EP2789096A2 - Procede et systeme de regulation d'un alternateur de vehicule automobile, et alternateur de vehicule automobile comprenant un tel systeme - Google Patents

Procede et systeme de regulation d'un alternateur de vehicule automobile, et alternateur de vehicule automobile comprenant un tel systeme

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Publication number
EP2789096A2
EP2789096A2 EP12806602.4A EP12806602A EP2789096A2 EP 2789096 A2 EP2789096 A2 EP 2789096A2 EP 12806602 A EP12806602 A EP 12806602A EP 2789096 A2 EP2789096 A2 EP 2789096A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
alternator
transfer function
gain
frequency
value
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12806602.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Tisserand
Pierre Chassard
Jean-Guillame AUBIN
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.)
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
Publication of EP2789096A2 publication Critical patent/EP2789096A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48—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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P9/305—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling voltage

Definitions

  • the present invention relates to a method of regulating an alternator intended to be coupled to a motor vehicle engine.
  • the invention also relates to a system comprising all the means necessary for the implementation of this method, as well as the alternator equipped with this system.
  • an alternator In the automotive field, an alternator has the role of generating a DC voltage for supplying the on-board electrical network and maintaining it at a predetermined target value, for powering the vehicle equipment and for a battery.
  • the alternator comprises a stator fixed to the vehicle structure and which surrounds a rotor carried by a shaft driven in rotation by the engine of the vehicle via an alternator belt.
  • the alternator makes it possible to transform a rotational movement of the rotor into an electric current induced in the stator windings.
  • an AC / DC converter Downstream of the alternator, an AC / DC converter, for example reversible, then makes it possible to generate a DC voltage for the supply of the on-board electrical network.
  • a regulation system Upstream of the alternator, a regulation system, called a “regulator”, generally integrated into the alternator, is used to maintain a stable voltage at the output of the alternator, independently of the speed of rotation of the motor or the consumption electrical equipment specific to the vehicle. It controls for this purpose the production of an excitation current supplied to the inductor rotor to manage the intensity of the associated magnetic field and therefore the voltage induced by this magnetic field and the current produced at the output of the alternator which, through of the battery and charges, sets the voltage of the onboard network.
  • a regulation system called a "regulator”
  • Control systems are known in which the voltage produced at the output of the alternator is sampled and converted numerically, the numerical values obtained being then continuously compared with a set value, for example 14V. After filtering, the result of this comparison is used to quantify the intensity of the excitation current to be sent to the alternator to maintain the output voltage at the setpoint.
  • the alternator is mechanically coupled to the heat engine. Now we find in thermal engines a phenomenon known as acyclism, which is due to explosions in the cylinders of the engine which cause acceleration and deceleration around the average speed. It manifests itself in non-uniform engine speeds that affect the alternator.
  • the representative curve of the current delivered as a function of the rotational speed, for a standard alternator can with a rough approach be modeled simply by two straight lines, a first steep straight line which describes at low speeds the initiation of rising current and a second straight low slope for higher speeds.
  • the rotational speed of the alternator is greater than the rotational speed corresponding to the junction point of the two straight lines (and which is known as the bottom curve speed V bc )
  • the acyclism causes little variation in the speed of rotation. current, and therefore little variation of the voltage produced by the alternator ( Figure 1).
  • the present invention therefore aims to overcome this disadvantage by proposing a control method which makes it possible to overcome these problems of variation of current delivered by the alternator of a motor vehicle, without going against the tendency according to which vehicle idling speeds are becoming lower.
  • It relates specifically to a method of regulating a motor vehicle alternator intended to be coupled to a heat engine of the vehicle and adapted to produce a supply voltage of an onboard network of the vehicle.
  • the supply voltage produced is compared in a control loop to a set value to determine the value of an excitation current to be circulated in the alternator for producing a voltage equivalent to said setpoint value.
  • the resultant error value of the comparison between the supply voltage and the reference value is processed in a filter, the original transfer function of the filter is modified as a function of the speed.
  • the alternator by attenuating over a given frequency range the gain when this speed of rotation decreases, and determining the gain of the transfer function for a given frequency between a maximum threshold corresponding to the gain of the transfer function. of origin and a minimum threshold determined to maintain the stability of the alternator, the maximum threshold being conserved when the rotational speed of the alternator is greater than or equal to a given first limit speed and the minimum threshold being selected when the rotational speed of the alternator is less than or equal to a given second limit speed.
