EP2759053A1 - Procede et systeme de controle de la charge progressive d'un alternateur de vehicule automobile, et alternateur de vehicule automobile comprenant un tel systeme - Google Patents

Procede et systeme de controle de la charge progressive d'un alternateur de vehicule automobile, et alternateur de vehicule automobile comprenant un tel systeme

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EP2759053A1
EP2759053A1 EP12767052.9A EP12767052A EP2759053A1 EP 2759053 A1 EP2759053 A1 EP 2759053A1 EP 12767052 A EP12767052 A EP 12767052A EP 2759053 A1 EP2759053 A1 EP 2759053A1
Authority
EP
European Patent Office
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duty cycle
alternator
controlling
excitation
exc
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12767052.9A
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English (en)
Inventor
Pierre Chassard
Pierre Tisserand
Laurent Labiste
Stéphane Fourmy
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • H02P9/105—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for increasing the stability
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48—Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/45—Special adaptation of control arrangements for generators for motor vehicles, e.g. car alternators

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the excitation as well as the progressive charging of an alternator intended to be coupled to a motor vehicle engine.
  • the invention also relates to a system capable of implementing this method, as well as the alternator comprising this system.
  • This regulator generally integrated with the alternator, controls an excitation current supplied by a battery and circulating in an excitation winding of the alternator.
  • the LRC function authorizes only progressive increases in the duty cycle of the excitation signal from the initial value to the value determined by the loop. by incrementing this initial value by using an intermediate signal called "progressive load return".
  • the excitation signal effectively controlling the excitation circuit results from the use of either the excitation demand signal generated by the control loop or the excitation signal produced by the LRC function, under the control of the LRC function.
  • the current curve output / rotation speed of a standard alternator has indeed a steep slope.
  • a small variation in the speed of the alternator causes a large variation in current and consecutively the voltage applied to the battery which is taken into account by the servo control loop of the regulator.
  • the regulator then varies the duty cycle of the excitation up to the maximum (from 0 to 100%) without being able to compensate, because the frequencies of the acyclism (20 - 30 Hz) are generally beyond the bandwidth of the regulator (15 Hz).
  • the duty cycle jump of the triggering excitation signal produced by the LRC function is greater than expected.
  • the present invention therefore aims to overcome this weakness.
  • an alternator of this type is able to produce a supply voltage of an on-board vehicle network controlled by a reference value by means of a control loop controlling a width-type excitation signal. of variable pulse controlling an excitation current flowing in an excitation winding of the alternator.
  • the method in question is more precisely to limit the load of the alternator on the engine by allowing only incremental increases in a current cyclic ratio of the excitation signal from an initial duty cycle up to to an expected duty cycle calculated by the control loop.
  • the method according to the invention is remarkable in that a frequency spectrum of the expected duty cycle is limited to a bandwidth of the control loop, this frequency spectrum of the expected duty cycle being limited by filtering means which comprise minus a low-pass filter or a band-cut or rejector filter.
  • these filtering means eliminate the frequencies of acyclism occurring at the idle speed of the engine.
  • the invention also relates to a system for controlling the progressive load of a motor vehicle alternator suitable for implementing the method described above.
  • this alternator is intended to be coupled to a heat engine of the vehicle and comprises a regulation loop which controls a supply voltage of an on-board vehicle network to a set value by controlling an excitation signal.
  • a regulation loop which controls a supply voltage of an on-board vehicle network to a set value by controlling an excitation signal.
  • variable pulse width type controlling an excitation current flowing in an excitation winding of the alternator.
  • the system in question is of the type of those comprising a digital processing block providing at the output, a cyclic progressive load control ratio gradually increasing from an initial duty cycle to an expected duty cycle provided by the control loop.
  • the system for controlling the progressive load of a motor vehicle alternator according to the invention is remarkable in that at least one anti-acyclic digital filter is inserted at the input of the digital processing block. .
  • the system in question is of the type comprising a digital processing block comprising a first module for detecting a charge call from an expected duty cycle. provided as input by the control loop, a second module for determining an initial duty cycle of the expected duty cycle, and a third progressive load control module outputting a duty cycle duty cycle progressively increasing from the initial duty cycle to the expected duty cycle.
