EP3235120A1 - Procédé de contrôle d'un dispositif de régulation d'un alternateur de véhicule automobile, dispositif de régulation et alternateur correspondants - Google Patents

Procédé de contrôle d'un dispositif de régulation d'un alternateur de véhicule automobile, dispositif de régulation et alternateur correspondants

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EP3235120A1
EP3235120A1 EP15817978.8A EP15817978A EP3235120A1 EP 3235120 A1 EP3235120 A1 EP 3235120A1 EP 15817978 A EP15817978 A EP 15817978A EP 3235120 A1 EP3235120 A1 EP 3235120A1
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EP
European Patent Office
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predetermined
circuit
controlling
excitation
short
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15817978.8A
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German (de)
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Inventor
Pierre Tisserand
Pierre Chassard
Thibault ARROU
Giuseppe PASETTI
Francesco TINFENA
Alexandre SCHMITT
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Publication date
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    • 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
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    • 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 of controlling a regulating device of a motor vehicle alternator.
  • the invention also relates to this regulating device, as well as the alternator comprising this regulating device. BACKGROUND ART OF THE INVENTION.
  • the important equipment of a motor vehicle is provided with detection and signaling devices for any operating anomaly.
  • the generatrix usually consisting of an alternator whose phase voltages are rectified, is one of these important equipment, and any driver knows the location of the red light said "charge" on the dashboard of his car.
  • the electronic voltage regulator described in the patent application FR2642580 of the company VALEO ELECTRICAL EQUIPMENT MOTOR comprises defect detection means which analyze the concordance between different accessible parameters, including the concordance between:
  • the second hypothesis indirectly detects the following defects:
  • an open excitation circuit (open inductor winding, broom stuck in its housing, etc.).
  • the company VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR has described in the patent application FR2910639 a similar method for detecting a solution. continuity of the excitation circuit applicable to the case where the magnetic circuit of the alternator comprises permanent magnets or has a high remanence.
  • Modern alternator regulators incorporate a power stage, usually a so-called "high side” transistor, which controls an excitation current flowing in an excitation winding of a rotor of the alternator.
  • the rotor creates a magnetic field whose value is adjusted by the excitation current in order to maintain the DC voltage generated by the alternator, after recovery of the phase voltages, to the desired value.
  • the present invention therefore aims to overcome the drawbacks of the absence of detection of this type of failure in order to manage a short-circuit current and to guarantee the integrity of the regulator components.
  • the invention relates to a method of controlling a regulator of a motor vehicle alternator controlling a DC voltage generated by the generator to a predetermined set value.
  • This DC voltage is controlled by controlling a current flowing in an excitation circuit having an excitation winding of a rotor of the alternator by means of a semiconductor switch controlled by a control signal of a period predetermined.
  • the method of controlling a regulator of a motor vehicle alternator object of the present invention is of the type of those known per se comprising a detection of a failure of the excitation circuit.
  • At least one short circuit of the excitation winding is detected.
  • control signal is generated from a combination of a setpoint signal formed by pulses of the predetermined period having a duty cycle representative of the setpoint, and a detection signal. indicative of the short circuit.
  • the semiconductor switch is transconductor controlled by the control signal during at least a first part. of this predetermined period with at least one predetermined current slope by limiting an intensity of the excitation current to a predetermined limit value.
  • the semiconductor switch is switched into a state passing through the control signal for at least a second part of the predetermined period by limiting this intensity of the excitation current to this predetermined limit value.
  • a first counter is started for a first predetermined period
  • an estimation value of a short-circuit state is calculated from the intensity of the excitation current
  • the detection signal is activated
  • the first counter is reset
  • the semiconductor switch is driven by the control signal with the predetermined current slope to effect a transition to an open state
  • a second predetermined time is generated by means of a second counter and the semiconductor switch is kept in the open state during the second delay.
  • the estimation value of the short-circuit state is the average value of the intensity of the excitation current.
  • the limit value and the first delay are defined so that a power to be dissipated is less than a maximum power allowed by a dissipator of the semiconductor switch.
  • the invention also relates to a device for regulating a motor vehicle alternator adapted to the implementation of the method described above.
  • This device comprises means for controlling a DC voltage generated by the alternator to a predetermined reference value by controlling a current flowing in an excitation circuit comprising an excitation winding of a rotor of the alternator at means of a semiconductor switch controlled by a control signal of a predetermined period.
  • the regulating device in question is of the type of those further comprising means for detecting a failure of the excitation circuit.
  • these detection means detect at least one short circuit of the excitation winding.
  • the servocontrol means comprise a regulation loop generating a setpoint signal formed by pulses of the predetermined period having a duty cycle representative of the setpoint value and the detection means comprise a detection module generating a detection signal indicative of the short circuit,
  • the regulating device further comprises means for combining the reference signal and the detection signal producing an input signal of a control circuit generating the control signal.
