CH625370A5 - - Google Patents

Description

La présente invention se rapporte à un appareil de commande d'un moteur électrique à courant continu, en particulier 55 d'un moteur électrique de propulsion de voiture automobile.

L'un des principaux inconvénients des voitures automobiles à traction électrique alimentées à partir de batteries d'accumulateurs est leur faible autonomie, et l'on a cherché à augmenter cette autonomie par tous les moyens possibles, en agissant sur la 60 capacité massique des batteries, sur le poids des véhicules et sur le rendement du dispositif de traction. Pour augmenter ce rendement, on a été amené à prévoir des dispositifs de récupération d'énergie de freinage et de décélération. Les dispositifs connus de récupération d'énergie sont complexes et font souvent appel 65 à un génératuer auxiliaire pour pouvoir récupérer le maximum possible d'énergie, ce qui augmente d'autant le poids et le prix de revient du véhicule automobile. D'autre part, les procédés connus de commande des moteurs électriques ne permettent pas

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d'obtenir un fonctionnement optimal, à tous les régimes, aussi bien en traction qu'en récupération d'énergie.

Les moyens employés pour commander les moteurs à commande continus sont très nombreux. Ils consistent tous à ajuster la f.c.e.m. de l'induit et la f.e.m. du génératuer soit en agissant 5 sur la f.e.m. du générateur, au moyen de hacheurs d'induit en particulier, soit en réglant la f.c.e.m. de l'induit en modifiant l'excitation qui peut se faire avec un inducteur série, compound ou indépendant.

La commande ces moteurs peut se faire par étapes, manuel- 10 lement si on peut dire, avec des systèmes de couplage des sources d'alimentation ou avec des contacteurs. L'électronique a permis de simplifier l'intervention humaine dans ces moyens de commande par le procédé bien connu de l'asservissement. Si on désire commander le courant de l'induit, par exemple, une grandeur proportionnelle au courant d'induit est, à tout instant comparée à une grandeur de commande-la consigne. Les deux grandeurs sont rendues sensiblement égales grâce à un ensemble de dispositifs appropriés dont certains sont bien connus des 2Q

hommes de l'art. Il est déjà connu de commander les moteurs à courant continu au moyen de systèmes asservis comportant une commande du courant d'induit, l'excitation étant maximale, puis une commande de l'excitation au moyen d'un hacheur de courant d'inducteur afin de maintenir le courant d'induit. 25

Il est connu également d'utiliser le moteur à courant continu comme une génératrice en réglant d'abord - aux vitesses élevées - l'excitation; puis l'excitation étant maximale, en vitesse décroissante, en survoltant la tension d'induit avec un hacheur 3Q d'induit approprié, le courant d'induit étant ainsi maintenu.

L'asservissement constitue un procédé connu appliqué à la commande des moteurs à courant continu des véhicules électriques, soit que la commande du courant se fasse par l'accélérateur seul, aussi bien en traction qu'en récupération-freinage 35 électrique, soit que la commande se fasse avec l'accélérateur et que le freinage électrique soit assuré au moyen de la pédale de frein.

Dans la plupart des cas, les dispositifs adoptés sont complexes à cause des nombreux paramètres qu'il faut contrôler et 40 relier entre eux, et des différentes sécurités indispensables.

Ces paramètres sont: la vitesse du moteur, le courant d'induit, la température. Les sécurités comportent des limitations du courant d'induit en fonction de la température, des vitesses maximales et minimales du générateur, de la vitesse maximale 45 du moteur, de l'induction minimale pour un courant d'induit et une vitesse du moteur données.

Bien entendu, en freinage électrique, il est important de contrôler le courant d'induit en fonction des paramètres évoqués ci-dessus, les mêmes sécurités étant toujours imposées. 50

Ces paramètres étant liés entre eux, la difficulté consiste à trouver le ou les dispositifs susceptibles de les lier les uns par rapport aux autres aussi simplement que possible, en traction comme en récupération-freinage tout en incluant les différentes 55 sécurités.

Or, chaque paramètre correspond à un dispositif particulier ou à un ensemble de dispositifs élémentaires comportant chacun son signal de commande. Les différents signaux de commande de ces dispositifs élémentaires sont donc isolés entre eux sans 60 quoi ils seraient liés d'une manière unique en traction et en freinage alors qu'ils doivent être, la plupart du temps, couplés différemment selon le mode de fonctionnement du moteur.

La difficulté consiste donc à «coupler» les dispositifs élémentaires correspondant aux différents paramètres pour obtenir 65 un contrôle simple pour l'utilisateur en moteur ou en génératrice, selon le mode de fonctionnement, tout en assurant un fonctionnement quasi idéal de l'ensemble.

Plus particulièrement, on cherche à commander le courant d'induit au moyen de la pédale d'accélérateur dans tous les cas de fonctionnement du moteur.

Il est bien évident que le résultat cherché peut être obtenu de bien des manières plus ou moins complexes. En particulier, il est connu d'utiliser des circuits «logiques» pour coordonner les différentes fonctions en délimitant des domaines correspondant aux variations de tel ou tel paramètre.

Ainsi, en vitesse croissante, il est possible de saturer l'inducteur et de commander le hacheur d'induit. Le rapport cyclique de ce dernier étant devenu égal à 100%, un test logique peut permettre une désaturation progressive de l'inducteur; un autre test logique peut commander une limitation inférieure de l'excitation liée à son tour à un circuit permettant de comparer le courant d'excitation au courant d'induit et à la vitesse du moteur. Chacune des sécurités peut aussi faire l'objet d'un circuit particulier.

On voit que de tels systèmes deviennent très complexes à cause du nombre important de paramètres et de cas possibles en traction comme en freinage.

La présente invention a pour objet un appareil pour la commande d'un moteur électrique, en particulier de traction de véhicule automobile, permettant une commande simple et progressive et sans discontinuités et ne faisant pas appel à un générateur auxiliaire pour pouvoir récupérer le maximum d'énergie de freinage et de décélération. En outre cet appareil sera d'un poids le plus faible possible et d'un prix de revient le plus bas possible.

A cet effet l'appareil selon l'invention est défini comme il est dit dans la revendication 1.

Cette disposition permet:

1) deco-ordonner le fonctionnement des dispositifs élémentaires (hacheurs) sans l'emploi de tests logiques,

2) d'obtenir cette coordination en traction et en récupération,

3) de l'obtenir au moyen d'un circuit série unique en pont en commande et freinage,

4) d'obtenir cette coordination avec le fonctionnement des sécurités.

L'appareil selon l'invention comporte donc un pont parcouru par un courant proportionnel à la différence entre le signal de commande et le signal proportionnel au courant d'induit.

Le fonctionnement de l'appareil peut être réglé grâce à des résistances appropriées placées en parallèle avec les photoémetteurs placés dans les branches et dans la diagonale du pont.

La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple et illustré par le dessin annexé sur lequel:

- la figure 1 est un schéma de principe d'une partie des circuits de commande d'un moteur électrique, à excitation séparée, de traction d'un véhicule électrique, que comprend un appareil, et

- la figure 2 est un schéma de principe des circuits amplificateurs de commande du courant d'induit, de l'appareil conforme à la présente invention.

Le circuit représenté sur la figure 1 reçoit un signal de commande élaboré par un dispositif 1 à photocoupleur comportant une diode électro-luminescente 2 coopérant avec un phototransistor 3, le trajet lumineux entre la photo-diode 2 et le photo-transistor 3 étant occulté de façon variable par un volet mobile 4, ou dispositif analogue, relié à la pédale d'accélérateur (non représentée) du véhicule équipé du dispositif de commande de l'invention. La diode électro-luminescente 2 est reliée, via une résistance 5 de valeur appropriée, entre une borne 6, sur laquelle arrive la tension positive de la batterie, et la masse. Le collecteur du photo-transistor 3 est relié également à la borne d'alimentation 6, tandis que son émetteur est relié,

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éventuellement via un amplificateur de courant, à l'entrée + d'un amplificatuer opérationnel 7. De façon connue en soi, le photo-transistor 3 fournit à l'amplificateur 7 un signal qui est fonction de la position du volet mobile 4, c'est à-dire de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur et de la tension de sortie d'un amplificateur 77, comme expliqué ci-dessous. Il est évident qu'à la place du photo-coupleur 1, on peut utiliser tout dispositif permettant de fournir un courant ou une tension variables en réponse à la position de la pédale d'accélérateur.

L'entrée - de l'amplificateur 7 est reliée à la masse via une résistance 8, et est reliée à la sortie de l'amplificateur 7 via une résistance 9. De préférence, les résistances 8 et 9 sont sensiblement égales.

