Brevet FR2909236A1 — publié le 20080530

Procédé de commande d'un générateur électrique de groupe motopropulseur et groupe motopropulseur mettant en oeuvre ledit procédé. L'invention concerne un procédé de commande d'un générateur électrique de groupe motopropulseur, en particulier lorsque le générateur est entraîné par une courroie. L'invention concerne également un groupe motopropulseur comportant un générateur commandé selon ledit procédé. Un groupe motopropulseur comporte classiquement un générateur électrique pour fournir de l'énergie électrique au groupe motopropulseur, à ces accessoires et à un véhicule accueillant le groupe motopropulseur. Souvent, le rotor du générateur est entraîné mécaniquement par un vilebrequin de moteur thermique par l'intermédiaire d'une courroie. En se référant à la figure 1, qui montre de manière schématique un groupe motopropulseur vu selon l'axe du vilebrequin, une courroie 1 est montée sur une poulie de vilebrequin 2, une poulie intermédiaire 4 et une poulie de générateur 3. Un galet tendeur 5 est monté en appui sur un brin la de la courroie 1 entre la poulie de générateur 3 et la poulie de vilebrequin 2. Ce brin la est détendu lorsque le moteur entraîne et transmet un couple au générateur 6. Par contre, dans ces conditions, les brins lb, 1c de la courroie entre la poulie de vilebrequin, la poulie intermédiaire et la poulie de générateur sont tendus. Lorsque le moteur décélère brusquement, l'inertie du rotor tend à maintenir une vitesse 2909236 2 élevée du rotor et on a constaté un risque de frottement de la courroie 1 sur les poulies 2, 3. De plus, certains galets tendeurs sont montés de manière élastique de manière à appuyer sur la courroie 1 avec 5 une force prédéterminée. Lorsque une tension apparaît dans le brin la sur lequel le galet 4 appuie, le galet 4 peut reculer et la courroie se détendre au niveau du brin lb, 1c au risque de quitter les poulies. Pour prévenir ces risques, on a proposé, 10 comme le montre le document EP 1 712 809 A2, de monter la poulie d'alternateur sur une roue libre, de telle sorte qu'en cas de décélération du moteur, le rotor puisse tourner librement sans entraîner ni détendre la courroie 1. 15 Par ailleurs, le mouvement de rotation du vilebrequin n'est pas parfaitement régulier, du fait que les phases motrices dans un moteur à pistons sont cycliques. Le document US 5,156, 573 montre une poulie d'entraînement d'alternateur comportant une fonction 20 de roue libre et une fonction de filtration des pulsations transmises par la courroie. La fonction de filtration impose à la poulie une raideur en rotation relativement faible, qui nuit à sa capacité de transmettre un couple élevé et qui augmente sa 25 fragilité. Les pulsations de vitesse de rotation du vilebrequin sont particulièrement marquées lors de la phase de démarrage du moteur, lorsque un démarreur entraîne le vilebrequin et jusqu'à ce que le moteur tourne au moins à une vitesse de ralenti sans entraînement par le démarreur. Elles sont particulièrement marquées lorsqu'on équipe le moteur 2909236 3 d'un double volant d'inertie amortisseur. Lors de la phase de démarrage du moteur avec une poulie de générateur équipée d'une roue libre, la roue libre entre en action après chacun des premiers cycles de 5 combustion en libérant le rotor du générateur, puis en rétablissant la liaison d'entraînement lors de l'accélération du cycle suivant. Cette succession d'actions génère des chocs sur la courroie qui nuisent à la durée de vie du système. 10 C'est donc un objectif de l'invention de proposer un procédé et un système d'entraînement d'un générateur limitant les chocs mécaniques, en particulier pendant la phase de démarrage du moteur, en évitant les risques de glissement de la courroie 15 sur les poulies et de dégagement de la courroie hors des poulies. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de commande d'un générateur électrique dont un rotor est entraîné par le 20 vilebrequin d'un moteur thermique à pistons par l'intermédiaire d'une courroie. Selon le procédé, on mesure la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin, on en déduit le pilotage d'une charge alimentée par le générateur électrique pour adapter 25 la vitesse de rotation du rotor de telle sorte qu'un brin de la courroie, tendu pour entraîner le rotor, reste tendu. La connexion d'une charge électrique sur le générateur sollicite le rotor du générateur qui doit 30 fournir de l'énergie. Cette énergie est prélevée sur l'énergie cinétique de rotation du rotor, ce qui permet de le décélérer, et ainsi d'adapter sa vitesse 2909236 4 de rotation à la vitesse de défilement de la courroie. On contrôle