FR2842665A1 - Dispositif de commande destine a un generateur embarque sur vehicule et systeme d'alimentation embarque sur vehicule utilisant celui-ci - Google Patents
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Abstract
Il est fourni un dispositif de commande (6) destiné à un générateur embarqué sur véhicule (1). Le générateur, entraîné en rotation par un moteur embarqué sur le véhicule, est muni d'enroulements de stator (2), de redresseurs (3), d'un enroulement de champ (4) et d'un dispositif de régulation de tension (6) (c'est-à-dire le dispositif de commande destiné au générateur embarqué sur véhicule). Le dispositif de régulation de tension comprend un élément de commutation (61, 62) (comprenant des transistors de puissance, par exemple) qui connecte ou déconnecte électriquement au choix une ligne de courant entre l'enroulement de champ et une alimentation pour fournir du courant à l'enroulement de champ, un élément de stockage (9) (par exemple une batterie), et un élément de régénération (63, 64) (par exemple des diodes roue libre) fournit du courant à l'élément de stockage, circulant au travers de l'enroulement de champ lorsque l'élément de commutation est bloqué.
Description
DISPOSITIF DE COMMANDE DESTINE A UN GENERATEUR EMBARQUE SUR
VEHICULE ET SYSTEME D'ALIMENTATION EMBARQUE SUR VEHICULE
UTILISANT CELUI-CI
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
(Domaine de l'invention) La présente invention se rapporte à un dispositif de commande destiné à un générateur embarqué sur véhicule monté sur des véhicules, tels que des automobiles et des camions, et à un système d'alimentation embarqué sur véhicule utilisant le
dispositif de commande.
(Description de la technique apparentée)
Il y a eu récemment une augmentation des besoins en générateurs embarqués sur véhicule à la fois de grande puissance et de haute efficacité. Pour satisfaire de telles demandes, diverses contre-mesures ont été prises. Une première contre-mesure proposée consiste à utiliser un générateur embarqué sur véhicule dans lequel un noyau polaire du type Rundel fonctionnant comme un rotor est prévu, et un aimant permanent est placé dans un dégagement entre des parties onguliformes du noyau de façon à augmenter le flux magnétique efficace. Cependant, on peut craindre qu'un tel aimant permanent soit rompu pour diverses raisons telles que les vibrations transmises depuis la caisse du véhicule. En outre, à la fois le nombre de
pièces et le nombre d'homme-heures augmentent obligatoirement.
Donc, le générateur embarqué sur véhicule classique a rencontré les problèmes résultants de la durabilité et du cot de fabrication. On a donc considéré que, dans les cas habituels, l'amélioration de l'enroulement de champ du générateur est plus
avantageuse que l'emploi de l'aimant permanent.
De manière à améliorer l'enroulement de champ en vue d'une puissance de sortie élevée et d'une haute efficacité, on connaît une technique de conception consistant à renforcer une valeur d'excitation en ampère-tour de l'enroulement de champ de manière à ce qu'un champ d'excitation maximisé soit obtenu. Dans de telles circonstances, un besoin croissant pour raccourcir la constante de temps de l'enroulement de champ est apparu en tant qu'autre technique de conception. Donc une tendance principale actuelle de la conception débute par la sélection, en tant qu'enroulement de champ, d'un enroulement à plus petit nombre de tours et une résistance basse, plutôt qu'un enroulement avec une
multitude de tours et une résistance élevée.
En plus des besoins précédents pour une puissance élevée et une haute efficacité, le besoin d'un générateur compact est toujours persistant, de sorte que la tendance de conception consiste à rendre les pôles magnétiques du générateur compacts en dimensions et à les alléger. Lorsqu'une telle conception est faite, un chemin magnétique pour le champ est forcé à se rétrécir en section transversale, ainsi la valeur de perméance magnétique est plus petite et donc le chemin magnétique est susceptible de se saturer aisément. Pour cette raison, pour générer une valeur de flux magnétique d'interconnexion nécessaire vis-à-vis d'une grande valeur de résistance
magnétique, le courant d'excitation tend à augmenter davantage.
A ce propos, dans un générateur embarqué sur véhicule habituel, le courant d'excitation est produit en utilisant un courant de sortie provenant d'une batterie embarquée sur véhicule ou en utilisant une partie d'un courant de sortie
généré par un générateur embarqué sur le véhicule lui-même.