La sortie de l'amplificateur 7 est reliée à un sommet 10 d'un pont 11 dont le sommet opposé 12 est relié à la sortie d'un amplificateur opérationnel 13 délivrant une tension proportionnelle au courant d'induit, comme on l'expliquera ci-dessous. Les deux autres sommets du pont 11 sont référencés respectivement 14 et 15, le pont 11 étant réalisé de telle façon que le courant passe toujours, dans la diagonale passant par les sommets 14 et 15, du sommet 14 vers le sommet 15. Dans la branche du pont 11 passant entre les sommets 10 et 14, on branche une diode électroluminescente 16 constituant l'émetteur d'un premier photocoupleur, l'anode de la diode 16 étant branchée du côté du sommet 10 et la cathode du côté du sommet 14. En parallèle sur la diode électroluminescente 16, on branche un circuit série se composant d'une résistance variable 17 et d'une diode 18 qui peut éventuellement être remplacée par une résistance de valeur appropriée, la diode 18 étant branchée dans le même sens que la diode électroluminescente 16. La branche du pont 11 comprise entre les sommets 12 et 14 comporte une diode électroluminescente 19 constituant l'émetteur d'un second photocoupleur, l'anode de la diode 19 étant branchée du côté du sommet 12 et la cathode du côté du sommet 14. Dans la branche du pont 11 comprise entre les sommets 10 et 15, on branche une diode 20 dont l'anode est branchée du côté du sommet 15 et la cathode du côté du sommet 10. Dans la branche du pont 11 comprise entre les sommets 12 et 15, on branche une autre diode 21, son anode étant branchée du côté du sommet 15 et sa cathode du côté du sommet 12.

Dans la diagonale du pont 11 passant par les sommets 14 et 15, on branche le circuit série se composant d'un phototransistor 22 constituant le récepteur d'un troisième photocoupleur et d'une diode électroluminescente 23 constituant l'émetteur d'un quatrième photocoupleur, une résistance 24 étant branchée en parallèle sur la diode 23, le collecteur du phototransistor 22 étant branché sur le sommet 14 et son émetteur étant relié à l'anode de la diode électroluminescente 23 dont la cathode est reliée au sommet 15. Da cette façon, lorsque le phototransistor 22 est passant, un courant peut circuler du sommet 14 vers le sommet 15.

On voit donc que le pont 11 permet de faire circuler un courant dans la diagonale 14-15 soit en provenance de l'amplificateur 7, soit en provenance de l'amplificateur 13, le phototransistor 22 et la diode électroluminescente 23 étant toujours parcourus dans le même sens par le courant circulant dans la diagonale 14-15.

Le sommet 12 du pont 11 est relié à un sommet 25 d'entrée d'un pont classique à redresseurs 26 qui n'a pas été représenté en détail. Le sommet 27 du pont 26 opposé au sommet 25 est relié à la masse. Les deux autres sommets du pont 26 sont référencés 28 et 29 et sont tels que le courant de sortie du pont 26 circule, dans la diagonale 28-29, depuis le sommet 28 jusqu'au sommet 29. On relie au sommet 28 le collecteur d'un transistor 30 et l'une des extrémités d'une résistance 31. L'émetteur du transistor 30 est relié à l'anode d'une diode électroluminescente 32 constituant l'émetteur d'un cinquième photo-coupleur, la cathode de la diode 32 étant reliée au sommet 29 du pont 26. L'autre extrémité de la résistance 31 est reliée à une extrémité d'un potentiomètre ajustable 33 dont l'autre extrémité est reliée au sommet 29 du pont 26 et donc à la cathode de la diode électroluminescente 32, tandis que le curseur du poten-5 tiomètre 33 est directement relié à la base du transistor 30. Les éléments du circuit branché entre les sommets 28 et 29 du pont 26 sont choisis et réglés de telle façon que pour un certain courant passant dans la diagonale 28-29, la diode électroluminescente 32 émette une certaine quantité de lumière dans ledit io cinquième photocoupleur.

L'entrée + de l'amplificateur opérationnel 13 est reliée à une borne d'entrée 34, et son entrée - est reliée à la masse via une résistance 37 qui est avantageusement une thermistance disposée sur un endroit approprié de la carcasse du moteur. On 15 branche entre la sortie de l'amplificateur 13 et son entrée - une résistance variable 36. Le signal d'entrée de l'amplificateur 13 est appliqué entre les bornes 34 et 35, la borne 35 étant directement reliée à la masse. Les bornes d'entrée 34 et 35 sont reliées, de façon connue en soi, au circuit de courant d'induit de telle 20 façon que le courant d'induit ou un courant qui lui est proportionnel circule de la borne 35 vers la borne 34 lorsque le moteur de traction fonctionne en régime de traction, et que ce courant circule en sens inverse de la borne 34 vers la borne 35 lorsque ledit moteur de traction fonctionne en régime de récupération 25 d'énergie, comme une génératrice de courant continu. L'amplificateur opérationnel 13 comporte également un circuit de réglage de tension de seuil (non représenté). La sortie de l'amplificateur 13 est également reliée à l'entrée - d'un amplificateur opérationnel 38 dont l'entrée + est reliée à la masse. Toutefois, 30 on peut également relier l'entrée de l'amplificateur 38 à la sortie de l'amplificateur 7, car, comme expliqué ci-dessous, le courant d'induit s'annule pratiquement en même temps que le courant de commande à la sortie de l'amplificateur 7. L'amplificateur opérationnel 38 comporte également un circuit de réglage de la 35 tension de seuil (non représenté), tension réglée comme expliqué ci-dessous. La sortie de l'amplificateur 38 est reliée via une résistance 39 à la base d'un transistor 40. L'émetteur du transistor 40 est directement relié à la masse, et son collecteur est relié à une borne 41 de tension d'alimentation, qui peut avantageuse-40 ment être la même que la borne 6, via la bobine d'excitation 42 d'un relais (non représenté) d'inversion d'amplificateurs en traction et en récupération d'énergie, comme expliqué ci-dessous. En parallèle sur la bobine d'excitation 42, on branche un circuit série se composant d'une diode électroluminescente 43, 45 utilisée pour signaler le passage en régime de récupération d'une résistance 44 et d'une diode 45, l'anode de la diode 43 étant branchée du côté de la borne 41 et l'anode de la diode 45 étant branchée du côté de la résistance 44. On branche également en parallèle sur la bobine 42 une diode 46 dont la cathode est reliée 50 à la borne d'alimentation 41. Le collecteur du transistor 40 est également relié via une résistance 47 à la base d'un transistor 48 dont l'émetteur est directement relié au contact mobile 49 d'un interrupteur 50 qui est commandé par le dispositif de sélection (non représenté) marche-avant/marche-arrière du véhicule 55 équipé du circuit de la présente invention. Un premier contact fixe 51 de l'interrupteur 50 n'est relié à aucun circuit, tandis que le second contact fixe 52 de l'interrupteur 50 est directement relié à la masse. En marche avant du véhicule, le contact mobile 49 vient s'appuyer sur le contact fixe 51, et en marche arrière, il so vient sur le contact fixe 52. La base du transistor 48 est reliée via une résistance 53 à son émetteur ainsi qu'au contact mobile 49 de l'interrupteur 50 et au point de jonction de la résistance 44 et de la diode 45. Le collecteur du transistor 48 est relié à la borne d'alimentation en tension 41 via la bobine d'excitation 54 d'un 65 relais (non représenté) d'inversion de l'enroulement inducteur du moteur de traction (non représenté). En parallèle sur la bobine d'excitation 54, on branche une diode 55 dont la cathode est reliée à la borne 41.

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La sortie de l'amplificateur 13, qui est reliée au sommet 12 du pont 11, est également reliée à la base d'un transistor 56 dont le collecteur est relié à l'entrée de commande de fréquence 57b d'un générateur 57 de signaux rectangulaires à fréquence de récurrence variable et rapport cyclique fixe. On a choisi un tel générateur du fait que le rapport cyclique 100% n'est pas nécessaire pour commander le courant d'inducteur, et du fiat que le coefficient d'auto-induction de l'enroulement inducteur est généralement important (de l'ordre de grandeur de 1 H ou plus), la fréquence de découpage du courant d'inducteur pouvant varier dans une large gamme sans produire d'ondulation gênante. Toutefois, on pourrait utiliser un générateur de signaux de fréquence fixe et temps de conduction variable. Le générateur 57 est un générateur connu en soi et ne sera pas décrit en détail. La sortie 57a du générateur 57 est reliée à un amplificateur classique (non représenté) de commande du courant d'inducteur du moteur. L'émetteur du transistor 56 est relié à l'émetteur d'un phototransistor 58, constituant le récepteur dudit premier photocoupleur, ainsi qu'à l'une des extrémités d'une résistance 59 dont l'autre extrémité est reliée via une résistance 60 à une borne 61 recevant une tension négative appropriée - U0, ainsi qu'à la cathode d'une diode 62 dont l'anode est directement reliée à la masse. Le collecteur du phototransistor 58 est directement relié à une borne d'alimentation en tension 63, qui peut également être confondue avec les bornes 41 et 6. Le phototransistor 58 coopère avec la diode électroluminescente 16 de façon connue en soi pour former le premier photocoupleur.

