WO2001045250A1 - Method and device for controlling an electric machine rotor field coil power such as a vehicle alternator-starter - Google Patents

Method and device for controlling an electric machine rotor field coil power such as a vehicle alternator-starter Download PDF

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WO2001045250A1
WO2001045250A1 PCT/FR2000/003479 FR0003479W WO0145250A1 WO 2001045250 A1 WO2001045250 A1 WO 2001045250A1 FR 0003479 W FR0003479 W FR 0003479W WO 0145250 A1 WO0145250 A1 WO 0145250A1
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WO
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alternator
starter
mode
excitation winding
rotor
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Application number
PCT/FR2000/003479
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French (fr)
Inventor
Cédric Plasse
Philippe Masson
Jean-Marc Dubus
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices

Definitions

  • This machine operates, on the one hand, as an electric current generator and, on the other hand, as an electric motor.
  • This machine of the polyphase and reversible type therefore operates as an alternator in particular for charging the vehicle battery and as a starter for driving the internal combustion engine, also known as the combustion engine, of the motor vehicle for starting.
  • the rectifier bridge at the output of the alternator armature also serves as a phase control bridge for the alternator.
  • this rotating machine forming an alternator comprises: a wound rotor constituting the inductor conventionally associated with two slip rings and two brushes by which the excitation current is brought; a polyphase stator carrying several coils or windings, constituting the armature, which are connected in star or in triangle in the most frequent case of a three-phase structure and which deliver towards the rectifier bridge, in alternator operation, the converted electrical power.
  • These means therefore comprise a target locked in rotation on the rotor or the pulley of the machine and at least one sensor of the Hall effect or magneto-resistive type detecting the passage of the target advantageously of the magnetic type.
  • At least three sensors are provided, these being carried by the front or rear bearing that comprises the rotary electrical machine for fixedly supporting the stator and rotating the rotor.
  • This overexcitation can be achieved by an overvoltage at the terminals of the excitation winding and / or a sunntensite in the excitation winding with respect to a conventional alternator.
  • the cross section of the conductive wire of the excitation coil is increased. You can play on the number of turns of the excitation coil. In one embodiment, the rotor winding is overexcited only in start-up mode.
  • the rotor winding is also excited in alternator mode.
  • a parameter is controlled which is a function of the voltage across the excitation winding and / or of the current in this excitation winding to maintain this parameter permanently on the same side of a threshold value which corresponds to a temperature maximum admissible for the electric machine and its components.
  • the temperature of a characteristic component is determined and the control parameter is controlled so that this temperature is permanently equal or below a maximum allowable temperature for the electric machine and its components.
  • the control parameter is a function of the voltage or current at the output of a circuit generating a overexcitation voltage and this circuit is controlled to maintain the control parameter with respect to the threshold value.
  • FIG. 1 is a schematic representation illustrating a supply circuit in accordance with a possible mode of implementation for the invention
  • - Figure 3 is a graph on which there is a curve illustrating the shape, as a function of the angular speed of the rotor of the alternator-starter, of the maximum voltage or current admissible at the terminals of the excitation winding of the alternator-starter, in the case of a command in accordance with a possible embodiment of the invention
  • - Figure 4 is a graph on which there is a curve illustrating the shape, as a function of the angular speed of the rotor of the alternator-starter, of the maximum allowable duty cycle at the terminals of the excitation winding of the alternator - starter in the case of an order conforming to a possible mode of implementation of the invention;
  • FIG. 7 to 9 are schematic representations similar to that of Figure 5 illustrating other possible embodiments
  • Figures 10 and 11 are schematic representations similar to those of Figure 5 for still other embodiments
  • - Figure 12 is a graph showing a flow curve (intensity of the current delivered) in alternator mode as a function of the number (nb) of revolutions per minute of the rotor for yet another embodiment.
  • This winding is an excitation winding which, when activated, magnetizes the rotor to create, using the teeth, magnetic poles.
  • the ends of the rotor winding are each connected to a slip ring on each of which rubs a brush.
  • the brushes are carried by a brush holder secured to the rear bearing of the machine, centrally carrying a ball bearing rotationally supporting the rear end of the shaft carrying the rotor together.
  • the front end of the shaft is rotatably supported by a ball bearing carried by the front bearing of the machine.
  • the front end of the shaft carries outside the machine a pulley belonging to a movement transmission device comprising at least one belt engaged with the pulley.
  • the motion transmission device establishes a connection between the pulley and a member, such as another pulley, driven in rotation by the internal combustion engine of the vehicle.
  • alternator-starter When the machine - here an alternator-starter operates in alternator mode, that is to say as an electric generator, the pulley is rotated by the internal combustion engine of the vehicle via at least the aforementioned belt.
  • starter mode that is to say in electric motor, the pulley rotates the vehicle engine via the belt.
  • the front and rear bearings are perforated for internal ventilation of the machine, are interconnected, for example using tie rods, and belong to the machine support intended to be fixed on a fixed part of the vehicle.
  • This support fixedly carries on its outer periphery the stator usually consisting of a packet of sheets provided with notches for mounting the coils or more generally the stator windings, the outputs of which are connected to the aforementioned rectifier and control bridge.
  • the stator coils or windings are formed by wires or rod windings as described for example in document WO92 / 0c527; the bars can be of rectangular section.
  • the stator surrounds the rotor, the brushes of which are connected to an alternator regulator to maintain the alternator voltage at a desired voltage here of the order of 14V, for a 12V battery.
  • the rectifier bridge, the electronic rectifier bridge control unit and the regulator are here mounted in an electronic box located outside the machine.
  • This housing carries (FIG. 1) switching means 2, here comprising power switches, a control unit 3 and an overexcitation circuit 1.
  • the assembly which is represented in FIG. 1 comprises an alternator-starter whose stator windings and the rectifier bridge, referenced by ALT, are mounted in parallel with a battery B of a vehicle and whose excitation winding EXC brought together by the rotor is supplied via an overexcitation circuit 1.
  • This overexcitation circuit is active in start-up mode
  • alternator-starter operating as an electric motor
  • the internal combustion engine also known as an internal combustion engine
  • the engine having been switched off to reduce fuel consumption and thus perform a function called' Stop and GO '.
  • the assembly shown in FIG. 1 furthermore includes switching means 2 (power switch for example) controlled by a control unit 3.
  • switching means 2 power switch for example
  • control unit 3 may include means which allow, in the case where the alternator-starter is discharged on the on-board network while being disconnected from the battery (case of "load dump" according to English terminology -saxonne generally used by a person skilled in the art), to immediately control the opening of the power switch 2, in order to achieve rapid demagnetization of the alternator, in particular of its rotor.
  • the overexcitation circuit 1 also acts when the machine is operating in alternator mode.
  • the overexcitation circuit 1 is controlled so that the overexcitation voltage or current which it delivers is always less than a voltage or current which corresponds to the maximum admissible temperature for the alternator-starter and the components which are associated with it. this, especially when the machine is working in alternator mode.
  • there is provided on the machine at least one thermal sensor which makes it possible to know with precision the temperature of the hottest element.
  • the overexcitation circuit 1 is controlled so that the voltage or the current which it delivers is always less than a voltage or a current which, for a given angular speed for the rotor, in particular in alternator mode, would correspond to a maximum temperature predetermined by tests or another means.
  • the temperature of an alternator and its components - that is to say of the parts that constitute it - varies, as a function of the angular speed of the rotor, according to curves of the type of those represented in FIG. 2 , in the case of an air-cooled machine (solid line curve) or of a water-cooled machine (dashed line curve).
  • the maximum permissible temperature shown in 2-dot dashed line is a horizontal line cutting the temperature curves of the machine or its components to their maximum (speed of approximately 3000 rpm).
  • this temperature control can be achieved by measuring the temperature of the hottest component and comparing it to a reference voltage.
  • Control can also be achieved by estimating the temperature of the hottest component from an easily measured temperature (typically in the regulator and by deducing said temperature of the hottest component.
  • this point is connected to said LEXC winding via a switch T2.
  • the T2 switch In alternator mode, the T2 switch is open and the TDMG rapid demagnetization switch is closed.
  • the high voltage or current thus generated makes it possible to quickly install a large starting torque.
  • This voltage reversal is obtained for example by means of the fast demagnetization switch TDMG, which is then kept open, at the same time as the switch T1.
  • the TMG switch therefore makes it possible to quickly deactivate the excitation winding by stopping the current in it.
  • the fast demagnetization current then flows as indicated in FIG. 7 and in particular through the diode which is mounted in parallel with the transistor TB and which can be the intrinsic diode of a MOSFET transistor.
  • It comprises an inductor LB mounted between the positive supply line and the ground, a diode DB mounted between the end of said inductor LB which is opposite to the ground and a capacitor CB which is connected to the ground at its end opposite to said diode DB.
  • the point common to the diode DB and to the capacitor CB is connected to the negative potential of the winding of the rotor LEXC, the opposite end of said winding being in turn connected by a switch TDMG to the ground of the on-board network.
  • the TDMG fast demagnetization switch is a MOSFET transistor.
  • a Zener diode DZ is mounted between the gate of said transistor and its drain (the ground of the on-board network), by being conductive in Zener mode from ground to the gate. The operation of such an arrangement is as follows.
  • the TDMG switch In alternator mode and in starter mode, the TDMG switch is closed and the machine is regulated by the Tl switch.
  • the demagnetization voltage is obtained by opening the switch T1 and by opening the switch TDMG.
  • the TDMG switch then operates in linear mode with a source drain voltage equal to the Zener voltage.
  • the assembly which is shown in this figure is identical to that of FIG. 8, except that the switch TDMG is not mounted between the rotor winding LEXC and the ground, but between the inductance LB and the ground.
  • the TDMG switch is opened by at the same time as the switch Tl, ⁇ e so that the excitation coil discharges quickly into the on-board network.
  • the excitation winding can be overexcited in another way.