Donc, plus le courant d'excitation est important, plus la perte due à l'excitation est élevée, en rencontrant ainsi un autre problème. La figure 1 explique les liaisons d'un enroulement de champ équipant un générateur classique embarqué sur véhicule. Comme indiqué sur la figure 1, le générateur classique embarqué sur véhicule comporte un commutateur 102 constitué d'un transistor de puissance relié en série à un enroulement de champ 100 et à une diode roue libre 104 reliée en parallèle à l'enroulement de champ 100. La commande du commutateur 102 pour qu'il soit fermé/ouvert supprime un courant d'excitation circulant dans l'enroulement de champ 100, en fournissant une tension de sortie
limitée à l'intérieur d'une plage admissible prédéterminée.
La figure 2 représente les variations dans le temps à la fois du courant d'excitation et du courant de la batterie dans le générateur classique embarqué sur véhicule comprenant le circuit indiqué sur la figure 1. Comme on peut le comprendre d'après la figure 2, un courant (le courant de batterie) circule depuis la batterie 106 vers l'enroulement de champ 100 durant un intervalle de temps pendant lequel le commutateur 102 est dans l'état fermé. L'énergie fournie par ce courant de batterie est partiellement préservée sous forme d'énergie magnétique par l'enroulement de champ 100. Durant un intervalle de temps pendant lequel le commutateur 102 est dans l'état ouvert, cette énergie magnétique amène le courant d'excitation à circuler dans une boucle fermée constituée de l'enroulement de champ 100 et de la diode roue libre 104. Tout en circulant le long de la boucle fermée, le courant d'excitation est converti en chaleur par effet joule en raison à la fois de la résistance de l'enroulement de champ 100 et d'une chute de tension dans le sens direct aux bornes de la diode roue libre 104, de sorte que
l'énergie magnétique est dissipée.
Pour cette raison, lorsque l'on souhaite augmenter la valeur du courant d'excitation pour obtenir un générateur embarqué sur véhicule compact, à grande puissance de sortie et à haute efficacité, comme on l'a décrit cidessus, il existe encore d'autres problèmes tels que la capacité de l'alimentation devrait être augmentée et que la perte de génération est augmentée car il existe une augmentation de la dissipation d'énergie convertie en chaleur après le stockage temporaire dans
l'enroulement de champ.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention a été réalisée pour surmonter les problèmes cidessus. Un objectif de la présente invention est de fournir un dispositif de commande destiné à un générateur embarqué sur véhicule et à un système d'alimentation embarqué sur véhicule utilisant celui-ci, qui peuvent réduire une perte de génération, de sorte que la capacité de l'alimentation d'excitation puisse être diminuée lors de la conception de celle-ci. De manière à résoudre les problèmes précédents, la présente invention fournit, en tant que premier aspect de celle-ci, un dispositif de commande destiné à un générateur embarqué sur véhicule muni d'un enroulement de stator et d'un enroulement de champ et entraîné en rotation par un moteur embarqué sur véhicule. Le dispositif de commande comprend un élément de commutation configuré pour connecter ou déconnecter électriquement au choix une ligne de courant entre l'enroulement de champ et une alimentation pour fournir à l'enroulement de champ du courant, un élément de stockage et un élément de régénération configurés pour fournir à l'élément de stockage un courant circulant au travers de l'enroulement de champ lorsque
l'élément de commutation est bloqué.
En outre, la présente invention fournit, en tant qu'autre aspect de celleci, un système d'alimentation embarqué sur véhicule comprenant le dispositif de commande destiné au générateur embarqué sur véhicule décrit ci-dessus, une alimentation et un élément de stockage relié électriquement à
l'alimentation en parallèle.
En conséquence, les configurations ci-dessus du dispositif de commande et du système d'alimentation rendent possible de recueillir de façon sre l'énergie magnétique préservée temporairement dans l'enroulement de champ sous forme d'une énergie électrique, sans dissiper l'énergie magnétique sous forme de chaleur. La capacité de l'alimentation peut être
diminuée, en plus d'une réduction de la perte de génération.
On préfère que le courant circulant au travers de l'enroulement de champ, lorsque le courant circulant au travers de l'enroulement de champ est fourni à l'élément de stockage, soit le même par son sens de circulation de courant que le courant circulant au travers de l'enroulement de champ lorsque
l'alimentation fournit du courant à l'enroulement de champ.
