FR2812140A1

FR2812140A1 - Regulateur de tension d'un generateur a courant alternatif pour vehicule

Info

Publication number: FR2812140A1
Application number: FR0108424A
Authority: FR
Inventors: Keiji Takahashi; Toshinori Maruyama; Makoto Taniguchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2002-01-25
Also published as: DE10130712A1; US20020030470A1; US6707276B2

Abstract

Un r egulateur de tension (2) d'un g en erateur à courant alternatif pour v ehicule (1) est constitu e d'un circuit de commutation de courant d'excitation (7, 73) connect e à une bobine d'excitation (13), d'un circuit de commande (6) pour commander un circuit de commutation de courant d'excitation en conformit e avec une tension de sortie d'une bobine d'induit (11); un circuit d'alimentation (74) pour d elivrer l'alimentation electrique au circuit de commande (73), un circuit de commande d'alimentation (75) pour commander l'application de l'alimentation electrique du circuit d'alimentation au circuit de commande, et un capteur de vitesse de rotation (13, 4, 80). Le circuit de commande d'alimentation d elivre l'alimentation electrique depuis le circuit d'alimentation au circuit de commande si la vitesse de rotation devient aussi elev ee qu'une valeur pr ed etermin ee.

Description

REGULATEUR DE TENSION D'UN GENERATEUR A COURANT ALTERNATIF

POUR VEHICULE

La présente invention se rapporte à un régulateur de

tension d'un générateur à courant alternatif pour véhicule.

Le document JP-A-6 276 796 décrit un générateur à cou- rant alternatif pour véhicule auto-excité dans lequel le courant d'excitation est délivré à une bobine d'excitation lorsqu'une tension de phase ou une tension du point neutre

d'une bobine d'induit devient plus élevée qu'un niveau pré-

déterminé. La tension de phase ou la tension du point neu-

tre, qui est la tension alternative, est directement appli-

quée à un premier comparateur du régulateur de tension pour lancer une génération intermittente. Par la suite, si la

tension de phase devient plus élevée à mesure que la vi-

tesse de rotation du générateur à courant alternatif aug-

mente, la tension de phase est appliquée à un second compa-

rateur par l'intermédiaire d'un redresseur pour lancer une

génération normale.

Le document JP-A-3 215 200 ou son brevet des Etats-

Unis correspondant 5 182 511 et la publication PCT natio-

nale 8-503308 ou son brevet des Etats-Unis correspondant 5

602 470 décrit un circuit qui inclut un amplificateur dif-

férentiel relié à deux enroulements de phase de la bobine d'induit pour détecter la tension auto-excitée même si un

courant de fuite circule dans la bobine d'induit.

Toutefois, l'installation de l'amplificateur différen-

tiel peut augmenter le coût et les heures de main d'oeuvre pour fabriquer le générateur à courant alternatif. Si le courant de fuite circule dans la bobine d'induit lorsque le générateur à courant alternatif s'arrête, la disposition

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précédemment décrite peut reconnaître de manière erronée une tension provoquée par le courant de fuite comme tension

auto-excitée et délivrer un courant d'excitation à la bo-

bine d'excitation. Ceci entraîne une décharge sérieuse de la batterie.

Certaines des publications énoncées ci-dessus décri-

vent une résistance de dérivation reliant un enroulement de phase et une masse pour dériver ce courant de fuite vers la masse. Toutefois, une telle résistance de dérivation peut

provoquer une génération de chaleur gênante et une consom-

mation de puissance non utile.

Le document JP-A-3-215200, JP-A-6-284598 et la publi-

cation internationale PCT 8-503308 décrit chacun un circuit

de détection de signal qui détecte et amplifie une diffé-

rence de tension entre deux bobines de phases. Ce circuit de détection peut détecter correctement le signal de début de génération même si un courant de fuite circule dans la

bobine d'induit.

Toutefois, un tel circuit de détection de signal né-

cessite une disposition de câblage complexe dans le généra-

teur à courant alternatif, augmentant en conséquence les composants et les heures de main d'oeuvre pour fabriquer le

générateur à courant alternatif.

En conséquence, un but principal de l'invention est de proposer un régulateur de tension amélioré d'un générateur

à courant alternatif pour véhicule qui est dépourvu du pro-

blème précédemment énoncé et d'une structure simple.

Un régulateur de tension d'un générateur à courant al-

ternatif pour véhicule en conformité avec une caractéristi-

que de l'invention inclut un circuit de commutation pour délivrer le courant d'excitation à la bobine d'excitation

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du générateur à courant alternatif de manière commandée, un circuit de détection de tension d'excitation pour détecter la tension d'excitation induite dans la bobine d'excitation lorsque la bobine d'excitation ne reçoit pas de courant d'excitation, et un circuit de commande de commutation pour

commuter le circuit de commutation en conformité avec la-

dite tension d'excitation.

De ce fait, le circuit de commutation peut être com-

mandé en conformité avec le fonctionnement du générateur à courant alternatif avec une disposition structurelle simple

et sans problème se rapportant au courant de fuite circu-

lant dans la bobine d'induit du générateur à courant alter-

natif.

