Brevet FR2955990A1 — publié le 20110805

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un régulateur de générateur pour réguler un générateur de véhicule automobile qui mesure la tension mise directement ou indirectement par le générateur et règle le courant d'excitation et/ou la tension d'excitation du générateur. Enfin, l'invention a pour objet un procédé de commande ou de régulation d'un circuit électrique d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, selon lequel - un régulateur de générateur régule le générateur en mesurant la tension alternative ou la tension alternative polyphasée qu'il émet et/ou la tension continue d'alimentation résultant d'un redressement et la tension d'excitation et/ou le courant d'excitation du générateur, - le régulateur de générateur indiquant la charge du générateur à un appareil de commande. Etat de la technique Les générateurs équipant les véhicules, notamment les véhicules automobiles sont généralement régulés par un régulateur installé par exemple directement sur le générateur. Les régulateurs de générateur mesurent la tension d'alimentation redressée fournie par un montage en pont redresseur en aval du générateur ou le cas échéant également la tension de la phase du courant alternatif fourni par le générateur et il régule la tension du générateur en réglant la tension d'alimentation et/ou le courant d'excitation du champ magnétique d'excitation et/ou le rapport de travail qui correspond au rapport entre le temps de branchement et le temps de coupure du courant d'excitation. Le document DE 10 2007 009 159 Al montre un tel système équipé d'un régulateur et du générateur régulé. En complément, comme protection contre les températures excessives, il est prévu de limiter le courant dans le générateur. Le document DE 10 2007 033 357 Al montre le détail de la structure d'un régulateur de générateur ainsi que celle du 2 générateur. En complément, il est prévu une liaison de transmission de données entre le régulateur du générateur et un appareil de commande qui coupe la charge par une borne. Le document DE 10 2007 009 159 Al décrit des actions d'origine thermique pour limiter la puissance du générateur servant à éviter tout dépassement d'une température limite des composants du générateur; on obtient la température par une mesure de température. En réduisant la puissance du générateur, on diminue la puissance perdue et ainsi également l'élévation de température de sorte que la température des composants diminue globalement. Comme grandeur de régulation pour réduire la puissance du générateur, on limite le courant d'excitation, on diminue la tension de régulation ou on modifie le rapport de travail. A côté des actions nécessitées pour des raisons thermiques, il y a également d'autres actions de limitation de puissance appliquées aux générateurs en particulier des actions de stabilisation par lesquelles on règle de manière douce ou brutale le branchement et le débranchement de charge, le rapport de travail respectif ou le courant d'excitation nécessaire, mais on démarre une rampe réglable par une nécessité d'application. Dans beaucoup de véhicules, le régulateur du générateur transmet le degré de charge réglé sur le générateur à l'appareil de commande principal, par exemple un appareil de commande ou de gestion du moteur, par l'intermédiaire d'un signal de données pour qu'en fonction de la charge du générateur, ce signal puisse, le cas échéant, brancher d'autres charges. La coupure de charge et leur branchement, par l'appareil de commande selon la charge affichée du générateur, peut toutefois créer des difficultés dans le cas d'interventions limitant la puissance car pendant ces interventions de limitation de puissance et de la sollicitation moindre affichée du générateur, l'appareil de commande peut brancher, le cas échéant, d'autres charges. Il peut ainsi arriver que du fait de la limitation de puissance, le générateur ne puisse fournir un courant suffisant aux charges qui seront, le cas échéant, alimentées par les batteries ou coupées. 