Grâce à cette configuration, le courant circulant au travers de l'enroulement de champ en réponse au passage à l'état conducteur de l'élément de commutation peut circuler en permanence dans le même sens que le sens suivant lequel le courant circulait durant l'intervalle de temps pendant lequel l'élément de commutation était dans l'état conducteur. Pour cette raison, les sens du courant sont les mêmes lors de la génération et de la charge (stockage dans la régénération), ce qui résulte en une
efficacité davantage améliorée lors de la régénération.
On préfère encore que l'enroulement de champ comporte deux bornes, l'alimentation comporte des bornes positive et négative, et l'élément de stockage comporte des bornes de pôles positif et négatif, o l'élément de commutation est muni d'un premier commutateur positionné pour connecter une borne de l'enroulement de champ et la borne positive de l'alimentation et un second commutateur est positionné pour connecter l'autre borne de l'enroulement de champ et la borne négative de l'alimentation, et l'élément de régénération est muni d'une première diode positionnée pour relier la première borne de l'enroulement de champ et la borne du pôle négatif de l'élément de stockage et une seconde diode positionnée pour relier l'autre borne de l'enroulement de champ et la borne du pôle positif de l'élément de stockage. Cette configuration permet que l'élément de stockage soit connecté à l'enroulement de champ de manière plus stable pour les polarités inversées de l'élément de stockage lorsque l'élément de commutation est bloqué. En particulier, l'utilisation de la diode éliminera le besoin de commander l'élément de régénération de manière complexe, en fournissant
ainsi des circuits simplifiés.
De manière encore préférable, l'enroulement de champ comporte deux bornes, l'alimentation comporte des bornes positive et négative, et l'élément de stockage comporte des bornes de pôles positif et négatif, o l'élément de commutation est muni d'un premier commutateur positionné pour connecter une borne de l'enroulement de champ et la borne positive de l'alimentation et un second commutateur positionné pour connecter l'autre borne de l'enroulement de champ et la borne négative de l'alimentation, l'élément de régénération est muni d'un troisième commutateur positionné pour connecter la première borne de l'enroulement de champ et la borne de pôle négatif de l'élément de stockage et un quatrième commutateur positionné pour connecter l'autre borne de l'enroulement de champ et la borne du pôle positif de l'élément de stockage, et un élément de commande par tout ou rien configuré pour amener les troisième et quatrième commutateurs dans un état bloqué lorsque les premier et second commutateurs sont dans un état conducteur et pour amener les troisième et quatrième commutateurs dans un état conducteur lorsque les premier et second commutateurs sont dans un état bloqué. Lors de l'utilisation d'éléments à résistance plus basse, tels que les transistors de type MOSFET (transistors à effet de champ du type métal-oxyde-semiconducteur) en tant que troisième et quatrième commutateurs, la perte de régénération
peut être diminuée, par comparaison à l'utilisation de la diode.
Le rendement de la régénération peut donc être davantage augmenté. On préfère également que l'unité de commande par tout ou rien soit configurée pour bloquer les troisième et quatrième commutateurs lorsque le courant circulant au travers de l'enroulement de champ devient nul. Ceci évitera une circulation en sens inverse au travers de l'enroulement de champ, en réduisant la perte de l'excitation de l'enroulement de champ, tout en conservant la stabilité de la commande de la régulation de la tension à générer. En outre, si un courant inverse est généré, un tel courant est forcé à se décharger de l'élément de stockage. La prévention du courant inverse fournira un avantage supplémentaire en ce que la décharge de l'élément de stockage
est supprimée.
A titre d'exemple, l'unité de commande par tout ou rien est configurée pour rendre conducteurs et bloques les premier et second commutateurs à des intervalles de temps inférieurs à 1/10 de la constante de temps de l'enroulement de champ. Ceci est efficace pour obtenir une régulation de tension extrêmement stabilisée et recueillir de façon stable un courant en
diminution circulant dans la régénération.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Sur les dessins annexés: La figure 1 représente un état connecté d'un enroulement de champ muni d'un générateur embarqué sur véhicule classique, La figure 2 représente des chronogrammes d'un courant d'excitation et d'un courant de batterie, qui circulent dans le générateur embarqué sur véhicule classique comportant les circuits représentés sur la figure 1, La figure 3 est un schéma de circuit représentant un système d'alimentation embarqué sur véhicule conforme à un mode de réalisation de la présente invention, le système comprenant un générateur embarqué sur véhicule, La figure 4 est un schéma de circuit simplifié expliquant une circulation d'un courant d'excitation fourni depuis une batterie à un enroulement de champ, La figure 5 est un schéma de circuit simplifié expliquant une circulation du courant d'excitation régénéré à partir de l'enroulement de champ vers la batterie, La figure 6 représente des chronogrammes du courant d'excitation et du courant de batterie, qui circulent dans le générateur embarqué sur véhicule conforme au présent mode de réalisation, et La figure 7 représente une modification se rapportant à un
contrôleur de tension.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES
Un mode de réalisation préféré de la présente invention sera
maintenant décrit en liaison avec les figures 3 à 6.