  • an excitation winding of a rotor of a conventional alternator comprising N turns of section A corresponding to a resistance R
  • one embodiment of the invention consists in providing this excitation winding with N / 2 turns of section 2A which corresponds to a resistance R / 4.
  • the over-excited alternator-starter can lead to more consumers and / or loads, in particular when the vehicle's engine is stopped at a red light, the alternator-starter then operating as an auxiliary engine.
  • Overexcitation can be achieved with an excitation winding of lower resistance compared to that of a conventional alternator.
  • switches T1, T2 here in the form of transistors, a fast demagnetization diode DDMG, a freewheeling diode DRL.
  • switching to alternator mode can be done in a known manner with a progressive charge, or a speed control to avoid stalling of the vehicle's thermal engine.
  • control in alternator mode can be carried out with an open loop.
  • the alternator flow curve (intensity as a function of the number of revolutions per minute) is in one embodiment programmed using thresholds of cyclic ratios of signals with modulation of pulse widths fixed in advance and corresponding to the motor vehicle needs.
  • the rotor can be carried by the rotary flywheel of the friction clutch, the reaction plate then constituting the rear end of the flywheel.

Abstract

The invention concerns a method for controlling an alternator-starter rotor field coil power designed to operate as a power generator in alternator mode and for operating as motor in starter mode. The invention is characterised in that it consists in overexciting the rotor field coil in starter mode to maximise the starting torque of the alternator-starter.

Description

Procédé et dispositif pour la commande de l'alimentation d'un bobinage de rotor d'une machine électrique telle qu'un alternateur-démarreur de véhicule Method and device for controlling the supply of a rotor winding of an electric machine such as a vehicle alternator-starter
La présente invention est relative à la commande de l'alimentation du bobinage de rotor d'une machine électrique tournante telle qu'un alternateur-démarreur de véhicule, notamment automobile.The present invention relates to the control of the power supply to the rotor winding of a rotary electrical machine such as an alternator-starter of a vehicle, in particular an automobile.
Une telle machine est décrite par exemple dans les documents FR-A-2 745 444 et FR-A-2 745 445 auxquels on pourra se reporter pour plus de précisions.Such a machine is described for example in documents FR-A-2 745 444 and FR-A-2 745 445 to which reference may be made for more details.
Cette machine fonctionne, d'une part, en générateur électrique de courant et, d'autre part, en moteur électrique.This machine operates, on the one hand, as an electric current generator and, on the other hand, as an electric motor.
Cette machine du type polyphasé et réversible fonctionne donc en alternateur pour notamment charger la batterie du véhicule et comme démarreur pour entraîner le moteur à combustion interne, dit aussi moteur thermique, du véhicule automobile pour son démarrage.This machine of the polyphase and reversible type therefore operates as an alternator in particular for charging the vehicle battery and as a starter for driving the internal combustion engine, also known as the combustion engine, of the motor vehicle for starting.
A cet effet le pont redresseur en sortie de l'induit de l'alternateur sert également de pont de commande des phases de 1' alternateur .To this end, the rectifier bridge at the output of the alternator armature also serves as a phase control bridge for the alternator.
De manière connue cette machine tournante formant alternateur comprend : un rotor bobiné constituant l'inducteur associé classiquement à deux bagues collectrices et deux balais par lesquels est amené le courant d'excitation ; un stator polyphasé portant plusieurs bobines ou enroulements, constituant l'induit, qui sont connectés en étoile ou en triangle dans le cas le plus fréquent d'une structure triphasée et qui délivrent vers le pont redresseur, en fonctionnement alternateur, la puissance électrique convertie.In known manner, this rotating machine forming an alternator comprises: a wound rotor constituting the inductor conventionally associated with two slip rings and two brushes by which the excitation current is brought; a polyphase stator carrying several coils or windings, constituting the armature, which are connected in star or in triangle in the most frequent case of a three-phase structure and which deliver towards the rectifier bridge, in alternator operation, the converted electrical power.
Le pont est relié aux différentes phases de l'induit et est monté entre la masse et une borne d'alimentation de la batterie. Ce pont présente par exemple des diodes associées à des transistors de type MOSFET. Le fonctionnement en mode moteur d'un tel alternateur s'effectue en imposant par exemple un courant continu dans l'inducteur et en délivrant de manière synchrone sur les phases du stator des signaux déphasés de 120°, idéalement sinusoïdaux mais éventuellement trapézoïdaux ou carrés.The bridge is connected to the different phases of the armature and is mounted between earth and a battery supply terminal. This bridge has for example diodes associated with MOSFET type transistors. The operation in motor mode of such an alternator is effected by imposing for example a direct current in the inductor and by delivering synchronously on the phases of the stator signals phase shifted by 120 °, ideally sinusoidal but possibly trapezoidal or square.
Ce pont redresseur et de commande est piloté par un module électronique de commande. Le pont et le module de commande appartiennent à une unité, dite unité de commande, implantée le plus souvent à l'extérieur de la machine. II est en outre prévu des moyens pour le suivi de la position angulaire du rotor pour, en mode moteur électrique, injecter au bon moment du courant électrique dans le bobinage concerné du stator.This rectifier and control bridge is controlled by an electronic control module. The bridge and the control module belong to a unit, called the control unit, most often located outside the machine. Means are also provided for monitoring the angular position of the rotor for, in electric motor mode, injecting electric current into the stator winding concerned at the right time.
Ces moyens avantageusement du type magnétique envoient des informations au module électronique de commande et sont décrits par exemple dans les documents FR-00 14927 déposé le 20 novembre 2000 et FR-00 03131 déposé le 10 mars 2000.These means, advantageously of the magnetic type, send information to the electronic control module and are described, for example, in documents FR-00 14927 filed on November 20, 2000 and FR-00 03131 filed on March 10, 2000.
Ces moyens comportent donc une cible calée en rotation sur le rotor ou la poulie de la machine et au moins un capteur du type à effet Hall ou magnéto-résistif détectant le passage de la cible avantageusement du type magnétique.These means therefore comprise a target locked in rotation on the rotor or the pulley of the machine and at least one sensor of the Hall effect or magneto-resistive type detecting the passage of the target advantageously of the magnetic type.
De préférence au moins trois capteurs sont prévus, ceux- ci étant portés par le palier avant ou arrière que comporte la machine électrique tournante pour supporter de manière fixe le stator et à rotation le rotor.Preferably at least three sensors are provided, these being carried by the front or rear bearing that comprises the rotary electrical machine for fixedly supporting the stator and rotating the rotor.
On souhaite dans certains cas améliorer les performances de démarrage d'un alternateur-démarreur.In some cases, it is desired to improve the starting performance of an alternator-starter.
Un but de l'invention est de répondre à ce souhait.An object of the invention is to respond to this wish.
Plus particulièrement, l'invention propose un procédé pour la commande de l'alimentation du bobinage d'excitation du rotor d'un alternateur-démarreur adapté à fonctionner en générateur électrique dans un mode alternateur et à fonctionner comme moteur électrique dans un mode démarreur, caractérisé en ce que l'on surexcite le bobinage du rotor en mode démarreur pour maximiser le couple de démarrage de l'alternateur-démarreur. Grâce a l'invention on peut maximiser le couple de démarrage de l' alternateur-démarreur lorsque celui-ci fonctionne en mode démarreur, c'est-a-dire en moteur électrique ce qui permet d'augmenter la puissance. L' alternateur-démarreur peut donc démarreur un moteur a combustion interne de véhicule automobile plus puissant et/ou démarrer ledit moteur sous des températures basses.More particularly, the invention proposes a method for controlling the supply of the excitation winding of the rotor of an alternator-starter suitable for operating as an electric generator in an alternator mode and for operating as an electric motor in a starter mode, characterized in that the rotor winding is overexcited in starter mode to maximize the starting torque of the alternator-starter. Thanks to the invention, it is possible to maximize the starting torque of the alternator-starter when the latter operates in starter mode, that is to say in an electric motor, which makes it possible to increase the power. The alternator-starter can therefore start a more powerful internal combustion engine of a motor vehicle and / or start said engine under low temperatures.
Cette surexcitation peut être réalisée par une surtension aux bornes du bobinage d'excitation et/ou une sunntensite dans le bobinage d'excitation par rapport a un alternateur conventionnel .This overexcitation can be achieved by an overvoltage at the terminals of the excitation winding and / or a sunntensite in the excitation winding with respect to a conventional alternator.
Ceci peut être réalise a l'aide d'un survolteur électronique ou encore en agissant sur le nombre de spires du bobinage d'excitation et sur sa résistance afin d'obtenir sous une même tension d'alimentation un nombre d' Amperes-tours supérieur .This can be achieved using an electronic booster or by acting on the number of turns of the excitation winding and on its resistance in order to obtain a higher number of ampere-turns under the same supply voltage. .
Dans un mode de réalisation, on augmente la section du fil conducteur de la bobine d'excitation. On peut jouer sur le nombre de spires de la bobine d'excitation. Dans un mode de réalisation on surexcite le bobinage du rotor uniquement en mode démarrage.In one embodiment, the cross section of the conductive wire of the excitation coil is increased. You can play on the number of turns of the excitation coil. In one embodiment, the rotor winding is overexcited only in start-up mode.
Dans un autre mode de réalisation on surexcite le bobinage du rotor également en mode alternateur.In another embodiment, the rotor winding is also excited in alternator mode.
Un tel procède est avantageusement complète par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons possibles :Such a process is advantageously complete by the following different characteristics taken alone or according to all their possible combinations:
- on contrôle un paramètre qui est fonction de la tension aux bornes du bobinage d'excitation et/ou du courant dans ce bobinage d'excitation pour maintenir ce paramètre en permanence d'un même côte d'une valeur seuil qui correspond a une température maximale admissible pour la machine électrique et ses composants. on détermine la température d'un composant caractéristique et on asservit le paramètre de contrôle de façon a ce que cette température soit en permanence égale ou inférieure a une température maximale admissible pour la machine électrique et ses composants .- a parameter is controlled which is a function of the voltage across the excitation winding and / or of the current in this excitation winding to maintain this parameter permanently on the same side of a threshold value which corresponds to a temperature maximum admissible for the electric machine and its components. the temperature of a characteristic component is determined and the control parameter is controlled so that this temperature is permanently equal or below a maximum allowable temperature for the electric machine and its components.