  • the system for controlling the progressive load of a motor vehicle alternator according to the invention is remarkable in that at least first, second and third digital anti-acyclic filters are respectively inserted into entry of the first, second and third modules.
  • the digital filter of the first preferred embodiment of the invention or the first, second and third digital filters of the second embodiment are low-pass filters each having a predetermined cut-off frequency or band-cutters or rejectors. each having at least one predetermined rejection frequency, preferably a fundamental frequency and at least one harmonic.
  • the invention also relates to a motor vehicle alternator comprising a progressive load control system having the characteristics specified above.
  • Figure 1 is a block diagram of the control loop of a motor vehicle alternator of the type known from the state of the art concerned by the invention.
  • Figure 2 is a block diagram of a progressive load control system of a motor vehicle alternator of the type of the invention known from the state of the art.
  • Figure 3 shows the current characteristic output / rotation speed of a motor vehicle alternator of the type known from the state of the art concerned by the invention.
  • FIGS. 4a, 4b and 4c respectively show a frequency spectrum of the duty cycle of an excitation request signal known from the state of the art, the bandwidth of an elimination function of acyclism according to FIG. invention, and a frequency spectrum of the duty cycle of an input signal of the LRC function according to the invention.
  • FIGS. 5a and 5b are respectively block diagrams of a system for controlling the progressive load of a motor vehicle alternator according to a first and a second preferred embodiment of the invention.
  • FIGS. 6a and 6b respectively show the frequency responses of an exemplary cross-section or rejector filter and several examples of low-pass anti-acyclic filters implemented by the invention.
  • FIG. 1 A general architecture of a power supply by an alternator 1 of an onboard network 2 of a motor vehicle, to which a battery 3 and electric charges 4 are connected, is represented in FIG. 1.
  • the supply voltage Ubat is regulated by means of a feedback loop 6 and therefore tends to be kept constant by being continuously compared to a setpoint value Uref.
  • an excitation signal 7 of the variable pulse width type DC_EXC controlling an excitation current I_EXC flowing in an excitation winding of the alternator 1 by means of a power switch 8 is controlled by the regulation loop 1, 5, 6, 8.
  • the excitation signal 7 corresponds to the excitation request signal 9 supplied by the regulation loop 1, 5, 6, 8, that is to say coming from a comparator 5 between the voltage of FIG. Ubat power supply and Uref setpoint.
  • Figure 2 shows the arrangement of a progressive load control system 10 of the type of that of the invention known from the state of the art.
  • This system 10 comprises a digital processing unit 1 1 comprising a first module 12 for detecting a charge call from an expected duty cycle DC_E input by the control loop 5, 6, 8, a second module 13 for determining an initial duty cycle of the expected duty cycle DC_E, and a third progressive load control module 14 outputting a progressive duty cycle control ratio DC_LRC gradually increasing from the initial duty cycle to the duty cycle expected DC_E.
  • the system 10 further comprises a multiplexer 15 controlled by the third progressive load control module 14, which outputs an excitation signal 7 having a current duty cycle DC_EXC equal to either the expected duty cycle DC_E or the duty cycle DC_LRC progressive load control provided by the third LRC module 14 in case of detection of a charge call.
  • a multiplexer 15 controlled by the third progressive load control module 14, which outputs an excitation signal 7 having a current duty cycle DC_EXC equal to either the expected duty cycle DC_E or the duty cycle DC_LRC progressive load control provided by the third LRC module 14 in case of detection of a charge call.
  • the requested excitation duty ratio DC_E has a differentiating effect, that is to say that the voltage drop would be overcompensated by a very requested excitation duty cycle DC_E at the time of the connection of the load 4 in order to very rapidly increase the excitation current l_EXC.
  • the progressive load control method according to the invention consists in introducing an elimination function F of the acyclic frequencies 17 beyond the passband 18 of the regulation loop 1, 5, 6, 8 as shown in FIG. Figure 4b.
  • the progressive load control function only uses an expected duty cycle DC_E_F whose frequency spectrum comprises the bandwidth of the regulation loop 1, 5, 6, 8 as represented in FIG. 4c.
  • the elimination function F of the acyclic frequencies 17 is preferably implemented by filters, for example digital, of the band-cut or rejector type or of the low-pass type.