  • the detection module comprises:
  • the object of the invention is also a motor vehicle alternator comprising a control device as described above.
  • FIG. 1 illustrates an overcurrent of the excitation current in the event of a short-circuit of the excitation winding of the rotor of an alternator without the regulation device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a characteristic of a MOSFET power transistor implemented in the regulation device according to the invention
  • FIG. 3 represents a control device according to the invention and a transconductance mode model of the power transistor whose characteristic is shown in FIG. 2.
  • Figure 4a shows timing diagrams illustrating the control method of the regulating device according to the invention in the case where the short circuit occurs when the power transistor is in an open state.
  • Figure 4b shows timing diagrams illustrating the control method of the control device according to the invention in the case where the short circuit occurs when the power transistor is in an on state.
  • Figure 5 shows time diagrams illustrating a variation of the control method of the control device according to the invention in the case where the short circuit occurs when the power transistor is in an on state.
  • Figure 6 is a block diagram of the detection of a short circuit in the control device according to the invention. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
  • Alternator regulators often incorporate a protection function against short-circuit currents. These functions are elementary designs with a power stage cutout if the current is exceeded with respect to a predefined value lcc_Th, as shown in Figure 1.
  • the intensity I of the current in the excitation winding grows very rapidly with an upward slope 1 depending only on impedances present in the excitation circuit
  • the short circuit time ⁇ that is to say the time during which the transistor Tr remains in the ON state before the protection function controls its transition to the OFF state, depends on the time of electronics reaction and is poorly controlled.
  • the intensity I flowing in the excitation circuit can reach a very high value Imax while the resistance R D s (ON) of a power transistor Tr of the MOSFET type remains very low before the intensity I decreases in a downward slope 2 when the transistor Tr switches to the open state OFF.
  • the principle of the control method of a regulator device of a motor vehicle alternator according to the invention is to use the dependence of a drain current I D of a power transistor MOSFET of a gate voltage.
  • source V G s shown in Figure 2 to control the transistor "high side" 3 of the control device 4 shown in Figure 3 to limit the current ID in the power stage 5 when the excitation winding 6 is in short circuit.
  • a MOSFET transistor 3 can temporarily operate in transconductance mode (in a Sat saturation zone outside a Res resistor zone for a drain voltage).
  • - source V D s sufficiently high), that is to say as a voltage controlled infinite impedance current generator 7, as represented by the equivalent model of FIG. 3.
  • the drain intensity l D i is low, for a gate-source voltage V G s2 average, the drain intensity ⁇ D2 corresponding is average, and for a gate-source voltage V G s3 high, the drain intensity l D 3 is strong, as shown in Figure 2.
  • the transistor 3 is therefore polarized with a gate-source voltage V G s such that the current flowing in the transistor 3 can not exceed a predetermined value ILIM, as will be explained in connection with the Figures 4a, 4b and 5.
  • the intensity of the excitation current ID will be limited to the shaded area 8 of FIG. 2.
  • the transistor 3 in current generator 7 will also be advantageously used to manage a current switching between this transistor 3 and a freewheeling diode 9.
  • the operation of the power stage 5 is fixed period T or more rarely variable frequency; in both cases the duty cycle r is variable to control the output voltage B + A of the alternator to a set value.
  • the power stage 5 is controlled EXC_DR by a combination of a setpoint signal EXC (pulse width modulated by a duty cycle r calculated by the regulation algorithm 1 1) and a ThJHEXCCD short circuit detection signal formed in a detection module 12.
  • the combination EXC_DR is applied to an input of a control circuit 13 which controls in voltage V G s the gate G of the power transistor 3.
  • the short circuit SC appears when the transistor 3 is in the open state OFF or during the current switching transition
  • the short circuit SC appears when the transistor 3 is in the ON state.
  • the intensity IROT of the excitation current rises according to a predetermined current slope strategy in the operating mode of transistor 3 as a transconductor.
  • the intensity IROT of the current is then limited to a predetermined limit value ILIM during a first predetermined period T1, then descends according to the predetermined current slope.
  • the first delay T1 and the limit value ILIM are defined so that the power to be dissipated is less than the maximum power that a sink of the transistor 3 can dissipate.
  • the IROT intensity of the short-circuit current is limited to the limit value ILIM during the first predetermined period T1, and then goes down again according to the predetermined current slope.
  • a first solution is to use the transistor 3 in current limiting. This leads to applying a gate-source voltage V G s lower than a maximum value; the RDS (ON) is not minimum, which contributes to additional heating.
