EP1374385A1 - Method for determining the drive torque of an alternator - Google Patents

Method for determining the drive torque of an alternator

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Publication number
EP1374385A1
EP1374385A1 EP02753743A EP02753743A EP1374385A1 EP 1374385 A1 EP1374385 A1 EP 1374385A1 EP 02753743 A EP02753743 A EP 02753743A EP 02753743 A EP02753743 A EP 02753743A EP 1374385 A1 EP1374385 A1 EP 1374385A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
temperature
current
alternator
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02753743A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Philippe Langry
Olivier Blondel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP1374385A1 publication Critical patent/EP1374385A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30Arrangements 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the driving torque of an alternator, in particular that which in a motor vehicle ensures the production of electrical energy for its on-board network.
  • an alternator in particular that which in a motor vehicle ensures the production of electrical energy for its on-board network.
  • PTC resistors positive temperature coefficient
  • control computer of such an internal combustion drive engine increasingly needs to know the values of the drive torques required by the accessories surrounding the engine and among these accessories is the alternator.
  • the object of the invention is to propose a method for determining the torque required by an alternator which does not have these drawbacks of the prior art.
  • the subject of the invention is therefore a method for determining the driving torque of an alternator of a motor vehicle, this alternator comprising a rotor winding characterized in that it consists: - a) in calculating the current flowing in the alternator rotor taking into account the current rotor temperature;
  • the process according to the invention can also have the following advantageous features: - it consists in extracting the value of said drive torque from a first characteristic table recorded on a test bench and in which the current and speed values corresponding to said predetermined relationship have been previously stored; it consists in determining said rotor current by calculating the quotient of the current voltage delivered to the rotor winding, by the rotor resistance corrected as a function of the current rotor temperature.
  • the method consists in calculating the produces said duty cycle by the current voltage delivered by the alternator to determine said voltage delivered to the rotor winding; it consists in subjecting the value of said duty cycle to a first-order low-pass filtering operation whose cut-off frequency is determined by the quotient of the rotor resistance established at a first predetermined temperature, by the value of the rotor inductance, said rotor resistance at a first predetermined temperature being temperature corrected as a function of said current rotor temperature; said cutoff frequency is established according to the relationship:
  • T x Said first predetermined temperature
  • T R Current temperature of the rotor winding
  • L Rotor inductance it consists of calculate said rotor current using a relation of the form:
  • T x 0.0039 Temperature coefficient of the resistivity of copper
  • T R Current temperature of the rotor winding if the voltage applied to
  • the rotor winding of the alternator is temperature compensated with a predetermined compensation constant, it consists in determining the current rotor temperature according to the relationship: in which:
  • T R Current rotor temperature
  • T y Second predetermined temperature of the alternator
  • U a ⁇ t _ ⁇ y Voltage supplied by the alternator at temperature T y
  • U a ⁇ t Current voltage supplied by
  • FIG. 1 is a diagram showing the evolution of the torque drive C e of an alternator depending on the rotor current I R for two rotational speeds Vi and V of this alternator;
  • Figure 2 is a simplified diagram showing as an example of application of the invention, an electrical installation of a motor vehicle powered by an alternator whose drive torque is determined according to the method of the invention;
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a control signal of a semiconductor component inserted in the excitation circuit of an alternator to control the rotor current I R thereof ;
  • FIG. 4 is a flow chart illustrating the operations executed during the implementation of the method according to the invention.
  • the invention is based on the observation that the torque necessary for driving an alternator can be evaluated with a very good approximation from its rotational speed and the current flowing in its rotor, provided that due account is taken of phenomena of magnetic saturation and rotor temperature.
  • FIG. 1 illustrates this finding which has been confirmed by numerous measurements made by the Applicant on commercially available alternators for applications in the field of motor vehicles. It can be seen that the relationship between the driving torque C e and the current I R flowing in the rotor follows at least approximately a linear law for the different speeds of rotation, for example the speeds Vi and V 2 , and that each corresponding curve has a linear domain 1 and a saturation domain s.
  • the beam of curves of the drive torque as a function of the rotor current corresponding to the alternator considered is noted beforehand for an alternator or a type of alternator. considered and the corresponding values are stored in a first table of characteristics TC1 (see FIGS. 2 and 4).
  • the rotational speed V of the alternator can be easily measured, for example by a suitable sensor specially provided on the alternator.
  • the value of the alternator speed is directly available from the engine control computer which can deduce it from the engine speed, ci having a constant relationship with this speed of the alternator.
  • FIG. 2 represents a very simplified diagram of an electrical installation of a motor vehicle, equipped with an alternator 1 to which the determination method is applied of drive torque according to the invention.
  • This example concerns, without limitation, the electrical installation of a motor vehicle.
  • the alternator 1 comprises a stator winding 2, of the three-phase type for example, and a rotor excitation winding 3.
  • the stator winding 2 is connected to a rectifier bridge 4 which supplies DC voltage to a battery 5 and, via an ignition key 6, to an on-board network 7 of the motor vehicle.
  • the power supply for the rotor winding 3 is taken from the + pole of the battery 6 and sent to the winding 3 via a controlled semiconductor component 8.
  • the latter is part of a regulator 9.
  • the assembly which has just been described is classic in automotive technology.
  • This set also includes a computing device 10 responsible for implementing the method according to the invention.
  • This calculation device 10 can be integrated into the on-board computer (not shown) of the vehicle responsible in particular for controlling its internal combustion engine. It includes in particular the characteristic table TC1 which has already been discussed above.
  • the computing device 10 receives several input signals.
  • the regulator 9 of the excitation winding 3 supplies it with a signal DF for controlling the controlled semiconductor component 8.
  • This signal is shown in supplemented form in FIG. 3. It can be seen that it acts of an impulse signal on the cyclic ratio T on / T of which the regulator 9 can act, T being the duration of the period of the signal DF and T on the duration of the interval during which the signal is active to return the component 8 driver.
  • the calculation device 10 produces from this signal DF a signal RC0_DF representative of the instantaneous average voltage applied to the winding 2 according to the relationship:
  • the calculation device 10 also receives the voltage
  • FIG. 4 illustrates the progress of the determination method according to the invention.
  • the functional block Bl symbolizes the operation of calculating the signal RCO_DF from the signal DF according to the relation (1) given above.
  • the B2 functional block symbolizes a first order filtering operation performed on the RC0_DF signal. This operation is desirable to take into account the range of variation of the resistance and inductance of the winding 2 as a function of the temperature.
  • the filtering executed during operation B2 is of the low-pass type and has a cut-off frequency of the form:
  • T x First predetermined temperature
  • R Tx Resistance of the rotor winding at temperature T x
  • alternators used in motor vehicles can be cooled either by air only, or by both water and air.
  • the rotor temperature T R is essentially influenced: by the rotor losses which themselves depend on the current I R , the latter varying in turn as a function of the stator current I s ; - by the temperature of the cooling air; by the flow of this cooling air which depends on the speed of rotation V of the alternator.
  • the temperature of the cooling water which in the case of a motor vehicle is generally that circulating in the internal combustion engine to cool it.