  • the band-cutters or rejectors have at least one rejection frequency fr corresponding to the acyclic frequency f0; the low pass filters have a cutoff frequency fc lower than the fO acyclic frequency and higher than the high frequency BW of the bandwidth 18 of the regulation loop 1, 5, 6, 8.
  • a filter 19 is common to the three modules for detecting a charge call 12, for determining a duty cycle. initial 13, and progressive load control 14 of the digital processing block 1 1 as shown in Figure 5a.
  • the progressive charging system 10 of a motor vehicle alternator comprises three filters 20, 21, 22 optimized for each of the three modules 12, 13, 14 of the digital processing block 1 1 as shown in Figure 5b.
  • the rejection frequencies must be chosen to correspond to the frequencies of acyclism.
  • a band-cut or rejector filter having the following transfer function is advantageously used (for a sampling frequency of 200 Hz): (l + Z (u) "4 ) - (l + Z (u) " 2 )
  • This filter has a rejection of the acyclic frequency fO at 25 Hz and a rejection of the second harmonic at 50 Hz, as shown, for example, in FIG. 6a.
  • An example of a low-pass filter suitable for implementing the method according to the invention has a digital transfer function FT of the type:
  • the cut-off frequency fc depends on the coefficient a. Examples are given in Table II below (sampling frequency: 250 Hz):
  • Figure 6b shows the frequency response curves of these low-pass filters.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Le procédé selon l'invention concerne le contrôle de la charge progressive d'un alternateur de véhicule automobile destiné à être accouplé à un moteur thermique du véhicule et apte à produire une tension d'alimentation d'un réseau de bord du véhicule. Le procédé est du type de ceux consistant à limiter la charge de l'alternateur en n'autorisant que des augmentations progressives d'un rapport cyclique courant (DC_EXC) d'un signal d'excitation (7) de l'alternateur, à partir d'un rapport cyclique initial jusqu'à un rapport cyclique attendu (DC_E) calculé par une boucle de régulation de l'alternateur. Conformément à l'invention, on limite(filtre 19) un spectre en fréquences du rapport cyclique attendu (DC_E) à une bande passante de la boucle de régulation.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE CONTROLE DE LA CHARGE PROGRESSIVE D'UN ALTERNATEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE, ET ALTERNATEUR DE
VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN TEL SYSTEME DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION.
La présente invention concerne un procédé de contrôle de l'excitation ainsi que de la charge progressive d'un alternateur destiné à être accouplé à un moteur thermique de véhicule automobile. L'invention concerne également un système apte à la mise en œuvre de ce procédé, ainsi que l'alternateur comprenant ce système.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION.
Dans le domaine de l'automobile, il est bien connu de maintenir une tension fournie au réseau électrique de bord par un alternateur du véhicule à une valeur de consigne prédéterminée, indépendamment de la vitesse de rotation du moteur ou de la consommation électrique des équipements, au moyen d'un dispositif de régulation dit « régulateur ».
Ce régulateur, généralement intégré à l'alternateur, contrôle un courant d'excitation fourni par une batterie et circulant dans un enroulement d'excitation de l'alternateur.
De nos jours, les équipementiers de l'automobile ont développé des alternateurs très performants en mettant en œuvre des systèmes électroniques de puissance contrôlés par des circuits faisant appel à des techniques numériques, reposant notamment sur l'utilisation de microprocesseurs ou microcontrôleurs.
Ces techniques permettent une bien meilleure stabilisation de la tension du réseau de bord que les bilames d'autrefois en réponse à l'activation de charges électriques importantes dans le véhicule.
Cependant, on conçoit qu'une demande d'augmentation du courant d'excitation par le système de régulation ne doive pas conduire à un accroissement rapide du couple prélevé par l'alternateur sur le moteur thermique, susceptible de caler celui-ci, notamment quand le moteur thermique fonctionne au ralenti ou à froid, au démarrage du véhicule.
Il est donc connu de limiter le couple résistant prélevé par un alternateur par une fonction de charge progressive dite "LRC" (acronyme de la dénomination anglaise "Load Response Control"). Le contrôle de l'intensité du courant d'excitation est généralement obtenu par la variation du rapport cyclique d'un signal d'excitation de type PWM (pour "Puise Width Modulation" en terminologie anglaise) commandant un commutateur de puissance du circuit d'excitation.