Un régulateur de tension d'un générateur à courant al-

ternatif pour véhicule en conformité avec une autre carac-

téristique de l'invention inclut un circuit de commutation - de courant d'excitation connecté à la bobine d'excitation du générateur à courant alternatif, un circuit de commande pour commander un circuit de commutation de courant d'excitation en conformité avec une tension de sortie de

ladite bobine d'induit, un circuit d'alimentation pour dé-

livrer l'énergie électrique au circuit de commande, un cir-

cuit de commande d'alimentation pour commander la déli-

vrance de l'énergie électrique depuis le circuit d'alimentation au circuit de commande et un premier moyen

pour détecter une vitesse de rotation du générateur à cou-

rant alternatif. Le circuit de commande d'alimentation dé-

livre l'énergie électrique au circuit de commande si la vi-

tesse de rotation devient aussi élevée qu'une vitesse pré-

déterminée.

Cette disposition ne nécessite pas une résistance de polarisation connectée à une partie de la bobine d'induit

pour détecter une tension auto-excitée induite dans la bo-

bine d'induit. En conséquence, une perte d'énergie provo-

quée par la résistance de polarisation est éliminée.

Le premier moyen peut être formé d'un rotor à aimant permanent fixé au rotor du générateur à courant alternatif et d'une bobine de détection et le circuit de commande

d'alimentation peut délivrer l'énergie électrique au cir-

cuit de commande pendant une durée prédéterminée après que la tension de sortie de la bobine de détection devienne

aussi élevée qu'une tension prédéterminée.

D'autres buts, fonctions et caractéristiques de la présente invention de même que les fonctions des parties apparentées de la présente invention deviendront évidents à

partir d'une étude de la description détaillée suivante des

revendications annexées et des dessins. Sur les dessins:

la figure 1 est un schéma de circuit d'un générateur à courant alternatif qui inclut un régulateur de tension en conformité avec un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est un schéma de circuit d'un générateur à courant alternatif qui inclut un régulateur de tension en conformité avec un second mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est un diagramme explicatif simplifié d'une partie du générateur à courant alternatif représenté aux figures 1 et 2; la figure 4 est un chronogramme montrant la relation entre le flux résiduel et la tension auto-excitée; la figure 5 est un schéma de circuit d'un générateur à courant alternatif qui inclut un régulateur de tension en conformité avec un troisième mode de réalisation de l'invention;

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la figure 6 est un schéma de circuit d'une partie du régulateur de tension en conformité avec le troisième mode de réalisation; la figure 7 est un chronogramme montrant les signaux de tension des diverses parties du régulateur de tension en conformité avec le troisième mode de réalisation; la figure 8 est un schéma de circuit d'une partie d'un régulateur de tension en conformité avec un quatrième mode de réalisation de l'invention; la figure 9 est une vue en perspective éclatée d'un

capteur représenté à la figure 8 et d'un rotor d'un généra-

teur à courant alternatif dans lequel le régulateur de ten-

sion est monté;

la figure 10 est une vue en coupe du capteur représen-

té à la figure 9;

la figure 11 est une autre vue en coupe du capteur re-

présenté à la figure 9; la figure 12 est un schéma de circuit d'une partie du régulateur de tension en conformité avec un cinquième mode de réalisation de l'invention; la figure 13 est un schéma de circuit d'une partie d'un régulateur de tension en conformité avec un sixième mode de réalisation de l'invention; la figure 14 est un schéma de circuit d'une partie d'un régulateur de tension en conformité avec un septième mode de réalisation de l'invention; et la figure 15 est un chronogramme montrant les signaux de tension de diverses parties du régulateur de tension en

conformité avec le septième mode de réalisation.

On décrira maintenant un régulateur de tension en con-

formité avec un premier mode de réalisation de l'invention

en se référant aux figures 1, 3 et 4.

Un générateur à courant alternatif pour véhicule 1 est ce que l'on appelle un alternateur qui comporte un enroule-

ment d'enduit à trois phases 11, un redresseur double al-

ternance à trois phases 12, une bobine d'excitation 13. La bobine d'induit 11 est montée dans un noyau de stator bien connu et la bobine d'excitation est montée dans un rotor

bien connu. La bobine d'induit 11 comporte trois enroule-

ments de phases, qui sont respectivement connectés au re-

dresseur 12 de manière bien connue. Les tensions induites dans les trois enroulements de phase sont redressées par le redresseur 12 et délivrées à une batterie 3 par l'intermédiaire d'une première ligne d'alimentation L1. Le courant d'excitation est délivré à une bobine d'excitation

13 depuis la première ligne d'alimentation Ll par l'inter-

médiaire d'un transistor de commutation 7 d'un régulateur

de tension 2.

Le régulateur de tension 2 en conformité avec le pre-

mier mode de réalisation est principalement constitué d'un

comparateur 4, d'un transistor 6, du transistor de commuta-

tion 7, d'un pré-transistor 70 pour le transistor de commu-

tation 7, d'une diode à effet de volant FD, d'un compara-

teur 8, d'une ligne d'alimentation interne L2, d'un tran-

sistor 9, des résistances rO à r7 et rlO et des diodes Dl à

D5, qui inclut une diode Zener D3.

La tension d'une jonction du transistor de commutation 7 et de la bobine d'excitation 13 est appliquée à une borne

d'entrée du comparateur 4 par l'intermédiaire de la résis-

tance rO pour être comparée à une tension de référence V1 qui est appliquée sur l'autre borne d'entrée du comparateur 4. La tension de référence est inférieure à 0,7 V, par

exemple d'environ 0,4 V dans ce mode de réalisation.

