Brevet FR2915836A1 — publié le 20081107

L'invention concerne un circuit électrique équipant un véhicule, par exemple un circuit électrique comprenant un alternateur-démarreur couplé à un moteur thermique d'un véhicule automobile, ainsi qu'une super-capacité apte à stocker au moins en partie l'énergie électrique fournie par l'alternateur- démarreur dans certaines phases de son fonctionnement. On utilise classiquement dans les véhicules, en particulier automobiles, un alternateur qui permet de convertir en énergie électrique (à destination du réseau électrique de bord) une partie de l'énergie mécanique produite par le moteur thermique du véhicule, et un démarreur (électrique) qui permet de lancer le moteur thermique au moyen d'une partie de l'énergie stockée dans le réseau électrique de bord, en particulier au niveau de la batterie du véhicule. Selon une conception plus récente, les fonctions de l'alternateur et du démarreur peuvent être regroupées au sein d'une même machine dénommée alternateur-démarreur, réalisée en général au moyen d'une machine électrique tournante polyphasée réversible. Il a par ailleurs été proposé d'associer de manière plus souple le fonctionnement de ces divers éléments aux différentes phases de conduite du véhicule. Ainsi, il a par exemple été prévu d'arrêter le moteur thermique lorsqu'il n'est plus sollicité (véhicule à l'arrêt) et de le lancer à nouveau au moyen du démarreur dès que le déplacement du véhicule est demandé (système "stopstart'). Il a également été proposé de récupérer une partie de l'énergie mécanique perdue lors d'un freinage du véhicule sous forme d'énergie électrique, comme décrit dans la demande de brevet FR 2 838 576. Dans ce contexte, on a recours à un moyen de stockage de l'énergie électrique autre que la batterie classique du réseau de bord, inadaptée à ces nouvelles fonctions. On utilise ainsi en général une super-capacité apte à stocker en partie l'énergie électrique produite par l'alternateur (ou le cas échéant l'alternateur-démarreur). Les parties alternateur-démarreur et super- capacité d'une part, et batterie et réseau de bord d'autre part, sont alors reliées au moyen d'un convertisseur continu-continu (ou convertisseur DC-DC) afin de séparer suffisamment ces deux parties, la super-capacité étant sujette à des variations de tension tandis que le réseau de bord doit être soumis à une tension la plus stable possible. Dans ce type de système, sans mesure particulière, la super-capacité demeure chargée même lorsque le véhicule n'est pas utilisé, ce qui pose des problèmes, notamment en termes de vieillissement de la capacité, en particulier lorsque celle-ci est réalisée selon une technologie double couche (couramment dénommée selon l'appellation anglo-saxonne "Electric Double Layer Capacity'). Afin notamment de résoudre ce problème, l'invention propose un circuit électrique de véhicule comprenant une machine électrique tournante couplée à un moteur thermique du véhicule et connectée à une capacité de stockage, caractérisé par des moyens pour commander une décharge substantielle de ladite capacité, notamment à travers un enroulement de la machine électrique tournante. On utilise ainsi un circuit existant pour décharger la capacité, ce qui permet d'éviter son vieillissement à moindre coût. En pratique, ledit enroulement est par exemple celui porté par un rotor de la machine électrique tournante, particulièrement adapté à cette décharge. Selon un mode de réalisation envisageable, la machine électrique tournante est réversible ; elle fait alors en général fonction d'alternateur-démarreur. Lesdits moyens peuvent commander la décharge de la capacité à réception d'une information de fin d'utilisation du véhicule (ou de non-utilisation de celui-ci), correspondant par exemple au retrait de la clé de contact ou au verrouillage des portes de l'habitacle du véhicule. Selon un exemple de mise en oeuvre, un interrupteur commandé par lesdits moyens peut relier électriquement ladite capacité et ledit enroulement. Ladite décharge substantielle est en général une décharge d'au moins 10 % de la capacité en énergie, par exemple une décharge d'au moins 50 % de la capacité en énergie, ce qui permet de réduire notablement le vieillissement de la capacité. 3 Vus les dimensionnements généralement utilisés, lesdits moyens sont en général aptes à commander la décharge de la capacité sur une durée supérieure à une minute. La décharge substantielle peut être une décharge jusqu'à une tension seuil prédéterminée, notamment mémorisée dans le circuit de commande 6, cette tension seuil étant par exemple d'environ 12 V Selon une possibilité de réalisation pratique, lesdits moyens forment par exemple partie d'un circuit de commande de la machine électrique tournante. L'invention s'applique notamment dans une architecture dans laquelle la capacité de stockage est connectée à une batterie du véhicule par l'intermédiaire d'un convertisseur continu-continu. La capacité de stockage est par exemple réalisée en technologie EDLC. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un circuit électrique réalisé conformément aux enseignements de l'invention. Le circuit électrique représenté à la figure 1 équipe un véhicule automobile pourvu d'un moteur thermique auquel est couplé un alternateur-démarreur réalisé sous forme d'une machine électrique tournante triphasée réversible. Cette machine électrique tournante comprend un stator formé de trois enroulements référencés 4 et un rotor qui porte un enroulement référencé 2, en parallèle duquel est prévue une diode de roue libre 20. Le circuit de la figure 1 comprend en outre un circuit de commande 6 conçu de manière à gérer les injections de courant dans les différents enroulements en fonction des phases de fonctionnement de la l'alternateur- démarreur. On remarque que, par souci de simplification, on a représenté un circuit de commande 6 qui regroupe les parties "puissances" et "commande logique". Comme visible en figure 1, l'alternateur-démarreur (formé du rotor 2, du stator 4 et du circuit de commande 6) est connecté à une capacité de stockage ou super-capacité 8, qui reçoit de l'énergie électrique de l'alternateur-démarreur dans les phases où ce dernier fonctionne en alternateur, et délivre de l'énergie électrique à l'alternateur-démarreur dans les phases où celui-ci fonctionne en démarreur. La tension aux bornes de la super-capacité 8 est donc variable dans une assez large mesure au cours des différentes phases de fonctionnement, par exemple entre un minimum compris entre 12 V et 14 V et une tension de fonctionnement pouvant aller jusqu'à 25 V voire au-delà. La super-capacité 8 est ici réalisée en technologie EDLC (pour "Electric Double Layer Capacity', c'est-à-dire capacité électronique double couche). Le circuit électrique du véhicule représenté à la figure 1 comprend également une batterie 12 alimentant les différents éléments électriques du véhicule connectés au réseau électrique de bord 14. La super-capacité 8 et la batterie 12 sont connectées par l'intermédiaire d'un convertisseur continu-continu 10 qui permet d'assurer une tension constante (par exemple de 14 V) aux bornes de la batterie 12 malgré les variations importantes de tension aux bornes de la super-capacité 8 comme indiqué ci-dessus. Comme illustré à la figure 1, le circuit de commande 6 comprend notamment un interrupteur commandé 18 qui permet de connecter (éventuellement, selon la commande qu'il reçoit) l'enroulement du rotor 2 à la source de tension formée par la super-capacité 8, notamment afin de pré-magnétiser le rotor 2 ou de décharger la super-capacité 8 comme décrit ci-après. Le circuit électrique du véhicule comprend également un circuit de gestion principal 16 apte à surveiller certains paramètres et à délivrer des informations relatives au fonctionnement du véhicule, en particulier une information de fin d'utilisation du véhicule N/U. Le circuit de gestion principal 16 délivre par exemple cette information de fin d'utilisation N/U lorsqu'il détecte le retrait de la clé de contact du véhicule, ou en variante lors du verrouillage des portes du véhicule (moteur thermique éteint). L'information de fin d'utilisation N/U peut être envoyée par exemple par le contrôle moteur. 5 L'information de fin d'utilisation N/U est transmise notamment au circuit de commande 6 qui est conçu pour commander la décharge de la super-capacité 8 à réception de cette information N/U par la fermeture de l'interrupteur commandé 18 pendant une durée appropriée pour réaliser une décharge substantielle de la super-capacité 18. A titre d'exemple, une super-capacité de 160 F chargée à 25 V contient 50 kJ et mettra donc environ 25 min pour être déchargée à 12 V à travers un rotor ayant une résistance de 1 S2, en utilisant un courant de 5 A (ce qui occasionne une perte par effet Joule de 25 W dans le rotor). Ainsi, la super-capacité 8 sera relativement déchargée (ici à 12 V) tout au long des périodes au cours desquelles le véhicule n'est pas utilisé, ce qui permet de réduire de manière importante le vieillissement de la super-capacité 8. L'exemple donné ci-dessus n'est qu'une forme possible de réalisation de l'invention qui ne s'y limite pas.20 REVENDICATIONS 1. Circuit électrique de véhicule comprenant une machine électrique tournante (2, 4, 6) couplée à un moteur thermique du véhicule et connectée à une capacité de stockage (8), caractérisé par des moyens (6) pour commander une décharge substantielle de ladite capacité (8), notamment à travers un enroulement (2) de la machine électrique tournante. 2. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit enroulement (2) est porté par un rotor de la machine électrique tournante. 3. Circuit électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la machine électrique tournante est réversible. 4. Circuit électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens sont aptes à commander la décharge de la capacité à réception d'une information de fin d'utilisation du véhicule (N/U). 20 5. Circuit électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par un interrupteur (18) commandé par lesdits moyens et apte à relier électriquement ladite capacité et ledit enroulement. 6. Circuit électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé 25 en ce que ladite décharge substantielle est une décharge d'au moins 10 % de la capacité (8) en énergie. 7. Circuit électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite décharge substantielle est une décharge d'au moins 50 % de la capacité 30 (8) en énergie.15 8. Circuit électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens sont aptes à commander la décharge de la capacité (8) sur une durée supérieure à une minute. 9. Circuit électrique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens forment partie d'un circuit de commande (6) de la machine électrique tournante. 10. Circuit électrique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la capacité de stockage (8) est connectée à une batterie (12) du véhicule par l'intermédiaire d'un convertisseur continu-continu (14). 11. Circuit électronique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la capacité de stockage (8) est réalisée en technologie EDLC. 12. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la décharge substantielle est une décharge jusqu'à une tension seuil prédéterminée, notamment mémorisée dans le circuit de commande 6, cette tension seuil étant notamment d'environ 12 V.20