FR2826801A1 - Systeme de commande de generateur de vehicule - Google Patents
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Abstract
Un système de commande de générateur d'un générateur de courant alternatif de véhicule comprenant une bobine de champ, un premier enroulement d'induit polyphase, un deuxième enroulement d'induit polyphase, un premier redresseur connecté au premier enroulement d'induit et un deuxième redresseur connecté au deuxième enroulement d'induit. Le système de commande de générateur comprend un transistor de puissance connecté à la bobine de champ, un régulateur de tension destiné à commander le transistor de puissance, un comparateur de tension destiné à délivrer un signal impulsionnel en comparant la tension de sortie de l'un des enroulements de phase du premier enroulement d'induit à l'un des deuxièmes enroulements de phase du deuxième enroulement d'induit et un circuit compteur destiné à attaquer le régulateur de tension lorsque le nombre d'impulsions du signal impulsionnel devient supérieur à une valeur prédéterminée.
Description
Des prototypes sont désormais à disposition pour toutes démonstrations.
SYSTEME DE COMMANDE DE GENERATEUR DE VEHICULE
La présente invention se rapporte à un système de commande de générateur de véhicule destiné à commander la tension de sortie d'un générateur en courant alternatif de véhicule devant être monté dans une voiture particulière ou
un camion.
Dans un système de commande de générateur classique destiné à commander la tension de sortie d'un générateur en courant alternatif de véhicule, le courant de champ est délivré vers un générateur lorsqu'un capteur d'interrupteur
à clé détecte l' activation d'un interrupteur à clé.
Toutefois, il est nécessaire de prévoir de transmission de signaux pour détecter l'actionnement de l'interrupteur à clé. Dans un autre système de commande de générateur tel que celui décrit dans le doeument JP-U-6244698, le courant de champ est délivré lorsque la rotation d'un rotor d'un générateur en courant alternatif de véhicule est détectée par un capteur magnétique qui détecte le flux magnétique résiduel du rotor. Ceci peut omettre des transmissions de signaux spéciales. Toutefois, la force électromotrice générée par le flux magnétique résiduel est tellement faible qu'il est difficile de détecter la rotation du rotor
avec précision.
Le flux magnétique résiduel devient plus faible si le générateur en courant alternatif n'est pas actionné pendant un temps comparativement long, par exemple, lorsqu'un
véhicule est expédié à l'étranger.
Les brevets des Etats-Unis 5 182 511 et 5 602 470 décrivent des circuits détecteurs qui détectent une différence de tension entre deux enroulements de phase de générateur en courant alternatif de véhicule, détectant de
ce fait la rotation d'un moteur.
"- Toutefois, ces systèmes de commande de générateur décrits nocessitent un circuit détecteur spécial, qui est un circuit normalement fermé, comme cela est représenté sur la figure 10. En conséquence, il est nécessaire de prévoir un circuit de protection pour empécher qu'une grande quantité de courant cTrcule dans le circuit détecteur lorsque le générateur en courant alternatif commence la génération. Ceci rend également le système de commande de
tension compliqué et coûteux.
En conséquence, un but de la présente invention est de proposer un système de commande de générateur de véhicule simple et amélioré qui ne nécessite aucune transmission spéciale ou aucun circuit spécial destiné à détecter le
fonctionnement ou l'actionnement d'un interrupteur à clé.
Conformément à une caractéristique de l' invention, un système de commande de générateur de générateur en courant alternatif de véhicule comprend un moyen de commutation connecté en série avec une bobine de champ, un réqulateur de tension destiné à commander le moyen de commutation pour de ce fait commander la tension de sortie du générateur en courant alternatif de véhicule, un moyen de comparaison destiné à délivrer un signal impulsionnel en comparant la tension d'un enroulement de phase avec la tension d'un autre enroulement de phase et un moyen de détection de démarrage de moteur destiné à lancer le fonctionnement du réqulateur de tension lorsque les fréquences du signal impulsionnel deviennent supérieures à une valeur prédétermince. En conséquence, aucun circuit fermé n'est formé, de sorte qu'une grande quantité de courant peut étre empéchée de circuler dans le moyen de détection de démarrage de moteur sans prévoir un circuit de protection quelconque. De plus, seulement un faible niveau de différence de tension entre les deux enroulements de phase est nécessaire pour s délivrer un signal impulsionnel sans utiliser de
transmission de signaux particulière.