3 Exposé et avantages de l'invention L'invention a pour objet un régulateur de générateur tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il fournit des signaux d'affichage en fonction des interventions sur le générateur pour limiter la puissance. Le signal d'affichage ainsi fourni est notamment appliqué à l'appareil de commande principal. Cet affichage de l'action limitant la puissance peut se faire directement au cours de l'intervention ou en fonction d'autres critères, notamment par un filtrage approprié. Selon l'invention, le signal d'affichage émis est un signal qui contient les informations relatives à l'action limitant la puissance. Il peut s'agir d'un signal d'affichage distinct ou d'un signal de données qui contient en plus les informations relatives à l'action limitant la puissance. Selon l'invention, le signal d'affichage peut être en principe émis pour toutes les interventions limitant la puissance, c'est-à-dire à la fois pour des actions d'origine thermique pour éviter la surchauffe des composants du générateur, mais aussi pour des actions de stabilisation qui se font notamment au cours des opérations de commutation de charge. Comme l'appareil de commande affiche l'action limitant la puissance, celui-ci peut interdire tout d'abord le branchement de charge au cours de cette action, même si la charge du générateur est inférieure à 100 % et que des branchements supplémentaires seraient en principe, possibles. En outre, notamment pour des actions d'origine thermique, l'appareil de commande peut également permettre de façon active une réduction de la température du générateur ou de la température des composants du générateur en coupant par exemple des charges supplémentaires. L'invention, prévoit différentes réalisations. Selon un mode de réalisation, le régulateur de générateur dont le signal d'affichage indique la charge du générateur, risque d'indiquer une charge erronée et de la fixer à un niveau supérieur à celui qu'il a effectivement déterminé, il peut notamment fixer la charge du 4 générateur à 100 %. Ainsi, une charge de générateur élevée ou pratiquement totale sera indiquée à l'appareil de commande de sorte qu'aucune autre charge ne sera branchée. Pour cela, le signal d'affichage, notamment un signal DFM peut être émis par une interface numérique, mais aussi sous forme de signal PWM. A la place de l'affichage d'une charge erronée du générateur, un autre mode de réalisation, prévoit également un indicateur d'état supplémentaire comme signal d'état, cela peut se faire notamment en positionnant un drapeau. Dans ce mode de réalisation, l'appareil de commande n'indiquera aucune charge erronée du générateur ce qui permet en principe des calculs corrects. Néanmoins, l'appareil de commande sera informé de l'action de limitation de puissance pour éviter tout branchement ou coupure inutile de charge. L'information peut être donnée par le drapeau, par une interface numérique ou sous la forme d'un signal séparé. Tous les modes de réalisation peuvent prévoir un filtrage approprié pour éviter le basculement alterné du signal d'affichage, c'est-à-dire l'affichage d'une charge de générateur à 100 % ou d'un drapeau. Cela permet le cas échéant que l'affichage ne se fasse pas immédiatement au début de l'intervention de limitation de puissance, mais avec une certaine temporisation et/ou filtrage. Les filtrages peuvent être réalisés de manière symétrique, asymétrique ou suivant une fonction de bascule monostable. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par blocs d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est un ordinogramme d'un mode de réalisation d'une fixation filtrée d'un drapeau d'affichage. Description de modes de réalisation préférentiels de l'invention La figure 1 est un schéma par blocs d'un dispositif 1 avec les composants principaux d'un circuit de courant 24 ou de l'alimentation électrique d'un véhicule automobile non détaillé. Un régulateur de générateur 2 comprenant un étage de puissance 2a, un générateur 3 et un montage en pont redresseur 4 constituent un dispositif de générateur 5 qui règle une tension d'alimentation B+ dans une ligne de tension d'alimentation 8a. L'autre branchement de tension continue d'alimentation B- auquel est reliée la ligne de tension continue 5 d'alimentation 8b, est généralement à la masse. Les lignes de tension continue d'alimentation 8a, 8b sont notamment reliées à une batterie 10 (accumulateur rechargeable) à un utilisateur fixe 12, par exemple la bobine d'allumage ainsi qu'à des utilisateurs 14, 15 qui peuvent être branchés et être reliés ou coupés par l'intermédiaire d'interrupteurs 16, 17. Les interrupteurs 16, 17 sont commandés par l'appareil de commande 20, par exemple l'appareil de commande du moteur du véhicule. L'appareil de commande 20 est relié par une liaison de données au régulateur 2 du générateur; cette liaison de données peut correspondre à différentes réalisations. Le régulateur de générateur 2 fournit un signal interne SO à son étage de puissance 2a qui applique une tension d'excitation Ue aux bornes du générateur 3. La structure de l'étage de puissance 2a et celle du générateur 3, sont connues de l'homme du métier. La tension d'excitation Ue règle le champ magnétique d'excitation du générateur 3 dans la bobine d'excitation 22-0 ; le générateur qui est un générateur triphasé, comporte par exemple trois bobinages de phases 22-1, 22-2, 22-3 pour les trois tensions de phases U, V, W, ces tensions