  • the same filtering quality of the differences between the desired output voltage of the alternator and that actually delivered when the engine is running at full speed can be preserved and suitable filtering of these deviations can be proposed when the engine idle. This ensures both a delivery with a dynamic adapted to high speed, and changes the performance at low speed to ignore the voltage variations that are amplified under conditions of acyclism.
  • the transfer function is attenuated for corresponding frequency values at idling speeds of the engine.
  • the modifications of the error filtering for the potential cases of acyclism are targeted.
  • a first frequency corresponding to a controlled cut-off frequency from which the gain is attenuated is determined and below which the modified transfer function as a function of the rotation speed of the alternator presents a first part identical to the original transfer function, and determining a second frequency, greater than the first frequency, from which the gain of acycl ism is stable up to a cutoff frequency, the gain being attenuated regularly between the first and the second frequency.
  • the second frequency can be the same when you go from one determined profile to another to adapt the transfer function according to the speed of rotation.
  • the different voltages are processed numerically, and the transfer function is digitally altered. It is thus possible to modify the transfer functions and the quality of the filtering without having to change the hardware.
  • the invention also relates to a control system of an alternator intended to be coupled to a motor vehicle engine and comprising all the means necessary for carrying out the method described above.
  • the regulation system comprises a servo-control loop of the supply voltage of an on-board vehicle network to a setpoint value in which a comparator is adapted to output an error value that is a function of the comparison. the voltage generated by the alternator and the setpoint.
  • acquisition means responsive to the rotational speed of the alternator and means for filtering said error value at the output of the comparator, said filtering means having a transfer function which can be modified as a function of the value of said speed from said acquisition means.
  • the invention also relates to a motor vehicle alternator associated with a control system having the characteristics specified above.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrammatic representations of the characteristic curve of the current delivered by an alternator of a motor vehicle according to its speed of rotation, in which the oscillation of the current has been shown as a function of the oscillations of acyclism, for two different speeds of rotation;
  • Figure 3 is a block diagram of the alternator and the various components of the vehicle, and the associated control system according to the invention;
  • FIG. 4 represents representative curves of the transfer function of two types of filter adapted to be used in the regulation system according to the invention
  • Figures 5 and 6 are representative curves of the transfer function, for a specific type of filter, modified according to the invention as a function of the rotational speed of the alternator
  • Figs. 7a and 7b are diagrammatic representations of two embodiments of the invention, which differ in that the changes in the transfer function are made at a constant frequency (Fig. 7a) or not (Fig. 7b).
  • FIG. 3 represents a general architecture of a power supply by an alternator 2 of an onboard network 4 of a motor vehicle, to which a battery 6 and electrical equipment 8 are connected.
  • the alternator is mechanically coupled to a heat engine As described previously, this is subject to acyclic phenomena which are transmitted to the alternator.
  • the aim is to produce a constant voltage at the output of the alternator for the proper supply of the on-board electrical system, and this output voltage U p is regulated by means of a control system associated with the alternator and forming a control loop. servo 1 2.
  • the control system comprises successively along the loop a digital acquisition block 14, a digital comparator 1 6, a filter block 1 8, an excitation signal generator 20 and a power switch 22.
  • the digital acquisition block comprises an analog-digital converter and a digital conditioning module so as to make numerically exploitable the measured voltages at the output of the alternator.
  • the supply voltage actually produced by the alternator is taken for example from the terminals of the battery, then it is sampled to be sent to the digital comparator 16 which makes regular comparisons of this digitalized value with a reference voltage U stable ref, classically equal to 14V.
  • the generator is in a known manner of pulse width modulation type.
  • the excitation signals delivered are intended for a power switch for controlling an excitation current I ex able to flow in an excitation winding of the alternator, to modify the voltage produced by the alternator and bring it back to the reference voltage.
  • the error value before being sent to the signal generator, passes into the filter block disposed at the output of the comparator, between the latter and the signal generator.
  • the filter block comprises means 24 for acquiring the rotational speed of the alternator and filtering means 26, as well as control means 28 integrated in the filtering means for assigning them a specific transfer function.
  • FIG. 4 shows the standard characteristics of a proportional filter P and of an integral filter PI, which can be chosen as an example for forming the filtering means 26. These characteristics represent the gain to be associated with the filtered error value, depending on the rotation frequency of the alternator. In the figures illustrated by the following, reference will be made to the characteristic of a proportional filter.