De manière connue, et comme suite à une détection d'un appel de charge, la fonction LRC n'autorise que des augmentations progressives du rapport cyclique du signal d'excitation à partir de la valeur initiale jusqu'à la valeur déterminée par la boucle de régulation, en incrémentant cette valeur initiale en faisant appel à un signal intermédiaire dit de "retour de charge progressive".
De manière également connue, le signal d'excitation commandant effectivement le circuit d'excitation résulte de l'utilisation soit du signal de demande d'excitation généré par la boucle de régulation soit du signal d'excitation produit par la fonction LRC, sous le contrôle de la fonction LRC.
Mais le type de fonction LRC décrit ci-dessus présente l'inconvénient de ne pas être adapté à une mise en œuvre dans des alternateurs couplés à des moteurs thermiques susceptibles de fonctionner à des vitesses de ralenti peu élevées, entre 800 t/mn et 600 t/mn, voire moins.
A ces vitesses de ralenti, qui sont retenues par certains constructeurs d'automobiles pour des considérations d'économie d'énergie, la courbe courant débité/ vitesse de rotation d'un alternateur standard présente en effet une forte pente.
Il en résulte qu'une petite variation de la vitesse de l'alternateur provoque une variation importante de courant et consécutivement de la tension appliquée sur la batterie qui est prise en compte par la boucle d'asservissement du régulateur. Le régulateur fait alors varier le rapport cyclique de l'excitation jusqu'au maximum (de 0 à 100%) sans pourvoir compenser, car les fréquences de l'acyclisme (20 - 30 Hz) sont généralement au-delà de la bande passante du régulateur (15 Hz).
Dans ces conditions, ce type de fonction LRC est perturbé, le signal de retour de charge progressive suit la tendance de la valeur courante du rapport cyclique, tendant à osciller à la fréquence de l'acyclisme.
De ce fait, le saut de rapport cyclique du signal d'excitation à l'enclenchement, produit par la fonction LRC, est plus important que celui attendu.
Ce type de fonction LRC connue de l'état de la technique présente donc l'inconvénient d'être inefficace lors d'un appel de charge au ralenti. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION.
La présente invention vise par conséquent à pallier cette faiblesse.
Elle a précisément pour objet un procédé de contrôle de la charge progressive d'un alternateur de véhicule automobile destiné à être accouplé à un moteur thermique du véhicule.
De manière connue, un alternateur de ce type est apte à produire une tension d'alimentation d'un réseau de bord du véhicule asservie à une valeur de consigne au moyen d'une boucle de régulation contrôlant un signal d'excitation de type à largeur d'impulsion variable commandant un courant d'excitation circulant dans un enroulement d'excitation de l'alternateur.
Le procédé dont il s'agit consiste plus précisément à limiter la charge de l'alternateur sur le moteur thermique en n'autorisant que des augmentations progressives d'un rapport cyclique courant du signal d'excitation à partir d'un rapport cyclique initial jusqu'à un rapport cyclique attendu calculé par la boucle de régulation.
Le procédé selon l'invention est remarquable en ce qu'on limite un spectre en fréquences du rapport cyclique attendu à une bande passante de la boucle de régulation, ce spectre en fréquences du rapport cyclique attendu étant limité par des moyens de filtrage qui comprennent au moins un filtre passe-bas ou un filtre coupe bande ou réjecteur.
On tire bénéfice du fait que dans le procédé de contrôle de la charge progressive d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention, ces moyens de filtrage éliminent les fréquences d'acyclisme apparaissant au régime de ralenti du moteur thermique.
L'invention concerne également un système de contrôle de la charge progressive d'un alternateur de véhicule automobile apte à la mise en œuvre du procédé décrit ci-dessus.
Selon une architecture connue, cet alternateur est destiné à être accouplé à un moteur thermique du véhicule et comprend une boucle de régulation asservissant une tension d'alimentation d'un réseau de bord du véhicule à une valeur de consigne en contrôlant un signal d'excitation de type à largeur d'impulsion variable commandant un courant d'excitation circulant dans un enroulement d'excitation de l'alternateur.
