FR2928792A1 - Procede de commande d'un ensemble moteur muni d'un alternateur reversible et d'un variateur de vitesse et ensemble moteur associe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de commande d'un ensemble moteur, notamment pour véhicule automobile, muni d'un alternateur réversible, comportant un redresseur, comportant un premier mode dit de génération d'énergie électrique où l'alternateur est entrainé par un moteur thermique et alimente, via un circuit basse tension à une tension nominale, un réseau de bord, et via un circuit haute tension, au moins un élément dont un stockeur d'énergie, et un second mode dit moteur, où l'alternateur est alimenté par le stockeur d'énergie et entraine le moteur thermique, caractérisé en ce dans le mode moteur, l'alternateur est alimenté avec une tension au moins égale à 1,5 fois la tension nominale. L'invention a également pour objet un ensemble moteur adapté audit procédé.

Description

Procédé de commande d'un ensemble moteur muni d'un alternateur réversible et d'un variateur de vitesse et ensemble moteur associé [000i La présente invention se rapporte à un procédé de commande d'un d'un ensemble moteur par exemple d'un véhicule automobile muni d'un alternateur réversible. L'invention concerne également un ensemble moteur permettant de mettre en oeuvre un tel procédé. [0002 ] Elle trouve une application préférée bien que non exhaustive, dans le domaine de l'industrie automobile. Dans ce domaine, on distingue les moteurs thermiques à combustion interne d'automobiles dites classiques et les moteurs électriques utilisés en combinaison des moteurs à combustion interne dans des véhicules dits hybrides. Pour fixer les idées, on se placera dans ce qui suit dans le domaine préféré de l'invention. [0003 ] Dans ce cadre d'application, il est bien connu d'associer une dynamo ou un alternateur au moteur thermique. [0004 ] L'invention concerne plus particulièrement la production d'énergie électrique et mécanique des alternateurs. L'étude des alternateurs est une préoccupation dans le domaine de l'industrie automobile car ils présentent un fort potentiel en termes de production d'énergie électrique et mécanique. [0005 ] Pour rappel, un alternateur comprend une partie fixe ou stator (induit) qui comporte des bobinages constituant des enroulements générateurs de courant alternatif sinusoïdal. Le plus souvent, les alternateurs sont de type triphasé. Chaque bobinage est relié par une première extrémité à une autre bobine et, par une seconde extrémité à un pont de diodes redresseuses, ce qui permet de générer un courant continu. Un alternateur comprend aussi une partie mobile ou rotor (inducteur). Cet inducteur est alimenté par un courant d'excitation. Lorsque l'inducteur est mis en rotation, il génère un courant électrique par couplage électromagnétique. Pour des raisons technico-économiques, les alternateurs généralement utilisé sont de type à griffes. [0006 ] L'alternateur génère l'énergie électrique nécessaire au bon fonctionnement de divers appareils consommateurs d'un réseau électrique de bord du véhicule (phares, essuie-glaces, électronique embarquée...) en régime de croisière, i.e. une fois que le moteur est démarré. [0007 ] II permet également de recharger au moins une batterie, constituant une source d'énergie auxiliaire dévouée à deux fonctions principales : elle permet de fournir une énergie électrique instantanée importante lors du démarrage du moteur thermique, du fait, notamment de sa faible impédance interne ; elle est alors connectée à un démarreur, et elle alimente, au moins momentanément, certains circuits électriques lorsque le véhicule est à l'arrêt (tableau de bord, plafonnier...). [0008] La batterie peut également fournir le courant d'excitation de l'inducteur. Les batteries généralement utilisées fournissant une tension de 12 Volts, les alternateurs sont dimensionnés pour fournir, en régime de croisière, une tension nominale continue de l'ordre de 14 Volts, après redressement. [0009] Le démarreur est couplé mécaniquement, de façon provisoire pendant le démarrage, au moteur thermique de façon à l'entraîner en rotation jusqu'à obtenir le démarrage. L'alimentation en énergie est assurée par la batterie. [0010 ] Dans certains véhicules récents, mettant à profit une possibilité de réversibilité de fonctionnement d'un alternateur, on a utilisé celui-ci, à la fois comme démarreur, c'est-à-dire comme moteur électrique, lors de la phase de démarrage, et comme générateur d'énergie électrique, en régime de croisière, c'est-à-dire lorsque le moteur à combustion interne est démarré, pour charger la batterie. [0011 ] Cependant, les