sont ensuite redressées de manière connue en soi par le montage en pont redresseur 4 comportant des éléments redresseurs, tels que par exemple six diodes D1, D2, D3, D4, D5, D6, pour donner la tension continue d'alimentation B+/B-. Le régulateur de générateur 2 est avantageusement installé directement sur le boîtier du générateur 3, par exemple par vissage de sorte que le dispositif de générateur 5 constitue un ensemble compact de générateur. Le régulateur de générateur 2 prend comme tension de mesure, la tension continue d'alimentation B+ ; en principe, en complément ou en variante, le régulateur de générateur 2 peut également recevoir l'une des tensions de phase du système triphasé, par exemple U, V ou W. Le régulateur de générateur 2 compare la tension 6 continue d'alimentation B+ à la valeur de consigne prédéfinie ou fournie instantanément par l'appareil de commande 20, c'est-à-dire une tension de consigne et il modifie l'alimentation de la bobine d'excitation 22-0 directement ou indirectement en fonction de la grandeur de réglage. Cela peut se faire par le réglage de la tension d'excitation Ue ou du courant d'excitation Ie; ces valeurs peuvent être modifiées en amplitude et/ou dans leur comportement chronologique. Comme grandeurs de réglage des interventions limitant la puissance, on peut utiliser d'une part, le rapport de travail qui représente le rapport entre io la phase de branchement et la phase de coupure; on peut également modifier la tension d'excitation Ue, notamment l'abaisser et/ou limiter le courant d'excitation Ie. Le régulateur de générateur 2 peut faire des interventions de limitation de puissance sur le générateur 3. Il s'agit notamment 15 d'interventions nécessitées par l'état thermique pour éviter un dépassement de la température limite TG des composants du générateur 3. Pour la détection d'une éventuelle surcharge thermique, le régulateur de générateur 2 peut utiliser notamment les signaux ou les informations suivantes : 20 - la température de la puce, c'est-à-dire la température d'un composant électronique propre, telle que celle d'un circuit ASIC ou d'un microcontrôleur; comme le régulateur de générateur 2 est installé directement sur le générateur 3 et qu'il est ainsi couplé étroitement à celui-ci, la température de la puce peut servir d'indice, 25 - le courant d'excitation le dans la bobine d'excitation 22-0, - la tension continue d'alimentation B+ mesurée ou encore l'une par exemple l'une des tensions de phases U, V, W, pour une entrée de signal correspondante, - la vitesse de rotation du générateur. 30 A partir de ces quatre grandeurs ou d'une partie de ces grandeurs, on peut déterminer s'il y a surchauffe. Cette constatation peut se faire par exemple à l'aide d'une courbe caractéristique appropriée; cette courbe caractéristique elle-même peut être obtenue de manière empirique et/ou avec des valeurs calculées ; en outre, la 35 détermination peut également se vérifier par un calcul fait à l'instant. 7 En particulier, on peut utiliser les grandeurs b), c) et d) pour vérifier à l'aide d'une courbe caractéristique et évaluer une éventuelle surchauffe du générateur. L'action de limitation de puissance peut également être une action de stabilisation, notamment en branchant ou en coupant une charge, c'est-à-dire selon la figure 1, en branchant ou en coupant les charges 14, 15. Les actions de stabilisation assurent que suivant l'application, on se déplace sur une rampe réglable. En réglant un rapport de travail souhaité, on évitera un réglage brutal du fait que les valeurs seront abordées sur une rampe. Le branchement ou la coupure des charges 14, 15 se fait par les signaux Si, S2 transmis par l'appareil de commande 20 aux commutateurs 16, 17. Pour cela, le régulateur de générateur 2 fournit à l'appareil de commande 20 un signal d'affichage S3 qui peut notamment être un signal DFM. L'appareil de commande 20 peut lui-même fournir de manière optimale un signal S4 au régulateur de générateur 2 pour transmettre par exemple des valeurs de consigne de la tension de régulation ou des valeurs prédéfinies de la pente des rampes de charge pour que le régulateur de générateur 2 fonctionne suivant des rampes appropriées pour les opérations de branchement et de coupure. Le signal DFM S3 constitue en particulier un signal de charge de régulateur qui indique en sortie et/ ou en entrée, la charge appliquée au générateur. Le régulateur de générateur 2 indique à l'appareil de commande 20 en cas d'action de limitation de charge, que le générateur 3 ne doit pas être sollicité encore plus. Selon un premier mode de réalisation, le signal DFM S3 comporte pour la durée de l'action de limitation de charge, un état de charge rapporté à 100 %, c'est-à-dire que l'on indiquera un état de