ainsi que le brin sur lequel le galet tendeur appuie n'est pas mis sous tension. Cette fonction est réalisée sans le recours à une 5 roue libre, ce qui permet de simplifier la poulie de générateur. Dans le cas où on utilise une poulie filtrante pour la poulie de générateur, celle-ci peut être plus rigide du fait que l'inertie du rotor est connectée en permanence avec la poulie, comme un 10 calcul en résonance permet de le déterminer. Selon un mode de réalisation particulier, pour déterminer le pilotage de la charge, on détermine une décélération du vilebrequin, on en déduit une puissance à fournir par le générateur et à absorber 15 par la charge pour décélérer le rotor. Dès que l'on détecte que le vilebrequin décélère, on détermine que le rotor doit être également décéléré. La détermination d'une puissance permet d'ajuster la décélération du rotor à ce qui est juste nécessaire, 20 sans ajouter de charge d'entraînement pour le vilebrequin. De manière particulière, la puissance à fournir est déterminée par le produit de la vitesse de rotation du rotor, d'une inertie du rotor et d'une 25 décélération du rotor. La décélération du rotor peut facilement être déduite de la décélération du vilebrequin en appliquant un rapport de transmission. La vitesse, et donc l'accélération du rotor, sont par exemple trois fois celles du vilebrequin. Cette 30 puissance correspond à la perte d'énergie cinétique du rotor pour le décélérer dans la même proportion que le vilebrequin. 2909236 5 Selon un perfectionnement, on déduit de la puissance à fournir une estimation de perte par frottement du générateur. Les pertes par frottement du générateur servent aussi à décélérer son rotor. Il 5 n'est pas utile de dissiper l'équivalent de cette puissance et on peut réduire la puissance à dissiper de cette valeur de perte par frottement. Selon une disposition particulière, on détermine un rapport cyclique représentant un taux 10 temporel d'alimentation de la charge pour obtenir la puissance à fournir. On alimente la charge avec le générateur non pas en permanence, mais par périodes relativement courtes. Le rapport cyclique représente la durée d'alimentation de la charge sur la durée de 15 la période. L'alimentation de la charge est hachée de manière à obtenir en moyenne la puissance à dissiper. Plus particulièrement, le rapport cyclique est un rapport entre la racine carrée du produit de la puissance à fournir, d'un rendement estimé de 20 l'alternateur et d'une impédance de la charge, sur une tension délivrée par le générateur. Le procédé selon l'invention est avantageusement appliqué pendant une phase de démarrage du moteur. Mais il peut aussi être appliqué 25 pendant d'autres phases de fonctionnement du moteur, comme par exemple à bas régime et forte charge, ou lors des décélérations brutales du moteur. L'invention a aussi pour objet un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique à 30 pistons, un générateur électrique dont un rotor est entraîné par le vilebrequin du moteur thermique par 2909236 6 l'intermédiaire d'une courroie. Le groupe motopropulseur comporte des moyens de mesure de la vitesse de rotation instantanée du vilebrequin, des moyens de calculs recevant ladite vitesse de 5 rotation, et des moyens de contrôle destinés à alimenter une charge selon le procédé tel que décrit précédemment. Selon une disposition particulière, les moyens de contrôle sont un hacheur alimentant la charge 10 selon un rapport cyclique. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi 15 lesquels : - la figure 1 est une vue schématique dans l'axe d'un vilebrequin d'un groupe motopropulseur selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue schématique du générateur 20 et du circuit électrique conforme à l'invention ; - la figure 3 est un diagramme temporel de la vitesse du vilebrequin et d'une puissance à fournir par le générateur conformément à l'invention. 25 Un groupe motopropulseur conforme à l'invention est représenté de la même manière que celui conforme à l'art antérieur, sur la figure 1. Sa description n'est pas répétée ici. Le groupe motopropulseur est complété par un 30 hacheur 7 électronique et une charge 8, comme montré 2909236 7 sur la figure 2. Le hacheur 7 est alimenté par du courant provenant du générateur 6 et reçoit d'une unité centrale 9 un signal t qui est explicité par la suite. Le hacheur 7 alimente une charge 8, qui peut 5 être par exemple une lunette arrière chauffante ou tout autre charge électrique équipant un véhicule, de préférence résistive. Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre par exemple au démarrage du moteur, par l'unité 10 centrale 9. Pendant cette phase, comme le montre une courbe 10 de la figure 3, la vitesse de rotation du vilebrequin Vv augmente progressivement, mais avec de fortes oscillations, par exemple avec l'accélération repérée 11 et avec la décélération repérée 12 sur la 15 courbe 10. L'unité centrale 9 reçoit un signal d'un capteur de vitesse, non représenté, permettant de déterminer la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin Vv. A partir de cette vitesse de 20 rotation, on détermine à chaque instant l'accélération du vilebrequin yv par la formule : dVv Yv_ dt On en déduit la décélération yg à appliquer au générateur 6 : yg = R.yv où R est le rapport de vitesse entre le vilebrequin 25 et le générateur 6. Cette décélération est convertie ensuite en une puissance mécanique à prélever Pm selon la formule suivante : 2909236 Pm = (I.yg ù Cf ).Vv.R où I est une inertie du générateur 6 et Cf est une estimation du couple de frottement interne au générateur 6 déterminé en fonction de la vitesse du vilebrequin, représentatif des pertes par frottement. 5 Les valeurs de R, Cf et I sont des valeurs mémorisées par l'unité centrale 9. La courbe 20 de la figure 3 montre l'évolution de la valeur de Pm en fonction du temps pendant la phase de démarrage du moteur. On en déduit alors un rapport cyclique t selon 10 la formule suivante : t= J~ .Rr.Pm U où Rr est une valeur de résistance de la charge 8, ri est un rendement électrique du générateur 6 et U est une estimation de la tension délivrée par le générateur 6 en fonction de la vitesse du 15 vilebrequin. La valeur du rapport cyclique t est transmise au hacheur 7 qui découpe le courant en provenance du générateur 6 en petites périodes. Chaque période comporte une phase passante dans laquelle le courant 20 passe vers la charge 8, et une phase de coupure pendant laquelle le courant est coupé. Le rapport cyclique t est le rapport entre la durée de la phase passante et celle de la période. On constate en appliquant le procédé selon 25 l'invention que le brin la ne se tend pas pendant la phase de démarrage, malgré les oscillations de vitesse du vilebrequin et qu'aucun glissement de la 8 2909236 9 courroie ne se produit, bien que la poulie de générateur ne comporte pas de roue libre. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un générateur (6) électrique dont un rotor est entraîné par le vilebrequin d'un moteur thermique à pistons par l'intermédiaire d'une courroie (1), caractérisé en ce qu'on mesure la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin (Vv), on en déduit le pilotage d'une charge (8) alimentée par le générateur (6) électrique pour adapter la vitesse de rotation du rotor de telle sorte qu'un brin (lb) de la courroie (1), tendu pour entraîner le rotor, reste tendu. 2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel, pour déterminer le pilotage de la charge (8), on détermine une décélération du vilebrequin (yv), on en déduit une puissance à fournir (Pm) par le générateur (6) et à absorber par la charge (8) pour décélérer le rotor. 3. Procédé selon la revendication 2, selon lequel la puissance à fournir (Pm) est déterminée par le produit de la vitesse de rotation du rotor (Vv), d'une inertie du rotor (I) et d'une décélération du rotor (7g). 4. Procédé selon la revendication 3, selon lequel on soustrait de la puissance à fournir (Pm) une estimation de perte par frottement du générateur (6). 5. Procédé selon la revendication 2, selon lequel on détermine un rapport cyclique (t) représentant un taux temporel d'alimentation de la 2909236 11 charge (8) pour obtenir la puissance à fournir (Pm). 6. Procédé selon la revendication 5, selon lequel le rapport cyclique (t) est un rapport entre la racine carrée du produit de la puissance à fournir 5 (Pm), d'un rendement (11) estimé du générateur (6) et d'une impédance de la charge (8), sur une tension délivrée par le générateur (6). 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est appliqué pendant une 10 phase de démarrage du moteur. 8. Groupe motopropulseur comportant un moteur thermique à pistons, un générateur (6) électrique dont un rotor est entraîné par le vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire 15 d'une courroie (1), caractérisé en ce que le groupe motopropulseur comporte des moyens de mesure de la vitesse de rotation (Vv) instantanée du vilebrequin, des moyens de calculs (9) recevant ladite vitesse de rotation (Vv), et des moyens de contrôle (7) destinés 20 à alimenter une charge (8) selon le procédé de la revendication 1. 9. Groupe motopropulseur selon la revendication 8, dans lequel les moyens de contrôle sont un hacheur (7) alimentant la charge (8) selon un 25 rapport cyclique (t).