La figure 3 représente les circuits d'un système d'alimentation embarqué sur véhicule conforme au mode de réalisation, dans lequel le système d'alimentation est muni d'un
générateur embarqué sur véhicule 1.
Comme indiqué sur la figure 3, le générateur embarqué sur véhicule 1 conforme au présent mode de réalisation est muni d'enroulements de stator 2, de redresseurs 3, d'un enroulement de champ 4, et d'un contrôleur de tension 6 servant de
dispositif de commande conforme au présent mode de réalisation.
A la fois ce générateur embarqué sur véhicule 1 et une batterie 9 montée sur un véhicule composent le système d'alimentation
embarqué sur véhicule.
Les enroulements de stator 2 sont structurés en un enroulement à phases multiples (par exemple trois enroulements de phase), qui sont enroulés autour des noyaux du stator pour former un stator. Les courants de sortie en courant alternatif (CA) induits de façon à circuler au travers des enroulements de
stator 2 sont fournis aux redresseurs 3.
Les redresseurs 3 sont prévus sous forme d'un circuit de redressement à deux alternances pour redresser les courants de sortie en courant alternatif en courants continus (CC), et le circuit de redressement à deux alternances utilise des diodes servant d'éléments de redressement et qui sont disposées phase
par phase en correspondance avec les enroulements de stator 2.
L'enroulement de champ 4 est disposé pour générer un flux magnétique d'interconnexion nécessaire pour induire une tension dans les enroulements de stator 2. Cet enroulement de champ 4 est enroulé autour de pôles de champ non représentés pour
composer un stator.
Le contrôleur de tension 6 a la possibilité de régler un courant d'excitation fourni à l'enroulement de champ 4 de manière à réguler une tension de sortie provenant du générateur embarqué sur véhicule 1 à l'intérieur d'une plage de tensions prédéterminée. Pour atteindre un tel objectif, le contrôleur de tension 6 comprend, en tant que composants principaux, deux transistors de puissance 61 et 62, deux diodes roue libre 63 et 64, un filtre passe-bas (FPB) 65, et un comparateur de
tension 66.
L'un des transistors de puissance 61, est placé de façon à être connecté à la fois à une borne de l'enroulement de champ 4 et à une borne positive de la batterie 9, et commande un courant d'excitation vers l'enroulement de champ 4 par interruptions (par tout ou rien). Le transistor restant 62 est placé de façon à être connecté à la fois à l'autre borne de l'enroulement de champ 4 et à une borne négative de la batterie 9, et commande également le courant d'excitation par interruptions. Chacun de ces transistors de puissance 61 et 62 est composé par exemple d'un transistor de puissance de type MOSFET (transistor à effet de champ du type métal-oxyde-semiconducteur), et soumis à une commande d'alimentation en courant de façon synchronisée les uns
avec les autres.
L'une des diodes roue libre 63 est disposée dans le circuit de manière à ce que la cathode de la diode 63 soit reliée en série avec le premier transistor de puissance 61 et que l'anode de celle-ci soit reliée à la borne négative (la masse) de la batterie 9. L'autre diode roue libre 64 est agencée de manière à ce que l'anode de celle-ci soit reliée en série avec l'autre transistor de puissance 62 et que la cathode de celle-ci soit
reliée à la borne positive de la batterie 9.
Le filtre passe-bas 65 est composé à titre d'exemple, d'un circuit série constitué d'une résistance et d'un condensateur et permet de lisser une tension de sortie du générateur embarqué
sur véhicule 1.
Le comparateur de tension 66 comprend une borne d'entrée inverseuse destinée à recevoir une tension lissée Vs provenant du filtre passe-bas 65 et une borne d'entrée non inverseuse pour recevoir une tension de référence Vreg. Donc, si la tension Vs est inférieure à la tension de référence Vreg, la tension de la borne de sortie du comparateur 66 passe au niveau "haut", alors que si la tension Vs est supérieure ou égale à la tension de référence Vreg, la tension à la borne de sortie de celui-ci passe au niveau "bas". La borne de sortie du comparateur 66 est reliée à chacune des grilles des deux transistors de puissance 61 et 62, le résultat étant que les deux transistors de puissance 61 et 62 deviennent tous deux "conducteurs" en réponse au niveau "haut" à la borne de sortie du comparateur 66 et se "bloquent" en réponse au niveau "bas" à la borne de sortie du
comparateur 66.