  • the invention proposes to circumvent these difficulties in the following manner.
  • the alternator 1 being equipped with the regulator 9, this must be compensated in temperature in particular to correct the regulation voltage with a view to optimally maintaining the charge of the battery 6. It has been found that the temperature of the regulator 9 has a close correlation with the rotor temperature T R within the precision limits compatible with a correct implementation of the method according to the invention.
  • T ⁇ St Estimated temperature of the regulator chip 9
  • K c Temperature compensation constant of the regulation voltage (it can be equal to
  • the line represented by the relation 4 can be stored in a table of characteristics TC2 (figure 2 and 4) noted on test bench. Referring again to FIG. 4, the method supplies the temperature T R in the following manner on the basis of the calculation elements which have just been exposed.
  • the voltage U bat t_Ecu is preferably recorded on the control computer (not shown) of the internal combustion engine of which it is the supply voltage. It is therefore readily available to the computing device 10.
  • the voltage U has ⁇ t by increasing the voltage Ubat t _ E cu an offset voltage U calibratable 0f f ⁇ and , representing the difference almost constant tension between the two for a type 'of alternator given.
  • the calculation of the sum Ubatt_reg + U 0 ff Se t is symbolized by the functional block B4.
  • the method of the invention performs a test (functional block B5) to check whether the voltage U a ⁇ t is greater than a minimum value U a ⁇ t __ n i n qu. can typically be set at 13.4 Volts for example. As long as this condition is not satisfied, the execution of the process is frozen (functional block B ⁇ ) and the test in B5 continues to be implemented. On the other hand, as long as the above condition is satisfied, during the operation represented by the functional block B7, the method searches in the characteristic table TC2 for the value of the temperature T R which corresponds to the current regulated voltage U a i t of the alternator 1.
  • T R (n) T R (n - 1) + T R _ tac _ MX
  • This process implemented in the functional blocks B8, 9 and 10 amounts to limiting the rate of change of the rotor temperature to a predetermined increasing value equal to T R _ inc _ma ⁇ .
  • the operation corresponding to the functional block B2 results in obtaining the value RC0_DF_filtered, this value then being normalized over a range of 100% during the operation which is symbolized by the functional block B11.
  • the following operation (functional block B12) consists in calculating the current I R according to the relation:
  • the value of the resistance R Tx preferably includes a part due to a parasitic resistance composed in particular of the contact resistance at the level of the rings and. brushes of the alternator 1 and of the resistor R DS _ ON ⁇ J-S presents the semiconductor component 8 when it is on.
  • the value of this parasitic resistance can be estimated at 0.25 ⁇ in the case of most commercial alternators.
  • the desired value of the driving torque C e of the alternator is calculated using the characteristic table TC1 to which the value of the current I is applied. R which has just been calculated and the current value of the speed of rotation V of the alternator 1.
  • the parameters necessary for the execution of the method according to the invention and specific to the type of alternator used, and in particular the. characteristic tables TC1 and TC2 are preferably communicated to the computer 10, at the end of the production line of the vehicle concerned. For example, this data transfer can be carried out by entering data on a CAN bus of the vehicle or by a bidirectional link by which the computer 10 can identify itself and then receive the appropriate data.

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Abstract

The invention relates to a method consisting in: a) calculating the current (IR) circulating in the rotor of the alternator (1) taking account of the current rotor temperature; b) recording the rotation speed of the alternator (1); and c) determining the drive torque value using a predetermined relation that is specific to said alternator and linking said drive torque to the values for rotor current (IR) and rotation speed calculated during steps a) and b).

Description

Procédé de détermination du couple d'entraînement d'un alternateur Method for determining the driving torque of an alternator
La présente invention est relative à un procédé pour déterminer le couple d'entraînement d'un alternateur, en particulier celui qui dans un véhicule automobile assure la production d'énergie électrique pour son réseau de bord. II y a actuellement une forte tendance à augmenter la puissance électrique installée à bord des véhicules automobiles, notamment celle de charges diverses nécessaires au chauffage qui est de plus en plus assuré au moyen de résistances à coefficient de température positif (résistances CTP) . La mise en circuit et la coupure de ces charges importantes sur le réseau de bord font varier considérablement le couple d'entraînement demandé par l'alternateur, ce qui se ressent au niveau du moteur à combustion interne entraînant le véhicule et auquel l'alternateur est également couplé mécaniquement.The present invention relates to a method for determining the driving torque of an alternator, in particular that which in a motor vehicle ensures the production of electrical energy for its on-board network. There is currently a strong tendency to increase the electrical power installed on board motor vehicles, in particular that of various charges necessary for heating which is more and more assured by means of resistors with positive temperature coefficient (PTC resistors). The switching on and off of these large loads on the on-board network considerably varies the drive torque required by the alternator, which is felt at the level of the internal combustion engine driving the vehicle and to which the alternator is also mechanically coupled.
Par ailleurs, le calculateur de commande d'un tel moteur d'entraînement à combustion interne a de plus en plus besoin de connaître les valeurs des couples d'entraînement réclamés par les accessoires entourant le moteur et parmi ces accessoires on trouve l'alternateur.Furthermore, the control computer of such an internal combustion drive engine increasingly needs to know the values of the drive torques required by the accessories surrounding the engine and among these accessories is the alternator.
Le besoin se fait donc sentir dans ce contexte de pouvoir déterminer avec une précision satisfaisante et à tout instant la valeur du couple d'entraînement d'un tel alternateur . Par US 5 952 586, on connaît un procédé de détermination du couple d'entraînement demandé par un alternateur par lequel la valeur de ce couple est déduite d'une relation entre les vitesses d'une poulie de sortie du moteur à combustion interne et d'une poulie d'entraînement montée sur l'arbre de l'alternateur, les deux poulies étant couplées mécaniquement par une courroie. La vitesse de la poulie de l'alternateur est déduite du courant fourni par l'alternateur. Ce procédé présente l'inconvénient de donner un résultat imprécis, notamment en raison du fait que dans le calcul du couple demandé par l'alternateur, il faut faire intervenir les propriétés élastiques de la courroie couplant les deux poulies l'une à l'autre.The need therefore arises in this context to be able to determine with satisfactory precision and at all times the value of the drive torque of such an alternator. From US 5,952,586, a method is known for determining the driving torque requested by an alternator by which the value of this torque is deduced from a relationship between the speeds of an output pulley of the internal combustion engine and d '' a drive pulley mounted on the alternator shaft, the two pulleys being mechanically coupled by a belt. The speed of the alternator pulley is deducted from the current supplied by the alternator. This method has the disadvantage of giving an imprecise result, in particular due to the fact that in the calculation of the torque requested by the alternator, it is necessary involve the elastic properties of the belt coupling the two pulleys to each other.
L'invention a pour but de proposer un procédé de détermination du couple demandé par un alternateur qui ne présente pas ces inconvénients de la technique antérieure.The object of the invention is to propose a method for determining the torque required by an alternator which does not have these drawbacks of the prior art.