exigences qui se font sentir ne sont pas de même nature dans ces deux modes de fonctionnement. [0012] Lors de la phase de démarrage ou mode moteur, il est nécessaire que l'alternateur entraîne rapidement le moteur thermique, avec un couple important. Le couplage entre le moteur et l'alternateur peut être réalisé par une liaison mécanique simple constituée de poulies et d'au moins une courroie. Actuellement, ce mode de couplage est aussi utilisé, en inverse, pour entraîner l'alternateur en mode générateur d'énergie électrique. Au moment du démarrage, l'impédance présentée à l'alternateur û démarreur est très faible. II est quasiment en court-circuit sur le rotor. [0013] Par contre, en mode de génération d'énergie électrique, l'impédance présentée par le circuit de charge de la batterie, notamment une batterie à haute tension, est forte. 2 [0014 ] II y a donc lieu d'imaginer un rapport de transformation ou de démultiplication de vitesse mieux approprié à ces modes de fonctionnement, pour palier ce problème d'impédance qui nuit à leur rendement. [0015 ] L'expérience a cependant montré que les alternateurs ne sont pas exploités dans des conditions électriques optimales. Dans les faits, on constate une mauvaise adaptation d'impédance entre l'alternateur et le réseau de bord du véhicule. Les alternateurs actuels fonctionnent quasiment en court-circuit lorsqu'ils sont à pleine charge, ceci étant dû à une très forte inductance statorique. [0016 ] L'amélioration de la puissance des alternateurs est possible grâce à une meilleure adaptation d'impédance de l'alternateur. A cet égard, l'enseignement du document technique FR-A-2 859 834 fournit une solution pour obtenir un alternateur efficace qui consiste d'une part à réduire l'amplitude de la plage de vitesses de rotation dans laquelle fonctionnent les alternateurs, pour une plage de vitesses de rotation donnée du moteur d'entraînement. Pour ce faire, une interface mécanique à variateur de vitesse est mise en oeuvre. Dans un exemple, ce variateur est basé sur l'utilisation d'un train épicycloïdal à satellites simples. D'autre part, cette solution prévoit de modifier des caractéristiques du ou des bobinage(s) du stator de l'alternateur de façon à modifier son impédance ; cette modification étant obtenue par rebobinage. [0017 ] Mais cette modification n'est pas satisfaisante. Elle entraîne la fabrication d'alternateurs spécifiques. [0018 ] Un des buts essentiels de l'invention est de permettre un autre mode d'exploitation de la puissance potentielle de l'alternateur. Selon l'invention, pour améliorer l'adaptation en impédance et réduire les coûts, il est proposé non de modifier le bobinage d'origine de l'alternateur mais plutôt d'alimenter l'alternateur par une tension plus élevée que la tension nominale prévue lors de sa conception. Ceci a pour effet de procurer des gains conséquents en termes de puissance électrique débitée et en termes de rendement. Un gain en puissance est obtenu pour des niveaux de courant identiques à ceux rencontrés en fonctionnement nominal, donc pour des échauffements et des pertes Joules également identiques. Par exemple, on utilise un alternateur dont la tension nominale est de 14 volts sur un réseau de 42 volts pour multiplier sa puissance électrique par un facteur d'au moins trois. [0019] L'amélioration des performances de l'alternateur pour le démarrage du moteur, par cette meilleure adaptation en impédance, apporte également la possibilité d'utiliser la machine électrique comme moteur de traction en utilisation sur un véhicule hybride par exemple. Les améliorations de performance sont doubles : l'adaptation d'impédance étend la zone d'utilisation en couple de la machine électrique, et le système à rapport variable de transmission, qui couple la machine électrique au moteur thermique, vient amplifier tous ces avantages. [0020 ] Les machines électriques spécifiques de type galette destinées à la motorisation des véhicules hybrides sont en cours de développement, sont produites à de faibles quantités et sont, de ce fait, aujourd'hui extrêmement coûteuses : environ cinq fois plus chères que les plus gros alternateurs du marché automobile. Or un couple alternateur classique - variateur de vitesse coûte moins cher qu'une machine électrique de type galette spécifique prévue pour les véhicules hybrides. De plus l'intégration d'un tel couple est beaucoup plus aisée car elle n'exige pas de l'intercaler entre le moteur thermique et la boîte de vitesse. Enfin, les alternateurs actuels sont refroidis par air ce qui facilite énormément leur mise en oeuvre sous le capot moteur car il n'est plus nécessaire d'avoir un circuit