Parmi les composants qui précèdent, les transistors de puissance 61 et 62, le filtre passe-bas 65, et le comparateur 66 agissent en tant qu'élément de commutation conforme à la présente invention, les transistors de puissance 61 et 62 agissent en tant que premier et second commutateurs conformes à la présente invention, les diodes roue libre 63 et 64 agissent comme unité de régénération et les première et seconde diodes de la présente invention, et la batterie 9 agit comme alimentation
et unité de stockage conforme à la présente invention.
Le générateur embarqué sur véhicule 1 conforme au présent mode de réalisation, qui a été décrit ci-dessus, fonctionne
comme suit.
Dans les cas o la tension de sortie du générateur embarqué sur véhicule 1 est en-dessous d'une tension cible prédéterminée, la tension Vs fournie en sortie depuis le filtre passe-bas 65 est inférieure à la tension de référence Vreg, grâce à quoi la tension de sortie du comparateur 66 est au niveau "haut". Dans ces conditions, les deux transistors de puissance 61 et 62 sont tous deux conducteurs. Deux lignes de courant destinées à permettre au courant d'excitation de circuler au travers de ceux-ci sont établies. La première est une ligne circulant depuis la borne positive de la batterie 9, une borne B du transistor de puissance 61, et vers une borne f1 de sorte que le courant d'excitation circule dans l'enroulement de champ 4 depuis la batterie 9. L'autre est une ligne circulant depuis l'enroulement de champ 4, une borne f2, le transistor de puissance 62 et vers la borne négative de la batterie 9, de sorte que le courant d'excitation revient à la batterie 9 depuis l'enroulement de champ 4. En utilisant ces deux lignes, le courant d'excitation est fourni depuis la batterie 9 à l'enroulement de champ 4. La figure 4 illustre le sens du courant d'excitation depuis la batterie 9 vers l'enroulement de champ 2 par l'intermédiaire des deux lignes expliquées ci-dessus. Dans des cas o la batterie 9 fournit le courant d'excitation à l'enroulement de champ 4, une composante d'inductance de l'enroulement de champ 4 agit pour préserver le
courant d'excitation sous forme d'une énergie magnétique.
L'énergie Pi fournie à l'enroulement de champ 4 est représentée par: Pi = L * If2/2 + R * If2 (1), o L est une valeur d'inductance de l'enroulement de champ 4, If est la valeur du courant d'excitation, et R est la valeur ohmique de l'enroulement de champ 4. Le premier terme dans le membre de droite de l'expression (1) représente l'énergie magnétique préservée par l'inductance de l'enroulement de champ 4, alors que le second terme de celui-ci représente l'énergie consommée par la résistance de l'enroulement de champ 4 pour
être convertie en chaleur.
Comme on l'a décrit d'après la figure 1, dans la configuration classique selon laquelle la diode roue libre 104 est reliée en parallèle à l'enroulement de champ 100, l'énergie magnétique temporairement préservée par l'enroulement de champ 4 est convertie en énergie consommée sous forme de chaleur et autres en raison du fonctionnement en circulation de la diode roue libre 104. Lorsque l'énergie magnétique temporairement préservée par l'enroulement de champ 4 est repérée par P2, ce qui suit est établi: P2 = Vd If + R -If2 (2), o Vd représente la valeur de la chute de tension dans le sens direct aux bornes de la diode roue libre 104. Dans cette expression (2), le premier terme du membre de droite représente l'énergie consommée par la diode roue libre 104 à convertir en chaleur, alors que le second terme de celui-ci représente l'énergie consommée par la résistance de l'enroulement de champ
à convertir en chaleur.
En revanche, lorsque la tension de sortie du générateur 1 embarqué sur véhicule devient supérieure ou égale à la tension cible prédéterminée, la tension Vs fournie en sortie depuis le filtre passe-bas 65 est amenée à une valeur supérieure ou égale à une tension de référence Vreg. Dans ce cas, le comparateur de tension 66 fournit une basse tension de sortie à l'état bas, et les deux transistors de puissance 61 et 62 sont tous deux bloqués. Cependant, comme l'enroulement de champ 4 présente une grande valeur d'inductance, un courant destiné à essayer de maintenir le courant d'excitation qui vient juste de s'arrêter continue encore à circuler au travers de l'enroulement de champ 4, le courant diminuant à mesure que le temps s'écoule. Ce courant est régénéré par l'intermédiaire des deux diodes roue libre 63 et 64. La figure 5 illustre la circulation du courant lorsque le courant d'excitation est régénéré à partir de
l'enroulement de champ 4 vers la batterie 9.