  • the transistor 3 of the open / on mode is immediately switched to the transconductor mode and the intensity IROT of the excitation current is limited to the value limit ILIM during the first delay first predetermined time T1.
  • the establishment time of the voltage V G s is not immediate.
  • the IROT intensity of the short-circuit current is at worst case B + A / R D s (ON), if we consider an excitation circuit without parasitic components. Then it decreases to reach the ILIM value as shown in Figure 5.
  • the current may present oscillations due to the capacitors and residual chokes present in the circuit.
  • a confirmation time is fixed by calculation so that a quantity of heat produced by the short circuit SC can be evacuated by the sink of the power transistor 3. For this, one fixes at second delay T2 greater than a minimum time T_retry_min before return transistor 3 to the on state because the short circuit can occur at any time, with respect to the pulses of the reference signal EXC.
  • Figure 6 shows an example of realization of the confirmation time and the minimum time management T_retry_min.
  • a first comparator 15 determines that a measurement of the intensity IROT of the excitation current, obtained by acquisition and filtering means 16 known per se, reaches the predetermined high threshold TH_SC_HIGH, a first counter 17 is started TIMER_EN to generate a first delay T1 (of 10 ⁇ for example). During this first delay T1, AV_EN is calculated by calculation means 18 to estimate a short-circuit in the form of a mean value IROT_AV of the intensity IROT of the excitation current.
  • a second comparator 19 determines that the calculated average value IROT_AV is greater than a predetermined low threshold TH_SC_LOW, then the short circuit SC is detected SCD and the detection signal Th_HEXCCD is enabled. If the average value IROT_AV goes below the low threshold TH_SC_LOW, then the first counter 17 is reset.
  • the power transistor 3 is cut with a current slope control.
  • the transistor 3 is kept in the open state OFF during the second delay
  • T2 greater than the minimum time T_retry_min necessary to dissipate the calories.
  • a second programmable counter 20 makes it possible to adapt this second delay T2 (of 4 ms for example) as a function of the applications and generates a confirmation signal Th_HEXCCD_latch.

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Abstract

Le procédé de contrôle selon l'invention asservit une tension continue (B+A) générée par l'alternateur à une valeur de consigne prédéterminée en contrôlant un courant d'excitation (lD) circulant dans un circuit d'excitation (3, 6) comportant un enroulement d'excitation (6) d'un rotor de l'alternateur. Le courant d'excitation (lD) est contrôlé au moyen d'un commutateur à semi-conducteur (3) commandé par un signal de commande (VGS) ayant une période prédéterminée. Le procédé est du type de ceux comprenant une détection d'une défaillance du circuit d'excitation. Conformément à l'invention, l'on détecte (Th_HEXCCD) au moins un court-circuit de l'enroulement d'excitation. Selon une autre caractéristique du procédé, l'on génère le signal de commande à partir d'une combinaison (EXC_DR) d'un signal de consigne (EXC) formé par des impulsions de la période prédéterminée présentant un rapport cyclique représentatif de la valeur de consigne et d'un signal de détection (Th_HEXCCD) indicatif du court-circuit.

Description

PROCEDE DE CONTRÔLE D'UN DISPOSITIF DE REGULATION D'UN ALTERNATEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE, DISPOSITIF DE REGULATION
ET ALTERNATEUR CORRESPONDANTS DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION.
La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un dispositif de régulation d'un alternateur de véhicule automobile. L'invention concerne aussi ce dispositif de régulation, ainsi que l'alternateur comportant ce dispositif de régulation. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION.
Pour des raisons de sécurité évidentes, les équipements importants d'un véhicule automobile sont munis de dispositifs de détection et de signalisation de toute anomalie de fonctionnement.
La génératrice de bord, constituée généralement d'un alternateur dont les tensions de phases sont redressées, est l'un de ces équipements importants, et tout conducteur connaît l'emplacement du voyant rouge dit « de charge » sur le tableau de bord de sa voiture.
La généralisation de l'utilisation de l'électronique à bord des véhicules, souvent en remplacement des éléments électromécaniques, permet une détection toujours plus fine des défauts de fonctionnement et des circonstances des pannes, à des fins de diagnostic, de signalisation ou de protection des équipements.
Par exemple, le régulateur de tension électronique décrit dans la demande de brevet FR2642580 de la société VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR comporte des moyens de détection des défauts qui analysent la concordance entre différents paramètres accessibles, notamment la concordance entre:
- la tension en sortie de l'alternateur et la tension aux bornes de l'inducteur;
- la tension en sortie de l'alternateur et la tension aux bornes des entrées phases.
La seconde hypothèse permet de détecter indirectement les défauts suivants:
- l'absence de rotation de l'alternateur (courroie cassée) ;
- un circuit d'excitation ouvert (bobinage inducteur ouvert, balai coincé dans son logement, etc .).