L'invention a donc pour objet un procédé pour déterminer le couple d'entraînement d'un alternateur d'un véhicule automobile, cet alternateur comprenant un enroulement rotorique caractérisé en ce qu'il consiste: - a) à calculer le courant circulant dans le rotor de l'alternateur en prenant en compte la température actuelle rotorique;The subject of the invention is therefore a method for determining the driving torque of an alternator of a motor vehicle, this alternator comprising a rotor winding characterized in that it consists: - a) in calculating the current flowing in the alternator rotor taking into account the current rotor temperature;
- b) à relever la vitesse de rotation de l'alternateur; et - c) à déterminer la valeur dudit couple d'entraînement à partir d'une relation prédéterminée propre à cet alternateur et reliant ce couple d'entraînement aux valeurs calculées du courant rotorique et de la vitesse de rotation, établies au cours des étapes a) et b) . Grâce à ces caractéristiques, il devient possible, moyennant un minimum de moyens matériels et logiciels de déterminer le couple d'entraînement de l'alternateur en tenant compte de la température actuelle de fonctionnement rotorique et en s 'affranchissant de toute implication de paramètres relatifs aux éléments mécaniques d'entraînement de l'alternateur dans la détermination du couple ' entraînement .- b) to note the speed of rotation of the alternator; and - c) determining the value of said drive torque from a predetermined relationship specific to this alternator and relating this drive torque to the calculated values of the rotor current and the speed of rotation, established during steps a ) and B) . Thanks to these characteristics, it becomes possible, with a minimum of hardware and software means, to determine the drive torque of the alternator by taking into account the current rotor operating temperature and by avoiding any implication of parameters relating to the mechanical alternator drive elements in determining the drive torque.
Le procédé suivant l'invention peut également présenter les particularités avantageuses suivantes: - il consiste à extraire la valeur dudit couple d'entraînement d'une première table caractéristique relevée sur banc d'essai et dans laquelle les valeurs de courant et de vitesse répondant à ladite relation prédéterminée ont préalablement été mémorisées; il consiste à déterminer ledit courant rotorique par calcul du quotient de la tension actuelle délivrée à l'enroulement rotorique, par la résistance rotorique corrigée en fonction de la température actuelle rotorique. - la détermination du courant rotorique n'est effectuée que si la valeur de la tension actuelle délivrée par 1 ' alternateur dépasse une valeur minimale prédéterminée; dans le cas où ledit alternateur comporte un régulateur de courant rotorique comprenant un composant semi-conducteur commandé dont le signal de commande est impulsionnel pour déterminer la valeur du courant rotorique en fonction du rapport cyclique de ce signal de commande, le procédé consiste à calculer le produit dudit rapport cyclique par la tension actuelle délivrée par l'alternateur afin de déterminer ladite tension délivrée à 1 ' enroulement rotorique; il consiste à soumettre la valeur dudit rapport cyclique à une opération de filtrage passe-bas de premier ordre dont la fréquence de coupure est déterminée par le quotient de la résistance rotorique établie à une première température prédéterminée, par la valeur de l'inductance rotorique, ladite résistance rotorique à une première température prédéterminée étant corrigée en température en fonction de ladite température rotorique actuelle; ladite fréquence de coupure est établie selon la relation:The process according to the invention can also have the following advantageous features: - it consists in extracting the value of said drive torque from a first characteristic table recorded on a test bench and in which the current and speed values corresponding to said predetermined relationship have been previously stored; it consists in determining said rotor current by calculating the quotient of the current voltage delivered to the rotor winding, by the rotor resistance corrected as a function of the current rotor temperature. - the determination of the rotor current is only carried out if the value of the current voltage delivered by the alternator exceeds a predetermined minimum value; in the case where said alternator comprises a rotor current regulator comprising a controlled semiconductor component whose control signal is impulse for determining the value of the rotor current as a function of the duty cycle of this control signal, the method consists in calculating the produces said duty cycle by the current voltage delivered by the alternator to determine said voltage delivered to the rotor winding; it consists in subjecting the value of said duty cycle to a first-order low-pass filtering operation whose cut-off frequency is determined by the quotient of the rotor resistance established at a first predetermined temperature, by the value of the rotor inductance, said rotor resistance at a first predetermined temperature being temperature corrected as a function of said current rotor temperature; said cutoff frequency is established according to the relationship:
v = -!-î--i [1+0,0039fa -T ]v = -! - î - i [1 + 0.0039 fa -T]
2-π-L2-π-L
dans laquelle: Fc = Fréquence de coupurein which: F c = Cutoff frequency
Tx = Ladite première température prédéterminée RTx = Résistance de 1 ' enroulement rotorique à la température Tx 0,0039 = Coefficient de température de la résistivité du cuivre TR = Température actuelle de l'enroulement rotorique L = Inductance rotorique il consiste à calculer ledit courant rotorique à l'aide d'une relation de la forme:T x = Said first predetermined temperature R Tx = Resistance of the rotor winding at temperature T x 0.0039 = Temperature coefficient of the resistivity of copper T R = Current temperature of the rotor winding L = Rotor inductance it consists of calculate said rotor current using a relation of the form:
I U^-RCO-PF-filréI U ^ -RCO-PF-filré
R RTx • [l +0,0039 -(TR-TX)] dans laquelle: R R Tx • [l +0.0039 - (T R -T X )] in which:
IR = Courant rotoriqueI R = Rotor current
Uait = Tension actuelle délivrée parU a i t = Current voltage delivered by
1 ' alternateur RCO_DF_filtré = Rapport cyclique filtré Tx = Première température prédéterminée1 alternator RCO_DF_filtered = Filtered duty cycle T x = First predetermined temperature
Rτx = Résistance rotorique à la températureR τx = Rotor resistance at temperature
Tx 0,0039 = Coefficient de température de la résistivité du cuivre TR = Température actuelle de l'enroulement rotorique dans le cas où la tension appliquée àT x 0.0039 = Temperature coefficient of the resistivity of copper T R = Current temperature of the rotor winding if the voltage applied to
1 ' enroulement rotorique de 1 ' alternateur est compensée en température avec une constante de compensation prédéterminée, il consiste à déterminer la température actuelle rotorique selon la relation: dans laquelle:The rotor winding of the alternator is temperature compensated with a predetermined compensation constant, it consists in determining the current rotor temperature according to the relationship: in which:
TR = Température actuelle rotoriqueT R = Current rotor temperature
Ty = Seconde température prédéterminée de 1 ' alternateur Uaιt_τy = Tension délivrée par l'alternateur à la température Ty Uaιt = Tension actuelle délivrée parT y = Second predetermined temperature of the alternator U a ι t _τy = Voltage supplied by the alternator at temperature T y U a ι t = Current voltage supplied by