De préférence, les deux enroulements de phase ont une différence de phase de 90 degrés d' angle électrique l'un par rapport à l'autre, afin de détecter avec précision le
démarrage du moteur.
Il est également préférable que le système de commande de générateur comprenne un moyen de dérivation destiné à connecter les deux enroulements de phase à une masse si la tension de sortie des enroulements de phase est supérieure
à une valeur de seuil.
Comme cela est représenté sur la figure 11, si un courant de fuite circule dans un enroulement de phase Y. la tension Vpy qui est délivrée en entrée vers le circuit de détection de démarrage du moteur dérive de la tension de phase Py de l'enroulement de phase Y de Vb x R2 /(R1+R2) o Vb est une tension de borne d'une batterie B. R1 est une résistance de contact d'une partie vers laquelle le courant de fuite circule, et R2 est une résistance interne du circuit de détection de démarrage du moteur. Le moyen de dérivation réduit la tension de dérive, comme cela est
représenté sur la figure 8.
Il est également préférable que le système de commande de générateur comprenne un moyen destiné à délivrer un courant de champ pour une période prédéterminée si la tension de sortie de l'un des deux enroulements de phase devient supérieure à une deuxième tension de seuil qui est
inférieure à la première tension de seuil.
Il est possible de distinguer la tension de sortie normale de l'un des enroulements de phase de la tension de
sortie dérivée qui est provoquée par un courant de fuite.
D'autres buts, caractéristiques et particularités de la présente invention de même que les fonctions des parties apparentéss de la présente invention deviendront clairs à
partir de l'étude de la description détaillée suivante, des
revendications annexées et des dessins. Sur les dessins:
La figure 1 est un schéma de circuit simplifié d'un générateur en courant alternatif de véhicule comportant un système de commande. de générateur conformément au premier mode de réalisation de l' invention; La figure 2 est un schéma de circuit simplifié d'un cTrcuit d'alimentation auxiliaire i La figure 3 est un graphique représentant une forme d'onde d'une tension délivrée en entrée dans un comparateur de tension i La figure 4 est un schéma de cTrcuit simplifié d'une variation du générateur en courant alternatif de véhicule représenté sur la figure 1 i La figure 5 est un graphique représentant une forme d' onde d' une tension délivrce en entrée dans un comparateur de tension d'un circuit d'alimentation auxiliaire qui est compris dans le générateur en courant alternatif de véhicule représenté sur la figure 4 i La figure 6 est un schéma de circuit d'un circuit d'alimentation auxiliaire inclus dans un système de commande de générateur conformément au deuxième mode de réal i sat ion; La figure 7 est un schéma de cTrcuit fragmentaire d'un système de commande de générateur comportant un circuit de commande d'alimentation en courant de champ; La figure 8 est un graphique représentant une tension de phase affectée par une tension de dérive due à un courant de fuite i La figure 9 est un graphique représentant une tension de phase affectée par une tension de dérive due à un courant de fuite i La figure 10 est un schéma de cTrcuit simplifié explicatif d'un générateur en courant alternatif de véhicule classique i et La figure 11 est un schéma de circuit simplifié explicatif d'un générateur en courant alternatif de
véhicule classique.
Un système de commande de générateur de véhicule conformément au premier mode de réalisation de l' invention est décrit en se référant aux figures 1 à 3. Comme cela est représenté sur la figure 1, un générateur en courant alternatif de véhicule 1 est composé d'une paire d'enroulements d'induit 21, 22, d'une paire de redresseurs 31, 32, d'une bobine de champ 4 et d'un système de commande de générateur 5. Chacun des enroulements d'induit de la paire 21, 22 est un enroulement polyphasé (la figure 1 représente des enroulements triphasés) enroulés dans un noyau de stator commun et isolés l'un de l'autre. La paire d'enroulements d'induits 21, 22 est disposée dans le ncyau de stator pour générer une tension de la même phase. Le redresseur 31 est un redresseur pleine onde qui est connecté à l'enroulement d'induit 21 pour convertir la tension en courant alternatif délivrce en sortie de ce fait en tension en courant continu. Le redresseur 32 est également un redresseur pleine onde qui est connecté à l'enroulement d'induit 22 pour convertir la tension en courant alternatif délivrée en sortie de ce fait en tension en courant continu. La bobine de champ 4 forme un champ magné-tique qui interconnecte les enroulements d'induits 21, 22 lorsqu'ils sont alimentés en courant de champ. La bobine de champ 4 est enroulée autour d'un neyau de pôle magnétique et forme un rotor conjointement avec le noyau de pôle. Le système de commande de générateur 5 commande la tension de sortie du générateur en courant alternatif à une
tension de commande prédéterminée Vreg.