- on mesure la vitesse angulaire de la partie tournante de la machine et en ce que le paramètre de contrôle est compare a une valeur seuil qui est fonction de la vitesse angulaire du rotor .- The angular speed of the rotating part of the machine is measured and in that the control parameter is compared to a threshold value which is a function of the angular speed of the rotor.
- le paramètre de contrôle est fonction de la tension ou du courant en sortie d'un circuit générant ure tension de surexcitation et on asservit ce circuit pour maintenir le paramètre de contrôle par rapport a la valeur seuil.- The control parameter is a function of the voltage or current at the output of a circuit generating a overexcitation voltage and this circuit is controlled to maintain the control parameter with respect to the threshold value.
- on contrôle le rapport cyclique d'un signai a modulation de largeur d'impulsions qui commande un commutateur qui lui-même commande l'alimentation du bobinage d'excitation, cour maintenir ce rapport cyclique inférieur ou égal a un rapport cyclique de seuil . l'asservissement en température est mis en œuvre en mesurant la température du composant le plus chaud et en le comparant a une tension de référence. l'asservissement est mis en oeuvre en estimant la température du composant le plus chaud a partir d'une température facile a mesurer.- We control the duty cycle of a pulse width modulation signal which controls a switch which itself controls the power supply to the excitation winding, while maintaining this duty cycle less than or equal to a duty cycle ratio. temperature control is implemented by measuring the temperature of the hottest component and comparing it to a reference voltage. the control is implemented by estimating the temperature of the hottest component from an easy to measure temperature.
Grâce a ces caractéristiques il est propose une commande en mode démarreur de l'alimentation du bobinage d'excitationThanks to these characteristics, it is proposed to control the starter mode supply of the excitation winding.
(c'est a dire du bobinage du rotor) qui permetre d'installer rapidement le couple de démarrage, de l'augmenter et de minimiser la dissipation thermique et de maximiser la puissance au démarrage .(that is to say of the rotor winding) which allows to quickly install the starting torque, to increase it and minimize the heat dissipation and to maximize the power on starting.
On peut plus aisément arrêter le moteur a combustion interne du véhicule automobile au feu rouge et le redémarrer ensuite. Lors de cet arrêt au feu rouge la machine, dans un mode de réalisation, fonctionne en moteur électrique et peut entraîner grâce a la surexcitation un plus grand nombre de consommateurs, tels que le compresseur de la climatisation, la direction assistée etc Cette machine fonctionne alors en moteur auxiliaire comme décrit par exemple dans le document EP-0 715 979. Avantageusement une démagnétisation rapide, c'est-a-dire une desactiva ion rapide du bobinage d'excitation par arrêt du courant d'excitation, est effectuée a la fin du mode démarreur pour que le moteur thermique du véhicule qui vient de démarrer - régime de ralenti - ne cale pas lorsque l'on passe en mode alternateur .It is easier to stop the internal combustion engine of the motor vehicle at a red light and then restart it. During this stop at red light the machine, in one embodiment, operates as an electric motor and can lead, thanks to the overexcitation, to a greater number of consumers, such as the air conditioning compressor, the power steering, etc. This machine then as an auxiliary motor as described for example in document EP-0 715 979. Advantageously, rapid demagnetization, that is to say rapid deactivation of the excitation winding by stopping the excitation current, is carried out at the end of the starter mode so that the heat engine of the vehicle which has just started - speed Idle - does not stall when switching to alternator mode.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexes sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique illustrant un circuit d'alimentation conforme a un mode de mise en œuvre possible pour l' invention ;Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description, which is purely illustrative and not limiting and should be read with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a schematic representation illustrating a supply circuit in accordance with a possible mode of implementation for the invention;
- la figure 2 est un graphe sur lequel on a porte une courbe illustrant l'allure en mode alternateur, en fonction de la vitesse angulaire du rotor de l' alternateur-démarreur, de la température du composant le plus chaud de la machine d'une part dans le cas d'un alternateur-démarreur refroidi par air et d'autre part dans le cas dλun alternateur refroidi par un circuit d'eau ; on voit que dans certaines zones de vitesse, la température maximale admissible n'est pas atteinte d'où l'un des objets de l'invention a savoir d'asservir la température d'un composant représentatif a la température maximale admissible.- Figure 2 is a graph on which we have a curve illustrating the pace in alternator mode, depending on the angular speed of the rotor of the alternator-starter, the temperature of the hottest component of the machine one hand in the case of a starter-alternator and air cooled on the other hand in the case of λ a generator cooled by a water circuit; it can be seen that in certain speed zones, the maximum admissible temperature is not reached, whence one of the objects of the invention, namely to control the temperature of a representative component at the maximum admissible temperature.
- la figure 3 est un graphe sur lequel on a porte une courbe illustrant l'allure, en fonction de la vitesse angulaire du rotor de 1 ' alternateur-démarreur , de la tension ou du courant maximal admissible aux bornes du bobinage d'excitation de l' alternateur-démarreur, dans le cas d'une commande conforme a un mode de mise en œuvre possible de l'invention ; - la figure 4 est un graphe sur lequel on a porte une courbe illustrant l'allure, en fonction de la vitesse angulaire du rotor de l' alternateur-démarreur, du rapport cyclique maximal admissible aux bornes du bobinage d'excitation de l' alternateur- démarreur dans le cas d'une commande conforme a un mode de mise en œuvre possible de l'invention ; la figure 5 est une représentation schématique illustrant un mode de réalisation possible pour un circuit de commande de l'alimentation d'un bobinage de rotor, comportant un montage d'élévation de tension ou de survoltage électronique ; - la figure 6 illustre l'allure de la tension aux bornes du bobinage d'excitation en mode démarreur de véhicule automobile conformément à une séquence de commande de démarrage préférée ;- Figure 3 is a graph on which there is a curve illustrating the shape, as a function of the angular speed of the rotor of the alternator-starter, of the maximum voltage or current admissible at the terminals of the excitation winding of the alternator-starter, in the case of a command in accordance with a possible embodiment of the invention; - Figure 4 is a graph on which there is a curve illustrating the shape, as a function of the angular speed of the rotor of the alternator-starter, of the maximum allowable duty cycle at the terminals of the excitation winding of the alternator - starter in the case of an order conforming to a possible mode of implementation of the invention; FIG. 5 is a schematic representation illustrating a possible embodiment for a circuit for controlling the supply of a rotor winding, comprising an electronic voltage boosting or boosting arrangement; - Figure 6 illustrates the shape of the voltage across the excitation winding in motor vehicle starter mode in accordance with a preferred start control sequence;
- les figures 7 à 9 sont des représentations schématiques semblables à celle de la figure 5 illustrant d'autres modes de réalisation possibles ; les figures 10 et 11 sont des représentations schématiques semblables à celles de la figure 5 pour encore d' autres réalisations ; - la figure 12 est un graphe montrant une courbe de débit (intensité du courant délivré) en mode alternateur en fonction du nombre (nb) de tours par minute du rotor pour encore un autre mode de réalisation.- Figures 7 to 9 are schematic representations similar to that of Figure 5 illustrating other possible embodiments; Figures 10 and 11 are schematic representations similar to those of Figure 5 for still other embodiments; - Figure 12 is a graph showing a flow curve (intensity of the current delivered) in alternator mode as a function of the number (nb) of revolutions per minute of the rotor for yet another embodiment.
Dans les figures la machine électrique tournante du type polyphasé est un alternateur-démarreur du type sus-indiqué est décrit par exemple dans les documents FR-00 14927 et FR-00 03131 précités .In the figures, the polyphase type rotary electric machine is an alternator-starter of the above-mentioned type is described for example in the documents FR-00 14927 and FR-00 03131 mentioned above.
Cette machine a ici la structure d'un alternateur classique par exemple du type de celui décrit dans le document EP-A-0 515 259 auquel on se reportera pour plus de précisions.This machine here has the structure of a conventional alternator, for example of the type described in document EP-A-0 515 259 to which reference will be made for more details.
Cette machine est donc à ventilation interneThis machine is therefore internally ventilated
(refroidissement par air), son rotor portant au moins à l'une de ses extrémités axiales un ventilateur. En variante la machine est refroidie par eau. Plus précisément le rotor est un rotor à griffes avec des roues polaires portant à leur périphérie externe des dents d'orientation axiale et de forme trapézoïdale. Les dents d'une roue polaire sont dirigées vers les dents de l'autre roue polaire, lesdites dents de forme globalement trapézoïdale étant réparties de manière imbriquée d'une roue polaire à l'autre. Bien entendu, comme décrit par exemple dans le document FR-A-2 793 085, des aimants permanents peuvent être intercalés entre les dents des roues polaires pour augmenter le champ magnétique . Le rotor porte un bobinage d'excitation entre les flasques de ses roues polaires. Ce bobinage comporte un élément électriquement conducteur qui est enroulé avec formation de spires. Ce bobinage est un bobinage d'excitation qui, lorsqu'il est activé, magnétise le rotor pour créer à l'aide des dents des pôles magnétiques. Les extrémités du bobinage du rotor sont reliées chacune à une bague collectrice sur chacune desquelles frotte un balai. Les balais sont portés par un porte-balais solidaire du palier arrière de la machine portant centralement un roulement à billes supportant à rotation l'extrémité arrière de l'arbre portant à solidarisation le rotor.(air cooling), its rotor carrying at least one of its axial ends a fan. As a variant, the machine is cooled by water. More precisely, the rotor is a claw rotor with polar wheels carrying on their outer periphery teeth of axial orientation and trapezoidal shape. The teeth of one pole wheel are directed towards the teeth of the other pole wheel, said teeth of generally trapezoidal shape being distributed in a nested fashion from one pole wheel to the other. Of course, as described for example in document FR-A-2 793 085, permanent magnets can be inserted between the teeth of the pole wheels to increase the magnetic field. The rotor carries an excitation winding between the flanges of its pole wheels. This winding comprises an electrically conductive element which is wound with the formation of turns. This winding is an excitation winding which, when activated, magnetizes the rotor to create, using the teeth, magnetic poles. The ends of the rotor winding are each connected to a slip ring on each of which rubs a brush. The brushes are carried by a brush holder secured to the rear bearing of the machine, centrally carrying a ball bearing rotationally supporting the rear end of the shaft carrying the rotor together.