L'émetteur d'un autre phototransistor 64, constituant le récepteur dudit deuxième photocoupleur, est directement relié à la masse et a son collecteur relié à ladite entrée 57b de commande en fréquence du générateur 57 via une résistance 65 et une diode 66 dont l'anode est reliée à ladite entrée 57b de commande du générateur 57. Le point commun à la résistance 65 et à la diode 66 est relié via une autre résistance 67 à la borne d'alimentation en tension 63. Le phototransistor 64 coopère avec la diode électroluminescente 19, de façon connue en soi, pour former le deuxième photocoupleur.

Le circuit de la figure 1 comporte également deux bornes d'entrée 68 et 69 reliées à un capteur (non représenté) de vitesse dudit moteur de traction. La borne 69 est directement reliée à la masse, et la borne 68 est reliée via une résistance 70 à l'anode d'une diode 71 dont la cathode est reliée à l'une des extrémités d'un potentiomètre 72, dont l'autre extrémité est reliée à la masse, ladite cathode de la diode 71 étant également reliée à l'une des extrémités d'une résistance 73 ainsi qu'à une des électrodes d'un condensateur 74 dont l'autre électrode est directement reliée à la masse. L'autre extrémité de la résistance 73 est reliée à l'une des extrémités d'une résistance 75 ainsi qu'à la cathode d'une diode Zener 76 dont l'anode est directement reliée à la masse. L'autre extrémité de la résistance 75 est reliée à l'entré - d'un amplificateur opérationnel 77 dont l'entrée 4-est directement reliée à la masse. La sortie de l'amplificateur 77 est reliée à son entrée - via une résistance ajustable de contre-réaction 78. La sortie de l'amplificateur 77 est également reliée via une résistance ajustable 79 à l'entrée + de l'amplificateur 7. Le circuit formé en particulier par la diode 71, la résistance du potentiomètre 72 et le condensateur 74 est un circuit de redressement de la tension alternative arrivant sur les bornes 68 et 69. Toutefois, on comprendra que si l'on délivre directement aux bornes 68 et 69 une tension continue proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur de traction, on pourra supprimer au moins la diode 71 et le condensateur 74.

Entre une borne d'entrée 80 du circuit de la figure 1 et la masse, on envoie une tension proportionnelle à la tension de la batterie d'accumulateur alimentant ledit moteur de traction. Entre la borne 80 et la masse, on branche le circuit série formé, dans l'ordre, par une résistance 81, la résistance d'un potentiomètre 82, et une résistance 83. Entre la borne 80 et le curseur du potentiomètre 82, on branche le circuit série formé par une résistance 84 et une autre résistance 85. On relie le point de jonction des résistances 84 et 85 à la base d'un transistor 86 dont l'émetteur est relié à la cathode d'une diode Zener 87 dont 5 l'anode est directement reliée à la masse. Le collecteur du transistor 86 est relié via une résistance 88 à une borne d'alimentation 89, qui peut être confondue avec les bornes 6,41 et 63. Le collecteur du transistor 86 est également relié à l'anode d'une diode 90 dont la cathode est reliée à la base d'un transistor 91. io La base du transistor 91 est également reliée à la cathode d'une diode 92 dont l'anode est directement reliée au curseur du potentiomètre 82. L'émetteur du transistor 91 est relié à l'émetteur du transistor 86 ainsi qu'à la cathode de la diode Zener 87. La cathode de la diode Zener 87 est reliée via une résistance 93 15 à la borne d'alimentation 89. La base du transistor 91 est également reliée, via une résistance 94, à la masse et est reliée à la cathode d'une diode 95 dont l'anode est reliée au curseur du potentiomètre 72. Le collecteur du transistor 91 est relié via une résistance 96 à la cathode d'une diode électroluminescente 97 20 constituant l'émetteur d'un sixième photocoupleur, son anode étant reliée à la borne d'alimentation 89.

Le circuit de la figure 1 comporte également un phototransistor 98 constituant le récepteur dudit quatrième photocou-25 pleur. Le collecteur du phototransistor 98 est directement relié à la borne d'alimentation 89, et son émetteur est relié via une résistance 99 à l'une des extrémités d'un potentiomètre 100 dont l'autre extrémité est reliée à une tension - U. En parallèle sur lesdites deux extrémités du potentiomètre 100, on branche 30 un condensateur de découplage 101. Le curseur du potentiomètre 100 est relié à l'entrée + d'un amplificatuer comparateur 102 à gain très élevé, de l'ordre de grandeur de plusieurs dizaines de milliers. L'entrée — de l'amplificateur comparateur 102 est reliée à la sortie d'un générateur 103 de signaux triangu-35 laires à fréquence de récurrence constante et à valeur moyenne nulle connu en soi, et qui ne sera pas décrit ci-dessous.

La sortie de l'amplificateur comparateur 102 est reliée via une résistance 104 à la base d'un transistor 105. L'émetteur du 40 transistor 105 est relié à la masse via une résistance 106 et un condensateur 107, le circuit constitué par la résistance 106 et le condensateur 107 formant de façon connue en soi un circuit de blocage rapide du transistor 105 en régime de commutation rapide. Le collecteur du transistor 105 est relié au contact mo-45 bile d'un inverseur 108 du relais (non représenté) dont la bobine d'excitation est référencée 42. Les deux contacts fixes de l'inverseur 108 sont respectivement reliés à des bornes de sortie 109 et 110 qui constituent les bornes d'entrée du circuit de la figure 2 décrit ci-dessous. Lorsque la bobine 42 n'est pas excitée, la so position de repos correspondante de l'inverseur 108 assure la liaison avec la borne 109.

Le circuit de la figure 1 comporte un phototransistor 111 constituant le récepteur dudit sixième photocoupleur, et un au-55 tre phototransistor 112 constituant le récepteur dudit cinquième photocoupleur. Les émetteurs des phototransistors 111 et 112 sont reliés ensemble et à la masse, et leurs collecteurs sont reliés ensemble et, via une résistance 113 à la base d'un transistor 114, ladite base étant reliée via une résistance 115 à la borne d'ali-60 mentation en tension 89. L'émetteur du transistor 114 est directement relié à la borne 89, et son collecteur est relié à la masse via une résistance 116. L'émetteur du transistor 114 est relié à l'anode d'une diode électroluminescente 117 constituant le récepteur dudit troisième photocoupleur, la cathode de la diode 65117 étant reliée au collecteur du transistor 114. On remarquera que tous les transistors du circuit de la figure 1 sont des NPN, sauf le transistor 114 qui est un P N P, mais on pourrait également inverser les types d'au moins certains transistors.

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On a représenté sur la figure 2 le schéma de principe d'un exemple de réalisation d'un circuit de commande du courant d'induit relié aux bornes 109 et 110 du circuit de la figure 1.

La borne 110 est reliée, via une résistance 118 au point de jonction d'un circuit parallèle se composant d'un condensateur 119 et d'une résistance 120 avec une résistance 121. Le circuit parallèle formé par le condensateur 119 et la résistance 120 est relié d'autre part à la base d'un transistor 122. La résistance 121 est reliée d'autre part à l'émetteur du transistor 122. L'émetteur du transistor 122 est relié via un circuit parallèle formé par une diode 123 et une inductance 124 à une borne 125 alimentée par une tension égale à la tension de batterie + 2 volts environ, obtenue par exemple à l'aide d'un convertisseur continu-continu classique, l'anode de la diode 123 étant du côté de l'émetteur du transistor 122.

L'émetteur du transistor 122 est également relié à la cathode d'une diode 126 dont l'anode est reliée au collecteur d'un transistor 127. Le collecteur du transistor 122 est directement relié à la base du transistor 127. Le collecteur du transistor 127 est relié à une borne 128 reçevant une tension d'alimentation égale à la tension de batterie + 1 volt, qui peut également être obtenue à l'aide d'un convertisseur continu-continu, qui est, de préférence, le même que celui alimentant la borne 125.

L'émetteur du transistor 127 est relié à la base d'un transistor 129 dont le collecteur est relié, d'une part, directement à une borne 130 sur laquelle arrive la tension de la batterie d'alimentation du moteur, et d'autre part, à la cathode d'une diode 131 dont l'anode est reliée à l'émetteur du transistor 129.