  • control means 28 are adapted to modify the transfer function of the filtering means 26 as a function of the information relating to the speed of rotation of the alternator received. 24.
  • transfer function profiles are parameterized in the control means, which automatically select the profile to be applied to the transfer function of the filtering means as a function of the speed of rotation of the control means. the alternator. Switching devices are provided to switch from one transfer function profile to another according to instructions given by the control means.
  • the transfer function a curve representative of the gain, is selected between an upper curve H i corresponding to a maximum gain value and a lower curve H. 2 .
  • the gain of the transfer function is determined between a maximum value corresponding to the gain of the original transfer function of the selected filtering means and a minimum value.
  • the minimum value is determined in order to maintain the stability of the system, that is to say that this minimum amplification must not generate an oscillating system.
  • the maximum threshold is maintained when the rotational speed of the alternator is equal to or greater than a first speed l im ite given Vi and the minimum threshold is selected by the control means when the speed of rotation of the alternator is equal to or less than a second speed limit given V 2 .
  • the first limit speed given may be chosen for example as equal to the low curve speed V bc , described above and characteristic value of the curve representative of the current flow as a function of the rotational speed of the alternator.
  • the transfer function can take the form of an intermediate curve H 3 and this is obtained by adding in the parameters of the control means the threshold speed values so as to define several speed ranges, so that if the speed of rotation acquired falls in one of these ranges, the transfer function of the zone of acyclism is adapted and can take the form of this intermediate curve.
  • the transfer function automatically selected by the control means as a function of the rotational speed information comprises a attenuated bandwidth, especially for frequencies at which the acycl is displayed at low rotational speeds of the alternator. .
  • the transfer function adapted for a given speed has a controlled cut-off frequency Fi, from which the gain is attenuated to a frequency F 2 at which the gain of acyclism is stable, the frequency F 2 being greater than the cutoff frequency Fi.
  • FIGS. 7a and 7b two alternative embodiments are presented for changing this frequency F 2 at which the gain of acycl ism is stable, from one transfer function to another depending on the speeds.
  • the frequency F 2 has a fixed value.
  • the frequency F 2 changes according to the gain that is desired to give the filter in the attenuated zone, so to compensate for loss of phase margin in critical cases of stability of the vehicle application.
  • LRC progressive load function

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de régulation d'un alternateur de véhicule automobile dans lequel on traite dans des moyens de filtrage une valeur d'erreur résultant de la comparaison entre la tension produite par l'alternateur et une valeur de consigne, en appliquant une fonction de transfert qui détermine un gain à associer à la valeur d'erreur en fonction de la fréquence de rotation de l'alternateur, pour commander le réglage du courant d'excitation admis à l'alternateur. On modifie la fonction de transfert des moyens de filtrage en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, en atténuant sur une plage de fréquence donnée le gain lorsque cette vitesse de rotation diminue.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE REGULATION D'UN ALTERNATEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE, ET ALTERNATEUR DE VEH ICULE
AUTOMOBILE COMPRENANT UN TEL SYSTEME
La présente invention concerne un procédé de régulation d'un alternateur destiné à être accouplé à un moteur thermique de véhicule automobile. L'invention concerne également un système comportant tous les moyens nécessaires à la mise en œuvre de ce procédé, ainsi que l'alternateur équipé de ce système.
Dans le domaine de l'automobile, un alternateur a pour rôle de générer une tension continue pour l'alimentation du réseau électrique de bord et de la maintenir à une valeur de consigne prédéterminée, pour l'alimentation électrique des équipements du véhicule et d'une batterie. L'alternateur comporte un stator fixé à la structure du véhicule et qui entoure un rotor porté par un arbre entraîné en rotation par le moteur thermique du véhicule par l'intermédiaire d'une courroie d'alternateur. L'alternateur permet de transformer un mouvement de rotation du rotor en un courant électrique induit dans les bobinages du stator. En aval de l'alternateur, un convertisseur alternatif/continu, par exemple réversible, permet alors de générer une tension continue pour l'al imentation du réseau électrique de bord .