L'extrémité avant de l'arbre est supportée à rotation par un roulement à billes porté par le palier avant de la machine. L'extrémité avant de l'arbre porte à l'extérieur de la machine une poulie appartenant à un dispositif de transmission de mouvement comportant au moins une courroie en prise avec la poulie. Le dispositif de transmission de mouvement établit une liaison entre la poulie et un organe, tels qu'une autre poulie, entraîné en rotation par le moteur à combustion interne du véhicule . Lorsque la machine - ici un alternateur-démarreur fonctionne en mode alternateur c' est-à-dire comme générateur électrique, la poulie est entraînée en rotation par le moteur à combustion interne du véhicule via au moins la courroie précitée. Lorsque la machine fonctionne en mode démarreur c'est-à-dire en moteur électrique, la poulie entraîne en rotation le moteur du véhicule via la courroie.The front end of the shaft is rotatably supported by a ball bearing carried by the front bearing of the machine. The front end of the shaft carries outside the machine a pulley belonging to a movement transmission device comprising at least one belt engaged with the pulley. The motion transmission device establishes a connection between the pulley and a member, such as another pulley, driven in rotation by the internal combustion engine of the vehicle. When the machine - here an alternator-starter operates in alternator mode, that is to say as an electric generator, the pulley is rotated by the internal combustion engine of the vehicle via at least the aforementioned belt. When the machine operates in starter mode, that is to say in electric motor, the pulley rotates the vehicle engine via the belt.
Les paliers avant et arrière sont ajourés pour la ventilation interne de la machine, sont reliés entre eux, par exemple à l'aide de tirants, et appartiennent au support de la machine destiné à être fixé sur une partie fixe du véhicule. Ce support porte de manière fixe à sa périphérie externe le stator constitué usuellement par un paquet de tôles dotées d'encoches pour le montage des bobines ou plus généralement des enroulements du stator dont les sorties sont reliées au pont redresseur et de commande précité. Les bobines ou enroulements du stator sont formés par des fils ou des enroulements en barres comme décrit par exemple dans le document WO92/0c527 ; les barres peuvent être de section rectangulaire .The front and rear bearings are perforated for internal ventilation of the machine, are interconnected, for example using tie rods, and belong to the machine support intended to be fixed on a fixed part of the vehicle. This support fixedly carries on its outer periphery the stator usually consisting of a packet of sheets provided with notches for mounting the coils or more generally the stator windings, the outputs of which are connected to the aforementioned rectifier and control bridge. The stator coils or windings are formed by wires or rod windings as described for example in document WO92 / 0c527; the bars can be of rectangular section.
Le stator entoure le rotor, dont les balais sont reliés à un régulateur de l'alternateur pour maintenir la tension de l'alternateur à une tension voulue ici de l'ordre de 14V, pour une batterie de 12V.The stator surrounds the rotor, the brushes of which are connected to an alternator regulator to maintain the alternator voltage at a desired voltage here of the order of 14V, for a 12V battery.
Le pont redresseur, l'unité électronique de commande du pont redresseur et le régulateur sont ici montés dans un boîtier électronique implanté à l'extérieur de la machine. Ce boîtier porte (figure 1) des moyens de commutation 2, comportant ici des interrupteurs de puissance, une unité de commande 3 et un circuit de surexcitation 1.The rectifier bridge, the electronic rectifier bridge control unit and the regulator are here mounted in an electronic box located outside the machine. This housing carries (FIG. 1) switching means 2, here comprising power switches, a control unit 3 and an overexcitation circuit 1.
Le montage qui est représenté sur la figure 1 comporte un alternateur-démarreur dont les bobinages statoriques et le pont redresseur, référencés par ALT, sont montés en parallèle avec une batterie B d'un véhicule et dont le bobinage d'excitation EXC porté à solidarisation par le rotor est alimenté par l'intermédiaire d'un circuit de surexcitation 1. Ce circuit de surexcitation est actif en mode démarrageThe assembly which is represented in FIG. 1 comprises an alternator-starter whose stator windings and the rectifier bridge, referenced by ALT, are mounted in parallel with a battery B of a vehicle and whose excitation winding EXC brought together by the rotor is supplied via an overexcitation circuit 1. This overexcitation circuit is active in start-up mode
(alternateur-démarreur fonctionnant en moteur électrique) pour, suivant l'invention, rendre maximal le couple de démarrage de l'alternateur-démarreur et démarrer plus aisément le moteur à combustion interne, dit aussi moteur thermique, du véhicule automobile, soit lors d'un démarrage à froid, soit lors d'un redémarrage après par exemple un arrêt à un feu rouge : le moteur ayant été coupé pour réduire à la consommation de carburant et réaliser ainsi une fonction dite de «Stop and GO».(alternator-starter operating as an electric motor) in order, according to the invention, to maximize the starting torque of the alternator-starter and to more easily start the internal combustion engine, also known as an internal combustion engine, of the motor vehicle, either during 'a cold start, ie during a restart after, for example, a stop at a red light: the engine having been switched off to reduce fuel consumption and thus perform a function called' Stop and GO '.
Ce circuit de surexcitation 1 reçoit en entrée la tension de réseau de bord délivrée par la batterie et/ou l'alternateur et délivre aux bornes au bobinage d'excitation EXC une tension supérieure a cette tension de reseau de bord.This overexcitation circuit 1 receives as input the on-board network voltage delivered by the battery and / or the alternator and delivers to the terminals at the excitation winding EXC a voltage greater than this on-board network voltage.
Le montage représente sur la figure 1 comporte de manière précitée en outre des moyens de commutation 2 (interrupteur de puissance par exemple) commandes par une unité de commande 3.The assembly shown in FIG. 1 furthermore includes switching means 2 (power switch for example) controlled by a control unit 3.
Cette unité de commande 3 est par exemple constituée par le régulateur de l'alternateur et commande le commutateur 2 par un signal a modulation de largeur d'impulsion.This control unit 3 is for example constituted by the regulator of the alternator and controls the switch 2 by a signal with pulse width modulation.
Egalement, l' unité de commande 3 peut comporter des moyens qui permettent, dans le cas ou 1 ' alternateur-démarreur se déchargerait sur le reseau de bord en étant déconnecte par rapport a la batterie (cas de « load dump » selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée par l'homme du métier), de commander immédiatement l'ouverture du commutateur de puissance 2, afin de réaliser une démagnétisation rapide de l'alternateur, notamment de son rotor.Also, the control unit 3 may include means which allow, in the case where the alternator-starter is discharged on the on-board network while being disconnected from the battery (case of "load dump" according to English terminology -saxonne generally used by a person skilled in the art), to immediately control the opening of the power switch 2, in order to achieve rapid demagnetization of the alternator, in particular of its rotor.
Le circuit de surexcitation 1 agit également lorsque la machine fonctionne en mode alternateur.The overexcitation circuit 1 also acts when the machine is operating in alternator mode.
Le circuit de surexcitation 1 est commande de façon que la tension ou le courant de surexcitation qu' il délivre soit toujours inférieure a une tension ou un courant qui correspond a la température maximale admissible pour l' alternateur-démarreur et les composants qui sont associes a celui-ci, notamment quand la machine travaille en mode alternateur. Dans un premier mode de mise en œuvre, il est prévu sur la machine au moins un capteur thermique qui permet de connaître avec précision la température de l'élément le plus chaud.The overexcitation circuit 1 is controlled so that the overexcitation voltage or current which it delivers is always less than a voltage or current which corresponds to the maximum admissible temperature for the alternator-starter and the components which are associated with it. this, especially when the machine is working in alternator mode. In a first embodiment, there is provided on the machine at least one thermal sensor which makes it possible to know with precision the temperature of the hottest element.
Une boucle d'asservissement permet de maintenir la tension et/ou le courant de surexcitation délivre par le circuit d'excitation 1 a des valeurs imposant en permanence a la machine notamment en mode alternateur d' être a une température inférieure a la température maximale admissible pour celui-ci et ses composants.A control loop makes it possible to maintain the voltage and / or the overexcitation current delivered by the excitation circuit 1 at values which permanently require the machine, in particular in alternator mode, to be at a temperature below the maximum admissible temperature. for it and its components.
Suivant une caractéristique de ce mode de réalisation, lorsque la machine fonctionne en mode démarreur, notamment pour démarrer le véhicule automobile, la surexcitation (tension et/ou courant délivré par le circuit de surexcitation) est plus grande que la surexcitation en mode alternateur afin de maximiser le couple (et donc la puissance) de démarrage de l'alternateur- démarreur . Suivant l'invention on magnétise le courant rotorique c'est-à-dire le courant du bobinage d'excitation, avec un courant supérieur à celui nécessaire en mode alternateur.According to a characteristic of this embodiment, when the machine operates in starter mode, in particular for starting the motor vehicle, overexcitation (voltage and / or current delivered by the overexcitation circuit) is greater than the overexcitation in alternator mode in order to maximize the starting torque (and therefore the power) of the alternator-starter. According to the invention, the rotor current is magnetized, that is to say the current of the excitation winding, with a current greater than that required in alternator mode.
En variante on peut agir sur la tension d' excitation et augmenter celle-ci par rapport au mode alternateur. Dans un autre mode de mise en œuvre, qui est un mode de mise en œuvre préféré, on commande le circuit de surexcitation 1 de façon que la tension ou le courant qu'il délivre soit toujours inférieure à une tension ou un courant qui, pour une vitesse angulaire donnée pour le rotor, notamment en mode alternateur, correspondrait à une température maximale prédéterminée par des essais ou un autre moyen.As a variant, it is possible to act on the excitation voltage and increase it relative to the alternator mode. In another embodiment, which is a preferred embodiment, the overexcitation circuit 1 is controlled so that the voltage or the current which it delivers is always less than a voltage or a current which, for a given angular speed for the rotor, in particular in alternator mode, would correspond to a maximum temperature predetermined by tests or another means.