De cette manière, le générateur embarqué sur véhicule 1 conforme au présent mode de réalisation comporte des circuits pour régénérer dans la batterie 9 le courant d'excitation qui circule durant l'action de roue libre. Dans ces conditions, l'énergie magnétique P2 à stocker temporairement dans l'enroulement de champ 4 est représentée par ce qui suit: P2 = Vb * If + R *If2 (3), o Vb est une tension de charge entre les bornes positive et
négative de la batterie 9.
Dans cette expression (3), le premier terme du membre de droite représente l'énergie renvoyée à la batterie 9 en vue d'un stockage, et le second terme de celui-ci représente l'énergie consommée par la résistance de l'enroulement de champ 4 à
convertir en chaleur lorsque la régénération est exécutée.
Comme on le comprend d'après une comparaison entre l'expression (2) expliquant le cas classique et l'expression (3) expliquant la configuration conforme au présent mode de réalisation, l'énergie dissipée en chaleur par la diode roue libre 104 dans la configuration classique est renvoyée et stockée dans la batterie 9 de ce mode de réalisation. A ce propos, comme une relation Vb " Vd est établie, la valeur
dissipée par les diodes roue libre est négligeable.
La figure 6 illustre les variations à la fois du courant d'excitation et du courant de batterie qui circulent dans le générateur embarqué sur véhicule conforme au présent mode de réalisation. Comme on peut le comprendre d'après la figure, pendant que les deux transistors de puissance 61 et 62 sont conducteurs, le courant d'excitation est fourni depuis la batterie 9 à l'enroulement de champ 4, de sorte que la batterie 9 est amenée à son état de décharge. Au contraire, pendant que les deux transistors de puissance 61 et 62 sont bloqués, le courant d'excitation est renvoyé (c'est-à-dire régénéré) depuis l'enroulement de champ 4 vers la batterie 9, de sorte que la
batterie 9 est amenée dans son état de charge.
De cette manière, comme l'énergie magnétique temporairement préservée par l'enroulement de champ 4 est régénérée durant un intervalle de temps o les transistors de puissance 61 et 62 sont dans l'état bloqué, la valeur du courant de décharge moyen à décharger depuis la batterie 9 pour l'excitation peut être réduite. Donc, en plus d'une réduction de la perte de génération, la capacité de la batterie 9 peut être diminuée, tout en conservant encore des performances d'alimentation suffisantes. En outre, le courant circulant au travers de l'enroulement de champ 4 lorsque les transistors de puissance 61 et 62 sont dans l'état inactif est identique par son sens de circulation que le sens du courant circulant lorsque les transistors de puissance 61 et 62 sont dans l'état conducteur. C'est-àdire que les sens des courants circulant à la fois dans l'état de décharge et dans l'état de charge (stockage) sont mutuellement
les mêmes, en augmentant ainsi l'efficacité de la régénération.
De plus, l'utilisation des diodes roue libre 63 et 64 rend possible que, lorsque les transistors de puissance 61 et 62 sont bloqués, l'enroulement de champ 4 soit relié électriquement, avec stabilité, à la batterie 9 avec les polarités opposées à celles de la batterie 9. En outre, l'utilisation des diodes roue libre 63 et 64 éliminera la nécessité d'exécuter une commande complexe de ces diodes 63 et 64, en conduisant ainsi à une
configuration plus simplifiée du contrôleur de tension 6.
A ce propos, la présente invention n'est pas limitée à la configuration décrite dans le mode de réalisation ci-dessus, mais peut être mise en pratique dans divers autres modes, sans sortir de l'esprit de la présente invention. Par exemple, bien que la configuration qui précède permette au courant d'excitation d'être régénéré grâce aux diodes roue libre 63 et 64 en réponse au blocage des transistors 61 et 62, les diodes roue libre 63 et 64 peuvent être remplacées par d'autres
composants, y compris des transistors MOSFET.