En amont de l'alternateur, un système de régulation, dit « régulateur », généralement intégré à l'alternateur, est utilisé pour maintenir une tension stable en sortie de l'alternateur, indépendamment de la vitesse de rotation du moteur ou de la consommation électrique des équipements propres au véhicule. Il contrôle à cet effet la production d'un courant d'excitation fourni au rotor inducteur pour gérer l'intensité du champ magnétique associé et donc la tension induite par ce champ magnétique et le courant produit en sortie de l'alternateur qui, au travers de la batterie et des charges, fixe la tension du réseau de bord. De nos jours, les équipementiers de l'industrie automobile ont développé des alternateurs très performants en mettant en œuvre des techniques numériques. On connaît des systèmes de régulation dans lesquels la tension produite en sortie de l'alternateur est échantillonnée et convertie numériquement, les valeurs numériques obtenues étant ensuite comparées en continu à une valeur de consigne, par exemple 14V. Après filtrage, le résultat de cette comparaison est utilisé pour quantifier l'intensité du courant d'excitation à envoyer vers l'alternateur pour maintenir la tension de sortie à la valeur de consigne. Comme cela a été décrit précédemment, l'alternateur est couplé mécaniquement au moteur thermique. Or on rencontre dans les moteurs thermiques un phénomène connu sous le nom d'acyclisme, qui est dû aux explosions dans les cyl indres du moteur thermique qui provoquent des accélérations et décélérations autour de la vitesse moyenne. Il se manifeste par des vitesses de rotation non uniformes du moteur qui se répercutent sur l'alternateur.
Or, la courbe représentative du courant débité en fonction de la vitesse de rotation, pour un alternateur standard, peut avec une approche approximative être modél isée simplement par deux droites, une première droite à forte pente qui décrit pour des vitesses faibles l'amorçage de montée du courant et une deuxième droite à faible pente pour des vitesses plus grandes. Lorsque la vitesse de rotation de l'alternateur est supérieure à la vitesse de rotation correspondant au point de jonction des deux droites (et qui est connue sous le nom de vitesse de bas de courbe Vbc), l'acyclisme provoque peu de variations de courant, et donc peu de variation de la tension produite par l'alternateur (figure 1 ). A très faible vitesse par contre, lorsque la vitesse de rotation de l'alternateur est inférieure à cette vitesse de bas de courbe (correspondant au point de jonction des deux droites), les oscillations d'acycl isme provoquent une fluctuation plus importante du courant débité en sortie de l'alternateur (figure 2), ce qui implique des variations importantes de la tension au niveau de la batterie. Parallèlement, certains constructeurs d'automobiles, principalement pour des raisons d'économie d'énergie, sont amenés à abaisser la vitesse de ralenti des moteurs thermiques équipant leurs véhicules à des vitesses de rotation inférieures à 800 tr/mn. Il en résulte pour l'alternateur, du fait qu'il est couplé mécaniquement au moteur thermique, une vitesse de rotation qui baisse proportionnellement lors de ces phases de ralenti. Dans ces situations, on se retrouve dans le cas de figure illustré par la figure 2, dans lequel le phénomène d'acyclisme provoque de fortes variations du courant débité par l'alternateur et par conséquent des fortes variations de tension du réseau de bord . Ces fortes variations de tension sont prises en compte par le régulateur qui tend à contrer cet effet par la régulation, avec pour conséquence de rendre certaines fonctions inopérantes.
La présente invention vise par conséquent à pallier cet inconvénient en proposant un procédé de régulation qui permette de s'affranchir de ces problèmes de variation de courant débité par l'alternateur d'un véhicule automobile, sans aller pour autant à rencontre de la tendance selon laquelle les vitesses de ralenti des véhicules sont de plus en plus basses.
Elle a précisément pour objet un procédé de régulation 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 de ce véhicule. La tension d'alimentation produite est comparée dans une boucle d'asservissement à une valeur de consigne pour déterminer la valeur d'un courant d'excitation à faire circuler dans l'alternateur pour la production d'une tension équivalente à ladite valeur de consigne. Selon le procédé de l'invention, on traite dans un filtre la valeur d'erreur résultante de la comparaison entre la tension d'alimentation et la valeur de consigne, on modifie la fonction de transfert d'origine du filtre en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, en atténuant sur une plage de fréquence donnée le gain lorsque cette vitesse de rotation diminue, et on détermine le gain de la fonction de transfert pour une fréquence donnée entre un seuil maximal correspondant au gain de la fonction de transfert d'origine et un seuil minimal déterminé pour conserver la stabilité de l'alternateur, le seuil maximal étant conservé lorsque la vitesse de rotation de l'alternateur est supérieure ou égale à une première vitesse limite donnée et le seuil minimal étant sélectionné lorsque la vitesse de rotation de l'alternateur est inférieure ou égale à une deuxième vitesse limite donnée.