La base du transistor 127 est reliée via une résistance 132 à l'émetteur du transistor 129. La base du transistor 129 est reliée via le circuit série formé par une résistance 133 et une inductance 134 à son émetteur. L'émetteur du transistor 129 est relié via une inductance 135 à une des bornes de l'induit 136 du moteur (non représenté) de propulsion du véhicule, l'autre borne de l'induit 136 étant reliée à la masse.

La borne 109 est reliée via une résistance 137 à la base d'un transistor 138 dont le collecteur est relié au point de jonction de la résistance 132, de l'inductance 134, de l'émetteur du transistor 129, de l'anode de la diode 131, et de l'inductance 135. La base du transistor 138 est reliée de la diode 131, et de l'inductance 135. La base du transistor 138 est reliée à la masse via une résistance 139. L'émetteur du transistor 138 est relié à la base d'un transistor 140 ainsi qu'à la masse via le circuit série formé par une résistance 141 et une inductance 142. Le collecteur du transistor 140 est relié à l'émetteur du transistor 129 ainsi qu'à la cathode d'une diode 143 dont l'anode est reliée à la masse. L'émetteur du transistor 140 est directement relié à la masse.

On va maintenant expliquer le fonctionnement du circuit de la figure 1. Supposons qu'à l'état initial ce circuit vienne d'être branché sur sa tension d'alimentation et que le véhicule dans lequel il est monté soit au repos, le moteur de traction étant à excitation séparée.

A partir de cet instant initial, on suppose que le conducteur enfonce progressivement l'accélérateur. Le volet mobile 4, qui est mécaniquement solidaire de l'accélérateur, se déplace de façon à libérer progressivement le trajet des rayons lumineux émis par la diode électroluminescente 2 et captés par le phototransistor 3. Le phototransistor 3, qui était bloqué à l'instant initial, car le volet mobile 4 interceptait tous les rayons lumineux émis par la diode électroluminescente 2, devient de plus en plus passant et envoie un signal constamment croissant à l'entrée + de l'amplificateur 7. Le signal constamment croissant à l'entrée + de l'amplificateur 7 produit au sommet 10 du pont 11 une tension constamment croissante depuis la valeur de zéro qui y était présente audit instant initial. Cette tension constamment croissante au sommet 10 produit dans la diode électroluminescente 23, se trouvant dans la diagonale 14-15 du pont 11, un courant constamment croissant. Le phototransistor 98, formant ledit quatrième photocoupleur avec la diode électroluminescente 23, et qui était bloqué audit instant initial, devient progressivement passant au fur et à mesure de l'augmentation du courant traversant la diode électroluminescente 23. Le photo-5 transistor 98 fait donc passer dans le potentiomètre 100 un courant progressivement croissant, et le comparateur 102 reçoit sur son entrée + une tension progressivement croissante. Cette tension progressivement croissante à l'entrée + du comparateur 102, recevant sur son entrée — la tension triangulaire envoyée io par le générateur 103, produit à la sortie du comparateur 102 à grand gain, des signaux rectangulaires à fréquence de récurrence fixe et temps de conduction augmentant au fur et à mesure de l'augmentation de conduction du phototransistor 98. Cette tension rectangulaire est envoyée, en régime de traction, comme 15 expliqué ci-dessous, sur la borne 109 via le transistor 105, et fait augmenter, de manière connue en soi, le courant d'induit depuis la valeur nulle qu'il avait audit instant initial. L'augmentation du courant d'induit est transmise, par l'intermédiaire de l'amplificateur 13, au pont 11 en faisant augmenter le potentiel du som-20 met 12, le potentiel du sommet 12 étant toujours inférieur à celui du sommet 10 en régime de traction, et la vitesse de rotation du moteur augmente depuis une valeur nulle. L'augmentation du potentiel au sommet 12 du pont 11 fait augmenter le courant passant dans la branche 12-14 du pont 11, et la diode 25 électroluminescente 19, qui n'émettait pas de lumière audit instant initial, émet une lumière de plus en plus intense, ce qui rend de plus en plus passant le phototransistor 64, qui était bloqué audit instant initial. L'augmentation de conductibilité du phototransistor 64 fait diminuer le potentiel à l'entrée 57b du généra-30 teur 57 qui est réalisé de telle façon qu'une diminution de potentiel à son entrée de commande 57b fasse augmenter sa fréquence de récurrence, et inversement, une augmentation de potentiel sur ladite entrée 57b faisant diminuer sa fréquence de récurrence. L'augmentation de la fréquence de récurrence des 35 signaux produits par le générateur 57 fait augmenter, de façon connue en soi, le courant fourni à l'enroulement inducteur. Le courant d'inducteur, qui était nul audit instant initial, augmente donc et atteint rapidement sa valeur de saturation si l'augmentation de vitesse de rotation du moteur se poursuit. Dans un 40 exemple de réalisation, pour lequel le courant d'induit du moteur avait une valeur maximale d'environ 150 ampères et une valeur nominale d'environ 70 ampères, la saturation du courant d'inducteur était atteinte pour un courant d'induit d'environ 50 ampères.

45 La résistance ajustable te 17, qui est branchée en parallèle sur la diode électroluminescente 16, est choisie de valeur inférieure à celle de la résistance 24 branchée en parallèle sur la diode électroluminescente 23. Dans une exemple de réalisation, la valeur de la résistance 17 est d'environ 68 ohms, alors que la 50 valeur de la résistance 24 est d'environ 330 ohms. Par conséquent, la diode électroluminescente 23 est parcourue, à partir dudit instant initial, par un courant plus important que celui traversant la diode électroluminescente 16, et la diode 23 se sature donc avant la diode 16. Par conséquent, le phototransis-55 tor 98 faisant partie dudit quatrième photocoupleur, sera saturé plus rapidement que le phototransistor 58 faisant partie dudit premier photocoupleur.

Si l'augmentation du courant de commande se poursuit, le phototransistor 98 se sature rapidement, et le temps de conduction des signaux envoyés par le transistor 105 à l'amplificateur de courant d'induit devient égal à la période de récurrence desdits signaux, c'est-à-dire que l'on atteint un rapport cyclique de 100% de ces signaux. Dans l'exemple de réalisation précité, le moteur électrique était un moteur à courant continu de traction d'un véhicule automobile et était associé à un dispositif varia-teur mécanique de vitesse permettant à la fois d'adapter le couple du moteur à sa charge, de réaliser un dispositif de transmis-

60

65

7

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sion différentiel, et de maintenir le régime optimal du moteur nution simultanée du courant d'induit et d'inducteur, et ce, jus-

aussi bien en traction qu'en régime de récupération d'énergie et qu'à l'annulation simultanée de ces deux courants.

de freinage. Toutefois, il est bien entendu que l'invention n'est On remarquera que pendant cette première phase de décé-

pas limitée à un moteur de traction de véhicule automobile, et lération, la vitesse du moteur varie relativement peu, du fait de qu'elle peut s'appliquer à la commande de tout moteur électri- 5 son inertie et du temps relativement bref de cette phase (environ que à courant continu à excitation shunt, compound, ou de pré- 0,1s). On remarquera que la tension du sommet 12 du pont 11,

férence, à excitation séparée. c'est-à-dire la tension de sortie de l'amplificateur 13, suit les

Dans le mode de réalisation précité, un rapport cyclique de variations de la tension du sommet 10 du même pont 11, c'est-à-

100 % desdits signaux envoyés par le transistor 105 correspon- dire la tension de sortie de l'amplificateur 7, en étant inférieure dait à une vitesse de rotation du moteur d'environ 2 700 tours 10 à cette dernière en valeur absolue: en régime de traction, la par minute. Si la vitesse de rotation du moteur augmentait au tension de sortie de l'amplificateur 13 est moins positive que la delà de cette valeur de 2 700 tours par minute, ledit dispositif tension de sortie de l'amplificateur 16, et en régime de décéléra-variateur mécanique de vitesse entrait en action pour une vitesse tion, la tension de sortie de l'amplificateur 13 est moins négative de rotation du moteur d'environ 3 000 tours par minute. que celle de l'amplificateur 7. Lors de l'annulation du courant

Si, alors, le courant de commande augmente encore (photo- 15 d induit, ces deux tensions sont égales.,

transistor 3 de plus en plus illuminé par la diode électrolumines- *la fm de 1f,?r,emiefe e,Precltee ^ décélération, lors-

cente 2), la diode électroluminescente 16 s'éclaire de plus en \ue Ie™nt d indult 8 annuIe' "e comparateur 38' est.