Dans un premier mode de réalisation préféré de l'invention, le système dont il s'agit est du type de ceux comprenant un bloc de traitement numérique fournissant en sortie un rapport cyclique de contrôle de charge progressive augmentant progressivement à partir d'un rapport cyclique initial jusqu'à un rapport cyclique attendu fourni en entrée par la boucle de régulation.
Dans ce premier mode de réalisation préféré, le système de contrôle de la charge progressive d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention est remarquable en ce qu'au moins un filtre numérique anti-acyclisme est inséré en entrée du bloc de traitement numérique.
Dans un second mode de réalisation préféré de l'invention, le système dont il s'agit est du type de ceux comprenant un bloc de traitement numérique comportant un premier module de détection d'un appel de charge à partir d'un rapport cyclique attendu fourni en entrée par la boucle de régulation, un deuxième module de détermination d'un rapport cyclique initial du rapport cyclique attendu, et un troisième module de contrôle de charge progressive fournissant en sortie un rapport cyclique de contrôle de charge progressive augmentant progressivement à partir du rapport cyclique initial jusqu'au rapport cyclique attendu.
Dans ce second mode de réalisation préféré, le système de contrôle de la charge progressive d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention est remarquable en ce qu'au moins des premier, second et troisième filtres numériques anti-acyclisme sont insérés respectivement en entrée des premier, deuxième et troisième modules.
Fort avantageusement, le filtre numérique du premier mode de réalisation préféré de l'invention ou les premier, deuxième et troisième filtres numériques du second mode de réalisation sont des filtres passe-bas présentant chacun une fréquence de coupure prédéterminée ou des filtres coupe bande ou réjecteurs présentant chacun au moins une fréquence de réjection prédéterminée, de préférence une fréquence fondamentale et au moins un harmonique.
L'invention concerne aussi un alternateur de véhicule automobile comprenant un système de contrôle de la charge progressive présentant les caractéristiques spécifiées ci-dessus.
Ces quelques spécifications essentielles auront rendu évidents pour l'homme de métier les avantages apportés par le procédé de contrôle de la charge progressive d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention, ainsi que par le système de contrôle et l'alternateur correspondant, par rapport à l'état de la technique antérieur. Les spécifications détaillées de l'invention sont données dans la description qui suit en liaison avec les dessins ci-annexés. Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS.
La Figure 1 est un schéma synoptique de la boucle de régulation d'un alternateur de véhicule automobile du type connu de l'état de la technique concerné par l'invention.
La Figure 2 est un schéma synoptique d'un système de contrôle de la charge progressive d'un alternateur de véhicule automobile du type de l'invention connu de l'état de la technique.
La Figure 3 montre la caractéristique courant débité/ vitesse de rotation d'un alternateur de véhicule automobile du type connu de l'état de la technique concerné par l'invention.
Les Figures 4a, 4b et 4c montrent respectivement un spectre de fréquences du rapport cyclique d'un signal de demande d'excitation connu de l'état de la technique, la bande passante d'une fonction d'élimination de l'acyclisme selon l'invention, et un spectre de fréquences du rapport cyclique d'un signal d'entrée de la fonction LRC selon l'invention.
Les Figure 5a et 5b sont respectivement des schémas synoptiques d'un système de contrôle de la charge progressive d'un alternateur de véhicule automobile selon un premier et un second modes de réalisation préférés de l'invention.
Les Figures 6a et 6b montrent respectivement les réponses en fréquence d'un exemple de filtre coupe bande ou réjecteur et de plusieurs exemples de filtres passe-bas anti acyclisme mis en œuvre par l'invention.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION.
Ainsi que cela a déjà été rappelé en préambule, des procédés et des systèmes de contrôle de la charge progressive d'un alternateur de véhicule automobile du type de ceux dont l'invention a pour but d'améliorer l'efficacité au ralenti sont bien connus de l'état de la technique. Une architecture générale d'une alimentation par un alternateur 1 d'un réseau de bord 2 d'un véhicule automobile, auquel sont connectées une batterie 3 et des charges électriques 4, est représentée sur la Figure 1.
La tension d'alimentation Ubat est régulée au moyen d'une boucle de contre- réaction 6 et tend donc à être maintenue constante en étant comparée 5 en permanence à une valeur de consigne Uref.