Notamment, on sait que la température d'un alternateur et de ses composants - c'est à dire des pièces qui le constituent - varie, en fonction de la vitesse angulaire du rotor, selon des courbes du type de celles représentées sur la figure 2, dans le cas d'une machine refroidie à air (courbe en trait plein) ou d'une machine refroidie à eau (courbe en traits mixtes) . De plus, la température maximale admissible (représentée en trait mixte 2 points) est une droite horizontale coupant les courbes de température de la machine ou de ses composants à leur maximum (vitesse d'environ 3000 tr/min) .In particular, it is known that the temperature of an alternator and its components - that is to say of the parts that constitute it - varies, as a function of the angular speed of the rotor, according to curves of the type of those represented in FIG. 2 , in the case of an air-cooled machine (solid line curve) or of a water-cooled machine (dashed line curve). In addition, the maximum permissible temperature (shown in 2-dot dashed line) is a horizontal line cutting the temperature curves of the machine or its components to their maximum (speed of approximately 3000 rpm).
Il est bien entendu possible d' inverser ces courbes pour en déduire en fonction de la vitesse angulaire du rotor une tension de surexcitation Vs maximale. Des courbes en ce sens sont illustrées sur la figure 3.It is of course possible to reverse these curves in order to deduce therefrom a maximum overexcitation voltage Vs as a function of the angular speed of the rotor. Curves in this direction are illustrated in Figure 3.
Le circuit de surexcitation 1 est commandé, en fonction de la vitesse angulaire du rotor, de façon que la tension Vs ou le courant de surexcitation que le circuit 1 délivre soit toujours inférieur à la tension ou au courant maximal qui correspond à cette vitesse angulaire. On utilise ainsi la machine en mode alternateur au maximum de ses possibilités.The overexcitation circuit 1 is controlled, as a function of the angular speed of the rotor, so that the voltage Vs or the overexcitation current that the circuit 1 delivers is always lower than the voltage or at the maximum current which corresponds to this angular speed. The machine is thus used in alternator mode to the maximum of its possibilities.
En variante encore, ainsi que l'illustre la figure 4, on peut prévoir que c'est le rapport cyclique du signal à modulation de largeur d'impulsion qui commande le commutateur 2 qui est asservi, soit en fonction de la température, soit en fonction de la vitesse angulaire du rotor, de façon que la température du composant le plus chaud de la machine soit toujours inférieure à la température maximale admissible. En mode démarreur, on utilise ici un rapport cyclique plus élevé qu'en mode alternateur. Par exemple le rapport cyclique est de 100% en mode démarreur et de 75% en mode alternateur .In another variant, as illustrated in FIG. 4, it can be foreseen that it is the duty cycle of the pulse width modulation signal which controls the switch 2 which is controlled, either as a function of the temperature, or depending on the angular speed of the rotor, so that the temperature of the hottest component of the machine is always lower than the maximum admissible temperature. In starter mode, a higher duty cycle is used here than in alternator mode. For example, the duty cycle is 100% in starter mode and 75% in alternator mode.
La mise en oeuvre de cet asservissement en température peut être réalisée en mesurant la température du composant le plus chaud et en le comparant à une tension de référence.The implementation of this temperature control can be achieved by measuring the temperature of the hottest component and comparing it to a reference voltage.
L'asservissement peut aussi être réalisé en estimant la température du composant le plus chaud à partir d'une température facile à mesurer (typiquement dans le régulateur et en déduisant ladite température du composant le plus chaud.Control can also be achieved by estimating the temperature of the hottest component from an easily measured temperature (typically in the regulator and by deducing said temperature of the hottest component.
Un exemple de circuit d'alimentation du bobinage de rotor d'un alternateur-démarreur a été représenté sur la figure 5. Ce circuit d'excitation 1 est un circuit hacheur élévateur de tension qui comporte une inductance LB montée entre une ligne d'alimentation à la tension positive du réseau et un interrupteur TB qui est par ailleurs relié à la masse.An example of a supply circuit for the rotor winding of an alternator-starter has been shown in FIG. 5. This excitation circuit 1 is a voltage raising chopper circuit which includes an inductance LB mounted between a supply line at the positive network voltage and a TB switch which is also connected to ground.
Le circuit d' excitation 1 est donc un survolteur électronique suivant une caractéristique de l'invention.The excitation circuit 1 is therefore an electronic booster according to a characteristic of the invention.
Avantageusement le survoltage est plus important en mode démarreur qu'en mode alternateur.Advantageously, the boost is greater in starter mode than in alternator mode.
Cet interrupteur TB monté entre la masse et l'inductance LB est monté en parallèle à une branche qui comporte en série un condensateur CB et une diode DB, l'anode de cette diode DB étant reliée à l'inductance L3, sa cathode étant reliée au condensateur CB, le condensateur CB étant monté entre cette diode DB et la masse. Le point entre la cathode de la diode DB et le condensateur CB est celui qui alimente le bobinage du rotor LEXC.This switch TB mounted between ground and the inductor LB is mounted in parallel with a branch which comprises in series a capacitor CB and a diode DB, the anode of this diode DB being connected to the inductor L3, its cathode being connected to the capacitor CB, the capacitor CB being mounted between this diode DB and the ground. The point between the cathode of the diode DB and the capacitor CB is that which supplies the winding of the LEXC rotor.
A cet effet, ce point est relie audit bobinage LEXC par l'intermédiaire d'un interrupteur T2.To this end, this point is connected to said LEXC winding via a switch T2.
Par ailleurs, un interrupteur Tl est monte avec une diode Dl entre la ligne d'alimentation positive du reseau et la masse. La diode Dl est passante de la masse vers l'interrupteur Tl, son anode étant reliée a la masse. Un point entre l'interrupteur Tl et la diode Dl est relie a un point entre le bobinage de rotor LEXC et 1 ' interrupteur T2 par une diode D2 qui est passante du transistor Tl vers le bobinage d'excitation du rotor LEXC.Furthermore, a switch Tl is mounted with a diode Dl between the positive supply line of the network and the ground. The diode Dl goes from ground to the switch Tl, its anode being connected to ground. A point between the switch Tl and the diode Dl is connected to a point between the rotor winding LEXC and the switch T2 by a diode D2 which is passed from the transistor Tl to the excitation winding of the rotor LEXC.
L'ensemble que constituent le transistor Tl et la diode Dl correspond aux moyens de commutation références par 2 sur la figure 1 (cet ensemble 2 peut par exemple être un régulateur désigne sous la terminologie "high side" par l'homme du métier et utilise sur les machines actuellement) .The assembly constituted by the transistor Tl and the diode Dl corresponds to the switching means referenced by 2 in FIG. 1 (this assembly 2 can for example be a regulator designated under the terminology "high side" by the person skilled in the art and uses currently on machines).
A son extrémité opposée au transistor T2, le bobinage de rotor LEXC est relie par une diode D3 a la ligne d'alimentation a la tension reseau. Cette diode D3 est passante du bobinage de rotor vers ladite ligne de tension reseau.At its end opposite to the transistor T2, the rotor winding LEXC is connected by a diode D3 to the supply line at the network voltage. This diode D3 is passed from the rotor winding to said network voltage line.
Le point commun au bobinage de rotor et a la diode D3 est relie a la masse par un interrupteur TDMG qui commande la démagnétisation rapide du rotor.The point common to the rotor winding and to the diode D3 is connected to earth by a TDMG switch which controls the rapid demagnetization of the rotor.
Un tel montage permet le fonctionnement qui va maintenant être décrit.Such an arrangement allows the operation which will now be described.
En fonctionnement en mode alternateur, l'interrupteur T2 est ouvert et l'interrupteur de démagnétisation rapide TDMG est ferme.In alternator mode, the T2 switch is open and the TDMG rapid demagnetization switch is closed.
La régulation se fait par l'intermédiaire de l'interrupteur Tl.The regulation is done by the switch Tl.
Dans le cas ou il survient accidentellement une coupure de la liaison électrique entre l'alternateur et la batterie ("load dump"), on met en œuvre une démagnétisation rapide en ouvrant l'interrupteur Tl et l'interrupteur TDMG. Le courant circule alors dans le bobinage de rotor LEXC de la façon qui est illustrée sur la figure 5.In the event that an accidental break in the electrical connection between the alternator and the battery ("load dump"), rapid demagnetization is implemented by opening the switch T1 and the switch TDMG. Current then flows through the LEXC rotor winding as shown in Figure 5.
En mode démarreur, l'interrupteur T2 est ferme. Il en est de même de l'interrupteur TDMG. Ainsi que l'illustre la figure 6, a la fermeture de l'interrupteur de contact, on alimente avantageusement le bobinage d'excitation avec une tension ou un courant important, par exemple une tension de l'ordre de 20 V et un courant de 10 A, sachant que la tension nominale est normalement de 14V. Ceci est obtenu grâce au circuit de surexcitation 1 dans lequel l'interrupteur TB est commande avec un signal a impulsions a largeur modulée (T M selon la terminologie anglo- saxonne) d'une fréquence de l'ordre de 100 a 150 KHZ.In starter mode, the T2 switch is closed. The same is true for the TDMG switch. As illustrated in FIG. 6, when the contact switch is closed, the excitation winding is advantageously supplied with a large voltage or current, for example a voltage of the order of 20 V and a current of 10 A, knowing that the nominal voltage is normally 14V. This is obtained thanks to the overexcitation circuit 1 in which the switch TB is controlled with a pulse width modulated signal (T M according to English terminology) with a frequency of the order of 100 to 150 KHZ.
La tension ou le courant important ainsi génère permettent d'installer rapidement un couple de démarrage important .The high voltage or current thus generated makes it possible to quickly install a large starting torque.