La société VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR a décrit dans la demande de brevet FR2910639 un procédé similaire de détection d'une solution de continuité du circuit d'excitation s'appliquant au cas où le circuit magnétique de l'alternateur comporte des aimants permanents ou présente une forte rémanence.
Les régulateurs d'alternateurs modernes intègrent un étage de puissance, généralement un transistor dit "high side", qui contrôle un courant d'excitation circulant dans un enroulement d'excitation d'un rotor de l'alternateur.
Le rotor crée un champ magnétique dont la valeur est ajustée par le courant d'excitation afin de maintenir la tension continue générée par l'alternateur, après redressement des tensions de phases, à la valeur désirée.
Or la sortie de cet étage de puissance peut se trouver en court-circuit, un type de défaillance du circuit d'excitation qui n'est pas détecté dans les procédés connus rappelés ci-dessus et qui demande donc à être amélioré.
DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION.
La présente invention vise donc à pallier les inconvénients de l'absence de détection de ce type de défaillance afin de gérer un courant de court-circuit et de garantir l'intégrité des composants du régulateur.
Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de contrôle d'un dispositif de régulation d'un alternateur de véhicule automobile asservissant une tension continue générée par cet alternateur à une valeur de consigne prédéterminée.
Cette tension continue est asservie en contrôlant un courant circulant dans un circuit d'excitation comportant un enroulement d'excitation d'un rotor de l'alternateur au moyen d'un commutateur à semi-conducteur commandé par un signal de commande d'une période prédéterminée.
Le procédé de contrôle d'un dispositif de régulation d'un alternateur de véhicule automobile objet de la présente invention est du type de ceux connus en soi comprenant une détection d'une défaillance du circuit d'excitation.
Dans le procédé selon l'invention, on détecte au moins un court-circuit de l'enroulement d'excitation.
Selon l'invention, on génère le signal de commande à partir d'une combinaison d'un signal de consigne, formé par des impulsions de la période prédéterminée présentant un rapport cyclique représentatif de la valeur de consigne, et d'un signal de détection indicatif du court-circuit.
Selon l'invention encore, on pilote le commutateur à semi-conducteur en transconducteur par le signal de commande pendant au moins une première partie de cette période prédéterminée avec au moins une pente en courant prédéterminée en limitant une intensité du courant d'excitation à une valeur limite prédéterminée.
Simultanément ou non, selon l'invention, on commute le commutateur à semi-conducteur dans un état passant par le signal de commande pendant au moins une deuxième partie de la période prédéterminée en limitant cette intensité du courant d'excitation à cette valeur limite prédéterminée.
Dans le procédé selon l'invention,
- dès que l'intensité du courant d'excitation atteint un seuil haut prédéterminé, on lance un premier compteur pendant un premier délai prédéterminé;
- pendant ce premier délai, on calcule une valeur d'estimation d'un état de court- circuit à partir de l'intensité du courant d'excitation;
- après le premier délai, si la valeur d'estimation de l'état de court-circuit est supérieure à un seuil bas prédéterminé, alors on active le signal de détection;
- si la valeur d'estimation de l'état de court-circuit est inférieure au seuil bas, alors on réinitialise le premier compteur;
- après l'activation du signal de détection, on pilote le commutateur à semiconducteur par le signal de commande avec la pente en courant prédéterminée pour effectuer une transition vers un état ouvert;
- on génère un second délai prédéterminé au moyen d'un second compteur et on maintient le commutateur à semi-conducteur dans l'état ouvert pendant le second délai.
Selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, la valeur d'estimation de l'état de court-circuit est la valeur moyenne de l'intensité du courant d'excitation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la valeur limite et le premier délai sont définis de manière à ce qu'une puissance à dissiper soit inférieure à une puissance maximum admissible par un dissipateur du commutateur à semiconducteur.
L'invention concerne aussi un dispositif de régulation d'un alternateur de véhicule automobile adapté à la mise en œuvre du procédé décrit ci-dessus.
Ce dispositif comprend des moyens d'asservissement d'une tension continue générée par l'alternateur à une valeur de consigne prédéterminée en contrôlant un courant circulant dans un circuit d'excitation comportant un enroulement d'excitation d'un rotor de l'alternateur au moyen d'un commutateur à semi-conducteur commandé par un signal de commande d'une période prédéterminée. Le dispositif de régulation dont il s'agit est du type de ceux comprenant en outre des moyens de détection d'une défaillance du circuit d'excitation.
Dans le dispositif de régulation selon l'invention, ces moyens de détection détectent au moins un court-circuit de l'enroulement d'excitation.