Ainsi, on peut selon l'invention conserver la même qualité de filtrage des écarts entre la tension souhaitée en sortie de l'alternateur et celle réellement délivrée lorsque le moteur tourne à plein régime et on peut proposer un filtrage adapté de ces écarts lorsque le moteur tourne au ralenti . On s'assure ainsi à la fois une prestation avec une dynamique adaptée à haute vitesse, et on modifie la prestation à basse vitesse pour ne pas tenir compte des variations de tension qui sont amplifiées dans des conditions d'acyclisme.
Selon une caractéristique de l'invention, la fonction de transfert est atténuée pour des valeurs de fréquence correspondantes à des vitesses de ralenti du moteur thermique. Ainsi, on cible les modifications du filtrage des erreurs pour les cas potentiels d'acyclisme.
Selon des caractéristiques de l'invention, plusieurs profils pour la fonction de transfert sont enregistrés et on sélectionne automatiquement le profil à appliquer à la fonction de transfert en cours, en fonction de la valeur dans laquelle se place la vitesse de rotation de l'alternateur, parmi plusieurs gammes de valeurs prédéfinies. Des dispositifs de commutation seront prévus pour passer d'un profil de fonction de transfert à l'autre.
Selon une caractéristique de l'invention, on détermine une première fréquence correspondant à une fréquence de coupure contrôlée à partir de laquelle le gain est atténué et en deçà de laquelle la fonction de transfert modifiée en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur présente une première partie identique à la fonction de transfert d'origine, et on détermine une deuxième fréquence, supérieure à la première fréquence, à partir de laquelle le gain d'acycl isme est stable jusqu'à une fréquence de coupure, le gain étant atténué de façon régulière entre la première et la deuxième fréquence. La deuxième fréquence peut être la même lorsqu'on passe d'un profil déterminé à un autre pour adapter la fonction de transfert en fonction de la vitesse de rotation .
Selon une forme de réal isation particulière, les différentes tensions sont traitées numériquement, et la fonction de transfert est modifiée numériquement. On peut ainsi modifier les fonctions de transfert et la qualité du filtrage sans avoir besoin de changer du matériel .
L'invention concerne également un système de régulation d'un alternateur destiné à être accouplé à un moteur thermique de véhicule automobile et comportant tous les moyens nécessaires à la mise en œuvre du procédé décrit ci-dessus. Notamment, le système de régulation comporte une boucle d'asservissement de la tension d'alimentation d'un réseau de bord du véhicule à une valeur de consigne dans laquelle un comparateur est adapté à adresser en sortie une valeur d'erreur fonction de la comparaison de la tension produite par l'alternateur et de la valeur de consigne. Et il comporte avantageusement des moyens d'acquisition sensibles à la vitesse de rotation de l'alternateur et des moyens de filtrage de ladite valeur d'erreur en sortie du comparateur, lesdits moyens de filtrage présentant une fonction de transfert qui est modifiable en fonction de la valeur de ladite vitesse en provenance desdits moyens d'acquisition .
L'invention concerne aussi un alternateur de véhicule automobile associé un système de régulation présentant les caractéristiques spécifiées ci-dessus.
L'invention sera maintenant plus complètement décrite dans le cadre de caractéristiques préférées et de leurs avantages, en faisant référence aux figures des dessins annexés qui les illustrent et dans lesquelles : les figures 1 et 2 sont des représentations schématiques de courbe caractéristiques du courant débité par un alternateur de véhicule automobile en fonction de sa vitesse de rotation, dans lesquelles on a montré l'oscillation du courant en fonction des oscillations d'acyclisme, pour deux vitesses de rotation différentes ; la figure 3 est un schéma fonctionnel de l'alternateur et des différents composants du véhicule, ainsi que du système de régulation associé selon l'invention ; la figure 4 représente des courbes représentatives de la fonction de transfert de deux types de filtre adaptés à être utilisés dans le système de régulation selon l'invention ; les figures 5 et 6 sont des courbes représentatives de la fonction de transfert, pour un type déterminé de filtre, modifiées selon l'invention en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur ; et les figures 7a et 7b sont des représentations schématiques de deux modes de réal isation de l'invention, qui diffèrent en ce que les modifications de la fonction de transfert sont faites à fréquence constante (figure 7a) ou non (figure 7b).