1 ' alternateur Kc = Constante de compensation de température de la tension de régulation 0. = Coefficient de corrélation entre la température rotorique Tr et la température dudit régulateur le procédé consiste à limiter le taux de variation de la température rotorique à une valeur majorante prédéterminée; le calcul du courant rotorique n'est effectué que si la température actuelle rotorique dépasse un taux de variation prédéterminée; il consiste à extraire la valeur de la température actuelle rotorique d'une seconde table caractéristique préalablement relevée sur banc d'essai et dans laquelle sont mémorisées les valeurs de ladite température actuelle rotorique en fonction de la tension délivrée par l'alternateur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est un diagramme montrant 1 ' évolution du couple d'entraînement Ce d'un alternateur en fonction du courant rotorique IR pour deux vitesses de rotation Vi et V de cet alternateur; la figure 2 est un schéma simplifié montrant à titre d'exemple d'application de l'invention, une installation électrique d'un véhicule automobile alimentée par un alternateur dont le couple d'entraînement est déterminé selon le procédé de l'invention; la figure 3 est un diagramme montrant un exemple de signal de commande d'un composant semi-conducteur inséré dans le circuit d'excitation d'un alternateur pour en commander le courant rotorique IR; et la figure 4 est un ordinogramme illustrant les opérations exécutées au cours de la mise en œuvre du procédé selon l'invention. L'invention est basée sur la constatation que le couple nécessaire pour l'entraînement d'un alternateur peut être évalué avec une très bonne approximation à partir de sa vitesse de rotation et du courant qui circule dans son rotor, à condition de dûment tenir compte des phénomènes de saturation magnétique et de la température rotorique.1 alternator K c = Temperature compensation constant of the regulation voltage 0. = Correlation coefficient between the rotor temperature Tr and the temperature of said regulator the method consists in limiting the rate of variation of the rotor temperature to a predetermined major value ; the rotor current calculation is performed only if the current rotor temperature exceeds a predetermined rate of change; it consists in extracting the value of the current rotor temperature from a second characteristic table previously recorded on a test bench and in which the values of said current rotor temperature are stored as a function of the voltage delivered by the alternator. Other characteristics and advantages of the present invention will become apparent during the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a diagram showing the evolution of the torque drive C e of an alternator depending on the rotor current I R for two rotational speeds Vi and V of this alternator; Figure 2 is a simplified diagram showing as an example of application of the invention, an electrical installation of a motor vehicle powered by an alternator whose drive torque is determined according to the method of the invention; FIG. 3 is a diagram showing an example of a control signal of a semiconductor component inserted in the excitation circuit of an alternator to control the rotor current I R thereof ; and FIG. 4 is a flow chart illustrating the operations executed during the implementation of the method according to the invention. The invention is based on the observation that the torque necessary for driving an alternator can be evaluated with a very good approximation from its rotational speed and the current flowing in its rotor, provided that due account is taken of phenomena of magnetic saturation and rotor temperature.
La figure 1 illustre cette constatation qui a été confirmée par de nombreuses mesures faites par la Demanderesse sur des alternateurs disponibles dans le commerce pour les applications dans le domaine des véhicules automobiles. On voit que la relation entre le couple d'entraînement Ce et le courant IR circulant dans le rotor suit au moins approximativement une loi linaire pour les différentes vitesses de rotation, par exemple les vitesses Vi et V2, et que chaque courbe correspondante comporte un domaine linéaire 1 et un domaine de saturation s .FIG. 1 illustrates this finding which has been confirmed by numerous measurements made by the Applicant on commercially available alternators for applications in the field of motor vehicles. It can be seen that the relationship between the driving torque C e and the current I R flowing in the rotor follows at least approximately a linear law for the different speeds of rotation, for example the speeds Vi and V 2 , and that each corresponding curve has a linear domain 1 and a saturation domain s.
Selon l'invention, le faisceau de courbes du couple d'entraînement en fonction du courant rotorique correspondant à l'alternateur considéré est relevé au préalable pour un alternateur ou un type d'alternateur considéré et les valeurs correspondantes sont mémorisées dans une première table de caractéristiques TC1 (voir les figures 2 et 4) .According to the invention, the beam of curves of the drive torque as a function of the rotor current corresponding to the alternator considered is noted beforehand for an alternator or a type of alternator. considered and the corresponding values are stored in a first table of characteristics TC1 (see FIGS. 2 and 4).
Pour extraire les valeurs de couple de la table caractéristique TC1, il est nécessaire de connaître la vitesse de rotation V de l'alternateur et le courant IR qui circule dans son rotor, la valeur du couple étant calculée à des intervalles réguliers pour être rafraîchie périodiquement avec une période prédéterminée qui peut être de 10 ms par exemple. Une telle périodicité est suffisante dans l'environnement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile.To extract the torque values from the characteristic table TC1, it is necessary to know the rotational speed V of the alternator and the current I R which flows in its rotor, the value of the torque being calculated at regular intervals to be refreshed periodically with a predetermined period which can be 10 ms for example. Such a periodicity is sufficient in the environment of an internal combustion engine of a motor vehicle.
La vitesse de rotation V de l'alternateur peut être mesurée aisément par exemple par un capteur approprié spécialement prévu sur l'alternateur. Cependant, dans le cas de l'application dans un véhicule automobile, la valeur de la vitesse de rotation de l'alternateur est directement disponible à partir du calculateur de commande du moteur qui peut la déduire de la vitesse de rotation du moteur, celle-ci ayant un rapport constant avec cette vitesse de l'alternateur.The rotational speed V of the alternator can be easily measured, for example by a suitable sensor specially provided on the alternator. However, in the case of application in a motor vehicle, the value of the alternator speed is directly available from the engine control computer which can deduce it from the engine speed, ci having a constant relationship with this speed of the alternator.
On va maintenant décrire un mode de mise en œuvre préféré d'obtention de l'autre valeur déterminant le couple de l'alternateur à savoir la valeur du courant rotorique IR. Afin de faciliter la compréhension de l'exposé, on se référera d'abord à la figure 2 qui représente un schéma très simplifié d'une installation électrique d'un véhicule automobile, équipée d'un alternateur 1 auquel est appliqué le procédé de détermination de couple d'entraînement selon l'invention. Cet exemple concerne à titre non limitatif l'installation électrique d'un véhicule automobile.We will now describe a preferred embodiment of obtaining the other value determining the torque of the alternator, namely the value of the rotor current I R. In order to facilitate understanding of the description, reference will first be made to FIG. 2 which represents a very simplified diagram of an electrical installation of a motor vehicle, equipped with an alternator 1 to which the determination method is applied of drive torque according to the invention. This example concerns, without limitation, the electrical installation of a motor vehicle.