Selon l'invention, les moyens d'asservissement comprennent une boucle de régulation générant un signal de consigne formé par des impulsions de la période prédéterminée présentant un rapport cyclique représentatif de la valeur de consigne et les moyens de détection comprennent un module de détection générant un signal de détection indicatif du court-circuit,
Le dispositif de régulation selon l'invention comprend en outre des moyens de combinaison du signal de consigne et du signal de détection produisant un signal d'entrée d'un circuit de pilotage générant le signal de commande
Dans le dispositif de régulation selon l'invention, le module de détection comprend:
- des moyens de mémorisation d'un seuil haut prédéterminé et d'un seuil bas prédéterminé;
- des moyens d'acquisition d'une intensité du courant d'excitation;
- des premiers moyens de comparaison de cette intensité au seuil haut prédéterminé et au seuil bas prédéterminé;
- un premier compteur déclenché par les moyens de comparaison fixant un premier délai prédéterminé;
- des moyens de calcul d'une valeur d'estimation du court-circuit à partir du courant d'excitation pendant le premier délai;
- des seconds moyens de comparaison de cette valeur d'estimation du court-circuit au seuil bas prédéterminé;
- un second compteur déclenché par les seconds moyens de comparaison fixant un second délai prédéterminé.
L'objet de l'invention est aussi un alternateur de véhicule automobile comprenant un dispositif de régulation tel que décrit précédemment.
Ces quelques spécifications essentielles auront rendu évidents pour l'homme de métier les avantages apportés par l'invention 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 illustre une surintensité du courant d'excitation en cas de court- circuit de l'enroulement d'excitation du rotor d'un alternateur sans le dispositif de régulation selon l'invention.
La Figure 2 montre une caractéristique d'un transistor de puissance de type MOSFET mis en œuvre dans le dispositif de régulation selon l'invention,
La Figure 3 représente un dispositif de régulation selon l'invention et un modèle en mode transconducteur du transistor de puissance dont la caractéristique est montrée sur la Figure 2.
La Figure 4a représente des diagrammes de temps illustrant le procédé de contrôle du dispositif de régulation selon l'invention dans le cas où le court-circuit se produit quand le transistor de puissance est dans un état ouvert.
La Figure 4b représente des diagrammes de temps illustrant le procédé de contrôle du dispositif de régulation selon l'invention dans le cas où le court-circuit se produit quand le transistor de puissance est dans un état passant.
La Figure 5 représente des diagrammes de temps illustrant une variante du procédé de contrôle du dispositif de régulation selon l'invention dans le cas où le court-circuit se produit quand le transistor de puissance est dans un état passant.
La Figure 6 est un schéma de principe de la détection d'un court-circuit dans le dispositif de régulation selon l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION.
Les régulateurs d'alternateurs intègrent souvent une fonction de protection contre les courants de court circuit. Ces fonctions sont de conceptions élémentaires avec une coupure de l'étage de puissance en cas de dépassement du courant par rapport à une valeur prédéfinie lcc_Th, tel que présenté sur la Figure 1.
Quand un court-circuit se produit dans l'étage de puissance alors que le transistor Tr est dans l'état passant ON, l'intensité I du courant dans l'enroulement d'excitation croît très rapidement avec une pente ascendante 1 ne dépendant que des impédances présentes dans le circuit d'excitation Le temps de court-circuit ΔΤ, c'est-à-dire le temps pendant lequel le transistor Tr reste à l'état passant ON avant que la fonction de protection ne commande son passage à l'état ouvert OFF, dépend du temps de réaction de l'électronique et est peu contrôlé.
II en résulte que l'intensité I circulant dans le circuit d'excitation peut atteindre une valeur Imax très importante alors que la résistance RDs(ON) d'un transistor de puissance Tr de type MOSFET reste très faible avant que l'intensité I ne décroisse selon une pente descendante 2 quand le transistor Tr commute à l'état ouvert OFF.
Le principe du procédé de contrôle d'un dispositif de régulation d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention est d'utiliser la dépendance d'un courant de drain lD d'un transistor de puissance MOSFET d'une tension grille- source VGs montrée sur la Figure 2 pour contrôler le transistor "high side" 3 du dispositif de régulation 4 montré sur la Figure 3 afin de limiter le courant I D dans l'étage de puissance 5 quand l'enroulement d'excitation 6 est en court-circuit.
En montage "source commune", en dehors du mode de fonctionnement ouvert OFF/ passant ON, un transistor MOSFET 3 peut fonctionner temporairement en mode transconducteur (dans une zone de saturation Sat. en dehors d'une zone ohmique Res. pour une tension drain- source VDs suffisamment élevée), c'est-à-dire comme un générateur de courant 7 d'impédance infinie contrôlé en tension, comme le représente le modèle équivalent de la Figure 3.