plus, ce qui rend le phototransistor 58 de plus en plus passant, chaTf: det^ter le P.assafe P^.fro de f dlnduU'.,

dérivant ainsi une partie du courant passant dans la résistance prodmt a sa solX* un S1f P°S.fj'son entree + r?ee 3 la

59, ce qui entraîne une diminution du courant du collecteur du 2omass1e" Ce S1.gnal ^sortle P08"lf du comparateur 38 rend pas-

transistor 56, donc une augmentation du potentiel à l'entrée 57b sant e transistor 40'1U1 ff J?oc^ au?aravan,t2ce 1U1 fai*

en j 1 e* circuler un courant dans la bobine d excitation 42 commandant du generateur 57, et par conséquent une diminution delà fre- „ -

quence de récurrence des signaux fournis par le générateur 57. 1 ™on du contact inverseur 108 et e collecteur du transe-

Cette diminution de la fréquence des signaux fournis par le tor 105 se ^vf rehe a'a borne 11 °'alors 11 etalt relie générateur 57 entraîne la diminution du courant d'inducteur, 25 auparavan a a rne .

qui avait atteint la valeur de saturation, comme précisé ci-des- En.°*re' 1°rs(îue ^ transistor 40 est rendu passant, son sus, et ce, de façon que le rapport: (tension de la batterie - ^ lel de CO"eCte"r dln"fe'et Ia dlode électroluminescente a ~ ♦ \ / a ' • * 43 s illumine. Cette diode 43 est avantageusement disposée sur force contre electromotnce du moteur) / somme des résistances . ... . . , , , .

du circuit d'induit = courant d'induit, soit pratiquement main- le tableaude b?5d du vehicule et «gnalelepassage en regime de tenu pour toutes les vitesses de rotation du moteur supérieures à 30 ^uperation d energie qui commence des 1 inversion de 1 mver-

la valeur précitée pour laquelle le rapport cyclique des signaux seur • , . ,.

rectangulaires fournis par le hacheur de courant d'induit est égal „ Apres son passage par zero le courant d induit s inverse, et

à 100%, c'est-à-dire, toujours pour l'exemple précité, pour des ,entree ^ de 1 amPIlflcate"r 13 dev^ P°81tfe Par raPPort a

„11 a• o nc\c\ \ • J - • c ma 1 entree 35, ce qui donne a la sortie de I amplificateur 13 une vitesses allant d environ 2 700 tours par minute a environ 5 500 . . , , . . * „ ,,

tours par minute, le courant d'induit étant alors régulé à l'aide 35 tension de Plus en Plu8 neëative * ^mesure de 1 augmen-

du courant d'inducteur par l'intermédiaire du photocoupleur [,atIon,e" sens "lvfse du co™ d indf 'la tension desortie de comprenant les éléments 16 et 58, le quatrième photocoupleur 1 ^pl^cateur 7 devenant de plus en plus negative en étant comprenant les éléments 23 et 98 n'agissant plus, la diode élec- s"lvle Par Ia tenslon densortl® de 1 amplificateur 13 ; la diode troluminescente 23 étant saturée, comme précisé ci-dessus. Par électroluminescente 19 est alors traversee par un courant crois-

conséquent, dans le mode de réalisation précité, la vitesse du 40 8ant'ce 1U1 fait 1ue ^ phototransistor 64, qui était bloque,

véhicule est régulée, à partir d'une vitesse d'environ 25 km/ devient passant, entramant 1 augmentation du courant d indue-

^ a ++' - o nr\r\ teur et de la force electromotnce du moteur fonctionnant alors heure, correspondant a la vitesse de rotation d environ 2 700 , , . ^ .

tours par minute du moteur, jusqu'à la vitesse maximale, par la en generatrice. Cette force electromotnce qui était nulle pour seule action du courant d'inducteur. un courant d inducteur et un courant d induit nuls, passe par une

45 valeur egale a la tension de la batterie d alimentation du moteur,

On va maintenant expliquer la phase de décélération du aux pertes près, puis si la décélération se poursuit toujours, cette moteur depuis sa vitesse maximale de rotation jusqu'à 1 arrêt. A force électromotrice devient supérieure à la tension de batterie la vitesse maximale, le rapport cyclique précité des signaux en- augmentée des pertes diverses (diodes, conducteurs). Ensuite, le voyés par le transistor 105 est de 100%, et le courant d'indue- courant d'induit devient égal au rapport:

teur est inférieur à sa valeur de saturation, comme expliqué ci- 50 .

dessus. Lorsque le conducteur relâche progressivement l'accélé- —A EL

rateur, le courant du commande fourni au pont 11 diminue, et 2 R

en particulier, le courant traversant la diode électrolumines- V étant la force électromotrice du moteur fonctionnant en géné-cente 16, ce qui fait que le courant traversant le phototransistor ratrice, UA étant la tension de batterie, UP la chute de tension 58, coopérant avec la diode 16 dans ledit premier photocou- 55 due aux pertes et 2 R, la somme des résistances du circuit de pleur, diminue, ce qui fait augmenter le courant d'inducteur. Du courant d'induit. Le rapport cyclique des signaux transmis par le fait que la force contre-électromotrice du moteur augmente transistor 105 est alors nul, et si la vitesse de rotation du moteur alors, la différence entre sa tension d'alimentation et sa force est supérieure au seuil précité, pour lequel le courant d'induc-contre-électromotrice diminue, ce qui fait diminuer le courant teur atteint la saturation (environ 2 700 tours/minute pour d'induit, qui avait auparavant une valeur supérieure à 50 am- 60 l'exemple précité), la régulation du courant d'induit est compères pour l'exemple de réalisation précité avec un moteur à mandée par le seul courant d'inducteur.

tension nominale de 96 volts et courant induit nominal de 70 La vitesse de rotation du moteur continuant à décroître,

ampères. L'augmentation du courant d'inducteur ne se poursuit passe par la valeur pour laquelle le courant d'inducteur a sa qu'un bref instant, car le courant d'induit diminue rapidement valeur de saturation, le courant passant dans la diode électrolu-

comme précisé ci-dessus, et du fait que la diode électrolumines- 65 minescente 19 étant maximal. Pendant cette seconde phase du cente 23, shuntée par la résistance 24, commence à se désaturer, processus de décélération, phase comprise entre l'annulation entraînant la diminution de la conduction du phototransistor 98 des courants d'inducteur et d'induit et la saturation du courant et, par suite, la diminution du courant d'induit. On a alors dimi- d'inducteur, la force électromotrice du moteur fonctionnant en

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génératrice est suffisamment élevée pour lui permettre de charger directement la batterie via l'inductance 135 et la diode 131.

Si la vitesse de rotation du moteur décroît encore, la force électromotrice maximale du moteur fonctionnant en génératrice devient inférieure à la tension de la batterie additionnée de la chute de potentiel due aux pertes, et le courant d'induit décroît très légèrement en valeur absolue. Le courant passant dans la diode électroluminescente 19 est à la valeur de saturation, et le courant traversant la diode électroluminescente 23 augmente depuis une valeur relativement faible qu'il avait auparavant, ce qui fait que le courant traversant le phototransistor 98 augmente également depuis la faible valeur qu'il avait auparavant, commandant ainsi l'augmentation du rapport cyclique des signaux transmis par le transistor 105 depuis la valeur pratiquement nulle qu'il avait auparavant. Ainsi, le circuit de l'invention permet de maintenir, tout au moins au début de la troisième phase du processus de décélération lorsque la force électromotrice du moteur fonctionnant en génératrice devient inférieure à la tension de batterie aux pertes près, le courant d'induit pratiquement constant par maintien du courant dans l'inductance 135 en chargeant cette inductance 135 par l'induit 136 via le transistor de commutation 140 pendant des temps croissant au fur et à mesure de la diminution de la vitesse de rotation du moteur. Par conséquent, le circuit: hacheur de courant d'induit-amplifica-teur (comprenant les transistors 138 et 140) — induit fonctionne en survolteur pour charger la batterie au début de ladite troisième phase.

Enfin, si la vitesse de rotation du moteur décroît toujours et s'annule, le rapport cyclique des signaux transmis par le transistor 105 atteint 100%, le courant d'induit ne peut plus alors être maintenu, et diminue jusqu'à s'annuler à l'arrêt du moteur, donc à l'arrêt du véhicule. Ainsi, on peut récupérer le maximum possible d'énergie de décélération et de freinage en changeant la batterie de traction, avec une machine unique.