L'alternateur 1 comprend un bobinage statorique 2, de type triphasé par exemple, et un enroulement d'excitation rotorique 3. Le bobinage statorique 2 est connecté à un pont redresseur 4 qui fournit une tension continue à une batterie 5 et, par l'intermédiaire d'une clé de contact 6, à un réseau de bord 7 du véhicule automobile. L ' alimentation de 1 ' enroulement rotorique 3 est prélevée sur le pôle + de la batterie 6 et envoyée dans l'enroulement 3 par l'intermédiaire d'un composant semiconducteur commandé 8. Ce dernier fait partie d'un régulateur 9. L'ensemble qui vient d'être décrit est classique dans la technique automobile. Cet ensemble comprend également un dispositif de calcul 10 chargé de mettre en œuvre le procédé selon l'invention. Ce dispositif de calcul 10 peut être intégré dans le calculateur de bord (non représenté) du véhicule chargé notamment d'assurer la commande de son moteur à combustion interne. Il comporte notamment la table caractéristique TC1 dont il a déjà été question ci-dessus.The alternator 1 comprises a stator winding 2, of the three-phase type for example, and a rotor excitation winding 3. The stator winding 2 is connected to a rectifier bridge 4 which supplies DC voltage to a battery 5 and, via an ignition key 6, to an on-board network 7 of the motor vehicle. The power supply for the rotor winding 3 is taken from the + pole of the battery 6 and sent to the winding 3 via a controlled semiconductor component 8. The latter is part of a regulator 9. The assembly which has just been described is classic in automotive technology. This set also includes a computing device 10 responsible for implementing the method according to the invention. This calculation device 10 can be integrated into the on-board computer (not shown) of the vehicle responsible in particular for controlling its internal combustion engine. It includes in particular the characteristic table TC1 which has already been discussed above.
Le dispositif de calcul 10 reçoit plusieurs signaux d' entrée .The computing device 10 receives several input signals.
Tout d'abord, le régulateur 9 de l'enroulement d'excitation 3 lui fournit un signal DF de commande du composant semi-conducteur commandé 8. Ce signal est représenté sous forme complémentée sur la figure 3. On voit qu'il s'agit d'un signal impulsionnel sur le rapport cyclique Ton/T duquel peut agir le régulateur 9 , T étant la durée de la période du signal DF et Ton la durée de l'intervalle pendant lequel le signal est actif pour rendre le composant 8 conducteur. Le dispositif de calcul 10 élabore à partir de ce signal DF un signal RC0_DF représentatif de la tension moyenne instantanée appliquée à l'enroulement 2 selon la relation:First of all, the regulator 9 of the excitation winding 3 supplies it with a signal DF for controlling the controlled semiconductor component 8. This signal is shown in supplemented form in FIG. 3. It can be seen that it acts of an impulse signal on the cyclic ratio T on / T of which the regulator 9 can act, T being the duration of the period of the signal DF and T on the duration of the interval during which the signal is active to return the component 8 driver. The calculation device 10 produces from this signal DF a signal RC0_DF representative of the instantaneous average voltage applied to the winding 2 according to the relationship:
RCO DF =-^--100 (1) TRCO DF = - ^ - 100 (1) T
Le dispositif de calcul 10 reçoit également la tensionThe calculation device 10 also receives the voltage
Ubat régnant aux bornes de la batterie 5, ainsi qu'une valeur de vitesse de rotation V comme déjà décrit ci- dessus .U bat prevailing at the terminals of the battery 5, as well as a speed value V as already described above.
La figure 4 illustre le déroulement du procédé de détermination selon l'invention. Le bloc fonctionnel Bl symbolise l'opération de calcul du signal RCO_DF à partir du signal DF selon la relation (1) donnée ci-dessus.FIG. 4 illustrates the progress of the determination method according to the invention. The functional block Bl symbolizes the operation of calculating the signal RCO_DF from the signal DF according to the relation (1) given above.
Le bloc fonctionnel B2 symbolise une opération de filtrage du premier ordre fait sur le signal RC0_DF. Cette opération est souhaitable pour tenir compte de la plage de variation de la résistance et de l'inductance de l'enroulement 2 en fonction de la' température. De préférence, le filtrage exécuté au cours de l'opération B2 est du type passe-bas et présente une fréquence de coupure de la forme:The B2 functional block symbolizes a first order filtering operation performed on the RC0_DF signal. This operation is desirable to take into account the range of variation of the resistance and inductance of the winding 2 as a function of the temperature. Preferably, the filtering executed during operation B2 is of the low-pass type and has a cut-off frequency of the form:
T7_RI,-[l+0,0039-(TR-Tx)] T7 _R I , - [l + 0.0039- (T R -T x )]
(2 :(2:
2-π-L dans laquelle:2-π-L in which:
Fc = Fréquence de coupureF c = Cutoff frequency
Tx = Première température prédéterminéeT x = First predetermined temperature
(elle est de 20°C par exemple)(it is 20 ° C for example)
RTx = Résistance de 1 ' enroulement rotorique à la température Tx R Tx = Resistance of the rotor winding at temperature T x
0,0039 = Coefficient de température de la résistivité du cuivre0.0039 = Temperature coefficient of copper resistivity
TR = Température de 1 ' enroulement rotoriqueT R = Temperature of the rotor winding
L = Inductance rotorique relevé sur banc d'essai pour chaque type d'alternateur, une seule valeur pouvant suffire pour 1 ' ensemble de la plage de fonctionnement de 1 ' alternateur . On voit que la mise en œuvre du calcul de la fréquence de coupure Fc de l'opération de filtrage nécessite la connaissance de la température rotorique TR se présentant au cours du fonctionnement de l'alternateur. Cette température rotorique TR n'est pas directement disponible.L = Rotor inductance recorded on a test bench for each type of alternator, a single value being sufficient for the entire operating range of the alternator. It can be seen that the implementation of the calculation of the cut-off frequency F c of the filtering operation requires knowledge of the rotor temperature T R occurring during the operation of the alternator. This rotor temperature T R is not directly available.
Il convient de savoir par ailleurs, que les alternateurs utilisés dans les véhicules automobiles peuvent être refroidis soit par de l'air seulement, soit à la fois par de l'eau et de l'air. Dans le premier cas, la température rotorique TR est influencée essentiellement: par les pertes rotoriques qui dépendent elles- mêmes du courant IR, ce dernier variant à son tour en fonction du courant statorique Is; - par la température de l'air de refroidissement; par le débit de cet air de refroidissement qui dépend de la vitesse de rotation V de l'alternateur.It should also be known that alternators used in motor vehicles can be cooled either by air only, or by both water and air. In the first case, the rotor temperature T R is essentially influenced: by the rotor losses which themselves depend on the current I R , the latter varying in turn as a function of the stator current I s ; - by the temperature of the cooling air; by the flow of this cooling air which depends on the speed of rotation V of the alternator.
Dans le second cas, s'ajoute à ces paramètres agissant sur la température rotorique également la température de l'eau de refroidissement qui dans le cas d'un véhicule automobile est généralement celle circulant dans le moteur à combustion interne pour le refroidir.In the second case, in addition to these parameters acting on the rotor temperature also the temperature of the cooling water which in the case of a motor vehicle is generally that circulating in the internal combustion engine to cool it.
La prise en compte de tous ces paramètres présente des difficultés considérables et rend complexe la détermination de la température rotorique. L'invention propose de contourner ces difficultés de la façon suivante.Taking all these parameters into account presents considerable difficulties and makes determining the rotor temperature complex. The invention proposes to circumvent these difficulties in the following manner.