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Lorsque le générateur à courant alternatif est entraî-

né par un moteur et est mis en oeuvre de manière bien con-

nue, le courant circule dans les trois enroulements de

phase U-U', V-V' et W-W' comme cela est représenté à la fi-

gure 3. I1 est bien connu que le flux résiduel Of demeure dans le noyau du stator, comme indiqué par les caractères N

et S à la figure 3, même après que le fonctionnement du gé-

nérateur à courant alternatif se soit arrêté. Lorsque le générateur à courant alternatif est, par la suite, entraîné par le moteur, le rotor tourne dans une direction E et les éléments polaires 121 du rotor se déplacent par rapport aux enroulements des phases. Il s'ensuit qu'un flux alternatif

bac traverse la bobine d'excitation 13 et une tension al-

ternative Vf (qu'on appellera par la suite tension de bo-

bine d'excitation) est induite dans la bobine d'excitation

13, comme cela est représenté à la figure 4.

Si la tension d'excitation Vf devient plus élevée que

la tension V1, telle que 0,4 V, le comparateur 4 est commu-

té pour délivrer un signal de niveau bas (qu'on appellera par la suite signal de niveau bas) à la base du transistor

6 via la diode D4 et la résistance rl, rendant en consé-

quence le transistor 6 conducteur. Par ailleurs, le compa-

rateur 4 consomme très peu d'énergie lorsqu'il est au re-

pos. Le comparateur inclut une paire de transistors pnp au

niveau de son étage d'entrée de façon à être rendu conduc-

teur par un signal d'entrée qui est aussi élevé qu'une va-

leur de 0,4 V. lorsque le transistor 6 est conducteur, le potentiel de la ligne d'alimentation interne L2 est élevé au niveau du potentiel de la première ligne d'alimentation

L1. La ligne d'alimentation interne élevée L2 rend conduc-

teur le pré-transistor 70 par l'intermédiaire de la résis-

tance r2, laquelle résistance est une résistance de limita-

tion du courant de base. En conséquence, le transistor de commutation 7 est rendu conducteur. Le transistor 9 est bloqué à ce moment. La résistance r4 est connectée entre la

base et l'émetteur du transistor 7 pour stabiliser le fonc-

tionnement du transistor 7.

Lorsque le transistor de commutation 7 est conducteur, le courant d'excitation est délivré à la bobine d'excitation 13 à partir de la première ligne

d'alimentation L1 de sorte que le générateur à courant al-

ternatif commence la génération normale.

Si le rotor du générateur à courant alternatif tourne à une faible vitesse, le comparateur 8 est alimenté par la ligne d'alimentation interne L2. La borne d'entrée positive du comparateur 8 reçoit une tension V2, telle que 6 V. La borne de sortie du comparateur 8 est mise à la masse par

l'intermédiaire dTun condensateur C2 et reliée par l'inter-

médiaire d'une résistance r5 et de la diode Dl à la base du transistor 9. Si le comparateur 8 est alimenté pour opérer

alors que le rotor tourne à une faible vitesse, le compara-

teur 8 rend conducteur le transistor 9 après un retard dé-

cidé par le condensateur C2 du fait que la tension de phase Vac d'un enroulement de phase de la bobine d'induit 11 est

plus faible que la tension V2.

Du fait que le collecteur du transistor 9 est connecté au pré-transistor 70, le pré-transistor 70 se bloque si le transistor 9 est conducteur. En conséquence, le transistor de commutation 7 se bloque pour couper l'alimentation du

courant d'excitation de la bobine d'excitation 13.

L'énergie magnétique accumulée dans la bobine d'excitation 13 est déchargée par l'intermédiaire de la diode à effet de

volant FD dans la même direction que la circulation de cou-

rant d'excitation. Il s'ensuit que la tension d'entrée du

comparateur 4 devient plus faible que la tension de réfé-

rence V1 et le comparateur 4 délivre un signal de niveau haut (qu'on appellera par la suite signal de niveau haut)

pour bloquer le transistor 6.

Si le transistor 6 est bloqué, l'alimentation délivrée

au comparateur 4 est coupée, et, en conséquence, le tran-

sistor 9 est bloqué.

Après que l'énergie magnétique accumulée dans la bo-

bine d'excitation 13 soit totalement dissipée, le flux ma- gnétique résiduel de la bobine d'induit traverse la bobine d'excitation 13 pour induire la tension de bobine d'excitation Vf. Si la tension de la bobine d'excitation Vf

est plus élevée que la tension de référence Vl, le compara-

teur 4 délivre une tension de niveau bas au niveau de sa borne de sortie pour rendre conducteur le transistor 6,

comme on l'a décrit précédemment. Cette opération se répé-

tera. Il est quelquefois préféré d'avoir un circuit à re-

tard analogique qui est constitué d'un condensateur et d'une résistance pour ajuster le temps de cycle de l'opération ci-dessus. Si le rotor arrête sa rotation, le transistor de commutation 7 ne sera pas rendu conducteur de

sorte que la batterie peut être empêchée de se décharger.