On remarquera que, dans le fonctionnement du moteur décrit ci-dessus, ce moteur a, en régime de traction, une caractéristique similaire à celle d'un moteur à excitation série lorsque le courant d'induit a une valeur comprise entre 0 et I0,10 correspondant à un courant d'inducteur ayant sa valeur de saturation. Dans l'exemple précité, c'est-à-dire pour un moteur de tension nominale 96 volts et de puissance 5,5 kW, IQ a une valeur d'environ 40 à 50 ampères, c'est-à-dire à peu près la moitié du courant d'induit nominal. Par contre, en phase de récupération d'énergie, le moteur fonctionnant en génératrice a toujours une caractéristique similaire à celle d'une machine à excitation shunt.

Le circuit comprenant en particulier les amplificateurs 7 et 13 et le pont 11 étant un circuit d'asservissement du moteur, l'effet produit a toujours tendance à s'opposer à la cause. Cette cause, qui est par exemple la diminution de la tension de sortie de l'amplificateur 7, entraîne une diminution du courant dans les diodes électroluminescentes 16 et 23 et est compensée par l'effet qui est la diminution de la tension de sortie de l'amplificateur 16, c'est-à-dire la diminution du courant d'induit. En outre, la tension de sortie de l'amplificateur 13 est proportionnelle au courant d'induit. Par conséquent, en prenant comme paramètre la vitesse de rotation du moteur, la pédale d'accélération reliée au volet mobile 4 et commandant le courant délivré par le phototransistor 3, commande la tension de sortie de l'amplificateur 7, donc celle de l'amplificateur 13, donc le courant d'induit, et par conséquent la pédale d'accélérateur commande le couple moteur ou ralentisseur en régime de traction aussi bien qu'en régime de récupération d'énergie.

Le rôle de l'amplificateur 77 représenté sur la figure 1 est de permettre d'obtenir une tension négative à l'entrée de commande + de l'amplificateur 7 lorsque le courant de commande délivré par le phototransistor 3 est suffisamment faible ou même nul en régime de récupération d'énergie. Ledit amplificateur 77 a également pour rôle de permettre d'annuler le courant d'inducteur à l'arrêt du moteur. Si l'on supprimait l'amplificateur 77, on pourrait annuler le courant d'inducteur en envoyant à 5 l'entrée + de l'amplificateur 7 une tension négative appropriée, de l'ordre de quelques volts. Le fonctionnement du véhicule ne serait pratiquement pas perturbé et on aurait à l'arrêt du moteur, dès que le circuit représenté sur le dessin serait alimenté en tension, un courant d'inducteur ayant pratiquement immédiate-îo ment sa valeur de saturation.

Il est évident que si, à un moment quelconque du régime de récupération d'énergie, le conducteur enfonce à nouveau la pédale d'accélérateur, le circuit de commande de la présente invention repasse dans l'état correspondant au régime de traction, 15 et l'on a en particulier basculement de l'inverseur 108 et extinction de la diode électroluminescente 43.

Les circuits amplificateurs représentés sur la figure 2 sont de conception classique, à l'exception de l'alimentation du collecteur du transistor 127 par une tension supérieure d'environ 1 20 volt à la tension de batterie, et à l'exception de l'alimentation de l'émetteur du transistor 122 par une tension supérieure d'environ 2 volts à la tension de batterie. Les tensions d'alimentation du collecteur du transistor 127 et de l'émetteur du transistor 122 peuvent être obtenues par exemple à l'aide d'un convertisseur 25 continu-continu alimenté par la batterie d'alimentation du moteur de traction, car les courants passant dans ces deux transistors sont relativement faibles, et les pertes dues à l'utilisation du convertisseur précité sont négligeables vis-à-vis des économies d'énergie réalisées grâce à la meilleure saturation de ces deux 30 transistors obtenue par ces deux tensions supérieures à la tension de batterie. En effet, en survoltant le collecteur du transistor 127 et l'émetteur du transistor 122 par rapport à leurs bases respectives, on augmente la saturation de ces deux transistors, lorsqu'ils sont passants, c'est-à-dire que l'on a beaucoup moins 35 de pertes de courant dans ces deux transistors. Ainsi, on a constaté dans un exemple de réalisation, que l'on pouvait réduire les pertes dues à ces deux transistors de plusieurs dizaines de watts grâce à ce survoltage.

Comme précisé ci-dessus, il est préférable d'employer un 40 moteur à courant continu à excitation séparée, car on peut ainsi agir de façon séparée sur l'inducteur et sur l'induit, ce qui permet évidemment une très grande souplesse de commande du moteur.

Si l'on employait un moteur à excitation série, on pourrait 45 évidemment supprimer le générateur 57, mais il faudrait remplacer le relais (non représenté) commandé par la bobine d'excitation 54 par un inverseur bipolaire dont les contacts puissent supporter le courant d'induit qui peut être très élevé. D'autre part, on ne pourrait pas réguler la vitesse de rotation du moteur 50 en agissant uniquement sur l'inducteur, à moins de shunter partiellement, aussi bien en traction qu'en récupération d'énergie, le circuit d'inducteur, à l'aide d'une résistance ohmique de faible valeur. Cependant, dans ce dernier cas, il faudrait trouver un shunt de très faible valeur ohmique que l'on pourrait facilement 55 connecter et déconnecter alternativement sur l'inducteur pour assurer la régulation. Un tel shunt ne pourrait même pas être constitué par un thyristor ou dispositif semi-conducteur équivalent actuellement connu, car sa tension résiduelle est beaucoup trop élevée.

60 Si l'on utilisait un moteur à excitation shunt, on ne pourrait pas réaliser d'asservissement de vitesse, car l'inducteur de tels moteurs n'est pas accessible, et l'on pourrait uniquement effectuer un asservissement du couple par découpage du courant, mais l'on n'aurait évidemment pas la souplesse d'utilisation que 65 l'on obtient avec un moteur à excitation séparée.

On pourrait utiliser un moteur à excitation compound, et l'on emploierait alors pratiquement le même circuit que celui représenté sur la figure 1, mais il faudrait prévoir le court-circui-

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tage de l'enroulement série en régime de récupération d'énergie et en marche arrière. Il faudrait suralimenter l'inducteur en fonction du rapport des inductions obtenues grâce à l'excitation série et grâce à l'excitation parallèle.

Le pont 11 comporte, dans sa diagonale 14-15, un phototransistor 22 qui est normalement saturé par la diode électroluminescente 117 coopérant avec lui. En effet, cette diode électroluminescente 117 est en parallèle sur le transistor 114 qui est normalement bloqué par les phototransistors 111 et 112 qui sont reliés à sa base et qui sont normalement bloqués, comme expliqué ci-dessous. Dès que l'un des phototransistors 111 ou 112 est débloqué, il débloque le transistor 114, ce qui diminue la différence de potentiel entre son émetteur et son collecteur, d'où diminution de luminosité de la diode électroluminescente 117 entraînant la diminution de conduction du phototransistor 22. La diminution de conduction du phototransistor 22 entraîne la diminution du courant dans la diagonale 14—15 du pont 11. Du fait que le courant passant dans le pont 11 diminue, on voit en particulier que la luminosité de la diode électroluminescente 23 diminue, ce qui diminue le courant d'induit et évite toute détérioration de la batterie ou du moteur.

Le phototransistor 111 coopère avec la diode électroluminescente 97 pour assurer une sécurité en cas de survitesse du moteur et en cas d'augmentation ou de diminution excessive de la tension de batterie, comme expliqué ci-dessous.

La sécurité en cas de survitesse du moteur est commandée par un capteur de vitesse du moteur (non représenté) relié aux bornes 68 et 69 du circuit de la figure 1. La tension alternative produite par le capteur de vitesse aux bornes 68 et 69 est redressée par la diode 71 et le condensateur 74, et la tension continue résultante apparaît aux bornes du potentiomètre 72. Une partie de la tension développée aux bornes du potentiomètre 72 est prélevée sur son curseur et envoyée aux bornes de la résistance 94 de polarisation de la base du transistor 91. Lorsque la vitesse du moteur augmente de façon excessive, le tension de polarisation de la base du transistor 91 augmente et rend passant ce transistor pour un certain seuil réglé à l'aide du potentiomètre 72. Dès que le transistor 91 est rendu passant, la diode électroluminescente 97 s'illumine, ce qui rend passant le phototransistor 111, qui à son tour rend passant le transistor 114, ce qui fait diminuer la conductibilité du phototransistor 22, comme expliqué cidessus. Cette diminution de conductibilité du phototransistor 22 fait diminuer le courant passant dans la diagonale 14—15, donc la luminosité de la diode 23 diminue, ce qui fait diminuer le courant d'induit, donc la vitesse du moteur. On obtient donc une sécurité en cas de survitesse du moteur, par régulation de cette vitesse.