Le système de commande de générateur de véhicule 5 est composé d'un transistor 51, d'une diode à effet de volant 52, d'un circuit réqulateur de tension 53, d'un circuit d'alimentation principal 54 et d'un circuit d'alimentation auxiliaire 55. Le transistor de puissance 51 est connecté en série à la bobine de champ 4 pour délivrer par intermittence le courant de champ. La diode à effet de volant 52 est connectée en parallèle à la bobine de champ 4 pour faire circuler le courant de champ lorsque le transistor de puissance 51 est ouvert. Le circuit réqulateur de tension 53 surveille la tension de sortie du générateur de courant alternatif de véhicule 1 et commande le transistor de puissance 51 pour maintenir la tension de sortie à la tension réqulée Vreg. Par exemple, le circuit réqulateur de tension 53 ferme le transistor de puissance 51 lorsque la tension de sortie du générateur de courant alternatif de véhicule 1 devient inférieure à la tension réqulée Vreg et ouvre le transistor de puissance 51 lorsque la tension de sortie devient supérieure à la tension réqulée Vreg. Le circuit d'alimentation principal 54 délivre une puissance électrique au circuit réqulateur de tension 53 pour maintenir l'opération de commande de celui-ci. Le circuit d'alimentation auxiliaire 55 détecte la rotation du générateur en courant alternatif de véhicule 1, à savoir, un moteur conformément à la tension de l'un des enroulements de phase (par exemple, la tension de phase Y Py et la tension de phase U Pu) de chacun des enroulements d'induit de la paire 21, 22 et attaque le
circuit d'alimentation principal 54.
Comme cela est représenté sur la figure 2, le circuit d'alimentation auxiliaire 55 est composé d'un comparateur de tension 60, de résistances 61, 62, d'un compteur 63 et
d'un commutateur analogique 64.
Le comparateur de tension 60 comporte une borne positive à laquelle la tension de phase Py qui est induite dans un enroulement de phase Y de l'un des enroulements d'induit 21 est appliquée via une première borne d'entrce et une borne négative à laquelle la tension de phase Pu qui est induite dans un enroulement de phase U de l'autre enroulement d'induit 22 est appliquée via une deuxTème borne d'entrée 66. Le comparateur de tension 60 délivre un signal de niveau haut si la tension de phase Py de la borne positive est supérieure à la tension de phase Pu de la borne négative et un signal de niveau bas si la tension de phase Py de la borne positive n'est pas supérieure à la tension de phase Pu de la borne négative. La résistance 61 est connectée entre la première borne d'entrée 65 et une masse pour dériver une petite quantité de courant de fuite par l'intermédiaire de la résistance 61 vers la masse. La résistance 62 est également connectée entre la deuxième borne d'entrce 66 et une masse pour dériver une petite quantité de courant de fuite à travers la résistance 62
vers la masse.
L'enroulement de phase Y du premier enroulement d' induit 21 et l' enroulement de phase U du deuxième enroulement d'induit 22 sont espacés de 120 degrés d' angle électrique l 'un de l' autre. En conséquence, la forme d' onde de la tension de phase Py et la forme d'onde de la tension de phase Pu sont décalées l'une de l'autre de 120 degrés d' angle électrique, comme cela est représenté sur la figure 3. En conséquence, le comparateur de tension 60 délivre en sortie des signaux impulaionnels (Co) qui présentent les
mêmes fréquences que les tensions de phase Py, Pu.
Du fait que la tension de phase du premier enroulement d'induit 21 et que la tension de phase du deuxième enroulement d'induit 22 qui est isolé du premier enroulement d'induit 21 sont comparées par le comparateur de tension 60, il n'est pas possible de former un circuit fermé. Il s'ensuit qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un circuit de protection destiné à protéger le circuit
d'alimentation auxiliaire d'une grande quantité de courant.