Pour une faible tension grille- source VGsi (mais supérieure à un tension de seuil VTH), l'intensité de drain lDi est faible, pour une tension grille- source VGs2 moyenne, l'intensité de drain \D2 correspondante est moyenne, et pour une tension grille- source VGs3 élevée, l'intensité de drain lD3 est forte, comme le montre bien la Figure 2.
Dans le procédé selon l'invention, le transistor 3 est donc polarisé avec une tension grille-source VGs telle que le courant passant dans le transistor 3 ne puisse dépasser une valeur prédéterminée ILIM, comme il le sera expliqué en liaison avec les Figures 4a, 4b et 5.
Par exemple, pour la faible tension grille- source VGSi , l'intensité du courant d'excitation I D sera limitée à la zone hachurée 8 de la Figure 2.
On notera que le transistor 3 en générateur de courant 7 sera aussi avantageusement utilisé pour gérer une commutation de courant entre ce transistor 3 et une diode de roue libre 9. Le fonctionnement de l'étage de puissance 5 est à période fixe T ou plus rarement à fréquence variable; dans les deux cas le rapport cyclique r est variable pour asservir la tension de sortie B+A de l'alternateur à une valeur de consigne.
Sur la Figure 3, on notera que l'étage de puissance 5 est commandé EXC_DR par une combinaison 10 d'un signal de consigne EXC (impulsions modulées en largeur d'un rapport cyclique r calculé par l'algorithme de régulation 1 1 ) et d'un signal de détection de court circuit ThJHEXCCD formé dans un module de détection 12.
La combinaison EXC_DR est appliquée à une entrée d'un circuit de pilotage 13 qui commande en tension VGs la grille G du transistor de puissance 3.
Quand le court circuit SC se produit, on a deux cas de figures :
- le court circuit SC apparaît lorsque le transistor 3 est dans l'état ouvert OFF ou pendant la transition de commutation en courant;
- le court circuit SC apparaît lorsque le transistor 3 est dans l'état passant ON.
Dans le premier cas illustré sur la Figure 4a, l'intensité IROT du courant d'excitation monte suivant une stratégie de pente en courant prédéterminée dans le mode de fonctionnement du transistor 3 en transconducteur.
Quand l'intensité IROT atteint un seuil haut prédéterminé TH_SC_HIGH, on considère que l'enroulement d'excitation 6 est en court-circuit.
L'intensité IROT du courant est alors limitée à une valeur limite prédéterminée ILIM pendant un premier délai prédéterminé T1 , puis redescend suivant la pente en courant prédéterminée.
Le premier délai T1 et la valeur limite ILIM sont définis pour que la puissance à dissiper soit inférieure à la puissance maximum qu'un dissipateur du transistor 3 puisse dissiper .
Dans le second cas illustré sur la Figure 4b, l'intensité IROT du courant de court circuit est limitée à la valeur limite ILIM pendant le premier délai prédéterminé T1 , puis redescend suivant la pente en courant prédéterminée. Une première solution est d'utiliser le transistor 3 en limitation de courant. Cela conduit à appliquer une tension grille- source VGs inférieure à une valeur maximale; la RDS(ON) n'est donc pas minimum, ce qui concourt à un échauffement supplémentaire. Une alternative à cette solution, lorsque le transistor 3 est dans l'état passant ON lors d'un court-circuit SC, est de commuter le transistor 3 dans l'état passant, c'est-à-dire avec une résistance drain- source RDS(ON) minimale.
Lorsque le court-circuit SC est détecté par le franchissement d'un seuil lcc_Th (Figure 5), on bascule immédiatement le transistor 3 du mode ouvert/ passant au mode transconducteur et on limite l'intensité IROT du courant d'excitation à la valeur limite ILIM pendant le premier délai premier délai prédéterminé T1 .
On note que lors de la commutation de l'état passant ON vers le mode transconducteur, le temps d'établissement de la tension VGs n'est pas immédiat. L'intensité IROT du courant de court-circuit est au pire cas B+A/RDs(ON), si l'on considère un circuit d'excitation sans composants parasites. Puis elle diminue pour atteindre la valeur ILIM comme le montre bien la Figure 5. Le courant pourra présenter des oscillations dues aux condensateurs et selfs résiduelles présents dans le circuit.
Un temps de confirmation est fixé par calcul afin qu'une quantité de chaleur produite par le court circuit SC puisse être évacuée par le dissipateur du transistor de puissance 3. Pour cela, on fixe on second délai T2 supérieur à un temps minimum T_retry_min avant de remettre le transistor 3 dans l'état passant car le court-circuit peut apparaître n'importe quand, par rapport aux impulsions du signal de consigne EXC.