A mesure que la vitesse de rotation du rotor devient plus élevée, la tension de phase Vac de la bobine d'induit 11 augmente. La tension de phase Vac est redressée par la diode de redressement demi-alternance D2 et appliquée à un circuit de décharge qui est constitué du condensateur Cl et

de la résistance r7 pour délivrer une tension continue Vc.

Si la tension continue Vc devient plus élevée que la ten-

sion de référence V2, telle que 6 V, le comparateur 8 déli-

vre un signal de niveau bas pour rendre conducteur le tran-

sistor 6 via la diode D5, empêchant en conséquence le tran-

sistor 9 de se bloquer.

Après que la tension continue Vc devient plus élevée que la tension de référence V2, le pré-transistor 70 et le

transistor de commutation 7 ne seront pas bloqués. En con-

séquence, le courant d'excitation est totalement délivré ou

délivré à 100 % à la bobine d'excitation 13.

Si la vitesse de rotation du rotor devient trop élevée pour rendre le potentiel de la première ligne d'alimentation Ll excessivement élevée, la diode Zener D3

devient conductrice pour bloquer les transistors 70 et 7.

Ainsi, l'application du courant d'excitation à la bobine

d'excitation 13 est coupée de sorte que la tension de sor-

tie du générateur à courant alternatif peut être régulée.

Si la vitesse de rotation du rotor diminue et, en con-

séquence, la tension continue Dc correspondant à la tension

de phase Vac devient plus faible que la tension de réfé-

rence V2, le comparateur 8 sort un signal de niveau haut pour commander par intermittence le courant d'excitation

après le retard décidé par le condensateur Cl et la résis-

tance r7.

Par la suite, l'énergie accumulée dans le condensateur

Cl se décharge par l'intermédiaire de la résistance r7.

Lorsque la tension continue Dc devient inférieure à la ten-

sion de référence V2, le comparateur 8 rend conducteur le transistor 9, lequel bloque les transistors 70 et 7 pour couper l'application du courant d'excitation à la bobine

d'excitation 13.

Ainsi, le courant d'excitation est délivré à la bobine

d'excitation 13 pendant un temps limité après que le géné-

rateur à courant alternatif ait arrêté son fonctionnement.

Ceci assure que le rotor conservera une quantité suffisante de flux magnétique résiduel, de sorte que la tension de la bobine d'excitation Vf peut être utilisée pour détecter la

vitesse de rotation du générateur à courant alternatif.

La résistance r10 connectée entre la ligne LK3 et une

masse est une résistance de dérivation qui dérive le cou-

rant de fuite circulant dans la bobine d'induit 11.

On décrira maintenant un régulateur de tension 2 en conformité avec un second mode de réalisation de l'invention en se référant à la figure 2. D'autre part, les

mêmes références numériques dans les dessins suivants indi-

quent les mêmes parties ou parties sensiblement identiques que celles du régulateur de tension en conformité avec le premier mode de réalisation.

Un ensemble du transistor de commutation 7, du pré-

transistor 70 et de la résistance r4 du régulateur de ten-

sion en conformité avec le premier mode de réalisation est

remplacé par un seul transistor de commutation 7. Un con-

densateur C3 est monté entre la bobine d'excitation 13 et

la borne négative du comparateur 4 pour l'isoler de la ten-

sion de la batterie et une résistance r8 est reliée à la

borne négative du comparateur 4 pour empêcher son flotte-

ment. Les autres parties sont les mêmes que celles du régu-

lateur de tension en conformité avec le premier mode de réalisation. Le condensateur C3 peut être omis si la borne

moins du comparateur 4 est polarisée pour avoir le même ni-

veau de tension que la batterie.

Le régulateur de tension en conformité avec le second

mode de réalisation fonctionne sensiblement de la même ma-

nière que le régulateur de tension en conformité avec le

premier mode de réalisation.

On décrira maintenant un régulateur de tension 200 en conformité avec un troisième mode de réalisation de

l'invention en se référant aux figures 5 à 7.

Le générateur à courant alternatif pour véhicule 1 in-

clut la bobine d'induit à trois phases 11, le redresseur à double alternance à trois phases 12, une bobine

d'excitation 13, un condensateur de lissage 55 et un régu-

lateur de tension 200 en conformité avec un troisième mode

de réalisation de l'invention.

Le régulateur de tension 200 est constitué d'un tran-

sistor de commutation 71, d'une diode à effet de volant FD, d'un circuit de commande de transistor 73, d'un circuit d'alimentation 74 et d'un circuit de commande

d'alimentation 75. Le transistor de commutation 71 corres-

pond au transistor de commutation 7 du régulateur de ten-

sion en conformité avec le premier mode de réalisation, re-

présenté à la figure 1.

Le circuit de commande 73 inclut un comparateur qui

compare la tension de la batterie à une tension de réfé-

rence pour commander le transistor de commutation 71 de ma-

nière bien connue. Le circuit de commande 73 correspond au circuit qui est constitué des résistances de division de tension r3 et r6, de la diode Zener D3 et du transistor 9

du régulateur de tension représenté à la figure 1.

Le circuit d'alimentation 74 est un circuit bien connu pour délivrer l'alimentation du circuit de commande 73. Le circuit d'alimentation 74 peut être constitué d'un circuit - à tension constante ou d'un circuit connectant une borne

d'allumage et le circuit de commande 73.