La figure 7 illustre une modification du contrôleur configuré sur la base d'un tel concept d'utilisation des transistors MOSFET. Un contrôleur de tension 6A représenté sur la figure 7 comprend les transistors de puissance 61 et 62, le filtre passe-bas (FPB) 65, le comparateur detension 66, les transistors MOSFET 67 et 68, et des circuits inverseurs 69 et 70. Le contrôleur de tension 6A diffère du contrôleur de tension 6 décrit en faisant référence à la figure 3 en ce qu'une diode roue libre 63 est remplacée par une combinaison d'un transistor MOSFET 67 et d'un circuit inverseur 69 et l'autre diode roue libre 64 est remplacée par l'autre combinaison d'un transistor de type MOSFET 68 et d'un circuit inverseur 70. Les composants restants sont communs avec ceux du mode de réalisation qui précède, de sorte que des explications détaillées de ceuxci
seront omises.
Les transistors MOSFET ci-dessus 67 et 68 correspondent aux troisième et quatrième commutateurs de la présente invention, et le filtre passe-bas 65, le comparateur 66, et les inverseurs 69 et 70 de la figure 7 composent l'élément de commande par tout ou
rien de la présente invention.
Comme indiqué sur la figure 7, la borne de sortie du comparateur de tension 66 est reliée non seulement à une grille de l'un des transistors de type MOSFET 67, par l'intermédiaire du circuit inverseur 70 mais également à une grille de l'autre transistor de type MOSFET 68 par l'intermédiaire du circuit inverseur 70. Pour cette raison, dans des cas o les deux transistors de puissance 61 et 62 sont dans l'état conducteur en raison du fait que la sortie du comparateur de tension 66 est au niveau haut, les deux transistors de type MOSFET 67 et 68 sont tous deux bloqués. Au contraire, lorsque les deux transistors de puissance 61 et 62 sont dans l'état bloqué en raison du niveau bas à l'extrémité de sortie du comparateur de tension 66, les deux transistors de type MOSFET 67 et 68 sont tous deux conducteurs. En exécutant une commande exclusive entre des intervalles de temps durant lesquels les transistors de puissance 61 et 62 sont dans l'état conducteur et les intervalles de temps durant lesquels les transistors de type MOSFET 67 et 68 sont dans l'état conducteur, l'énergie magnétique temporairement préservée par l'enroulement de champ 4 peut être renvoyée (c'est-à-dire régénérée) vers la batterie 9 durant des intervalles de temps o
les transistors de puissance 61 et 62 sont dans l'état bloqué.
En outre, l'utilisation des transistors de type MOSFET 67 et 68 conduira à une réduction des pertes provoquées par les éléments durant la régénération, par comparaison à l'utilisation des diodes roue libre 63 et 64. Donc, l'effet de régénération peut être amélioré. En particulier, il est préférable que les transistors de type MOSFET 67 et 68 soient passés de l'état conducteur à l'état bloqué en réponse au fait que le courant d'excitation circulant au travers de l'enroulement de champ 4 devient nul. Cette commande de commutation empêche une circulation de courant au travers de l'enroulement de champ 4 dans le sens inverse, en rendant donc possible de réduire les pertes d'excitation sans dégrader la stabilité de la régulation
de la tension générée.
Une autre modification concernant le stockage de la puissance régénérée peut être permise comme suit. Dans le mode de réalisation qui précède, la configuration a été faite de telle manière que la puissance régénérée se trouve stockée dans la batterie 9, mais ceci n'est pas une option définitive. En variante, tout autre moyen de stockage, tel qu'un condensateur ou un accumulateur rechargeable peut être ajouté, indépendamment de la batterie 9, de sorte que la puissance régénérée soit stockée dans le moyen de stockage. En particulier, on préfère employer le condensateur, car il n'y a pas de perte consommée par son impédance interne, contrairement à la batterie 9 et à l'accumulateur rechargeable, en faisant donc usage de la
puissance régénérée d'une manière plus efficace.
En outre, il existe une explication concernant la commande par interruptions (par tout ou rien) des transistors de puissance 61 et 62. Dans le mode de réalisation qui précède, aucune limitation particulière n'a été indiquée sur la manière de définir les périodes d'interruption étant donné la commande par interruptions (par tout ou rien) des transistors de puissance 61 et 62, mais il est encore préféré que les transistors de puissance 61 et 62 soient chacun interrompus, par exemple, à un intervalle de temps inférieur à 1/10 de la constante de temps de l'enroulement de champ 4. Cette manière de régler les périodes d'interruption rend possible de recueillir de façon sre un courant décroissant dans la batterie 9 avec stabilité, tout en conservant encore une haute stabilité de la régularisation de tension exécutée par le contrôleur de
tension 6.
