans les bobines primaires (8) sur le signal delivre par le capteur (21), avec un asservissement ayant un temps de reaction suffisamment long pour titre insensible a un defaut d'un organe electrique porte par 1'arbre rotatif (7). 7. Procede selon la revendication 6, consistant a prevoir un asservissement ayant une frequence de coupure Fc verifiant la relation Fc 8. Procede selon 1'une des revendications 20 precedentes consistant a mettre en oeuvre des spires inductives de mesure comme capteur du courant effectif (Ie). 9. Ralentisseur electromagnetique comprenant des bobines primaires (8) statoriques, un boitier de commande 25 (19) pour injecter dans ces bobines primaires (8) un courant ayant une intensite correspondant a une intensite theorique (It) dependant d'une consigne d'intensite (Ci), un capteur (21) delivrant un signal representatif d'une valeur d'intensite effective du courant circulant dans 30 ces bobines primaires (8), un arbre rotatif (7) portant des bobinages secondaires (5) definissant plusieurs phases et des bobines inductrices (13) ainsi qu'un redresseur de courant interpose entre les bobinages secondaires (5) et les bobines inductrices (13), et des 35 moyens de comparaison de 1'intensite theorique (It) avec 1'intensite effective (Ie) pour identifier un defaut de fonctionnement d'un organe electrique porte par 1'arbrerotatif (7) en cas d'ecart entre 1'intensite theorique (It) et 1'intensite effective (Ie) superieur a une valeur seuil. 10. Ralentisseur electromagnetique selon la revendication 9, comprenant des moyens d'asservissement du courant injecte dans les bobines primaires (8) sur le signal delivre par le capteur (21), et des bobines primaires (8) ayant une constante de temps (T1) superieure a trois fois la constante de temps (T2) des bobinages secondaire. 11. Ralentisseur electromagnetique selon la revendication 10, comprenant des moyens d'asservissement du courant injecte dans les bobines primaires (8) sur le signal delivre par le capteur (21), et dans lequel cet asservissement a une frequence de coupure Fc verifiant la relation Fc 12. Ralentisseur selon 1'une des revendications 9 a 11, dans lequel le capteur (21) comprend une ou plusieurs spires inductrices de mesure bobinee avec les bobines primaires.