L'alternateur 1 étant équipé du régulateur 9, celui-ci doit être compensé en température notamment pour corriger la tension de régulation en vue d'un maintien optimal de la charge de la batterie 6. Il s'est avéré que la température du régulateur 9 présente une corrélation étroite avec la température rotorique TR dans les limites de précision compatibles avec une mise en oeuvre correcte du procédé selon l'invention. La température du régulateur 9 peut être estimée par la relation: U*=U^-|τrt-Ty).Kc] (3) dans laquelle:The alternator 1 being equipped with the regulator 9, this must be compensated in temperature in particular to correct the regulation voltage with a view to optimally maintaining the charge of the battery 6. It has been found that the temperature of the regulator 9 has a close correlation with the rotor temperature T R within the precision limits compatible with a correct implementation of the method according to the invention. The temperature of regulator 9 can be estimated by the relation: U * = U ^ - | τ rt -T y ) .K c ] (3) in which:
Uaιt = Tension régulée délivrée parU a ιt = Regulated voltage delivered by
1 ' alternateur Tγ = Deuxième température prédéterminée1 alternator T γ = Second predetermined temperature
(elle peut être égale à 23°C, par exemple) Uaitjry = Tension régulée délivrée par(it can be equal to 23 ° C, for example) Uaitjry = Regulated voltage delivered by
1 ' alternateur à la température Ty 1 alternator at temperature T y
(elle peut être de 14,55 Volts, par exemple) TΘSt = Température estimée de la puce du régulateur 9 Kc = Constante de compensation de température de la tension de régulation (elle peut être égale à(it can be 14.55 Volts, for example) T ΘSt = Estimated temperature of the regulator chip 9 K c = Temperature compensation constant of the regulation voltage (it can be equal to
0,01 par exemple) Du fait de la corrélation entre la température Test de la puce du régulateur 9 et de la température rotorique TR, il vient d'après la relation (3):0.01 for example) Due to the correlation between the temperature T es t of the regulator chip 9 and the rotor temperature T R , it comes from equation (3):
dans laquelle: in which:
TR = Température actuelle rotorique oc = Coefficient de corrélation entre la température rotorique TR et la température du régulateur 9 De préférence, la droite représentée par la relation 4 peut être mémorisée dans une table de caractéristiques TC2 (figure 2 et 4) relevée sur banc d'essai. En se référant de nouveau à la figure 4, le procédé fournit la température TR de la façon suivante sur la base des éléments de calcul qui viennent d'être exposés.T R = Current rotor temperature oc = Correlation coefficient between the rotor temperature T R and the temperature of the regulator 9 Preferably, the line represented by the relation 4 can be stored in a table of characteristics TC2 (figure 2 and 4) noted on test bench. Referring again to FIG. 4, the method supplies the temperature T R in the following manner on the basis of the calculation elements which have just been exposed.
Pendant 1 ' opération représentée par le bloc fonctionnel B3 , la tension Ubatt_Ecu est relevée de préférence sur le calculateur de commande (non représenté) du moteur à combustion interne dont elle est la tension d'alimentation. Elle est donc facilement disponible pour le dispositif de calcul 10. Avantageusement, on déduit de cette tension d'alimentation, la tension Uaιt en majorant la tension Ubatt_Ecu d'une tension de décalage calibrable U0ffΞet, représentant la différence à peu près constante entre les deux tensions pour un type' d'alternateur donné. Le calcul de la somme Ubatt_reg + U0ffSet est symbolisé par le bloc fonctionnel B4.During the operation represented by the functional block B3, the voltage U bat t_Ecu is preferably recorded on the control computer (not shown) of the internal combustion engine of which it is the supply voltage. It is therefore readily available to the computing device 10. Advantageously, it follows from this supply voltage, the voltage U has ι t by increasing the voltage Ubat t _ E cu an offset voltage U calibratable 0f f Ξ and , representing the difference almost constant tension between the two for a type 'of alternator given. The calculation of the sum Ubatt_reg + U 0 ff Se t is symbolized by the functional block B4.
Il s'est avéré que le procédé de détermination du couple d'entraînement selon l'invention ne donne de résultats fiables qu'en l'absence des deux situations de fonctionnement suivantes . Si l'alternateur 1 fonctionne avec un champ d'excitation maximale (le rapport cyclique DF de la figure 3 est alors de 100%), la tension Uaιt n'est plus régulée de sorte que la compensation thermique pour 1 ' estimation de la température actuelle rotorique TR n'est plus active. Cette situation correspond au cas où la batterie fonctionne en "dévers". Il s'agit en fait d'une situation théorique car, par ailleurs, la régulation est réalisée de telle manière que cette situation soit évitée. Néanmoins, par mesure de sécurité, le procédé de l'invention effectue un test (bloc fonctionnel B5) pour vérifier si la tension Uaχt est supérieure à une valeur minimale Uaιt__nin qu. peut typiquement être fixée à 13,4 Volts par exemple. Tant que cette condition n'est pas satisfaite, l'exécution du procédé est figée (bloc fonctionnel Bβ) et le test en B5 continue à être mise en œuvre. Par contre, tant que la condition ci-dessus est satisfaite, pendant l'opération représentée par le bloc fonctionnel B7, le procédé recherche dans la table caractéristique TC2 la valeur de la température TR qui correspond à la tension actuelle régulée Uait de l'alternateur 1.It has been found that the method of determining the drive torque according to the invention gives reliable results only in the absence of the following two operating situations. If the alternator 1 operates with a maximum excitation field (the duty cycle DF of FIG. 3 is then 100%), the voltage U a ι t is no longer regulated so that the thermal compensation for the estimate of the current rotor temperature T R is no longer active. This situation corresponds to the case where the battery operates in "superelevation". This is in fact a theoretical situation because, moreover, the regulation is carried out in such a way that this situation is avoided. However, as a safety measure, the method of the invention performs a test (functional block B5) to check whether the voltage U a χ t is greater than a minimum value U a ι t __ n i n qu. can typically be set at 13.4 Volts for example. As long as this condition is not satisfied, the execution of the process is frozen (functional block Bβ) and the test in B5 continues to be implemented. On the other hand, as long as the above condition is satisfied, during the operation represented by the functional block B7, the method searches in the characteristic table TC2 for the value of the temperature T R which corresponds to the current regulated voltage U a i t of the alternator 1.
Par ailleurs, de préférence, pour compenser les fluctuations de la tension du réseau 7, il est avantageux de limiter le taux de variation TR_inc de la température rotorique TR à une valeur maximale R_inc_jnax prédéterminée. Cette valeur correspond à une augmentation de 1 ' échauffement du rotor pouvant typiquement être de 0,25°C par 10 millisecondes. L'opération correspondante est effectuée pendant un test symbolisé par le bloc fonctionnel B8. Dans ce bloc, on examine l'inégalité:Furthermore, preferably, to compensate for fluctuations in the voltage of the network 7, it is advantageous to limit the rate of variation T R _i nc of the rotor temperature T R to a predetermined maximum value R _i nc _j nax . This value corresponds to an increase in the heating of the rotor which can typically be 0.25 ° C. per 10 milliseconds. The corresponding operation is carried out during a test symbolized by the functional block B8. In this block, we examine inequality:
TR(n)>TR(n-l)+ TRJnc max (5)T R (n)> T R (nl) + T RJnc max (5)
En d'autres termes, on examine si la température rotorique actuelle TR (n) de 1 ' itération n est supérieure ou non à la somme de la température rotorique TR(n-l) établie au cours de l'itération précédente et gardée en mémoire (bloc fonctionnel B9) .In other words, it is examined whether the current rotor temperature T R (n) of the iteration n is higher or not than the sum of the rotor temperature T R (nl) established during the previous iteration and kept in memory (function block B9).