La sécurité en cas de surtension ou de sous-tension de la batterie fonctionne de la façon suivante: on envoie sur la borne 80 une tension proportionnelle à la tension de batterie, ou bien directement la tension de batterie. Cette tension apparaît aux bornes du circuit série formé par les résistances 81 et 83 et le potentiomètre 82. On prélève entre le curseur du potentiomètre 82 et la masse une tension réglable qui est également proportionnelle à la tension de batterie. Cette tension réglable est envoyée via la diode 92 sur la base du transistor 91, dont l'émetteur reçoit la tension de référence de la diode Zener 87. Lorsque la tension de la batterie augmente et dépasse une valeur prédéterminée, la tension envoyée sur la base du transistor 91 via la diode 92 augmente jusqu'à rendre ce transistor 91 passant et provoquer le déblocage du phototransistor 111 qui à son tour provoque la diminution de conductibilité du phototransistor 22 comme déjà expliqué ci-dessus.

Il est évident que si la cause ayant déclenché la diminution de conductibilité du phototransistor subsiste, ce dernier se bloque, et il y a arrêt du moteur par annulation du courant d'induit et d'inducteur.

Les résistances 84 et 85 sont calculées, en fonction des résistances 81 et 83 et de la valeur du potentiomètre 82, de façon à assurer à la base du transistor 86 un potentiel le rendant normalement conducteur tant que la tension de la batterie ne descend 5 pas en dessous d'une valeur de seuil déterminée, le potentiel d'émetteur du transistor 86 étant également fixé par la diode Zener 87. Si la tension de batterie passe en-dessous dudit seuil déterminé, le circuit comprenant les éléments 81 à 85 tend à bloquer le transistor 86, ce qui fait augmenter son potentiel de io collecteur. Cette augmentation est transmise via la diode 90 à la base du transistor 91 en le rendant passant, ce qui provoque la diminution de conductibilité du phototransistor 22 selon le processus décrit ci-dessus. On assure donc ainsi une sécurité en cas de diminution excessive de la tension de batterie.

15 Le pont redresseur 26 branché entre le sommet 12 du pont 11 et la mase permet d'assurer une limitation du courant d'induit. En effet, le pont redresseur 26 reçoit une tension proportionnelle au courant d'induit par l'intermédiaire de l'amplificateur 13. A l'état normal, c'est-à-dire lorsque la commande du 20 courant d'induit est telle que ce courant ne dépasse pas une valeur maximale autorisée, la tension entre les sommets ou bornes de sortie 28 et 29 du pont 26 est peu élevée, et la tension développée entre l'émetteur et la base du transistor 30 bloque celui-ci. Lorsque le courant d'induit augmente et dépasse une 25 certaine valeur, la tension aux bornes 28-29 du pont 26 augmente, la différence de potentiel entre la base et l'émetteur du transistor 30 augmente, et ce dernier devient passant au-delà dudit seuil. Lorsque le transistor 30 devient passant, la diode électroluminescente 32 s'illumine et rend passant le phototran-30 sistor 112 avec lequel elle coopère. Etant donné que le phototransistor 112 est branché en parallèle sur le phototransistor 111, il agit delà même façon que le phototransistor 111 : dès qu'il est passant, le transistor 114 devient passant, la luminosité de la diode électroluminescente 117 diminue et le phototransis-35 tor 22 devient moins passant. Ainsi, on assure la sécurité du courant d'induit en le limitant dès que sa commande dépasse une certaine valeur.

La thermistance 37, disposée, par exemple, sur la carcasse du moteur commandé par le circuit de la figure 1 et branchée entre l'entrée — de l'amplificateur 13 et la masse, diminue de valeur lorsque ledit moteur s'échauffe, et permet d'augmenter le gain de cet amplificateur 13 en lui appliquant une contre-réaction à taux décroissant. Cette augmentation du gain de l'amplificateur 13 se traduit par une augmentation du courant injecté en 45 particulier dans le pont redresseur 26, ce qui permet de limiter plus rapidement le courant d'induit, et donc de supprimer la cause de réchauffement, en particulier au départ, où, par suite de la surcharge momentanée du moteur avec un courant, limité, par le dispositif comprenant le transistor 30, à une valeur supérieure au courant nominal du moteur, on échauffe ce dernier, donc la thermistance 37 qui ramène progressivement le courant d'induit à sa valeur nominale par augmentation du gain de l'amplificateur 13.

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55 II est évident que l'on peut prévoir d'autres sécurités analogues aux sécurités décrites ci-dessus en branchant en parallèle sur les phototransistors 111 et 112 d'autres phototransistors coopérant avec d'autres diodes électroluminescentes s'éclairant lorsque certains seuils sont dépassés.

60 Le contacteur 50 représenté sur la figure 1 est solidaire d'un dispositif commandé par le conducteur du véhicule pour actionner la marche avant ou la marche arrière du véhicule. Pour la position de l'interrupteur 50 représentée sur la figure 1, c'est-à-dire lorsque son contact mobile 49 s'appuie sur le contact fixe 65 51, le transistor 48 est bloqué du fait que sa résistance de base 53 n'est pas reliée à la masse et qu'il n'y circule aucun courant, la différence de potentiel entre la base et l'émetteur 48 étant alors très faible et bloquant ce transistor. Du fait que le transis

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tor 48 est bloqué, aucun courant ne parcourt la bobine d'excitation 54 du relais (non représenté) d'inversion de l'enroulement inducteur du moteur. L'état de repos dudit relais commandé par la bobine d'excitation 54 correspond à la marche avant du véhicule.

Dès que l'on amène le contact mobile 49 de l'interrupteur 50 sur le contact fixe 52, on fait circuler un courant dans la résistance 53, ce qui débloque le transistor 48 et fait passer un courant dans la bobine d'excitation 54. Le relais commandé par cette bobine 54 passe alors en position de travail, et inverse le branchement de l'enroulement inducteur du moteur, qui peut alors tourner en sens inverse et faire reculer le véhicule.

La mise à la masse du contact mobile 49 de l'interrupteur 50 fait passer un courant dans la diode électroluminescente 43 qui signale alors l'enclenchement de la marche arrière. On a expliqué ci-dessus que l'illumination de la diode électroluminescente 43 signalait le régime de récupération. Pour ne pas utiliser une diode électroluminescente supplémentaire, on fait donc signaler à la diode 43 la commande de la marche arrière, car il ne peut y avoir dans l'esprit du conducteur de confusion entre l'enclenchement de la marche arrière et le régime de récupération d'énergie, car en général la marche arrière d'un véhicule automobile est relativement lente et ne peut donner lieu à récupération d'énergie. Toutefois, si l'on voulait signaler la marche arrière à l'aide d'une diode électroluminescente différente de la diode 43, on brancherait cette diode électroluminescente supplémentaire entre la borne d'alimentation 41 et le point de jonction de la diode 46 de la résistance 47, avec une résistance série appropriée en débranchant évidemment le point de jonction de la diode 46 et de la résistance 47 du collecteur du transistor 40.

A l'arrêt du moteur, le courant fourni par le phototransistor 3 étant nul, on règle la tension d'offset de l'amplificateur 38 de façon à bloquer le transistor 40.

Le courant fourni par le phototransistor 3 étant nul, et la vitesse du moteur n'étant pas nulle (par exemple en récupération d'énergie), si on ferme l'interrupteur 50 (lame mobile 49 reliée à la masse), le transistor 40 est saturé et le transistor 48 reste bloqué jusqu'à ce que la vitesse de rotation du moteur soit nulle, car la conduction du transistor 48 implique le blocage du transistor 40.

D'autre part, si on ferme l'interrupteur 50, le courant fourni par le phototransistor 3 étant positif, et la vitesse de rotation du moteur non nulle (cas de la traction en marche avant), la force contre-électromotrice du moteur devient négative, l'induit débite du courant dans l'inductance 135 via la diode 143, c'est-à-dire pratiquement dans un court-circuit, et le dispositif de sécurité (non représenté) du circuit de la figure 2 rend conducteur, via un photocoupleur de préférence (non représenté), le transistor 114, entraînant le blocage du phototransistor 22. Cependant, on risque de détruire ainsi une partie du circuit de la figure 2, en particulier la diode 143, par l'énergie fournie par l'induit dont la constante de temps est supérieure à celle de l'inductance 135 qui ne peut absorber toute cette énergie. Il est donc préférable d'engager la marche arrière lorsque la vitesse du véhicule est nulle, en prévoyant éventuellement un circuit approprié empêchant la commande de la marche arrière tant que la vitesse de rotation du moteur n'est pas nulle.

D'autre part, pour éviter, en marche arrière, lorsque l'on relâche l'accélérateur, des oscillations du relais commandé par la bobine d'excitation 54 lors de la détection de l'annulation du courant d'induit par l'amplificateur 38, on prévoit des moyens appropriés (non représentés), commandés par l'interrupteur 50, et supprimant cet effet, ces moyens étant par exemple branchés s en parallèle sur la bobine d'excitation 54.