La présente invention peut être mise en oeuvre sous diverses formes sans sortir de l'esprit de celle-ci. Les présents modes de réalisation qui sont décrits sont donc destinés à n'être qu'illustratifs et non pas restrictifs, du fait que la portée de
l'invention est définie par les revendications annexées au lieu
- 15
de l'être par la description qui les précède. Tous les
changements qui relèvent des limites de validité des
revendications, ou des équivalents de telles limites de
validité, sont donc prévus être englobés par les revendications.
Claims (7)
1. Dispositif de commande (6, 6A) destiné à un générateur embarqué sur véhicule (1) muni d'un enroulement de stator (2) et d'un enroulement de champ (3) et entraîné en rotation par un moteur embarqué sur le véhicule, le dispositif de commande comprenant: un élément de commutation (61, 62) configuré pour connecter ou déconnecter électriquement au choix une ligne de courant entre l'enroulement de champ et une alimentation (9) afin de fournir un courant à l'enroulement de champ, un élément de stockage (9), et, un élément de régénération (63, 64) configuré pour fournir à l'élément de stockage un courant circulant au travers de l'enroulement de champ lorsque l'élément de commutation est bloqué.
2. Dispositif de commande selon la revendication 1, dans lequel le courant circulant au travers de l'enroulement de champ lorsque le courant circulant au travers de l'enroulement de champ est fourni à l'élément de stockage, est le même par son sens de circulation de courant que le courant circulant au travers de l'enroulement de champ lorsque l'alimentation fournit
du courant à l'enroulement de champ.
3. Dispositif de commande selon soit la revendication 1, soit la revendication 2, dans lequel l'enroulement de champ comporte deux bornes (fi, f2), l'alimentation comporte des bornes positive et négative, et l'élément de stockage comporte des bornes de pôles positif et négatif, dans lequel l'élément de commutation est muni d'un premier commutateur (61) positionné de façon à connecter une première borne de l'enroulement de champ et la borne positive de l'alimentation et un second commutateur (62) positionné de façon à connecter l'autre borne de l'enroulement de champ et la borne négative de l'alimentation, et l'élément de régénération est muni d'une première diode (63) positionnée de façon à connecter une première borne de l'enroulement de champ et la borne de pôle négatif de l'élément de stockage et une seconde diode (64) positionnée de façon à connecter l'autre borne de l'enroulement de champ et la borne du
pôle positif de l'élément de stockage.
4. Dispositif de commande selon soit la revendication 1, soit la revendication 2, dans lequel l'enroulement de champ comporte deux bornes (f1, f2), l'alimentation comporte des bornes positive et négative, et l'élément de stockage comporte des bornes de pôles positif et négatif, dans lequel l'élément de commutation est muni d'un premier commutateur (61) positionné de façon à connecter une première borne de l'enroulement de champ et la borne positive de l'alimentation et un second commutateur (62) positionné de façon à connecter l'autre borne de l'enroulement de champ et la borne négative de l'alimentation, l'élément de régénération est muni d'un troisième commutateur (67) positionné de façon à connecter la première borne de l'enroulement de champ et la borne du pôle négatif de l'élément de stockage et un quatrième commutateur (68) positionné de façon à connecter l'autre borne de l'enroulement de champ et la borne du pôle positif de l'élément de stockage, et un élément de commande par tout ou rien (65, 66, 69, 70) configuré pour amener les troisième et quatrième commutateurs dans un état bloqué lorsque chacun des premier et second commutateurs est dans un état conducteur et pour amener les troisième et quatrième commutateurs dans un état conducteur lorsque chacun des premier et second commutateurs est dans un
état bloqué.
5. Dispositif de commande selon la revendication 5, dans lequel l'unité de commande par tout ou rien est configurée pour bloquer les troisième et quatrième commutateurs lorsque le courant circulant au travers de l'enroulement de champ devient nul.
6. Dispositif de commande selon soit la revendication 4, soit la revendication 5, dans lequel l'unité de commande par tout ou rien est configurée pour rendre conducteurs et bloqués les premier et second commutateurs à des intervalles de temps inférieurs à 1/10 de la constante de temps de l'enroulement de champ.
7. Système d'alimentation embarqué sur véhicule comprenant le dispositif de commande destiné au générateur embarqué sur
véhicule décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 6,
une alimentation, et un élément de stockage relié électriquement
en parallèle à l'alimentation.
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