S'il est répondu par la négative au test B8, la température TR(n) calculée est utilisée pour la suite des opérations. Dans le cas contraire, on impose comme température rotorique la valeur (bloc fonctionnel B10) :If the test B8 is answered in the negative, the temperature T R (n) calculated is used for the rest of the operations. Otherwise, the value for the rotor temperature is set (function block B10):
TR(n) = TR(n - 1)+TR_tac_MX T R (n) = T R (n - 1) + T R _ tac _ MX
Ce processus mis en œuvre dans les blocs fonctionnels B8, 9 et 10 revient à limiter le taux de variation de la température rotorique à une valeur majorante prédéterminée égale à TR_inc_maχ.This process implemented in the functional blocks B8, 9 and 10 amounts to limiting the rate of change of the rotor temperature to a predetermined increasing value equal to T R _ inc _maχ.
L ' opération correspondant au bloc fonctionnel B2 aboutit à l'obtention de la valeur RC0_DF_filtré, cette valeur étant ensuite normée sur une plage de 100 % pendant l'opération qui est symbolisée par le bloc fonctionnel Bll. L'opération suivante (bloc fonctionnel B12) consiste à calculer le courant IR selon la relation:The operation corresponding to the functional block B2 results in obtaining the value RC0_DF_filtered, this value then being normalized over a range of 100% during the operation which is symbolized by the functional block B11. The following operation (functional block B12) consists in calculating the current I R according to the relation:
Ua1t -RCO_DF_ filtréU a1t -RCO_DF_ filtered
I.. = „ r. „ l . „ M • ( 7 ) I .. = „r. „L. „M • ( 7 )
RTx • [l + 0,0039 - (TR - TX)]R Tx • [l + 0.0039 - (T R - T X )]
Les paramètres de cette relation (7) sont les mêmes que ceux déjà définis ci-dessus. On notera cependant que la valeur de la résistance RTx inclut de préférence une part due à une résistance parasite composée en particulier de la résistance de contact au niveau des bagues et. des balais de l'alternateur 1 et de la résistance RDS_ON φJ-S présente le composant semi-conducteur 8 lorsqu'il est passant. La valeur de cette résistance parasite peut être estimée à 0,25 Ù dans le cas de la plupart des alternateurs du commerce.The parameters of this relation (7) are the same as those already defined above. Note however that the value of the resistance R Tx preferably includes a part due to a parasitic resistance composed in particular of the contact resistance at the level of the rings and. brushes of the alternator 1 and of the resistor R DS _ ON φJ-S presents the semiconductor component 8 when it is on. The value of this parasitic resistance can be estimated at 0.25 Ù in the case of most commercial alternators.
Pendant l'opération symbolisée par le bloc fonctionnel B13, il est alors procédé au calcul de la valeur recherchée du couple d'entraînement Ce de l'alternateur à l'aide de la table caractéristique TC1 à laquelle sont appliquées la valeur du courant IR qui vient d'être calculée et la valeur actuelle de la vitesse de rotation V de l'alternateur 1. Dans l'application à l'alternateur d'un véhicule automobile, les paramètres nécessaires à l'exécution du procédé selon l'invention et propres au type d'alternateur utilisé, et notamment les . tables caractéristiques TC1 et TC2 sont de préférence communiqués au calculateur 10, en fin de chaîne de fabrication du véhicule concerné. Par exemple, ce transfert de données peut être réalisé par introduction des données sur un bus CAN du véhicule ou par une liaison bidirectionnelle par laquelle le calculateur 10 peut s'identifier et recevoir ensuite- les données appropriées. During the operation symbolized by the functional block B13, the desired value of the driving torque C e of the alternator is calculated using the characteristic table TC1 to which the value of the current I is applied. R which has just been calculated and the current value of the speed of rotation V of the alternator 1. In the application to the alternator of a motor vehicle, the parameters necessary for the execution of the method according to the invention and specific to the type of alternator used, and in particular the. characteristic tables TC1 and TC2 are preferably communicated to the computer 10, at the end of the production line of the vehicle concerned. For example, this data transfer can be carried out by entering data on a CAN bus of the vehicle or by a bidirectional link by which the computer 10 can identify itself and then receive the appropriate data.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour déterminer le couple d'entraînement (Ce) d'un alternateur (1) d'un véhicule automobile, cet alternateur comprenant un enroulement rotorique (3) caractérisé en ce qu'il consiste: a) à calculer le courant (IR) circulant dans le rotor de l'alternateur (1) en prenant en compte la température actuelle rotorique (TR) ; - b) à relever la vitesse de rotation (V) de l'alternateur (1); et c) à déterminer la valeur dudit couple d'entraînement (Ce) à partir d'une relation prédéterminée propre à cet alternateur et reliant ce couple d'entraînement (Ce) aux valeurs calculées du courant rotorique (IR) et de la vitesse de rotation (V) établies au cours des étapes a) et b) .1. Method for determining the drive torque (C e ) of an alternator (1) of a motor vehicle, this alternator comprising a rotor winding (3) characterized in that it consists of: a) calculating the current (I R ) circulating in the alternator rotor (1) taking into account the current rotor temperature (T R ); - b) to note the speed of rotation (V) of the alternator (1); and c) determining the value of said driving torque (C e ) from a predetermined relation specific to this alternator and relating this driving torque (C e ) to the calculated values of the rotor current (I R ) and of the speed of rotation (V) established during steps a) and b).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à extraire la valeur dudit couple d'entraînement (Ce) d'une première table caractéristique relevée sur banc d'essai (TC1) dans laquelle les valeurs de courant et de vitesse répondant à ladite relation prédéterminée ont préalablement été mémorisées.2. Method according to claim 1, characterized in that it consists in extracting the value of said drive torque (C e ) from a first characteristic table recorded on test bench (TC1) in which the current values and speed corresponding to said predetermined relationship have been previously stored.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer ledit courant rotorique (IR) par calcul du quotient de la tension actuelle (Uaιt) délivrée à l'enroulement rotorique (3) par la résistance rotorique corrigée en fonction de la température actuelle rotorique (TR) . 3. Method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it consists in determining said rotor current (I R ) by calculating the quotient of the current voltage (U a ι t ) delivered to the rotor winding (3) by the rotor resistance corrected as a function of the current rotor temperature (T R ).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la détermination du courant rotorique (IR) n'est effectuée que si la valeur de la tension actuelle (Uait) délivrée par l'alternateur (1) dépasse une valeur minimale prédéterminée (Uait in) • 4. A method according to claim 3, characterized in that the determination of the rotor current (I R) is only performed if the current voltage value (U is) delivered by the alternator (1) exceeds a predetermined minimum value (U have t in) •
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans le cas où ledit alternateur (1) comporte un régulateur de courant rotorique (9) comprenant un composant semi-conducteur commandé (8) dont le signal de commande est impulsionnel pour déterminer la valeur du courant rotorique en fonction du rapport cyclique (RCO_DF) de ce signal de commande, le procédé consiste à calculer le produit dudit rapport cyclique (RC0_DF) par la tension actuelle (Uait) délivrée par l'alternateur afin de déterminer ladite tension délivrée à l'enroulement rotorique.5. Method according to claim 4, characterized in that, in the case where said alternator (1) comprises a rotor current regulator (9) comprising a controlled semiconductor component (8) whose control signal is impulse to determine the value of the rotor current as a function of the duty cycle (RCO_DF) of this control signal, the method consists in calculating the product of said duty cycle (RC0_DF) by the current voltage (U a i t ) delivered by the alternator in order to determine said voltage delivered to the rotor winding.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre la valeur dudit rapport cyclique (RCO_DF) à une opération de filtrage passe-bas de premier ordre dont la fréquence de coupure (Fc) est déterminée par le quotient de la résistance rotorique établie à une première température prédéterminée (Tx) , par la valeur de l'inductance rotorique (L) , ladite résistance rotorique à une première température prédéterminée étant corrigée en température en fonction de ladite température rotorique actuelle (TR) .6. Method according to claim 5, characterized in that it consists in subjecting the value of said duty cycle (RCO_DF) to a first-order low-pass filtering operation whose cut-off frequency (F c ) is determined by the quotient of the rotor resistance established at a first predetermined temperature (T x ), by the value of the rotor inductance (L), said rotor resistance at a first predetermined temperature being corrected in temperature as a function of said current rotor temperature (T R ) .