de refroidissement liquide comme pour un alternateur spécifique. [0021 ] Un ensemble moteur de véhicule hybride est constitué d'au moins un alternateur qui, dans le cas du fonctionnement en mode génératrice, fournit de l'énergie pour recharger des batteries en haute tension, ou des supercondensateurs, ainsi qu'au moins un moteur électrique de traction. L'énergie en basse tension est fournie alors par l'intermédiaire d'un convertisseur continu-continu (DC/DC). Tout ces éléments sont reliés en série et combinent ainsi les rendements de chacun en cascade. [0022] L'inconvénient principal de ce genre de structure est qu'il cascade les différents éléments qui le constituent et donc multiplie entre eux leurs différents rendements. L'efficacité d'une telle structure n'est donc pas complètement optimisée. [0023] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, lorsque des batteries en haute tension et/ou des supercondensateurs et/ou le moteur de traction électrique n'ont pas besoin d'être alimentés, on fixe le rapport du variateur mécanique sur une position donnée, typiquement basse, de l'ordre de 1, puis, par l'intermédiaire d'un interrupteur à relais électriques symétriques, on déconnecte le convertisseur DC/DC afin que l'alternateur puisse débiter directement sur le réseau de bord en basse tension, la consigne de tension pour l'alternateur devant être modifiée. II passe ainsi de la génération en haute tension à de la génération en basse tension. [0024 ] Ceci permet donc d'éliminer dans cette phase de fonctionnement, le rendement du convertisseur DC/DC qui sert à l'élévation de tension. Le rendement global de l'ensemble moteur s'en trouve ainsi amélioré. [0025 ] En résumé, l'invention permet de l'obtention de grandes puissances massique et mécanique sans aucun investissement sur l'ensemble moteur, et d'augmenter fortement le rendement car l'alternateur travaille à pertes joules constantes alors que la puissance utile augmente, donc baisser la consommation du véhicule et la pollution qu'elle engendre. L'invention permet également l'obtention de niveaux de couple en mode moteur qui permettront non seulement le démarrage d'un véhicule mais aussi de disposer du couple moteur pendant le roulage pour un véhicule hybride par exemple. Avantageusement, le volume occupé par le dispositif est réduit, ce qui permet là encore d'optimiser les coûts. Le rendement global d'un système constitué par un couple alternateur-variateur est amélioré. Comme l'alternateur tourne globalement moins vite que selon, son usure et le bruit généré par son fonctionnement sont globalement moindres. L'invention permet également de basculer d'un mode de fonctionnement à l'autre rapidement en cas de besoin avec l'utilisation de l'interrupteur de puissance à relais et de fonctionner en un mode dégradé dans le cas d'un problème sur le convertisseur DC/DC, l'alternateur pouvant générer directement l'énergie électrique de l'alternateur vers le réseau de bord. De plus, en cas de demande de puissance électrique rapide du moteur de traction électrique, les batteries en haute tension (ou supercondensateur) peuvent répondre dans un premier temps sans faire intervenir l'alternateur en attendant le basculement si nécessaire. Enfin, il est à noter que le système selon l'invention fait appel à des composants déjà éprouvés donc économiques, fiables et robustes [0026 ] L'invention a donc pour objet un procédé de commande du d'un ensemble moteur comportant un alternateur réversible équipant par exemple un véhicule automobile, ledit alternateur comportant un redresseur. Ce procédé comporte un premier mode dit de génération d'énergie électrique où l'alternateur est entrainé par un moteur thermique et alimente, via un circuit basse tension à une tension nominale, un réseau de bord, et via un circuit haute tension, au moins un élément dont un stockeur d'énergie, et un second mode dit moteur, où l'alternateur est alimenté par le stockeur d'énergie et entraine le moteur thermique, caractérisé en ce dans le mode moteur, l'alternateur est alimenté avec une tension au moins égale à 1,5 fois la tension nominale. [0027 ] Ainsi, même si l'alternateur est normalement conçu pour être alimenté par la tension nominale, en mode moteur, il est alimenté par une tension nettement supérieure à celle-ci. [0028 ] Le circuit haute tension comporte typiquement à titre de stockeurs d'énergie une batterie dite haute tension et éventuellement des supercapacités. Ce circuit peut également alimenter un moteur électrique de traction lorsque le procédé est appliqué à des véhicules hybrides ou une autre machine électrique comme par exemple un démarreur (qui peut