Par ailleurs, même si les forces électromotrices induites à la fois dans les premier et deuxième enroulements d'induits 21, 22 sont très faibles, la différence de tension entre les deux peut être détectée. En conséquence, un signal impulsionnel qui répond à la rotation du moteur peut être
délivré sans transmission de signaux particulière.
Le système de commande de générateur de véhicule 5 peut être utilisé dans un générateur en courant alternatif de véhicule différent 1A tel que représenté sur la figure 4. Le générateur en courant alternatif de véhicule 1A comporte une paire d'enroulements d'induits 21A et 22 qui sont décalés de 30 degrés d' angle électrique l'un de l'autre. Du fait que le premier enroulement d'induit 21A et le deuxième enroulement d'induit 22 sont déphasés de 30 degrés d' angle électrique l'un de l'autre, les bruits
électromagnétiques et les ondulations peuvent être réduits.
Il est également possible de rendre la différence de phase
égale à 90 degrés d' angle électrique.
Comme cela est représenté sur la figure 5, les tensions de phase Py' et Pu devant être délivrées en entrée au circuit d'alimentation auxiliaire 55 sont décalées de 90 dogrés d' angle électrique l'une de l'autre. En conséquence,
deux tensions de phase peuvent être facilement comparées.
Un système de commande de générateur 5A conformément au deuxième mode de réalisation de l' invention est décrit en se référant à la figure 6. Le système de commande de générateur 5A est le même que le système de commande de générateur 5 conformément au premier mode de réalisation excepté qu'un circuit d'alimentation auxiliaire 55A est différent du circuit d'alimentation auxiliaire 55 du
premier mode de réalisation.
Comme cela est représenté sur la figure 6, le circuit d'alimentation auxiliaire 55A comprend le régulateur de tension 60, les résistances 61, 62, le compteur 63 et le commutateur analogique 64 qui sont compris dans le circuit d'alimentation auxiliaire 55 du premier mode de réalisation. Le ctrcuit d'alimentation auxiliaire 55A comprend de plus une paire de circuits de détection de crête 70 et 71, une paire de comparateurs de tension 72 et 73, une paire de résistances 74 et 75 et une paire de
transistors 76 et 77.
Le premier circuit de détection de crête 70 est composé d'une diode7 d'un condensateur et d'une résistance et détecte la valeur crête de la tension de phase Py qui est induite dans l'enroulement de phase Y du premier enroulement d'induit 21. Le deuxième circuit de détection de crête 71 présente la même structure que le premier circuit de détection de crête 70 et détecte la valeur crête de la tension de phase Pu de l'enroulement de phase U du
deuxième enroulement d'induit 22.
Le comparateur de tension 72 comporte une borne négative à laquelle la valeur crête de la tension de phase Py est délivrce en entrée et une borne positive à laquelle
une valeur de seuil appropriée Vth est délivrée en entrée.
Si la valeur crête est inférieure à la valeur de seuil Vth, le comparateur de tension 72 délivre en sortie un signal de niveau haut pour fermer le transistor 76. Le transistor 76 comporte une grille connectée à la borne de sortie du comparateur de tension 72, un drain connecté à la première borne d'entrée 65 via la résistance 74 et une source
connectée à une masse.
Le comparateur de tension 73 comporte une borne négative à laquelle la valeur crête de la tension de phase Pu est délivrée en entrée, qui est comparée à la valeur de seuil Vth qui est délivrée en entrée à la borne positive du comparateur de tension 73. Si la valeur crête est inférieure à la valeur de seuil Vth, le comparateur de tension délivre en sortie un signal de niveau haut pour fermer un transistor 77. Le transistor 77 comporte une grille connectée à la borne de sortie du comparateur de tension 73, un drain connecté à la deuxième borne d'entrée
66 via la résistance 75 et une source connoctée à la masse.
Si le comparateur de tension 72 délivre en sortie un signal de niveau haut pour fermer le transistor 76, la première borne d'entrée 65 est mise à la masse par la résistance 74. La résistance R2 de la résistance 74 est suffi samment inférieure à la rés i stance R1 de la rés i stance 61 qui est connectée à la première borne d'entrée 65. Par
exemple, R1 est d' environ 1 kQ et R2 est d' environ 10 kQ.