charge total bien que celui-ci ne soit pas réellement appliqué. Ainsi, aucune autre charge 14, 15 ne sera branchée sur l'appareil de commande 20. Le signal d'affichage S3 peut également être fourni par une autre interface à la place d'un signal DFM. Selon un second mode de réalisation, le régulateur de générateur 2 fixe un drapeau d'affichage F, c'est-à-dire notamment un 8 signal d'un bit qui est une partie d'un signal numérique de plusieurs bits. Le drapeau d'affichage F peut être émis par une interface numérique entre le régulateur de générateur 2 et l'appareil de commande 20 ou aussi comme signal discret. Vis-à-vis du premier mode de réalisation, on a ainsi l'avantage que le signal DFM S3, transmis, ne sera pas faussé et qu'ainsi l'appareil de commande 20 pourra effectuer correctement ses calculs et sera néanmoins informé de l'action de limitation de puissance. Dans les deux modes de réalisation, on peut effectuer avantageusement un filtrage approprié pour éviter que le signal n'alterne (ne bascule), c'est-à-dire pour éviter l'affichage à 100 % du signal DFM ou du drapeau d'affichage F. Les filtrages peuvent être réalisés par exemple de manière symétrique, asymétrique ou aussi comme des fonctions de bascule monostable. La figure 2 montre un mode de réalisation d'une mise en place filtrée du drapeau d'affichage F pour une action conditionnée de manière thermique; les diagrammes sont représentés en fonction du temps t. On a représenté de ce signal : a) le courant de générateur IG émis par le dispositif de générateur 5, b) l'état de comptage Z d'un compteur utilisé pour le filtrage, et c) le drapeau d'affichage F. Selon l'exemple de réalisation présenté, jusqu'à l'instant tO, on a une certaine charge demandée pour un courant de générateur IGO sans action du régulateur pour limiter la puissance. Entre les instants tO et tl, le régulateur de générateur 2 détecte selon les critères exposés ci-dessus, une surcharge thermique ou une surcharge thermique possible du générateur 3. Le régulateur de générateur 2 commence par une action de limitation de puissance E 1 par exemple en diminuant le rapport de travail, en limitant le courant d'excitation le ou en diminuant l'amplitude de la tension d'excitation Ue. Le courant de générateur IG passe ainsi en dessous de la valeur IGO pendant la durée de l'action El. Sans filtre, cette action aurait pu être communiquée à l'appareil de commande 20, selon les diagrammes b) et c), on met à l'état un filtre numérique par un compteur avec un état de comptage Z et qui commence à compter dès l'instant initial tO de l'action. Dans ce 9 mode de réalisation, le drapeau d'affichage F est mis à l'état seulement lorsqu'on atteint la valeur finale de comptage ZG. Comme la durée t 1 - tO de la première action E 1 est inférieure à une première durée de filtrage tfi-1, l'état de comptage Z n'a pas encore atteint l'état de comptage final ZG; le drapeau d'affichage F, est ainsi laissé tel quel pendant la première action El. A l'instant tl, l'état de comptage Z est directement remis à l'état Z=O. Entre les instants t2 et t4 suivants, il y a une seconde action E2 de limitation de puissance, action prolongée, nécessaire du point de vue thermique. Le compteur compte de nouveau à partir de l'état Z=0 et il atteint la valeur finale de comptage ZG dès l'instant t2 + tfi = t3 diodes signal d'affichage courant d'excitation signal interne signal DFM tension d'excitation tension de phase à fournir valeur de l'état de comptage 30 REVENDICATIONS1 °) Régulateur de générateur (2) pour réguler un générateur (3) de véhicule automobile qui mesure la tension (B+; U, V, W) appliquée directement ou indirectement par le générateur (3) et règle le courant d'excitation (Ie) et/ou la tension d'excitation (Ue) du générateur (3), régulateur caractérisé en ce qu' il (2) fournit des signaux d'affichage (S3, F) en fonction des interventions sur le générateur (3) pour limiter la puissance. 2°) Régulateur de générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il fournit le signal d'affichage (S3, F) à une unité principale, en particulier à un appareil de commande de moteur (20) qui assure le branchement ou la coupure de charge (14, 15) sur un circuit de courant alimenté par le générateur (3). 3°) Régulateur de générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les actions de limitation de la puissance assurées par le régulateur de générateur (2) sont des actions stabilisant le fonctionnement en branchant et/ou en coupant les charges (14, 15) du générateur (3) ou d'un circuit électrique (24) alimenté par le générateur (3). 