Le circuit de commande d'alimentation 75 est constitué d'un premier comparateur 751, d'un circuit de diviseur de tension, 752, d'un second comparateur 753, d'un troisième comparateur 754, d'un circuit bascule RS 755, d'un circuit RC 757, d'un transistor 759, d'un interrupteur analogique 760, d'un quatrième comparateur 764 et d'un circuit OU 765,

comme cela est représenté à la figure 6.

Le premier comparateur 751 compare la tension d'excitation induite dans la bobine d'excitation 6 à une tension de référence Vref. Un condensateur Cb est connecté aux bornes des bornes d'entrée du premier comparateur 751

* pour dériver les bruits haute fréquence. Toutefois, la ten-

sion d'excitation Vf, dont la fréquence est basse, n'est pas atténuée par le condensateur Cb. Le second comparateur 753 compare la tension de sortie du circuit RC 758 à une

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première tension de référence. Le circuit de division de tension 752 inclut trois résistances Rl qui sont connectées en série entre une source d'alimentation qui délivre une tension constante Vcc et une masse. Toutefois, la tension constante peut être remplacée par une tension de la batte-

rie. Le second comparateur 753 compare une tension de sor-

tie du circuit RC 758 à 2/3 Vcc qui est délivrée par le

circuit de division de tension 753. Le troisième compara-

teur 754 compare le signal de sortie du premier comparateur 751 à 1/3 Vcc qui est délivré par le circuit de division de

tension 752. Le circuit bascule RS 755 est connecté au se-

cond comparateur 753 au niveau de sa borne de remise à zéro et au troisième comparateur 754 au niveau de sa borne de

mise à un. Le circuit RC 757 est constitué d'un circuit sé-

rie d'un condensateur Cl et d'une résistance R2. Le circuit

RC 757 peut être remplacé par un compteur numérique et ana-

logues. La borne Q inversée de la bascule RS dans le cir-

- cuit bascule RS 757 est connecté par l'intermédiaire d'une résistance Rb à une électrode de base du transistor 759,

laquelle décharge le condensateur Cl lorsqu'il est conduc-

teur. Le quatrième comparateur 764 compare une tension di-

visée Vos de la tension de sortie à courant continu du gé-

nérateur à courant alternatif 1 à une seconde tension de référence Vref. Les bornes d'entrée du circuit OU 765 sont respectivement connectées à la borne Q du circuit bascule

755 et à la borne de sortie du quatrième comparateur 764.

L'interrupteur analogique 760 est attaqué par le signal de sortie du circuit OU 765 et délivre l'énergie électrique à la borne IG du circuit d'alimentation 74. L'interrupteur analogique 760 correspond au transistor 6 représenté à la

figure 1.

On décrira maintenant le fonctionnement du circuit de

commande d'alimentation 75 en se référant à la figure 7.

Si le rotor du générateur à courant alternatif 1 tourne, une tension d'excitation auto-excitée Vf, telle que 0,2 à 0,4 V, est induite dans la bobine d'excitation 13 en raison de leur flux magnétique résiduel. La fréquence de la tension d'excitation Vf est exprimée comme suit: Pl.N/60

[Hz], dans laquelle 2P1 est le nombre de pôles rotor du gé-

nérateur à courant alternatif et N est le nombre de rota-

tions du rotor par minute.

Le premier comparateur 751 compare la tension alterna-

tive de l'enroulement d'excitation 13 à la première tension de référence, telle qu'une tension de masse, pour délivrer

un signal de tension rectangulaire IN dont le rapport cy-

clique est de 50 % et dont la fréquence est Pl'N/60. Le si-

gnal de tension rectangulaire IN est comparé par le troi-

sième comparateur 754 à la tension divisée Vcc/3 pour déli-

vrer un signal qui doit être appliqué à la borne de mise à

1 du circuit bascule 755.

Le second comparateur 753 compare le signal de sortie du circuit RC 757 à la tension divisée 2.Vcc/3 et délivre un signal de niveau haut pour remettre à zéro le circuit

bascule 755 si le signal de sortie du circuit RC 757 de-

vient aussi élevé que la tension divisée 2.Vcc/3.

Si le signal de sortie du circuit RC 758 est inférieur

à la tension divisée 2.Vcc/3, le second comparateur 753 dé-

livre un signal de niveau bas. Le circuit bascule 755 déli-

vre un signal de niveau haut au niveau de sa borne Q et un signal de niveau bas au niveau de sa borne Q inversée. En

conséquence, le transistor 759 est bloqué et le condensa-

teur Cl est chargé. Lorsque le condensateur Cl est chargé de sorte que la tension du condensateur Vc devient aussi élevée que 2.Vcc/3, le circuit bascule 755 est remis à zéro pour rendre conducteur le transistor 759. Par suite, le

condensateur Cl est déchargé. En d'autres termes, le cir-

cuit bascule 755 délivre le signal de niveau haut au niveau de sa borne Q pendant une durée fixée qui correspond à la constante de temps du circuit RC 758. Tant que la borne Q du circuit bascule 757 délivre le signal de niveau haut, l'interrupteur analogique 760 est maintenu à l'état fermé pour mettre en oeuvre le circuit d'alimentation 74. Si le rotor tourne à une faible vitesse, la durée fixée procurée par le circuit RC 758 est plus courte que la durée du signal présent sur la borne de mise à 1 du circuit bascule 757. En conséquence, un signal de niveau bas est délivré sur la borne de mise à 1 jusqu'à ce que la tension