La Figure 6 montre un exemple de réalisation du temps de confirmation et de la gestion du temps minimum T_retry_min.
L'algorithme générique qui est implémenté dans les moyens de traitement 14 du dispositif de régulation 4 selon l'invention est le suivant :
- dès qu'un premier comparateur 15 détermine qu'une mesure de l'intensité IROT du courant d'excitation, obtenue par des moyens d'acquisition et de filtrage 16 connus en soi, atteint le seuil haut prédéterminé TH_SC_HIGH, un premier compteur 17 est lancé TIMER_EN pour générer un premier délai T1 (de 10με par exemple). Durant ce premier délai T1 , il est calculé AV_EN par des moyens de calcul 18 une valeur d'estimation d'un court-circuit sous la forme d'une valeur moyenne IROT_AV de l'intensité IROT du courant d'excitation.
- à la fin du comptage TO et si un second comparateur 19 détermine que la valeur moyenne IROT_AV calculée est supérieure à un seuil bas prédéterminé TH_SC_LOW, alors le court-circuit SC est détecté SCD et le signal de détection Th_HEXCCD est activé. Si la valeur moyenne IROT_AV passe en dessous du seuil bas TH_SC_LOW, alors le premier compteur 17 est réinitialisé.
- dès que le signal de détection ThJHEXCCD de court circuit est actif, alors le transistor de puissance 3 est coupé avec un contrôle de pente en courant.
- le transistor 3 est maintenu dans l'état ouvert OFF pendant le second délai
T2 supérieur au temps minimum T_retry_min nécessaire pour dissiper les calories.
Un second compteur 20 programmable permet d'adapter ce second délai T2 (de 4 ms par exemple) en fonction des applications et génère un signal de confirmation Th_HEXCCD_latch.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls modes d'exécution préférentiels décrits ci-dessus.
Notamment, les valeurs particulières des premier et second délais T1 , T2 spécifiées ci-dessus ne sont données qu'à titre d'exemples.
Il en est de même des types particuliers des éléments discrets 3, 9, des circuits analogiques 15, 19 ou logiques cités 17, 20: ils pourraient, en variante, être remplacés par d'autres composants électroniques analogiques ou numériques réalisant les mêmes fonctions.
L'invention embrasse donc au contraire toutes les variantes possibles de réalisation qui resteraient dans le cadre défini par les revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de contrôle d'un dispositif de régulation (4) d'un alternateur de véhicule automobile asservissant une tension continue (B+A) générée par ledit alternateur à une valeur de consigne prédéterminée en contrôlant un courant d'excitation (lD) circulant dans un circuit d'excitation (3, 6) comportant un enroulement d'excitation (6) d'un rotor dudit alternateur au moyen d'un commutateur à semi-conducteur (3) commandé par un signal de commande (VGs) d'une période prédéterminée (T), ledit procédé étant du type de ceux comprenant une détection d'une défaillance dudit circuit d'excitation (3,6), caractérisé en ce que l'on détecte (ThJHEXCCD) au moins un court-circuit (SC) dudit enroulement d'excitation (6).
2) Procédé de contrôle d'un dispositif de régulation (4) d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 1 précédente, caractérisé en ce que l'on génère ledit signal de commande (VGs) à partir d'une combinaison (EXC_DR) d'un signal de consigne (EXC) formé par des impulsions de ladite période prédéterminée (T) présentant un rapport cyclique (r) représentatif de ladite valeur de consigne et d'un signal de détection (ThJHEXCCD) indicatif dudit court-circuit (SC). 3) Procédé de contrôle d'un dispositif de régulation (4) d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 2 précédente, caractérisé en ce que l'on pilote ledit commutateur à semi-conducteur (3) en transconducteur par ledit signal de commande (VGs) pendant au moins une première partie de ladite période prédéterminée (T) avec au moins une pente en courant prédéterminée en limitant une intensité (IROT) dudit courant d'excitation (lD) à une valeur limite prédéterminée (ILIM).