Par exemple, le circuit de surexcitation 1 permet d'imposer une tension aux bornes du rotor de 18 V au lieu d'une tension de 8 V. La tension d'alimentation du bobinage de rotor LEXC est ensuite diminuée dans une deuxième phase pour être passée par exemple a 12 V ou 6 A a l'issue d'un temps donne, ce qui évite de chauffer de façon trop importante le bobinage d'excitation de 1 ' alterno-demarreur . Puis, la tension devient négative lorsque le démarrage est détecte, afin de ne pas surcharger le moteur thermique dans la phase de démarrage et éviter que celui-ci cale lorsque l'on passe en mode alternateur.For example, the overexcitation circuit 1 makes it possible to impose a voltage at the terminals of the rotor of 18 V instead of a voltage of 8 V. The supply voltage of the rotor winding LEXC is then reduced in a second phase to be passed for example to 12 V or 6 At the end of a given time, which avoids overheating the excitation winding of one alternator-starter. Then, the voltage becomes negative when starting is detected, so as not to overload the heat engine in the starting phase and prevent it from stalling when switching to alternator mode.
Cette inversion de tension est obtenue par exemple grâce a l'interrupteur de démagnétisation rapide TDMG, que l'on maintient alors ouvert, en même temps que l'interrupteur Tl.This voltage reversal is obtained for example by means of the fast demagnetization switch TDMG, which is then kept open, at the same time as the switch T1.
L'interrupteur TMG permet donc de desactiver rapidement le bobinage d'excitation par arrêt du courant dans celui-ci.The TMG switch therefore makes it possible to quickly deactivate the excitation winding by stopping the current in it.
Grâce a ses dispositions le couple - et donc la puissance - de démarrage de l' alternateur-démarreur est augmentée au maximum. On magnétise donc le rotor avec un courant circulant dans le bobinage d'excitation supérieur à celui nécessaire en mode alternateur.Thanks to its provisions the starting torque - and therefore the power - of the alternator-starter is increased to the maximum. So we magnetize the rotor with a circulating current in the excitation winding greater than that required in alternator mode.
On se réfère maintenant à la figure 7 sur laquelle on a illustré un autre mode de réalisation possible de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le circuit de surexcitationReference is now made to FIG. 7 in which another possible embodiment of the invention has been illustrated. In this embodiment, the overexcitation circuit
1 est identique à celui décrit en référence à la figure 5, à ceci près que l'interrupteur T2 est monté entre l'inductance LB et la ligne d'alimentation.1 is identical to that described with reference to FIG. 5, except that the switch T2 is mounted between the inductance LB and the supply line.
Le point commun au condensateur CB et à la diode DB est directement relié au bobinage d'excitation LEXC.The point common to the capacitor CB and to the diode DB is directly connected to the LEXC excitation winding.
A son extrémité opposée, ce bobinage d'excitation LEXC est relié à la masse par l'interrupteur Tl et à la ligne d'alimentation par la diode Dl, laquelle est passante dudit bobinage d'excitation LEXC vers la ligne d'alimentation positive.At its opposite end, this LEXC excitation winding is connected to ground by the switch Tl and to the supply line by the diode Dl, which passes from said LEXC excitation winding to the positive supply line.
Le fonctionnement d'un tel circuit est le suivant. En mode alternateur, l'interrupteur TB est ouvert, tandis que l'interrupteur T2 est fermé.The operation of such a circuit is as follows. In alternator mode, the TB switch is open, while the T2 switch is closed.
L'alimentation du bobinage du rotor LEXC est régulée par l'interrupteur Tl, qui est commandé par exemple par une tension "PWM", au moyen d'un régulateur du commerce désigné sous la terminologie "lo side" par l'homme du métier.The supply of the winding of the LEXC rotor is regulated by the switch Tl, which is controlled for example by a voltage "PWM", by means of a commercial regulator designated under the terminology "lo side" by the person skilled in the art. .
En mode démarreur, les interrupteurs Tl et T2 sont fermés . La surexcitation du bobinage LEXC est commandée par l'interrupteur TB et notamment par le rapport cyclique du signal qui ouvre et ferme cet interrupteur.In starter mode, the switches T1 and T2 are closed. The overexcitation of the LEXC winding is controlled by the TB switch and in particular by the duty cycle of the signal which opens and closes this switch.
Lorsque l'on souhaite inverser la tension aux bornes du bobinage d'excitation LEC, notamment à la fin de la période de démarrage ou pour réaliser une démagnétisation rapide, on ouvre les trois interrupteurs Tl, T2 et TB.When it is desired to reverse the voltage at the terminals of the excitation winding LEC, in particular at the end of the start-up period or to achieve rapid demagnetization, the three switches T1, T2 and TB are opened.
Le courant de démagnétisation rapide circule alors de la façon indiquée sur la figure 7 et notamment à travers la diode qui est montée en parallèle au transistor TB et qui peut être la diode intrinsèque d'un transistor MOSFET.The fast demagnetization current then flows as indicated in FIG. 7 and in particular through the diode which is mounted in parallel with the transistor TB and which can be the intrinsic diode of a MOSFET transistor.
On se réfère maintenant à la figure 8. Le circuit représente sur cette figure est un circuit a montage abaisseur-elevateur ou "buck - boost" selon la terminologie de l'homme du métier.We now refer to Figure 8. The circuit shown in this figure is a step-up or "buck-boost" circuit according to the terminology of a person skilled in the art.
Il comporte une inductance LB montée entre la ligne d'alimentation positive et la masse, une diode DB montée entre l'extrémité de ladite inductance LB qui est opposée a la masse et un condensateur CB qui est relie a la masse a son extrémité opposée a ladite diode DB .It comprises an inductor LB mounted between the positive supply line and the ground, a diode DB mounted between the end of said inductor LB which is opposite to the ground and a capacitor CB which is connected to the ground at its end opposite to said diode DB.
Le point commun a la diode DB et au condensateur CB est relie au potentiel négatif du bobinage du rotor LEXC, l'extrémité opposée dudit bobinage étant quant a elle reliée par un interrupteur TDMG a la masse du reseau de bord.The point common to the diode DB and to the capacitor CB is connected to the negative potential of the winding of the rotor LEXC, the opposite end of said winding being in turn connected by a switch TDMG to the ground of the on-board network.
Un interrupteur Tl est monte entre le point commun a l'inductance LB et a la diode DB et une borne d'alimentation a la tension de la batterie.A switch Tl is mounted between the point common to the inductance LB and to the diode DB and a power supply terminal at the battery voltage.
L'interrupteur de démagnétisation rapide TDMG est un transistor MOSFET. Une diode Zener DZ est montée entre la grille dudit transistor et son drain (la masse du reseau de bord) , en étant passante en mode Zener de la masse vers la grille. Le fonctionnement d'un tel montage est le suivant.The TDMG fast demagnetization switch is a MOSFET transistor. A Zener diode DZ is mounted between the gate of said transistor and its drain (the ground of the on-board network), by being conductive in Zener mode from ground to the gate. The operation of such an arrangement is as follows.
En mode alternateur et en mode démarreur, l'interrupteur TDMG est ferme et la machine est régulée par l'interrupteur Tl .In alternator mode and in starter mode, the TDMG switch is closed and the machine is regulated by the Tl switch.
La tension de démagnétisation est obtenue en ouvrant l'interrupteur Tl et en ouvrant l'interrupteur TDMG. L'interrupteur TDMG fonctionne alors en régime linéaire avec une tension drain source égale a la tension Zener.The demagnetization voltage is obtained by opening the switch T1 and by opening the switch TDMG. The TDMG switch then operates in linear mode with a source drain voltage equal to the Zener voltage.
Le bobinage de rotor se décharge alors de la façon qui est illustrée sur la figure 8, le potentiel du point commun au condensateur CB et a la diode DB devenant juste supérieur a la masse.The rotor winding then discharges as shown in Figure 8, the potential of the common point of the capacitor CB and the diode DB becoming just above ground.
On se réfère enfin a la figure 9.Finally, we refer to Figure 9.
Le montage qui est représente sur cette figure est identique a celui de la figure 8, a ceci près que l'interrupteur TDMG n'est pas monte entre le bobinage de rotor LEXC et la masse, mais entre l'inductance LB et la masse.The assembly which is shown in this figure is identical to that of FIG. 8, except that the switch TDMG is not mounted between the rotor winding LEXC and the ground, but between the inductance LB and the ground.
Le fonctionnement d'un tel montage est le suivant. En mode alternateur, l'interrupteur TDMG est ferme et l'alimentation du bobinage de rotor LEXC est commandée par 1 ' interrupteur Tl .The operation of such an arrangement is as follows. In alternator mode, the switch TDMG is closed and the power supply to the rotor winding LEXC is controlled by the switch T1.
En mode démarreur, la régulation se fait a travers l'interrupteur Tl, l'interrupteur TDMG étant ferme.In starter mode, regulation takes place via the T1 switch, the TDMG switch being closed.
Pour inverser la tension aux bornes du bobinage de rotor, notamment dans le cas ou un "load dump" est détecte ou encore a la fin de la période de démarrage, ainsi qu'illustre sur la figure 6, on ouvre l'interrupteur TDMG en même temps que l'interrupteur Tl, αe sorte que la bobine d'excitation se décharge rapidement dans le reseau de bord.To reverse the voltage across the rotor winding, in particular in the case where a "load dump" is detected or at the end of the start-up period, as illustrated in FIG. 6, the TDMG switch is opened by at the same time as the switch Tl, αe so that the excitation coil discharges quickly into the on-board network.