du condensateur devienne aussi élevée que 2.Vcc/3 pour re-

mettre à zéro le circuit bascule 757. De ce fait, le signal

Out de la borne Q du circuit bascule 757 maintient le si-

gnal de niveau bas et le signal de sortie du circuit de commande d'alimentation 75 maintient le signal de niveau bas. - Si le rotor tourne à une vitesse plus élevée qu'une vitesse prédéterminée, la durée du signal appliqué à la borne de mise à 1 du circuit bascule 755 devient plus courteque la durée fixée assurée par le circuit RC 757. En conséquence, le signal sur la borne de mise à 1 du circuit bascule 755 est un signal de niveau haut lorsque la tension du condensateur devient aussi élevée que 2.Vcc/3, remettant

en conséquence à zéro le circuit bascule 755. En consé-

quence, le circuit bascule 755 maintient le signal de ni-

veau haut au niveau de la borne Q et le circuit de commande d'alimentation 75 maintient le signal de niveau haut comme son signal de sortie Out. En d'autres termes, la fréquence de la tension d'excitation devient plus élevée à mesure que la vitesse de rotation du rotor devienne plus élevée et la durée pendant laquelle le signal de sortie Out est coupé devient plus courte jusqu'à ce qu'elle soit continuellement délivrée pour mettre toujours en oeuvre le circuit

d'alimentation 74.

A titre d'exemple, il est possible de mettre en oeuvre continuellement le circuit d'alimentation d'un générateur à

courant alternatif ayant un rotor à douze pôles à la vi-

tesse de rotation de 1 000 tpm si: R2 est égal à 100 kQ et Cl est égal à 0,1 kiF. En général, il est possible de mettre

continuellement en oeuvre le circuit d'alimentation d'un gé-

nérateur à courant alternatif ayant un rotor à 2.P1 pôles à une vitesse de N1 tpm si la constante de temps du circuit

RC 757 est 60/(Pl.N1) s.

Le quatrième comparateur 764 délivre un signal de ni-

veau haut comme signal Out 2 si la tension de la batterie est plus élevée que la seconde tension de référence Vref2 qui correspond à une tension de batterie non chargée, par exemple 13 V. le circuit OU 765 délivre le signal Out ayant

une puissance suffisante pour commander l'interrupteur ana-

logique 760 même si le circuit bascule 755 ne peut pas dé-

livrer l'énergie suffisante à la borne Q lorsque le signal de niveau haut est appliqué aux bornes de mise à un et de

remise à zéro.

Lorsque la clé de contact est enlevée et que le moteur

est arrêté, la tension de la batterie diminue progressive-

ment jusqu'à une tension inférieure à 13 V, par exemple 12,8 V. En conséquence, le comparateur 761 passe le signal de sortie du signal de niveau haut au signal de niveau bas

pour ouvrir l'interrupteur analogique 760, arrêtant en con-

séquence le fonctionnement du circuit d'alimentation 74. Il faut un certain nombre de secondes pour arrêter totalement l'alimentation du courant d'excitation. Cette diminution progressive du courant d'excitation démagnétise le noyau de l'induit pour rendre le régulateur de tension prêt. A la

place de la tension de la batterie, la fréquence de la ten-

sion alternative des enroulements de phase peut être utili-

sée aux fins précédemment énoncées. La figure 7 représente les niveaux de tension au niveau de diverses parties du

circuit de commande d'alimentation 75.

On décrira maintenant un régulateur de tension en con-

formité avec un quatrième mode de réalisation de l'invention en se référant aux figures 8 à 11.

Le régulateur de tension en conformité avec le qua-

trième mode de réalisation inclut un capteur de rotation 80

qui remplace le circuit de détection de la tension Vf re-

présentée à la figure 6.

Le capteur de rotation 80 est constitué d'un support en résine 81, d'un rotor à aimant permanent cylindrique 82

fixé au rotor principal 60 du générateur à courant alterna-

tif et d'une bobine de détection 84 disposée dans une cavi-

té 83 du support 81.

Le rotor principal 60 est un rotor du type bien connu constitué d'un noyau magnétique 61 ayant une pluralité de pôles à griffes, d'un arbre 62 et d'une paire de bagues 63

et 64.

Le support résineux 81 comporte un trou traversant dans lequel le rotor à aimant permanent 82, la paire des bagues collectrices 63 et 64 sont disposés, comme cela est représenté aux figures 10 et 11. Le support 81 supporte également une paire de balais disposés en contact avec la

paire des bagues collectrices 63 et 64, qui sont respecti-

vement sollicités par des ressorts hélicoïdaux 68 et 69 de

manière bien connue.

La bobine de détection 84 est enroulée autour d'un noyau en fer en forme de C 85 s'étendant autour de trou

traversant opposé au rotor à aimant permanent 82. Les ex-

trémités opposées du noyau en fer 85 sont disposées au ni-

veau de la surface interne du trou traversant espacé l'une de l'autre. La distance entre les extrémités opposées est un pas des pâles du rotor à aimant permanent 82. La cavité

83 est fermée par un matériau résineux pour protéger la bo-

bine de détection 84. La bobine de détection 84 peut être remplacée par un autre capteur tel qu'un élément à effet hall ou autre capteur magnétique à semi-conducteur.