La figure 3 représente une architecture générale d'une alimentation par un alternateur 2 d'un réseau de bord 4 d'un véhicule automobile, auquel sont connectées une batterie 6 et des équipements électriques 8. L'alternateur est couplé mécaniquement à un moteur thermique 1 0 soumis comme cela a été décrit précédemment à des phénomènes d'acycl isme qui sont transmis à l'alternateur.
On vise la production d'une tension constante en sortie de l'alternateur pour la bonne alimentation du réseau de bord et cette tension produite Up est régulée au moyen d'un système de régulation associé à l'alternateur et formant une boucle d'asservissement 1 2.
Le système de régulation comporte successivement le long de la boucle un bloc d'acquisition numérique 14, un comparateur numérique 1 6, un bloc filtre 1 8, un générateur de signaux d'excitation 20 et un commutateur de puissance 22.
Le bloc d'acquisition numérique comporte un convertisseur analogique- numérique et un module de conditionnement numérique de manière à rendre exploitable numériquement les tensions mesurées en sortie de l'alternateur. La tension d'alimentation réellement produite par l'alternateur est prélevée par exemple aux bornes de la batterie, puis elle est échantillonnée pour être envoyée vers le comparateur numérique 16 qui procède à des comparaisons régulières de cette valeur rendue numérique avec une tension de référence U ref stable, classiquement égale à 14V.
Pour une fréquence déterminée de rotation de l'alternateur, il en résulte une valeur d'erreur Err entre le signal échantillonné et la valeur de consigne formée par la tension de référence.
C'est en fonction de cette valeur d'erreur ainsi obtenue par comparaison que le générateur de signaux d'excitation délivre des signaux, le rapport cyclique de ces signaux variant en fonction de la valeur d'erreur.
Le générateur est de façon connue du type à modulation de largeur d'impulsion. Les signaux d'excitation délivrés sont à destination d'un commutateur de puissance pour la commande d'un courant d'excitation lex apte à circuler dans un enroulement d'excitation de l'alternateur, pour modifier la tension produite par l'alternateur et la ramener à la tension de référence.
La valeur d'erreur, avant d'être envoyée vers le générateur de signaux, passe dans le bloc filtre disposé en sortie du comparateur, entre celui-ci et le générateur de signaux.
On va maintenant décrire plus en détail le bloc filtre. Il comporte des moyens d'acquisition 24 de la vitesse de rotation de l'alternateur et des moyens de filtrage 26, ainsi que des moyens de commande 28 intégrés aux moyens de filtrage pour leur assigner une fonction de transfert déterminée.
Les moyens d'acquisition sont avantageusement déjà utilisés par ailleurs dans le véhicule et l'on utilise l'information de vitesse de rotation de l'alternateur sans avoir recours à l'installation d'un capteur spécifique. On pourra par exemple se servir des moyens utilisés pour la mesure des fréquences de phase de rotation de l'alternateur, et envoyer les informations correspondantes directement vers les moyens de commande 28. On a représenté en figure 4 les caractéristiques standard d'un filtre proportionnel P et d'un filtre intégral P I , que l'on peut choisir à titre d'exemple pour former les moyens de filtrage 26. Ces caractéristiques représentent le gain à associer à la valeur d'erreur filtrée, en fonction de la fréquence de rotation de l'alternateur. Dans les figures illustrées par la su ite, on se référera à la caractéristique d'un filtre proportionnel .
Selon l'invention , tel qu'illustré sur la figure 5, les moyens de commande 28 sont adaptés à mod ifier la fonction de transfert des moyens de filtrage 26 en fonction de l'information relative à la vitesse de rotation de l'alternateur reçue des moyens d'acqu isition 24. Plusieurs profils de fonction de transfert sont paramétrés dans les moyens de commande, qu i sélectionnent de façon automatique le profil à appl iquer à la fonction de transfert des moyens de filtrage en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur. On prévoit des d ispositifs de commutation pour passer d'un profil de fonction de transfert à l'autre en fonction d'instructions données par les moyens de commande.