4) Procédé de contrôle d'un dispositif de régulation (4) d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 3 précédente, caractérisé en ce que l'on commute ledit commutateur à semi-conducteur (3) dans un état passant (ON) par ledit signal de commande (VGs) pendant au moins une deuxième partie de ladite période prédéterminée (T) en limitant ladite intensité (IROT) dudit courant d'excitation (lD) à ladite valeur limite prédéterminée (ILIM). 5) Procédé de contrôle d'un dispositif de régulation (4) d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 3 ou 4 précédente, caractérisé en ce que:
- dès que ladite intensité (IROT) atteint un seuil haut prédéterminé (TH_SC_HIGH), on lance (TIMER_EN) un premier compteur (17) pendant un premier délai prédéterminé (T1 );
- pendant (AV_EN) ledit premier délai (T1 ), on calcule (18) une valeur d'estimation (IROT_AV) du court-circuit à partir de ladite intensité (IROT);
- après (TO) ledit premier délai (T1 ), si ladite valeur d'estimation (IROT_AV) du court-circuit est supérieure (SCD) à un seuil bas prédéterminé (TH_SC_LOW), alors on active ledit signal de détection (ThJHEXCCD);
- si ladite valeur d'estimation (IROT_AV) du court-circuit est inférieure audit seuil bas (TH_SC_LOW), alors on réinitialise ledit premier compteur (17);
- après l'activation dudit signal de détection (ThJHEXCCD), on pilote ledit commutateur à semi-conducteur (3) par ledit signal de commande (VGs) avec ladite pente en courant pour effectuer une transition vers un état ouvert (OFF);
- on génère un second délai prédéterminé (T2) au moyen d'un second compteur (20) et on maintient ledit commutateur à semi-conducteur (3) dans ledit état ouvert (OFF) pendant ledit second délai (T2). 6) Procédé de contrôle d'un dispositif de régulation (4) d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 5 précédente, caractérisé en ce que ladite valeur limite (ILIM) et ledit premier délai (T1 ) sont définis de manière à ce qu'une puissance à dissiper soit inférieure à une puissance maximum admissible par un dissipateur dudit commutateur à semi-conducteur (3).
7) Procédé de contrôle d'un dispositif de régulation (4) d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 5 ou 6 précédente, caractérisé en ce que ladite valeur d'estimation du court-circuit calculée à partir de ladite intensité (IROT) est une valeur moyenne (IROT_AV) de ladite intensité (IROT).
8) Dispositif de régulation (4) d'un alternateur de véhicule automobile apte à la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 précédentes comprenant des moyens d'asservissement (1 1 ) d'une tension continue (B+A) générée par ledit alternateur à une valeur de consigne prédéterminée en contrôlant un courant d'excitation (lD) circulant dans un circuit d'excitation (3, 6) comportant un enroulement d'excitation (6) d'un rotor dudit alternateur au moyen d'un commutateur à semi-conducteur (3) commandé par un signal de commande (VGs) d'une période prédéterminée (T), ledit dispositif de régulation (4) étant du type de ceux comprenant en outre des moyens de détection (1 2) d'une défaillance dudit circuit d'excitation (3,6), caractérisé en ce que lesdits moyens de détection (1 2) détectent au moins un court-circuit (SC) dudit enroulement d'excitation (6).
9) Dispositif de régulation (4) d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 8 précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens d'asservissement (1 1 , 3) comprennent une boucle de régulation (1 1 ) générant un signal de consigne (EXC) formé par des impulsions présentant ladite période prédéterminée (T) d'un rapport cyclique (r) représentatif de ladite valeur de consigne et lesdits moyens de détection (1 2) comprennent un module de détection (1 2) générant un signal de détection (ThJHEXCCD) indicatif dudit court-circuit (SC) et en ce qu'il comprend en outre des moyens de combinaison (1 0) dudit signal de consigne (EXC) et dudit signal de détection (ThJHEXCCD) produisant un signal d'entrée (EXC_DR) d'un circuit de pilotage (1 3) générant ledit signal de commande (VGs)-
10) Dispositif de régulation (4) d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 9 précédente, caractérisé en ce que ledit module de détection (1 2) comprend:
- des moyens de mémorisation d'un seuil haut prédéterminé (TH_SC_HIGH) et d'un seuil bas prédéterminé (TH_SC_LOW);
- des moyens d'acquisition (1 6) d'une intensité (I ROT) dudit courant d'excitation (lD) ; - des premiers moyens de comparaison (1 5) de ladite intensité (I ROT) audit seuil haut prédéterminé (TH_SC_HIGH) et audit seuil bas prédéterminé (TH_SC_LOW) ;
- un premier compteur (1 7) déclenché (TIMER_EN) par lesdits moyens de comparaison (1 5) fixant un premier délai (T1 ) prédéterminé;
- des moyens de calcul (1 8) d'une valeur d'estimation (I ROT_AV) du court-circuit à partir de ladite intensité (I ROT) pendant ledit premier délai (T1 );
- des seconds moyens de comparaison (1 9) de ladite valeur d'estimation (I ROT_AV) du court-circuit audit seuil bas prédéterminé (TH_SC_LOW) ;
- un second compteur (20) déclenché par lesdits seconds moyens de comparaison (1 9) fixant un second délai prédéterminé (T2). 11) Alternateur de véhicule automobile comprenant un dispositif de régulation (4) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 précédentes.
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