4°) Régulateur de générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les interventions limitant la puissance sont nécessitées par des considérations thermiques pour protéger le générateur (3) ou un composant du générateur (3) et le régulateur de générateur (2) détermine la surcharge thermique à partir d'un ou plusieurs signaux de mesure suivants : - courant d'excitation (Ie); tension de générateur (B+; U, V, W) fournie directement ou indirectement par le générateur (3), vitesse de rotation du générateur; température du processeur ou température de la puce du régulateur de générateur (2).3512 5°) Régulateur de générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' l'action de limitation de puissance comprend une ou plusieurs des étapes suivantes : s - limitation du courant d'excitation (Ie), abaissement de la tension d'excitation (Ue) ou modification du rapport de travail qui correspond au rapport entre la durée des phases de branchement et des phases de coupure du courant d'excitation (Ie). 10 6°) Régulateur de générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il détermine la charge du générateur et le signal d'affichage (S3) indique la charge du générateur, le régulateur (2) indiquant en fonction des actions de limitation de 15 puissance par le signal d'affichage (S3) la charge du générateur qui dépasse la charge constatée du générateur. 7°) Régulateur de générateur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' 20 il indique une charge complète du générateur dans les cas suivants : - une action de limitation de puissance, ou - une action de limitation de puissance et l'existence d'autres critères. 8°) Régulateur de générateur selon la revendication 1, 25 caractérisé en ce que le signal d'affichage (F) est un signal d'état induisant un état par exemple un drapeau d'affichage (F). 9°) Régulateur de générateur selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que le signal d'affichage (S3, F) est formé par filtrage en particulier par un filtrage passe-bas, par exemple à l'aide d'un filtre symétrique, asymétrique ou d'un filtre à fonction de bascule monostable. 35 13 10°) Régulateur de générateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que - pour une action limitant la puissance, il fournit le signal d'affichage (S3, F) seulement après une première durée de filtrage (tfi-1) si alors l'action de limitation de puissance est toujours appliquée, et - à l'émission du signal d'affichage (S3, F), et à la fin de l'action de limitation de puissance, il termine l'émission du signal d'affichage (S3, F) seulement après un second temps de filtrage (fti-2) si alors il n'y a pas d'action limitant la puissance. 11 °) Dispositif de générateur (5) de véhicule automobile équipé d'un régulateur de générateur (2) selon l'une des revendications précédentes 1 à 10 pour réguler le générateur (3), et ayant au moins : - un générateur (3) fournissant un courant alternatif ou un courant alternatif polyphasé (U, V, W), - un montage en pont redresseur (4) recevant le courant alternatif ou le courant alternatif polyphasé et fournissant une tension d'alimentation continue (B+, B-), aux lignes d'alimentation (8a, 8b), et - le régulateur de générateur (2) mesurant la tension continue d'alimentation (B+, B-) et/ou une phase (U, V, W) du courant alternatif et réglant une tension d'excitation (Ue) et/ou un courant d'excitation (Ie) du générateur (3). 12°) Dispositif (1) comportant au moins : - un dispositif de générateur (5) selon la revendication 11 et un appareil de commande (20) qui reçoit du régulateur de générateur (2), un signal d'affichage (S3, F) pour afficher la charge du générateur et des signaux de commande (Si, S2) pour brancher et/ou couper les charges (14, 15), - le régulateur de générateur (2) fournissant à l'appareil de commande (20), le signal d'affichage comme partie du signal d'affichage (S3) ou comme signal d'état (F) supplémentaire induisant un état et à la réception d'un signal d'affichage (S3, F) qui indique une action de14 limitation de puissance, l'appareil de commande (20) coupe les charges (14, 15) et/ou interdit le branchement de charge (14, 15). 13°) Procédé de commande ou de régulation d'un circuit électrique (24) 5 d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, selon lequel - un régulateur de générateur (2) régule un générateur (3) en mesurant la tension alternative (U, V, W) ou la tension alternative polyphasée (U, V, W) qu'il émet et/ou une tension continue 10 d'alimentation (B+, B-) résultant d'un redressement et une tension d'excitation (Ue) et/ou un courant d'excitation (Ie) du générateur, - le régulateur de générateur (2) indiquant la charge du générateur à un appareil de commande (20), procédé caractérisé en ce qu' 15 en fonction des actions de limitation de puissance appliquées au générateur (3), le régulateur de générateur (2) fournit un signal d'affichage pour l'appareil de commande (20). 20 25