En conséquence, si la quantité de courant de fuite est très faible, le transistor 76 est maintenu fermé pour laisser le courant de fuite circuler vers la masse par l'intermédiaire de la résistance 74. Par exemple, si la valeur de seuil Vth du comparateur de tension 72 est de 3 V, le transistor 76 n'est pas ouvert jusqu'à ce que la quantité de courant de
fuite devienne supérieure à 300 mA.
Lorsque le moteur s'arrête, les transistors 76, 77 sont activés pour dériver le courant de fuite via les résistances 74, 75 dont la résistance est très basse. En conséquence, le potentiel des bornes d'entrée 65, 66 est empêché d'être augmenté par la tension de dérive, de sorte que le démarrage du moteur peut être détecté avec .. preclslon. Lorsque le moteur démarre et que le générateur en courant alternatif de véhicule 1 commence la génération, les transistors 76, 77 sont désactivés. En conséquence, la puissance de sortie du générateur en courant alternatif de véhicule 1 est empêchée d'être gaspillée par les
résistances 74, 75..
Dans le circuit d'alimentation auxiliaire 55A représenté sur la figure 6, le courant de champ peut être délivré pendant une période prédéterminée lorsque l'une des tensions de sortie des circuits de détection de crête 70, 71 devient supérieure à une tension de seuil Vth2 qui est inférieure à la tension de seuil Vth. Si le rotor du générateur en courant alternatif 1 commence sa rotation, les tensions de phase Py, Pu augmentent progressivement alors que la tension de dérive n'augmente pas. Cette disposition peut distinguer la tension induite dans l'enroulement de phase Y ou dans l'enroulement de phase U
d'une tension dérivée provoquée par le courant de fuite.
Un système de.commande de générateur 5B conformément au troisième mode de réalisation de l' invention est décrit en se référant à la figure 7. Le système de commande de générateur 5B est presque identique au système de commande de générateur 5A conformément au deuxième mode de
réalisation.
- Un circuit d'alimentation auxiliaire 55B est légèrement différent du circuit d'alimentation auxiliaire A du deuxième mode de réalisation, et une porte OU 82 est insérée entre la grille du transistor de puissance 51 et le
circuit réqulateur de tension 53.
Le circuit d'alimentation auxiliaire 55B comprend un comparateur de tension 80 dont la valeur de seuil est Vth 2 et un circuit de cadencement 81. Le comparateur de tension est connecté à la borne de sortie du circuit de détection de crête 70. Lorsque la tension de sortie du circuit de détection de crête 70 devient supérieure à la valeur de seuil Vth 2, le comparateur de tension 80 délivre un signal de sortie de niveau haut pour lancer le circuit de cadencement 81. Le circuit de cadencement 81 délivre un
signal de niveau haut pendant une période prédétermince.
Lorsque le signal de sortie du circuit de cadencement 81 délivre un signal de niveau haut, le transistor de
puissance 51 est activé pour la période prédéterminée.
Dans la description qui précède de la présente
invention, l' invention a été décrite en se référant à des modes de réalisation spécifiques de celle-ci. Toutefois, il apparaitra évident que divers modifications et changements peuvent ét re effectués aux modes de réal i sat ion spéci fiques de la présente invention sans sortir de la portée de
l' invention telle que mise en avant dans les revendications
annexées. En consequence, la description de la présente
invention doit être considérée comme illustrative plutôt
que limitative.
Claims (10)
1. Système de commande de générateur d'un générateur en courant alternatif de véhicule qui comprend un rotor comportant une p lural ité de pô le s magnét i que s et une bob ine de champ, un premier enroulement d'induit polyphase comprenant un premier enroulement de phase, un deuxième enroulement d'induit comprenant un deuxième enroulement de phase qui est de phase différente dudit premier enroulement de phase, un premier redresseur connecté audit premier À enroulement d'induit et un deuxième redresseur connecté audit deuxième enroulement d'induit, ledit système de commande de générateur comprenant: un moyen de commutation connecté en série avec ladite bobine de champ; un réqulateur de tension destiné à commander ledit moyen de commutation pour de ce fait commander la tension de sortie dudit générateur en courant alternatif de véhicule; un moyen de comparaison destiné à délivrer un signal impulsionnel en comparant la tension dudit premier enroulement de phase à la tension dudit deuxième enroulement de phase i et un compteur destiné à lancer le fonctionnement dudit réqulateur de tension lorsque lesdites fréquences variables deviennent égales ou supérieures à une valeur prédéterminée.