On propose ainsi d'adapter, en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, le gain à associer à la zone fréquentielle d'acycl isme. Comme cela est visible sur la figure 6, sur laquelle on peut voir trois fonctions de transfert distinctes, la fonction de transfert, courbe représentative du gain, est sélectionnée entre une courbe supérieure H Ï correspondant à une valeur de gain maximale et une courbe inférieure H2.
Ainsi, pour une fréquence donnée, le gain de la fonction de transfert est déterm iné entre un seu il maximal correspondant au gain de la fonction de transfert d'orig ine des moyens de filtrage choisis et un seu il min imal . Le seu il m in imal est déterm iné pour conserver la stabil ité du système, c'est à d ire que cette ampl ification m in imale ne doit pas générer un système oscillant.
Le seu il maximal est conservé lorsque la vitesse de rotation de l'alternateur est égale ou supérieure à une première vitesse l im ite donnée Vi et le seu il min imal est sélectionné par les moyens de commande lorsque la vitesse de rotation de l'alternateur est égale ou inférieure à une deuxième vitesse limite donnée V2. La première vitesse limite donnée pourra être choisie par exemple comme égale à la vitesse de bas de courbe Vbc, décrite précédemment et valeur caractéristique de la courbe représentative du courant débité en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur.
Tel que représenté, la fonction de transfert peut prendre la forme d'une courbe intermédiaire H3 et ceci est obtenu en ajoutant dans les paramètres des moyens de commande des valeurs de vitesse seuils de manière à définir plusieurs plages de vitesses, de sorte que si la vitesse de rotation acquise tombe dans une de ces plages, la fonction de transfert de la zone d'acyclisme est adaptée et peut prendre la forme de cette courbe intermédiaire.
On a constaté que l'acyclisme est généralement visible à des basses vitesses de rotation de l'alternateur, dans des zones de fréquence entre 20 et 30 Hz, représentées sur les figures 5 et 6 par une zone grisée. Selon l'invention, la fonction de transfert sélectionnée automatiquement par les moyens de commande en fonction de l'information de vitesse de rotation comporte une bande passante atténuée spécialement pour des fréquences auxquelles apparaît l'acycl isme aux basses vitesses de rotation de l'alternateur.
Tel qu'illustré sur les figures 5 à 7, la fonction de transfert adaptée pour une vitesse déterminée présente une fréquence de coupure contrôlée Fi , à partir de laquelle le gain est atténué jusqu'à une fréquence F2 à laquelle le gain d'acyclisme est stable, la fréquence F2 étant supérieure à la fréquence de coupure Fi .
L'homme de l'art saura choisir la fréquence F2 en fonction des applications sur voitures et des alternateurs. Dans les figures 7a et 7b, on présente deux choix de réalisation pour faire évoluer cette fréquence F2 à laquelle le gain d'acycl isme est stable, d'une fonction de transfert à l'autre selon les vitesses. Dans une première réalisation, la fréquence F2 a une valeur fixe. Dans une deuxième réal isation, la fréquence F2 change en fonction du gain que l'on souhaite donner au filtre dans la zone atténuée, afin de compenser la perte de marge de phase dans des cas critiques de stabilité de l'application sur véhicule.
La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixés. En particulier, elle présente l'avantage de rendre le système plus stable à basse vitesse, car le système de régulation ne tient pas compte des variations trop importantes de tension lorsqu'on est au ralenti, et notamment pour une fréquence entre 20 et 30 Hz. On s'assure que lorsque l'alternateur tourne à faible vitesse, le gain statique du filtre et l'atténuation des erreurs sont diminués. On évite ainsi les sauts de régulation trop brutaux qui peuvent générer une demande d'augmentation du courant d'excitation par le système de régulation et un accroissement rapide du couple prélevé par l'alternateur sur le moteur thermique susceptible dès lors de caler, notamment quand le moteur fonctionne au ralenti. L'application de l'invention est particul ièrement intéressante dans le cadre de l'utilisation d'une fonction de charge progressive (dite "LRC" pour l'acronyme de la définition anglaise "Load Response Control") qui n'autorise que des augmentations progressives du signal d'excitation depuis la valeur initiale jusqu'à la valeur déterminée par le système de régulation, pour éviter que cette régulation pénalise le couple moteur, et qui de fait ne subit pas de fortes variations dans les vitesses de ralenti du véhicule.