Bien entendu la surexcitation du bobinage d'excitation peut être réalisée d'une autre manière. Par exemple on peut agir sur le nombre de spires de la bobine d'excitation du rotor et sur sa résistance afin d'obtenir sur une même tension d'alimentation un nombre d'Amperes-tours supérieur. Par exemple, en considérant un bobinage d'excitation d'un rotor d'un alternateur classique comportant N spires de section A correspondant a une résistance R, un mode de réalisation de l'invention consiste a doter ce bobinage d'excitation de N/2 spires de section 2A ce qui correspond a une résistance R/4.Of course, the excitation winding can be overexcited in another way. For example, one can act on the number of turns of the excitation coil of the rotor and on its resistance in order to obtain a higher number of ampere-turns on the same supply voltage. For example, by considering an excitation winding of a rotor of a conventional alternator comprising N turns of section A corresponding to a resistance R, one embodiment of the invention consists in providing this excitation winding with N / 2 turns of section 2A which corresponds to a resistance R / 4.
Le courant devient donc 4 fois supérieur a celui de l'alternateur classique pour une même tension. Le nombre d'Amperes-tours est deux fois supérieur a celui de l'alternateur classique.The current therefore becomes 4 times higher than that of the conventional alternator for the same voltage. The number of ampere-turns is twice that of the conventional alternator.
Les figures 10 et 11 décrites ci-apres illustrent des modes de réalisation du circuit de surexcitation.Figures 10 and 11 described below illustrate embodiments of the overexcitation circuit.
En variante on peut augmenter en mode démarreur le voltage a l'aide d'un survolteur de manière précitée. Par exemple on peut appliquer a l'aide d'un survolteur électronique une tension proche de 1,5 fois la tension nominale soit avec un courant de 1,5 fois le courant nominal en mode alternateur.As a variant, the voltage can be increased in starter mode using a booster in the aforementioned manner. For example, a voltage close to 1.5 times the nominal voltage can be applied using an electronic booster, ie with a current of 1.5 times the nominal current in alternator mode.
Ce survoltage entraîne une augmentation du courant électrique parcourant la bobine d'excitation. Dans les phases de fonctionnement en mode alternateur la tension d' excitation est alors ramenée a une valeur permettant un fonctionnement satisfaisant pour le bilan de charge.This boost leads to an increase in the electric current flowing through the excitation coil. In the alternator operating phases, the excitation voltage is then reduced to a value allowing satisfactory operation for the load balance.
Par exemple, lorsque le circuit de surexcitation comporte de manière précitée une commande avec un signal a modulation de largeur d' impulsion «PWM», on peut agir sur le rapport cyclique d'excitation pour diminuer celui-ci en mode alternateur afin d'avoir une puissance électrique a dissiper dans la bobine d'excitation équivalente a celle d'une bobine classique. La surexcitation peut se produire uniquement en mode démarreur .For example, when the overexcitation circuit includes a command above with a pulse width modulation signal "PWM", one can act on the excitation duty cycle to decrease it in alternator mode in order to have an electrical power to dissipate in the excitation coil equivalent to that of a conventional coil. Overexcitation can only occur in starter mode.
Avantageusement une surexcitation est produite également en mode alternateur ce qui permet d'avoir plus de puissance pour les consommateurs et/ou charges pour une tension nominale de 14V avec une batterie de 12V sans avoir besoin d'une batterie plus puisante, sachant que les véhicules automobiles sont de plus en plus dotes d'équipements requérants plus d'énergie.Advantageously, an overexcitation is also produced in alternator mode which allows more power for consumers and / or loads for a nominal voltage of 14V with a 12V battery without the need for a more powerful battery, knowing that vehicles cars are increasingly equipped with equipment requiring more energy.
En mode démarreur (fonctionnement en moteur électrique) 1' alternateur-démarreur surexcite peut entraîner plus de consommateurs et/ou de charges notamment lorsque le moteur thermique du véhicule est arrête au feu rouge, l' alternateur- démarreur fonctionnant alors en moteur auxiliaire.In starter mode (operation with an electric motor), the over-excited alternator-starter can lead to more consumers and / or loads, in particular when the vehicle's engine is stopped at a red light, the alternator-starter then operating as an auxiliary engine.
Grâce a la surexcitation le couple de démarrage peut être produit plus rapidement et peut augmenter et diminuer plus aisément grâce notamment a la démagnétisation rapide.Thanks to the overexcitation the starting torque can be produced more quickly and can increase and decrease more easily thanks in particular to the rapid demagnetization.
On peut réaliser la surexcitation avec un bobinage d'excitation de plus faible résistance par rapport a celui d'un alternateur conventionnel.Overexcitation can be achieved with an excitation winding of lower resistance compared to that of a conventional alternator.
Ainsi dans le circuit de la figure 10, il est prévu deux interrupteurs Tl, T2, ici sous la forme de transistors, une diode de démagnétisation rapide DDMG, une diode de roue libre DRL.Thus in the circuit of FIG. 10, there are provided two switches T1, T2, here in the form of transistors, a fast demagnetization diode DDMG, a freewheeling diode DRL.
En mode démarreur les interrupteurs Tl et T2 sont fermes en sorte que le bobinage d'excitation LEXC est alimente, les diodes DRL et DDMG ne conduisant pas. Plus précisément l'interrupteur Tl est monte entre la ligne d'alimentation B+ de la batterie et l'entrée du bobinage LEXC, tandis que l'interrupteur T2 est monte entre la sortie du bobinage LEXC et la masse. La diode DDMG de démagnétisation est montée entre l'entrée de la bobine LEXC et la masse et ce en parallèle avec l'interrupteur T2. La diode DRL est montée entre la borne B+ et la sortie de la bobine LEXC.In starter mode, the switches T1 and T2 are closed so that the excitation winding LEXC is supplied, the diodes DRL and DDMG not driving. More precisely, the switch T1 is mounted between the supply line B + of the battery and the input of the winding LEXC, while the switch T2 is mounted between the output of the winding LEXC and the ground. The demagnetization DDMG diode is mounted between the input of the LEXC coil and the earth and this in parallel with the switch T2. The DRL diode is mounted between terminal B + and the output of the LEXC coil.
Il en resuite que l'on obtient une démagnétisation rapide lorsque les interrupteurs Tl et T2 sont ouverts, les diodes DRL et DDMG étant alors conductrices.As a result, a rapid demagnetization is obtained when the switches T1 and T2 are open, the diodes DRL and DDMG then being conductive.
En mode alternateur l'interrupteur Tl est ferme et l'interrupteur T2 commute pour avoir un rapport cyclique variable en fonction de l'état de charge et/ou de charges additionnelles.In alternator mode the switch Tl is closed and the switch T2 switches to have a variable duty cycle as a function of the state of charge and / or of additional charges.
Ce rapport cyclique varie entre un rapport cyclique maximum et des rapports cycliques inférieurs.This duty cycle varies between a maximum duty cycle and lower duty cycles.
Le circuit de la figure 10 peut être remplace par celui de la figure 11 avec des diodes montées en parallèles avec les interrupteurs Tl et T2.The circuit of Figure 10 can be replaced by that of Figure 11 with diodes mounted in parallel with the switches T1 and T2.
Le bobinage LEXC a sa sortie reliée directement a la masse et son entrée reliée a la borne B+ via le transistor Tl monte en parallèle avec la diode Dl .The LEXC winding has its output connected directly to ground and its input connected to terminal B + via the transistor Tl mounted in parallel with the diode Dl.
L'entrée du bobinage LEXC est reliée également a la masse via un circuit comportant une diode D3 montée en série avec l'interrupteur T2 monte en parallèle avec la diode D2.The LEXC winding input is also connected to ground via a circuit comprising a diode D3 connected in series with the switch T2 mounted in parallel with the diode D2.
En mode démarreur l'interrupteur Tl est ferme ou est l'objet d'une tension PWM. L'interrupteur T3 est ouvert.In starter mode, the switch Tl is closed or is the subject of a PWM voltage. Switch T3 is open.
En mode alternateur l'interrupteur Tl est l'objet d'une tension de régulation de type PWM et l'interrupteur T2 est ferme .In alternator mode, the switch T1 is subject to a PWM type regulation voltage and the switch T2 is closed.
La démagnétisation rapide est effectuée en bloquant les transistors Tl et T2.Rapid demagnetization is carried out by blocking the transistors Tl and T2.
Dans toutes les figures, la démagnétisation rapide évite de prélever inutilement du couple sur le moteur thermique au début du fonctionnement en mode alternateur. Le moteur thermique ne calera pas au début de sa mise en route - au régime de ralenti - car a ce moment la, la bobine d'excitation n'est pas activée. La magnétisation de la bobine d' excitation en mode alternateur se fait une fois le moteur lance. Cette démagnétisation est utilisée en cas de «Load dump». Bien entendu une fois le couple de démarrage installe rapidement, on peut réaliser d'autres formes de courbes, comme visible en pointillés a la figure 6. La courbe en pointillés permet une diminution progressive. On a représente également dans cette courbe le fonctionnement en mode alternateur, aucun couple inutile étant prélevé grâce a la démagnétisation rapide.In all the figures, rapid demagnetization avoids unnecessarily taking torque from the heat engine at the start of operation in alternator mode. The engine will not stall at the start of its start-up - at idle speed - because at this time, the excitation coil is not activated. The magnetization of the excitation coil in alternator mode is done once the engine starts. This demagnetization is used in the event of a “Load dump”. Of course once the starting torque quickly installs, other forms of curves can be produced, as shown in dotted lines in FIG. 6. The dotted curve allows a gradual reduction. Also shown in this curve is the operation in alternator mode, no unnecessary torque being taken off thanks to rapid demagnetization.
Apres le démarrage, le passage en mode alternateur peut se faire de manière connue avec une charge progressive, ou un contrôle de vitesses pour éviter le calage du moteur thermique du véhicule.After starting, switching to alternator mode can be done in a known manner with a progressive charge, or a speed control to avoid stalling of the vehicle's thermal engine.
Bien entendu en variante l'asservissement en mode alternateur peut être réalise avec une boucle ouverte.As a variant, of course, the control in alternator mode can be carried out with an open loop.
IL est donc possible de ne pas utiliser d'asservissement en température en mode alternateur.It is therefore possible not to use a temperature control in alternator mode.