être utilisé pour les démarrages du véhicule, le redémarrage étant alors obtenu via l'alternodémarreur). [0029 ] L'alternateur est prévu pour une plage de vitesses de rotation étendue et présente une impédance adaptée en fonction de la charge électrique du réseau de bord, réseau qui alimente tous les consommateurs ordinaires , comme par exemple les moyens d'éclairage, les moyens de chauffage de certains vitrages etc. [0030 ] L'invention concerne également un ensemble moteur d'un véhicule automobile, muni d'un alternateur réversible, comportant un redresseur, ledit alternateur fonctionnant selon un premier mode dit de génération d'énergie électrique où l'alternateur est entrainé par un moteur thermique et alimente, via un circuit basse tension à une tension nominale, un réseau de bord, et via un circuit haute tension, au moins un élément dont un stockeur d'énergie, et un second mode dit moteur, où l'alternateur est alimenté par le stockeur d'énergie et entraine le moteur thermique, caractérisé par des moyens pour alimenter l'alternateur selon une tension au moins égale à 1,5 fois la tension nominale lorsque l'alternateur fonctionne en mode moteur. [0031 ] Dans une variante, l'accouplement de l'alternateur au moteur thermique est obtenu au moyen d'un organe d'accouplement comprenant un variateur mécanique de vitesse présentant au moins deux rapports (r) de démultiplication, le rapport de vitesse étant adapté en fonction des besoins d'alimentation en haute tension et du régime du moteur thermique. Cette adaptation peut être obtenue en faisant varier le rapport de démultiplication entre 1 et 5. Une autre possibilité tout particulièrement préférée est de faire varier le rapport de démultiplication de façon continue, ce qui est par exemple possible en utilisant un variateur mécanique de vitesse de type toroïdal. [0032 ] Dans une variante, on déconnecte le circuit haute tension lorsqu'aucun des éléments du circuit haute tension n'a besoin d'être alimenté. [0033 ] Dans une variante, on bloque le variateur de vitesse en fixant le rapport de démultiplication à une faible valeur lorsqu'aucun des éléments du circuit haute tension n'a besoin d'être alimenté. [0034 ] Dans une variante de l'ensemble moteur, l'alternateur est positionné en série mécanique avec le moteur thermique et une boîte de vitesse de l'ensemble moteur. [0035 ] L'alternateur est de préférence refroidi par air. [0036 ] Dans une variante, l'alternateur comporte un interrupteur de puissance à relais électriques symétriques pour basculer de l'alimentation en basse tension à l'alimentation en haute tension, et inversement. [0037 ] Dans une variante, l'ensemble moteur comporte un dispositif d'électronique de puissance est intégré sur l'alternateur pour son exploitation. [0038 ] L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : • figure 1 : une représentation schématique d'un ensemble moteur selon l'invention, en position d'alimentation d'un circuit en haute tension, • figure 2: une représentation schématique du même ensemble moteur selon l'invention, en position de déconnexion du circuit en haute tension, • figure 3 : une représentation graphique d'une corrélation entre une puissance et une vitesse de rotation d'un alternateur, pour des tensions d'alimentation différentes, • figure 4 : une représentation graphique d'une corrélation entre un couple et une vitesse de rotation d'un alternateur, pour deux tensions d'alimentation différentes. [0039 ] La figure 1 représente, de façon schématique, un ensemble moteur selon l'invention, en position d'alimentation d'un circuit en haute tension, en position de génération d'énergie électrique. L'ensemble moteur considéré est ici celui d'un véhicule automobile hybride. Dans une variante, on peut également exploiter l'ensemble moteur d'un véhicule automobile classique. [0040 ] L'ensemble moteur comprend un alternateur réversible 1, un organe 3 d'accouplement, un groupe motopropulseur GMP, un circuit HT d'alimentation en haute tension, un circuit BT d'alimentation en basse tension, et un interrupteur 6 de puissance. Dans un exemple, l'alternateur 1 est de type à griffes. [0041 ] Le groupe motopropulseur GMP est constitué d'un moteur thermique, d'une boîte de vitesses et d'un embrayage ou d'un convertisseur de couple non représentés. Dans un exemple, l'organe 3 d'accouplement comporte notamment deux poulies 8 et 9, une courroie 10 passant sur lesdites poulies et un variateur mécanique 2 de vitesse. La poulie 8 est mécaniquement reliée au variateur 2. La poulie 9 est mécaniquement reliée au groupe GMP. Dans une variante, l'entraînement de l'alternateur 1 se fait par volant moteur, i.e. sans