Le fonctionnement du circuit de commande d'ali-

mentation 75 est sensiblement le même que celui du circuit

de commande d'alimentation du régulateur de tension en con-

formité avec le troisième mode de réalisation.

On décrira maintenant un régulateur de tension en con-

formité avec un cinquième mode de réalisation de

l'invention en se référant à la figure 12.

Le circuit de commande d'alimentation 175 du régula-

teur de tension en conformité avec le cinquième mode de réalisation de l'invention est constitué d'un capteur de

rotation qui a été décrit précédemment, d'un circuit re-

dresseur 90 pour redresseur la tension de sortie du capteur

de rotation 80 et de l'interrupteur analogique 760. Le cir-

cuit redresseur 90 est constitué d'un circuit à pont re-

dresseur à une seule phase double alternance 91 et d'un

condensateur de lissage 92. Le signal de sortie Vdc du cir-

cuit redresseur 90 est appliqué à un interrupteur analogi-

que 770 par l'intermédiaire d'un circuit tampon (non repré-

senté). Si le rotor tourne à une vitesse N1, le signal de

sortie Vdc ferme l'interrupteur 760 de sorte que le régula-

teur de tension peut fonctionner automatiquement pour ame-

ner le générateur à courant alternatif à commencer à fonc-

tionner normalement.

De ce fait, le régulateur de tension est très simple

et économise effectivement l'énergie de la batterie.

On décrira maintenant un régulateur de tension en con-

formité avec un sixième mode de réalisation en se référant

à la figure 13.

Le circuit de commande d'alimentation 275 du régula-

teur de tension en conformité avec le sixième mode de réa-

lisation est pourvu de deux circuits de capteurs, le cap-

teur de rotation 80 représenté aux figures 8 à 11 et le circuit de capteur de tension d'excitation 80a qui est sen- siblement le même que celui représenté à la figure 1 ou à la figure 6. Les deux circuits de capteur 80 et 80a sont

connectés au comparateur 754 par l'intermédiaire d'un cir-

cuit OU 763.

Le circuit capteur de tension d'excitation 80a est constitué d'un comparateur 7510 qui est relié à la bobine

d'excitation 13, d'un circuit de division de fréquence 762.

Le comparateur 7510 convertit la tension d'excitation Vf en un signal binaire et le circuit de division de fréquence 762 divise le signal de fréquence binaire en des fréquences

appropriées pour faire correspondre aux fréquences du si-

gnal de sortie du comparateur 751. Le circuit de division

de fréquence 762 peut être omis si le rotor à aimant perma-

nent 82 a le même nombre de pôles magnétiques que les pôles

à griffes du générateur à courant alternatif.

Le circuit de commande d'alimentation 75 de ce mode de

réalisation opère plus précisément que les circuits 75 dé-

crits précédemment du fait qu'il peut détecter deux valeurs

physiques indépendantes.

On décrira un régulateur de tension en conformité avec

un septième mode de réalisation de l'invention en se réfé-

rant aux figures 14 et 15. Le régulateur de tension en con-

formité avec le septième mode de réalisation de l'invention

est muni d'un circuit de commande de puissance 375.

Le circuit de commande d'alimentation 375 comporte un

registre à décalage à 10 étages 765 et un circuit OU 767.

Le registre à décalage à 10 étages 765 et le circuit OU 767 sont montés entre la borne Q du circuit bascule RS 755 et le circuit OU 765 du circuit de commande d'alimentation 75

du troisième mode de réalisation représenté à la figure 6.

La capacité du condensateur Cl est réduite à environ 1/lOème de la capacité du condensateur Cl représenté à la figure 6. En conséquence, la durée du signal de niveau haut de la borne Q2 du circuit RC 757 est réduite à 1/10ème de la durée du signal de niveau haut de la borne Q2 représentée à

la figure 6.

Les bornes de sortie du registre à décalage à 10 éta-

ges 765 sont connectées aux bornes d'entrée du circuit OU 767. Tant que le registre à décalage 765 décale le signal de niveau haut dans les étages, le circuit OU 767 délivre le signal de niveau haut, comme cela est représenté à la figure 15. A la figure 15, les caractères de référence SI,

S2 à S10 indiquent les bornes de sortie des étages respec-

tifs du registre à décalage 765.

Si la fréquence O du signal d'horloge CL qui est ap-

pliqué au registre à décalage 65 est établi à environ 1/CR, le circuit OU 767 délivre le signal de niveau haut dont la durée est approximativement la même que celle du signal de niveau haut du signal de sortie Out 1 du circuit bascule 755 représenté à la figure 6. Si un registre à décalage à n étages est utilisé, la capacité du condensateur Cl peut

être réduite à 1/n du condensateur Cl représenté à la fi-

gure 6. Les circuits OU 765 et 767 peuvent être formés en

un seul circuit OU.