2. Système de commande de générateur selon la revendication 1, dans lequel ledit premier enroulement de phase et ledit deuxième enroulement de phase sont déphasés
de 90 degrés d' angle électrique l'un de l'autre.
3. Système de commande de générateur selon la revendication 1, comprenant de plus: un premier moyen de dérivation destiné à connocter ledit premier enroulement de phase à une masse si la tension de sortie dudit premier enroulement de phase est supérieure à une première valeur de seuil, et un deuxième moyen de dérivation destiné à connecter ledit deuxième enroulement de phase à ladite masse si la tension de sortie dudit deuxième enroulement de phase est
supérieure à ladite première valeur de seuil.
4. Système de commande de générateur selon la - revendication 3, comprenant de plus un moyen destiné à délivrer un courant de champ pendant une période prédéterminée si l'une des tensions de sortie desdits premier et deuxième enroulements de phase devient supérieure à une deuxième tension de seuil qui est
inférieure à ladite première tension de seuil.
5. Système de commande de générateur selon la revendication 3, dans lequel chacun desUits premier et deuxième moyens de dérivation comprend un élément de
commutation et un comparateur de tension.
6. Système de commande de générateur d'un générateur en courant alternatif de véhicule qui comprend un rotor comportant une pluralité de pôles magnétiques et une bobine de champ, un premier enroulement d'induit polyphase comprenant un premier enroulement de phase, un deuxième enroulement d'induit comprenant un deuxième enroulement de phase qui est d'une phase différente dudit premier enroulement de phase, un premier redresseur connecté audit premier enroulement d'induit et un deuxième redresseur connecté audit deuxième enroulement d'induit, ledit système de commande de générateur comprenant: un moyen de commutation connecté en série à ladite bobine de champ; un circuit réqulateur de tension destiné à commander ledit moyen de commutation pour de ce fait commander la tension de sortie dudit générateur de courant alternatif du véhicule i une source d'énergie principale destinée à délivrer une puissance électrique audit circuit réqulateur de tension pour maintenir l'opération de commande dudit moyen de commutation; un circuit d'alimentation auxiliaire destiné à entraîner ledit circuit d'alimentation principal À conformément à la tension de l'un des enroulements de phase de chacun de ladlte paire d'enroulements d'induits; dans lequel ledit circuit d'alimentation auxiliaire comprend un moyen de comparaison destiné à délivrer un signal impulsionnel en comparant la tension dudit premier enroulement de phase à la tension dudit deuxième enroulement de phase et un moyen de compteur destiné à actionner ledit réqulateur de tension lorsque le nombre d'impulsions dudit signal impulsionnel devient égal ou
supérieur à une valeur prédétermince.
7. Système de commande de générateur selon la revendication 6, dans lequel ledit premier enroulement de phase et ledit deuxième enroulement de phase sont déphasés
de 90 degrés d' angle électrique l'un de l'autre.
8. Système de commande de générateur selon la revendication 7, comprenant de plus: un premier moyen de dérivation destiné à connecter ledit premier enroulement de phase à une masse si la tension de sortie dudit premier enroulement de phase est supérieure à une première valeur de seuil, et un deuxième moyen de dérivation destiné à connecter ledit deuxième enroulement de phase à ladite masse si la tension de sortie dudit deuxième enroulement de phase est
supérieure à ladite première valeur de seuil.
9. Système de commande de générateur selon la revendication 8, comprenant de plus un moyen destiné à délivrer un courant de champ pendant une période prédéterminée si l'une des tensions de sortie desUits premier et deuxième enroulements de phase devient supérieure à une deuxième tension de seuil qui est
inférieure à ladite première tension de seuil.
10. Système de commande de générateur selon la revendication 9, dans lequel chacun desUits premier et deuxième moyens de dérivation comprend un élément de
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