En fonction de l'écart entre la tension d'alimentation Ubat et la valeur de consigne Uref, un signal d'excitation 7 de type à largeur d'impulsion variable DC_EXC commandant un courant d'excitation l_EXC circulant dans un enroulement d'excitation de l'alternateur 1 au moyen d'un commutateur de puissance 8 est contrôlé par la boucle de régulation 1 , 5, 6, 8.
En régime nominal, le signal d'excitation 7 correspond au signal de demande d'excitation 9 fourni par la boucle de régulation 1 , 5, 6, 8 c'est-à-dire issu d'un comparateur 5 entre la tension d'alimentation Ubat et la valeur de consigne Uref.
En régime transitoire, comme suite à la connexion d'une charge électrique 4 sur le réseau de bord 2, l'augmentation d'un rapport cyclique courant DC_EXC du signal d'excitation 7 est limitée par un système de contrôle de charge progressive 10, et n'atteint que progressivement un rapport cyclique attendu DC_E du signal de demande d'excitation 9 calculé par la boucle de régulation 1 , 5, 6, 8.
La Figure 2 montre l'agencement d'un système de contrôle de charge progressive 10 du type de celui de l'invention connu de l'état de la technique.
Ce système 10 comprend un bloc de traitement numérique 1 1 comportant un premier module 12 de détection d'un appel de charge à partir d'un rapport cyclique attendu DC_E fourni en entrée par la boucle de régulation 5, 6, 8, un deuxième module 13 de détermination d'un rapport cyclique initial du rapport cyclique attendu DC_E, et un troisième module 14 de contrôle de charge progressive fournissant en sortie un rapport cyclique de contrôle de charge progressive DC_LRC augmentant progressivement à partir du rapport cyclique initial jusqu'au rapport cyclique attendu DC_E.
Le système 10 comprend en outre un multiplexeur 15 commandé par le troisième module 14 de contrôle de charge progressive, qui fournit en sortie un signal d'excitation 7 présentant un rapport cyclique courant DC_EXC égal, soit au rapport cyclique attendu DC_E, soit au rapport cyclique de contrôle de charge progressive DC_LRC fourni par le troisième module LRC 14 en cas de détection d'un appel de charge. Ainsi que cela a déjà été rappelé, dans le cas où un alternateur 1 standard est couplé à un moteur thermique fonctionnant au ralenti, une petite variationAN de la vitesse de rotation N de l'alternateur 1 autour d'une vitesse nominale NO, par exemple d'environ 1800 tr/mn, provoque une variation ΔΙ importante de l'intensité débitée 10, comme le montre bien la Figure 3, à cause de la pente importante de la caractéristique intensité/ vitesse 16 à bas régime.
D'autre part, l'enroulement d'excitation de l'alternateur 1 étant fortement inductif, lors d'un appel de charge, le rapport cyclique d'excitation demandé DC_E présente un effet dérivateur, c'est-à-dire que la baisse de tension serait surcompensée par un rapport cyclique d'excitation demandé DC_E très important au moment de la connexion de la charge 4 afin de faire croître très rapidement le courant d'excitation l_EXC.
Ces caractéristiques du système électromécanique constitué par l'alternateur 1 , la boucle de contre-réaction 6 et le comparateur 5, sont la cause des oscillations d'excitation d'acyclisme à bas régime dans une bande de fréquences autour d'une fréquence d'acyclisme fO d'environ 25 Hz, située au dessus de la bande passante 18 de la boucle de régulation globale 1 , 5, 6, 8 limitée à une fréquence haute BW d'environ 15 Hz comme le montre la Figure 4a.
Ces oscillations d'acyclisme perturbent le fonctionnement du bloc de traitement numérique 1 1 des systèmes de contrôle de charge progressive connus de l'état de la technique du type de celui montré sur la Figure 2, le signal de retour de charge progressive RCP ayant tendance à osciller à la fréquence de l'acyclisme.
Le procédé de contrôle de charge progressive selon l'invention consiste à introduire une fonction d'élimination F des fréquences d'acyclisme 17 au-delà de la bande passante 18 de la boucle de régulation 1 , 5, 6, 8 comme le montre la Figure 4b.
De ce fait, la fonction de contrôle de charge progressive n'utilise qu'un rapport cyclique attendu DC_E_F dont le spectre en fréquences comprend la bande passante de la boucle de régulation 1 , 5, 6, 8 comme le représente la Figure 4c.