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il ladite fréquence de coupure est établie selon la relation:7. Method according to claim 6, characterized in that said cut-off frequency is established according to the relation:
RTx-[l+0,0039-(TR-Tx)] 2-π-L dans laquelle:R Tx - [l + 0.0039- (T R -T x )] 2-π-L in which:
Fc = Fréquence de coupureF c = Cutoff frequency
Tx = Ladite première température prédéterminée RTx = Résistance de l'enroulement rotorique à la température Tx 0,0039 = Coefficient de température de la résistivité du cuivre TR = Température actuelle de l'enroulement rotorique = Inductance rotoriqueT x = Said first predetermined temperature R Tx = Resistance of the rotor winding at temperature T x 0.0039 = Temperature coefficient of the resistivity of copper T R = Current temperature of the rotor winding = Rotor choke
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à calculer ledit courant rotorique à l'aide d'une relation de la forme:8. Method according to claim 7, characterized in that it consists in calculating said rotor current using a relation of the form:
Ualt -RCO_DF__ filtréU alt -RCO_DF__ filtered
IR = RTx - [l + 0,0039 - (TR - TX)] dans laquelle :IR = R Tx - [l + 0.0039 - (T R - T X )] in which:
IR Courant rotoriqueIR Rotor current
Uait Tension actuelle délivrée parUait Current voltage delivered by
1 ' alternateur1 alternator
RCO_DF_filtré Rapport cyclique filtré Tx Première température prédéterminéeRCO_DF_filtered Filtered duty cycle T x First predetermined temperature
RTX Résistance rotorique à la températureRTX Rotor resistance to temperature
Tx T x
0 , 0039 Coefficient de température de la résistivité du cuivre0.0039 Temperature coefficient of copper resistivity
TR Température actuelle de l'enroulement rotoriqueT R Current temperature of the rotor winding
9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 à . caractérisé en ce que dans le cas où la tension appliquée à l'enroulement rotorique (3) de l'alternateur (1) est compensée en température avec une constante de compensation prédéterminée (Kc) , il consiste à déterminer la température actuelle rotorique selon la relation:9. Method according to any one of claims 5 to. characterized in that in the case where the voltage applied to the rotor winding (3) of the alternator (1) is temperature compensated with a predetermined compensation constant (K c ), it consists in determining the current rotor temperature according to the relationship:
dans laquelle : TR = Température actuelle rotorique where: T R = Current rotor temperature
= Seconde température prédéterminée de 1 ' alternateur= Second predetermined temperature of the alternator
Ualt_Ty = Tension délivrée par l'alternateur à la température Ty Uait = Tension actuelle délivrée par l'alternateur Kc = Constante de compensation de température de la tension de régulation α = Coefficient de corrélation entre la température rotorique TR et la température dudit régulateur (9)U a lt_Ty = Voltage delivered by the alternator at temperature T y Uait = Current voltage delivered by the alternator K c = Temperature compensation constant of the regulation voltage α = Correlation coefficient between the rotor temperature T R and the temperature of said regulator (9)
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à limiter le taux de variation de la température rotorique à une valeur majorante prédéterminée10. Method according to claim 1, characterized in that it consists in limiting the rate of change of the rotor temperature to a predetermined major value
( -1-R_inc_max ) •(-1-R_inc_max) •
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'il consiste à extraire la valeur de la température actuelle rotorique (TR) d'une seconde table caractéristique (TC2) préalablement relevée sur banc d'essai et dans laquelle sont mémorisées les valeurs de ladite température actuelle rotorique (TR) en fonction de la tension (Uait) délivrée par l'alternateur11. Method according to any one of claims 9 and 10, characterized in that it consists in extracting the value of the current rotor temperature (T R ) from a second characteristic table (TC2) previously recorded on a test bench and in which are stored the values of said rotor current temperature (T R) as a function of the voltage (U is) delivered by the alternator
(1).(1).
12. Dispositif de calcul pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, ce dispositif pouvant être intégré dans un calculateur de bord (10) dudit véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une table caractéristique (TC1, TC2) relevée sur banc d'essai dans laquelle les valeurs de courant (IR) et de vitesse (V) répondant à ladite relation prédéterminée ont été préalablement mémorisées, et plusieurs entrées recevant les données suivantes: les signaux de commande (DF) dudit composant semi-conducteur (8) de la part dudit régulateur (9), la tension (Ubatt) aux bornes de la batterie (5) dudit véhicule et la vitesse de rotation (V) dudit alternateur (1). 12. Calculation device for implementing the method according to any one of claims 5 to 11, this device being able to be integrated into an on-board computer (10) of said vehicle, characterized in that it comprises at least one table characteristic (TC1, TC2) recorded on a test bench in which the values of current (I R ) and speed (V) responding to said predetermined relationship have been previously stored, and several inputs receiving the following data: the control signals (DF) of said semiconductor component (8) from said regulator (9), the voltage (U ba tt) across the battery (5) of said vehicle and the speed of rotation (V) of said alternator (1) .
EP02753743A 2001-03-28 2002-03-28 Method for determining the drive torque of an alternator Withdrawn EP1374385A1 (en)

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