Claims

REVEN DICATIONS
1 . Procédé de régulation d'un alternateur (2) de véhicule automobile destiné à être accouplé à un moteur thermique (1 0) dudit véhicule et apte à produire une tension d'alimentation d'un réseau de bord (4) dudit véhicule, ladite tension produite (Up) par l'alternateur étant comparée dans une boucle d'asservissement (1 2) à une valeur de consigne (Uref) pour déterminer la valeur d'un courant d'excitation (lex) à faire circuler dans ledit alternateur pour la production d'une tension équivalente à ladite valeur de consigne, dans lequel on traite dans des moyens de filtrage (26) une valeur d'erreur (Err)résultant de la comparaison entre ladite tension produite et ladite valeur de consigne, en appliquant une fonction de transfert qui détermine un gain à associer à ladite valeur d'erreur en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, pour commander le réglage du courant d'excitation admis à l'alternateur, dans lequel on modifie ladite fonction de transfert des moyens de filtrage en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, en atténuant sur une plage de fréquence donnée ledit gain lorsque lad ite vitesse de rotation diminue, et dans lequel ledit gain de la fonction de transfert pour une fréquence donnée est déterminé entre un seuil maximal (Hi ) correspondant au gain de ladite fonction de transfert d'origine et un seuil minimal (H2) déterminé pour conserver la stabilité de l'alternateur, ledit seuil maximal étant conservé lorsque ladite vitesse de rotation de l'alternateur est supérieure ou égale à une première vitesse limite donnée (Vi ) et ledit seuil minimal étant sélectionné lorsque ladite vitesse de rotation de l'alternateur est inférieure ou égale à une deuxième vitesse limite donnée (V2).
2. Procédé de régulation d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite fonction de transfert est atténuée pour des valeurs de fréquence correspondantes à des basses vitesses de rotation de l'alternateur.
3. Procédé de régulation d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que plusieurs profils de ladite fonction de transfert sont prédéterminés et en ce que l'on sélectionne automatiquement le profil à appliquer à la fonction de transfert en cours en fonction de la valeur dans laquelle se place la vitesse de rotation de l'alternateur, parmi plusieurs gammes de valeurs prédéfinies.
4. Procédé de régulation d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on a prévu des dispositifs de commutation pour passer d'un profil de fonction de transfert à l'autre.
5. Procédé de régulation selon la revendication 3 ou 4, dans lequel on détermine une première fréquence correspondant à une fréquence de coupure contrôlée (Fi ) à partir de laquelle le gain est atténué et en deçà de laquelle la fonction de transfert modifiée en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur présente une première partie identique à la fonction de transfert d'origine, et dans lequel on détermine une deuxième fréquence (F2) correspondant à une fréquence à partir de laquelle le gain d'acyclisme est stable jusqu'à une fréquence de coupure, le gain variant de façon régulière entre la première et la deuxième fréquence.
6. Procédé de régulation selon la revendication 5, dans lequel ladite deuxième fréquence (F2) est la même entre un profil déterminé de fonction de transfert et un autre.
7. Procédé de régulation selon la revendication 1 à 6, dans lequel les différentes tensions sont traitées numériquement, et dans lequel la fonction de transfert est modifiée numériquement.
8. Système de régulation d'un alternateur de véhicule automobile, ledit alternateur (2) étant destiné à être accouplé à un moteur thermique (1 0) dudit véhicule et comprenant une boucle d'asservissement (1 2) de la tension d'alimentation d'un réseau de bord dudit véhicule à une valeur de consigne (Uref) dans laquelle un comparateur (1 6) est adapté à adresser en sortie une valeur d'erreur (Err) fonction de la comparaison de la tension produite par l'alternateur (Up) et de ladite valeur de consigne, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de filtrage (26) de ladite valeur d'erreur en sortie du comparateur, lesdits moyens de filtrage (26) traitant ladite valeur d'erreur (Err) en appliquant une fonction de transfert qui détermine un gain à associer à ladite valeur d'erreur (Err) en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, pour commander le réglage du courant d'excitation admis à l'alternateur, et ladite fonction de transfert desdits moyens de filtrage (26) étant modifiée en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, en atténuant sur une plage de fréquence donnée ledit gain lorsque ladite vitesse de rotation diminue.
9. Alternateur de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il lui est associé un système de régulation de la tension selon la revendication 8.
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