La fonction d'élimination F des fréquences d'acyclisme 17 est de préférence mise en œuvre par des filtres, par exemple numériques, de type coupe bande ou réjecteurs ou de type passe-bas.
Les filtres coupe bande ou réjecteurs présentent au moins une fréquence de réjection fr correspondant à la fréquence d'acyclisme fO; les filtres passe-bas présentent une fréquence de coupure fc inférieure à la fréquence d'acyclisme fO et supérieure à la fréquence haute BW de la bande passante 18 de la boucle de régulation 1 , 5, 6, 8.
Dans un premier mode de réalisation préféré du système de charge progressive 10 d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention, un filtre 19 est commun aux trois modules de détection d'un appel de charge 12, de détermination d'un rapport cyclique initial 13, et de contrôle de charge progressive 14 du bloc de traitement numérique 1 1 comme le montre la Figure 5a.
Dans un second mode de réalisation préféré, le système de charge progressive 10 d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention comprend trois filtres 20, 21 , 22 optimisés pour chacun des trois modules 12, 13, 14 du bloc de traitement numérique 1 1 comme le montre la Figure 5b.
Des exemples de fonctions de transfert numériques FT0 (rapport entre la transformée en z de la sortie et la transformée en z de l'entrée) de filtres coupe bande ou réjecteurs convenant à la mise en œuvre du procédé selon l'invention sont donnés dans la Table I suivante (pour une fréquence d'échantillonnage de 250 Hz):
Table I
Les fréquences de réjection doivent être choisies de manière à correspond fréquences d'acyclisme.
De préférence, un filtre coupe bande ou réjecteur présentant la fonction de transfert suivante est utilisé fort avantageusement (pour une fréquence d'échantillonnage de 200 Hz): ( l + Z(u)" 4) -( l + Z(u)" 2)
FT5 (u) :
4
Ce filtre présente une réjection de la fréquence d'acyclisme fO à 25 Hz et une réjection du deuxième harmonique à 50 Hz comme le montre, à titre d'exemple, la Figure 6a.
Un exemple de filtre passe-bas convenant à la mise en œuvre du procédé selon l'invention possède une fonction de transfert numérique FT du type:
a
FT(U) -1
1 - (1 - a)z{u)
La fréquence de coupure fc dépend du coefficient a. Des exemples sont donnés dans la Table II ci-dessous (fréquence d'échantillonnage : 250 Hz):
Table II
La Figure 6b montre les courbes de réponse en fréquence de ces filtres passe-bas.
Divers essais réalisés sur véhicule ont confirmé les avantages procurés par ces filtres anti-acyclisme qui pallient de manière simple les inconvénients des systèmes de contrôle de charge progressive connus.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation préférentiels décrits ci-dessus. Des filtres présentant des fonctions de transfert autres que celles spécifiées ne constitueraient que des variantes de réalisation. De plus, on notera que bien que les modes de réalisation présentées ici soient essentiellement de type numérique, l'invention ne se limite pas à ces modes et des filtres analogiques seront tout aussi bien utilisées dans certaines applications de l'invention.
Ces autres modes de réalisation ne sortiraient pas du cadre de la présente invention dans la mesure où ils résultent des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de contrôle de la charge progressive d'un alternateur (1 ) de véhicule automobile destiné à être accouplé à un moteur thermique dudit véhicule et apte à produire une tension d'alimentation (Ubat) d'un réseau de bord (2) dudit véhicule asservie à une valeur de consigne (Uref) au moyen d'une boucle de régulation (1 , 5, 6, 8) contrôlant un signal d'excitation (7) de type à largeur d'impulsion variable (DC_EXC) commandant un courant d'excitation (l_EXC) circulant dans un enroulement d'excitation dudit alternateur (1 ), ledit procédé étant du type de ceux consistant à limiter ladite charge en n'autorisant que des augmentations progressives d'un rapport cyclique courant (DC_EXC) dudit signal d'excitation (7) à partir d'un rapport cyclique initial jusqu'à un rapport cyclique attendu (DC_E) calculé par ladite boucle de régulation (1 , 5, 6, 8), caractérisé en ce qu'on limite un spectre en fréquences (17, 18) dudit rapport cyclique attendu (DC_E) à une bande passante (18) de ladite boucle de régulation (1 , 5, 6, 8), ledit spectre en fréquences (17, 18) dudit rapport cyclique attendu (DC_E) étant limité par des moyens de filtrage (19, 20, 21 , 22) qui comprennent au moins un filtre passe-bas ou un filtre coupe bande ou réjecteur, pour éliminer les fréquences d'acyclisme (fO) apparaissant au régime de ralenti dudit moteur thermique.