A la place du registre à décalage 765, un circuit nu-

mérique qui inclut un compteur peut être utilisé. Le cir-

cuit numérique délivre un signal de niveau haut lorsque le signal Out 1 est un signal de niveau haut et le compteur compte un nombre fixe de signaux de niveau haut. Par la suite, le circuit numérique délivre un signal de niveau bas dont la durée est égale à la durée pendant laquelle le

compteur compte.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Régulateur de tension (2) d'un générateur à courant alternatif pour véhicule incluant un rotor (60, figure 9)

ayant une bobine d'excitation (13) et une pluralité de pô-

les magnétiques et un stator ayant un noyau de stator et une bobine d'induit (11), ledit régulateur de tension étant caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit de commutation (7) pour délivrer le courant

d'excitation à ladite bobine d'excitation de manière com-

mandée; un moyen (13, rO, 4, 80) pour détecter la vitesse de

rotation dudit rotor lorsque la bobine d'excitation ne re-

çoit pas le courant d'excitation; et un circuit de commande de commutation (6), connecté audit circuit de détection de tension de bobine d'excitation pour délivrer audit circuit de commutation l'alimentation électrique qui doit être délivré à ladite

bobine d'excitation lorsque ladite vitesse de rotation dé-

tectée devient aussi élevée qu'une valeur prédéterminée.

2. Régulateur de tension selon la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que ledit moyen comprend les premiers moyens de circuit (13, rO, 4) pour délivrer la tension d'excitation induite

dans ladite bobine d'excitation par le flux magnétique ré-

siduel dudit noyau de stator.

3. Régulateur de tension selon la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que,

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ledit circuit de commande de commutation comprend un

second moyen de circuit (4, D4) pour rendre conducteur le-

dit circuit de commutation lorsque la vitesse de rotation

détectée devient aussi élevée qu'une valeur prédéterminée.

4. Régulateur de tension selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que ledit circuit de commande de commutation (r3, r6, D3, 9) commande ledit circuit de commutation pour réguler une tension de sortie dudit générateur à courant alternatif lorsque ladite vitesse de rotation devient aussi élevée

qu'une valeur prédéterminée.

5. Régulateur de tension (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de commande de commutation comprend: un circuit d'alimentation (74) pour délivrer l'alimentation électrique audit circuit de commutation (73, 71); un circuit de commande d'alimentation (75), connecté

audit moyen pour détecter la vitesse de rotation, pour dé-

livrer l'alimentation électrique depuis ledit circuit

d'alimentation audit circuit de commutation si ladite vi-

tesse de rotation devient aussi élevée qu'une valeur prédé-

terminée.

6. Régulateur de tension selon la revendication 5, ca-

ractérisé en ce que ledit premier moyen de circuit comprend ladite bobine d'excitation et un troisième moyen de circuit pour détecter la tension d'excitation induite dans ladite bobine d'excitation par le flux magnétique résiduel dudit noyau du

stator.

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7. Régulateur de tension selon la revendication 6, ca-

ractérisé en ce que ledit circuit de commande d'alimentation délivre l'alimentation électrique depuis ledit circuit d'alimentation audit circuit de commande pendant une durée

prédéterminée après que ladite tension d'excitation de-

vienne aussi élevée qu'une valeur prédéterminée.

8. Régulateur de tension selon l'une quelconque des

revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit moyen

comprend un rotor à aimant permanent (82) fixé audit rotor

et une bobine de détection (84).

9. Régulateur de tension selon la revendication 8, ca-

ractérisé en ce qu'il comprend un élément d'interrupteur

(760) connecté audit circuit d'alimentation (74) dans le-

quel ledit moyen comprend, en outre, un redresseur (90) connecté à ladite bobine de détection pour délivrer une

tension continue pour commander ledit élément d'inter-

rupteur en conformité avec ladite tension continue.

10. Régulateur de tension selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit rotor à aimant permanent est disposé dans un

élément de moule résineux (81) qui est fixé audit rotor.

11. Régulateur de tension selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite bobine de détection est moulée dans un support

de balai pour maintenir une paire de balais.

12. Régulateur de tension selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit moyen comprend, en outre, un quatrième moyen de circuit pour délivrer un signal binaire en conformité avec la vitesse de rotation dudit rotor à aimant permanent; et

ledit circuit de commande d'alimentation délivre la-

dite alimentation électrique pendant une durée prédétermi-

née initiée par ledit signal binaire.

13. Régulateur de tension selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen comprend un premier ensemble d'un rotor à aimant permanent et d'une bobine de détection et un second ensemble de ladite bobine d'excitation et du second moyen pour détecter la tension d'excitation induite dans ladite bobine d'excitation par le flux magnétique résiduel dudit noyau du stator; un cinquième moyen de circuit pour délivrer un premier

signal binaire en conformité avec la fréquence de la ten-

sion de sortie dudit rotor à aimant permanent; un sixième moyen de circuit pour délivrer un second signal binaire en conformité avec la fréquence de ladite tension d'excitation;

un septième moyen de circuit pour ajuster les fréquen-

ces de ladite tension de sortie et de ladite tension d'excitation; et un circuit OU connecté audit quatrième moyen et audit cinquième moyen; dans lequel

ledit circuit de commande d'alimentation délivre la-

dite alimentation électrique pendant une durée prédétermi-

née en conformité avec un signal de sortie dudit circuit OU.

14. Régulateur de tension selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit circuit de commande d'alimentation comprend, en outre, un élément d'interrupteur (760) pour délivrer l'alimentation électrique depuis une batterie audit circuit d'alimentation.

15. Régulateur de tension selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit rotor à aimant permanent comprend un aimant cy- lindrique ayant une pluralité de pôles magnétiques sur sa

surface périphérique.