La courbe de débit de l'alternateur (intensité en fonction du nombre de tours par minute) est dans un mode de réalisation programmée a l'aide de seuils de rapports cycliques de signaux a modulation de largeurs d' impulsions fixes par avance et correspondant aux besoins du véhicule automobile.The alternator flow curve (intensity as a function of the number of revolutions per minute) is in one embodiment programmed using thresholds of cyclic ratios of signals with modulation of pulse widths fixed in advance and corresponding to the motor vehicle needs.
Cette programmation réduit par exemple l' intensité aux fortes vitesses de rotation et aux débits importants par exemple de l'ordre de 90 a 120 Ampères pour notamment éviter d'utiliser des roulements a billes de support de l'arbre de rotor trop chers. Pour des raisons économiques, on peut donc se pénaliser dans les fortes vitesses de rotation. Dans les plages de faible vitesse, on réalise une surexcitation.This programming reduces, for example, the intensity at high speeds of rotation and at high flow rates, for example of the order of 90 to 120 amperes, in particular to avoid using excessively expensive bearings for supporting the rotor shaft. For economic reasons, we can therefore be penalized at high rotational speeds. In the low speed ranges, an overexcitation is carried out.
Il en est de même dans la plage de vitesse moyenne, au alentour de 3000 tours par minute, on réalise une surexcitation, le courant débite étant alors de l'ordre de 60 a 90 Ampères. Comme mieux visible à la figure 12 du dessus du point no, on réduit le débit, la courbe théorique étant représentée en pointillés. Ceci est preprogrammé à l'avance notamment en fonction des essais, le point no dépendant des applications. La surexcitation du bobinage d' excitation peut être réalisée en jouant sur le nombre d' Ampères-tours dudit bobinage. Bien entendu on peut, en mode alternateur, réaliser une surexcitation dans les grandes vitesses de rotation du rotor grâce au contrôle du paramètre précité. En variante on peut mettre en forme le bobinage d'excitation à l'aide d'un outil de conformage pour donner à celui-ci a sa périphérie externe une forme pointue ou une forme de tonneau afin que le bobinage vienne au plus près des dents axiales du rotor à griffes comme décrit par exemple dans le document FROO 06853 déposé le 29 mai 2000. Ceci est favorable pour la surexcitation.It is the same in the medium speed range, around 3000 revolutions per minute, an overexcitation is carried out, the current flow then being of the order of 60 to 90 amperes. As best seen in Figure 12 above point no, the flow is reduced, the theoretical curve being shown in dotted lines. This is pre-programmed in advance, in particular according to the tests, point no depending on the applications. The excitation winding can be overexcited by varying the number of ampere-turns of said winding. Of course, in alternator mode, it is possible to produce an overexcitation in the high rotational speeds of the rotor by controlling the above-mentioned parameter. As a variant, the excitation winding can be shaped using a shaping tool to give it, at its external periphery, a pointed shape or a barrel shape so that the winding comes as close as possible to the teeth. axial of the claw rotor as described for example in document FROO 06853 filed May 29, 2000. This is favorable for overexcitation.
Bien entendu l'alternateur-démarreur peut être implanté au niveau de l'embrayage du véhicule automobile comme décrit par exemple dans le document FR-A-2 782 356 déposé le 28 juillet 1999.Of course, the alternator-starter can be installed at the clutch of the motor vehicle as described for example in document FR-A-2 782 356 filed on July 28, 1999.
Ainsi le rotor de l'alternateur-démarreur peut être implanté entre le moteur à combustion interne du véhicule automobile et le plateau de réaction de l'embrayage à friction.Thus the rotor of the alternator-starter can be installed between the internal combustion engine of the motor vehicle and the reaction plate of the friction clutch.
Le rotor peut être porté par le volant d' entraînement en rotation de l'embrayage à friction, le plateau de réaction constituant alors l'extrémité arrière du volant d'entraînement.The rotor can be carried by the rotary flywheel of the friction clutch, the reaction plate then constituting the rear end of the flywheel.
L'alternateur-démarreur peut être sans balai. En variante l'alternateur-démarreur comporte un rotor a pôles saillants avec des bobinages d'excitation associés à chaque pôle. The alternator-starter can be brushless. As a variant, the alternator-starter comprises a rotor with salient poles with excitation windings associated with each pole.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour la commande de l'alimentation du bobinage d'excitation du rotor de l'alternateur-démarreur adapté à fonctionner en générateur électrique dans un mode alternateur et à fonctionner en moteur dans un mode démarreur, caractérisé en ce que l'on surexcite le bobinage d'excitation du rotor en mode démarreur pour maximiser le couple de démarrage de l'alternateur-démarreur.1. Method for controlling the supply of the excitation winding of the rotor of the alternator-starter suitable for operating as an electric generator in an alternator mode and for operating as a motor in a starter mode, characterized in that overexcites the excitation winding of the rotor in starter mode to maximize the starting torque of the alternator-starter.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on surexcite la tension aux bornes du bobinage d'excitation du rotor .2. Method according to claim 1, characterized in that the voltage at the terminals of the excitation winding of the rotor is overexcited.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surexcitation est réalisée par l'intermédiaire d'un survolteur électronique.3. Method according to claim 2, characterized in that the overexcitation is carried out by means of an electronic booster.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on surexcite en intensité le bobinage d' excitation. 4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the excitation winding is intensely excited.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on diminue la résistance du bobinage d'excitation.5. Method according to claim 4, characterized in that the resistance of the excitation winding is reduced.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'on diminue le nombre de spires du bobinage d'excitation et en ce que l'on augmente la section des spires. 6. Method according to claim 4 or 5, characterized in that the number of turns of the excitation winding is reduced and that the section of the turns is increased.
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on contrôle le rapport cyclique d'un signal à modulation de largeurs d' impulsions qui commande un commutateur qui lui- même commande l'alimentation du bobinage d'excitation.7. Method according to claim 4, characterized in that one controls the duty cycle of a signal with pulse width modulation which controls a switch which itself controls the supply of the excitation winding.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on désactive rapidement le bobinage d'excitation en fin du mode démarreur pour passer en mode alternateur .8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the excitation winding is quickly deactivated at the end of the starter mode to switch to alternator mode.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on surexcite le bobinage d'excitation uniquement en mode démarreur. 9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that one excites the excitation winding only in starter mode.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on surexcite l'alternateur-démarreur également en mode alternateur.10. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the alternator-starter is also excited in alternator mode.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la surexcitation est plus élevée en mode démarreur qu' en mode alternateur.11. Method according to claim 10, characterized in that the overexcitation is higher in starter mode than in alternator mode.
12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la courbe de débit en mode alternateur est programmée par avance en boucle ouverte. 12. Method according to claim 10 or 11, characterized in that the flow curve in alternator mode is programmed in advance in open loop.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la courbe de débit en mode alternateur est programmée à l'aide de seuils de rapports cycliques de signaux à modulation de largeurs d'impulsions et en ce que lesdits seuils sont fixés par avance. 13. Method according to claim 11, characterized in that the flow curve in alternator mode is programmed using thresholds of cyclic ratios of signals with pulse width modulation and in that said thresholds are fixed in advance.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à14. Method according to any one of claims 1 to
11 d'un alternateur-démarreur, caractérisé en ce qu'on contrôle un paramètre qui est fonction de la tension aux bornes du bobinage d'excitation et/ou du courant dans ce bobinage d'excitation pour maintenir ce paramètre en permanence d'un même côté d'une valeur seuil qui correspond à une température maximale admissible pour la machine électrique et ses composants .11 of an alternator-starter, characterized in that a parameter is controlled which is a function of the voltage at the terminals of the excitation winding and / or of the current in this excitation winding to maintain this parameter permanently for a same side of a threshold value which corresponds to a maximum admissible temperature for the electric machine and its components.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'on détermine la température d'un composant caractéristique et on asservit le paramètre de contrôle de façon à ce que cette température soit en permanence égale ou inférieure à une température maximale admissible pour la machine électrique et ses composants.15. Method according to claim 14, characterized in that the temperature of a characteristic component is determined and the control parameter is controlled so that this temperature is permanently equal to or lower than a maximum admissible temperature for the machine and its components.
16. Procédé selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu'on mesure la vitesse angulaire de l'alternateur et en ce que le paramètre de contrôle est comparé à une valeur seuil qui est fonction de la vitesse angulaire du rotor .16. Method according to one of claims 14 or 15, characterized in that the angular speed of the alternator is measured and in that the control parameter is compared with a threshold value which is a function of the angular speed of the rotor .
17. Procédé selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que le paramètre de contrôle est fonction de la tension ou du courant en sortie d'un circuit générant une tension de surexcitation et en ce qu'on asservit ce circuit pour maintenir le paramètre de contrôle par rapport a la valeur seuil .17. Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that the control parameter is a function of the voltage or current at the output of a circuit generating a overexcitation voltage and in that this circuit is controlled to maintain the control parameter with respect to the threshold value.
18. Procède selon l'une des revendications 14 a 17, caractérise en ce qu'on contrôle le rapport cyclique d'un signal a modulation de largeur d'impulsions qui commande un commutateur qui lui-même commande l'alimentation du bobinage α' excitation, pour maintenir ce rapport cyclique inférieur ou égal a un rapport cyclique de seuil. 18. Method according to one of claims 14 to 17, characterized in that one controls the duty cycle of a signal with pulse width modulation which controls a switch which itself controls the supply of the winding α ' excitation, to maintain this duty cycle less than or equal to a threshold duty cycle.
19. Procède selon la revendication 15, caractérise en ce que l'asservissement en température est mis en oeuvre en mesurant la température du composant le plus chaud et en le comparant a une tension de référence.19. The method of claim 15, characterized in that the temperature control is implemented by measuring the temperature of the hottest component and comparing it to a reference voltage.
20. Procède selon la revendication 15, caractérise en ce que l'asservissement est mis en oeuvre en estimant la température du composant le plus chaud a partir d'une température facile a mesurer. 20. The method of claim 15, characterized in that the control is implemented by estimating the temperature of the hottest component from a temperature easy to measure.
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