2) Système de contrôle de la charge progressive (10) d'un alternateur (1 ) de véhicule automobile apte à la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1 , ledit alternateur (1 ) étant destiné à être accouplé à un moteur thermique dudit véhicule et comprenant une boucle de régulation (1 , 5, 6, 8) asservissant une tension d'alimentation (Ubat) d'un réseau de bord (2) dudit véhicule à une valeur de consigne (Uref) en contrôlant un signal d'excitation (7) de type à largeur d'impulsion variable (DC_EXC) commandant un courant d'excitation (l_EXC) circulant dans un enroulement d'excitation dudit alternateur (1 ), ledit système (10) étant du type de ceux comprenant un bloc de traitement numérique (1 1 ) fournissant en sortie un rapport cyclique de contrôle de charge progressive (DC_LRC) augmentant progressivement à partir d'un rapport cyclique initial jusqu'à un rapport cyclique attendu (DC_E) fourni en entrée par ladite boucle de régulation (1 , 5, 6, 8), caractérisé en ce qu'au moins un filtre anti-acyclisme (19) est inséré en entrée dudit bloc de traitement (1 1 ). 3) Système de contrôle de la charge progressive (10) d'un alternateur (1 ) de véhicule automobile apte à la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1 , ledit alternateur (1 ) étant destiné à être accouplé à un moteur thermique dudit véhicule et comprenant une boucle de régulation (1 , 5, 6, 8) asservissant une tension d'alimentation (Ubat) d'un réseau de bord (2) dudit véhicule à une valeur de consigne (Uref) en contrôlant un signal d'excitation (7) de type à largeur d'impulsion variable (DC_EXC) commandant un courant d'excitation (l_EXC) circulant dans un enroulement d'excitation dudit alternateur (1 ), ledit système étant du type de ceux comprenant un bloc de traitement numérique (1 1 ) comportant un premier module de détection d'un appel de charge (12) à partir d'un rapport cyclique attendu (DC_E) fourni en entrée par ladite boucle de régulation (1 , 5, 6, 8), un deuxième module de détermination d'un rapport cyclique initial (13) dudit rapport cyclique attendu DC_E, et un troisième module de contrôle de charge progressive (14) fournissant en sortie un rapport cyclique de contrôle de charge progressive (DC_LRC) augmentant progressivement à partir dudit rapport cyclique initial jusqu'audit rapport cyclique attendu (DC_E), caractérisé en ce qu'au moins des premier, second et troisième filtres anti-acyclisme (20, 21 , 22) sont insérés respectivement en entrée desdits premier, deuxième et troisième modules (12, 13, 14).
4) Système de contrôle de la charge progressive (10) d'un alternateur (1 ) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 précédentes, caractérisé en ce que ledit filtre anti-acyclisme (19), ou lesdits premier, deuxième et troisième filtres anti-acyclisme (20, 21 , 22) sont des filtres passe-bas présentant chacun une fréquence de coupure prédéterminée (fc) ou des filtres coupe bande ou réjecteurs présentant chacun au moins une fréquence de réjection prédéterminée (fr) correspondant à une fréquence fondamentale de l'acyclisme.
5) Système de contrôle de la charge progressive (10) d'un alternateur (1 ) de véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite au moins une fréquence de réjection prédéterminée (fr) est sensiblement égale à une première valeur choisie parmi un premier groupe (21 Hz, 25 Hz, 31 Hz, 42 Hz, 50 Hz) et ladite fréquence de coupure prédéterminée (fc) est sensiblement égale à une seconde valeur choisie parmi un second groupe (29 Hz, 1 1 .6 Hz, 5.4 Hz, 2.6 Hz). 6) Alternateur (1 ) de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend système de contrôle de la charge progressive (10) selon l'une quelconque revendications 2 à 5 précédentes.
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