Le mode de réalisation préféré de l'invention décrit en référence à la figure 1, comporte des photocoupleurs dont l'avantage est de permettre de séparer des potentiels et d'assurer une commande simple et progressive.

îc On voit donc que la présente invention permet d'adapter les caractéristiques du moteur à courant continu, de préférence à excitation séparée, aux charges diverses imposées à toutes les vitesses de rotation, au moyen d'une régulation électronique combinée et continue des courants d'induit et d'inducteur. On 15 peut également adapter les caractéristiques du même moteur utilisé comme génératrice aux divers couples résistants avec récupération d'énergie et ce, à toutes les vitesses de rotation, toujours au moyen du même dispositif de régulation électronique des courants d'inducteur et d'induit. Cette régulation utilise la 20technique du découpage, connue en soi.

Cette régulation est obtenue au moyen de photocoupleurs dont les émetteurs sont placés dans les branches latérales et la diagonale d'un pont relié entre la sortie d'un amplificateur de commande et la sortie d'un amplificateur dont la tension est 25 proportionnelle au courant d'induit. Grâce aux shuntages différents des émetteurs des photocoupleurs, on obtient une commande séquentielle des coupleurs, l'action de l'un de ces photocoupleurs ne commençant que lorsque l'action de l'autre est pratiquement terminée, cette commande se faisant toutefois 30 sans paliers, la mise en ou hors fonctionnement des émetteurs des photocoupleurs se faisant de façon progressive. En plus dudit pont comportant les émetteurs des photocoupleurs, un dispositif essentiel du circuit décrit est celui qui permet la commutation du hacheur de courant d'induit de l'amplificateur com-35 portant les transistors 122,127 et 129 à l'amplificateur comportant les transistors 138 et 140 lors de la détection du passage par zéro du courant d'induit, en régime de récupération d'énergie.

L'avantage du dispositif de la présente invention réside également dans le fait que la commande du moteur se fait à courant 40 faible: à partir d'une certaine vitesse de rotation du moteur, correspondant à la saturation de l'enroulement d'inducteur, la vitesse du véhicule étant à cet instant de l'ordre de 30 km/heure dans un exemple de réalisation, on agit uniquement sur le courant d'excitation.

45 En outre, le circuit de la présente invention permet d'inclure, en particulier grâce à l'utilisation de photocoupleurs, diverses sécurités fonctionnant aussi bien en régime de traction qu'en régime de récupération d'énergie, ces sécurités fonctionnant de façon progressive et agissant de préférence, toutes sur 50 un capteur unique de photocoupleur de commande disposé dans la diagonale dudit pont. Ce capteur unique permet de limiter le courant d'induit dans les cas critiques de fonctionnement: surtension ou soustension de la batterie, démarrage du véhicule, échauffement excessif du moteur, survitesse du moteur, et surin-55 tensité dans un circuit de puissance.

On notera enfin que, grâce à un circuit de commande centralisé en pont, on effectue l'asservissement du moteur en fonction de trois paramètres: courant d'inducteur, courant d'induit et vitesse de rotation du moteur.

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2 feuilles dessins

Claims (9)

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   REVENDICATIONS

   1. Appareil pour la commande d'un moteur à courant continu ayant un enroulement d'induit et un bobinage de champ et pouvant freiner par récupération d'énergie, notamment destiné à être utilisé pour la propulsion d'un véhicule automobile, cet appareil comprenant:

   - un hacheur de courant d'induit (100-107) présentant une entrée de commande et une sortie (109,110) connectée à l'enroulement d'induit,

   - un hacheur (57) de courant de champ distinct, présentant une première et une secohde entrées de commande et une sortie connectée au bobinage de champ,

   - un circuit (34-56) limitant le courant d'induit,

   - plusieurs éléments de sécurité (80-97) sensibles à au moins une variable de fonctionnement du moteur,

   - l'entrée de commande (34,35) du circuit limitant le courant d'induit recevant une tension proportioneile à la puissance désirée, cette tension étant positive pour l'accélération et négative pour le freinage, et

   - un dispositif pour contrôler à la fois les courants d'induit et de champ de manière à obtenir des conditions de fonctionnement optimales lors de l'accélération et du freinage, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle comporte:

   - un premier photocoupleur formé d'un premier récepteur de lumière (58) contrôlant un premier signal d'entrée du hacheur (57) de courant de champ, et d'un premier émetteur de lumière (16),

   - un second photocoupleur formé d'un second récepteur de lumière (64) contrôlant un second signal d'entrée du hacheur de courant de champ, et d'un second émetteur de lumière (19),

   - un troisième photocoupleur formé d'un troisième récepteur de lumière (98) contrôlant le signal d'entrée du hacheur de courant d'induit (100-107), et d'un troisième émetteur de lumière (23),

   - un quatrième photocoupleur formé d'un quatrième émetteur de lumière (117), commandé pour être progressivement éteint par l'action de tous Iesdits éléments de sécurité (80-97), et d'un quatrième récepteur de lumière (22), et

   - un montage en pont (11) présentant une première borne (10), une seconde borne (14), une troisième borne (12) et une quatrième borne (15) et dans lequel:

   - une diagonale extérieure allant de la première (10) à la troisième (12) borne est connectée à l'une des bornes (34) de l'entrée de commande (34,35) recevant ladite tension propor-tionelle à la puissance désirée,

   - une branche du montage en pont, située entre la première (10) et la seconde borne (14), comprend ledit premier émetteur de lumière (16), et, en parallèle avec celui-ci, une première résistance (17) en série avec une diode (18),

   - une autre branche du montage en pont, situés entre la troisième (12) et la seconde borne (14), comprend ledit second émetteur de lumière (19),

   - les deux autres branches du montage, allant de la quatrième borne (15) respectivement à la première (10) et à la troisième (12), comprennent chacune une diode (20,21), et

   - une diagonale intérieure, allant de la seconde (14) à la quatrième borne (15), comprend ledit troisième émetteur de lumière (23) monté en parallèle avec une seconde résistance (24) et en série avec le quatrième récepteur de lumière (22).
2. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque émetteur de lumière est une diode luminescente (16,19, 23,117), et chaque récepteur de lumière un phototransistor (58, 64,98,22).
3. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le quatrième phototransistor (22) est contrôlé par les éléments de sécurité (80-97) de manière à être conducteur en usage normal et à présenter une conductibilité décroissante au fur et à mesure que les éléments de sécurité entrent en action.
4. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de sécurité (80-97) sont agencés pour détecter des

   5 valeurs excessives d'au moins une des variables suivantes: courant d'induit, vitesse du moteur, surtension de la batterie alimentant le moteur, soustension de cette batterie, et température du moteur, ces éléments de sécurité étant couplés au montage en pont par l'intermédiaire du quatrième photocoupleur (22,

   ioll7).
5. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire fonctionner le moteur sélectivement en traction ou en récupération d'énergie, et en ce qu'il est agencé de manière que, lors du fonctionnement en traction,

   15 le hacheur (100-107) de courant d'induit soit connecté à un premier circuit amplificateur (118-129) pour le contrôle du courant d'induit, alors que, lors du fonctionnement en récupération d'énergie, il est connecté à un second circuit amplificatuer (137-143) pour le contrôle du courant d'induit.

   20 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par des moyens (34-55) pour détecter le passage par zéro du courant d'induit, et pour commander un organe servant à connecter le hacheur de courant d'induit (100-107) à l'un ou l'autre desdits circuits amplificateurs.

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6. 7. Appareil selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit hacheur de courant d'induit (100-107) comprend un comparateur (102) dont l'une des entrées est connectée à un générateur de tension (103) en triangle à fréquence de

   30 récurrence fixe, et l'autre audit moyen de commande.
7. 8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le hacheur de courant de champ produit un signal sensiblement rectangulaire, à fréquence de récurrence variable et à temps de conductibilité fixe, et est commandé par le récepteur de lumière

   35 (58) du premier photocoupleur contrôlant le courant de champ.
8. 9. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier circuit amplificateur (118-129) comprend au moins deux transistors (127,129), dont l'un est alimenté par la batterie alimentant le moteur, et l'autre par une tension supérieure à

   40 celle de la batterie.
9. 10. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit limitant le courant d'induit comprend un amplificateur (13) qui délivre au pont (11) un signal dépendant du courant d'induit, et en ce que l'une des bornes d'entrée de cet amplifica-

   45 teur est connectée à une boucle de contre-réaction (36,37) comportant un thermistor (37) situé sur la carcasse du moteur et branché de manière à augmenter le gain de l'amplificateur (13) lorsque la température du moteur s'élève.

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