courroie. [0042 ] Le variateur mécanique 2 de vitesse présente au moins deux rapports de démultiplication. Dans un exemple préféré, le variateur 2 est de type toroïdal, i.e. il présente une infinité de rapports de démultiplication en mode automatique, ce qui permet une adaptation fine, instantanée et continue entre une charge électrique du véhicule et la vitesse de rotation du moteur thermique pour obtenir un confort acoustique et une consommation moindre. Un tel variateur est décrit et schématisé notamment sur internet, à l'adresse suivante : http://auto.howstuffworks.com/cvt3.htm [0043 ] Dans un exemple préféré de réalisation de l'invention, l'alternateur 1 fonctionne selon un premier mode dit de génération d'énergie électrique, où il est entraîné, via l'organe 3 d'accouplement, par le moteur thermique et où il alimente, via le circuit BT en basse tension, qui est la tension nominale, un réseau de bord ou, via le circuit HT en haute tension, une batterie haute tension, un supercondensateur et un moteur électrique supplémentaire de traction, ces éléments n'étant pas référencés, et selon un deuxième mode dit moteur, où il est alimenté par la batterie, et où il entraîne le moteur thermique pour le faire démarrer, l'alternateur 1 étant prévu pour une plage de vitesses de rotation étendue et présentant une impédance adaptée en fonction d'une charge électrique du réseau de bord. [0044] En mode moteur, l'alternateur 1 est prévu pour être alimenté à ses bornes par une tension nominale déterminée lors de sa fabrication. Mais selon l'invention, l'alternateur 1 est alimenté, typiquement par la batterie, avec une tension nettement supérieure à sa tension nominale de manière à améliorer l'adaptation d'impédance du stator de l'alternateur 1. On entend par tension nettement supérieure une tension dont la valeur est au moins une fois et demi supérieure à la tension nominale. Dans un exemple, la tension nominale est de 12 volts et l'alternateur est alimenté par une tension de 40,5 volts. [0045] L'alternateur 1 comporte un redresseur, non représenté, qui convertit le courtant alternatif produit par l'alternateur en courant continu pour alimenter les circuits HT ou BT. Le redresseur comporte notamment un pont de diodes redresseuses pour permettre la conversion. [0046] L'ensemble moteur comporte un interrupteur 6 de puissance à relais électriques symétriques pour basculer de l'alimentation en basse tension, par une branche 5, à l'alimentation en haute tension, par une branche 7, et inversement. [0047] Le circuit HT diverge en deux branches 4 et 7. La branche 7 mène à la batterie haute tension, au supercondensateur et au moteur électrique de traction éventuel, ce dernier pouvant être intercalé entre le groupe GMP et la transmission mécanique aux roues du véhicule. La branche 4 mène à un hacheur ou convertisseur continu-continu ou DC/DC qui diminue la valeur de la tension de sortie du redresseur de l'alternateur pour atteindre 12 volts, par exemple. Dans cet exemple, on dit que le convertisseur DC/DC est dévolteur. La branche de sortie du convertisseur est connectée à la branche 5 issue de l'interrupteur 6 pour alimenter le réseau de bord. [0048] Le procédé selon l'invention comporte des étapes dans lesquelles, on adapte le rapport du variateur 2 de vitesse en fonction des besoins d'alimentation en haute tension et en basse tension, en particulier, on adapte le rapport du variateur 2 de vitesse en faisant varier le rapport de démultiplication entre 1 et 5, de préférence de façon continue. [0049] L'alternateur 1 est positionné en série mécanique avec le moteur thermique, de l'autre côté de celui-ci par rapport à une boîte de vitesse qui est reliée à la transmission. Dans un exemple, l'alternateur 1 est refroidi par air. [0050] Dans un exemple, un dispositif d'électronique de puissance est intégré sur l'alternateur 1 pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. [0051 ] Dans une variante, le dispositif d'électronique de puissance n'est pas intégré sur l'alternateur 1. [0052 ] La figure 2 représente, de façon schématique, le même exemple d'ensemble moteur selon l'invention, en position de déconnexion du circuit en haute tension. [0053 ] Le procédé selon l'invention comporte des étapes dans lesquelles, pour alimenter en basse tension le réseau électrique de bord du véhicule : on déconnecte le circuit HT d'alimentation lorsque la batterie, le supercondensateur et le moteur électrique de traction n'ont pas besoin d'être alimentés ; et on bloque le variateur 2 de vitesse en fixant le rapport de démultiplication à une faible valeur. Dans un exemple, on bloque le variateur de vitesse en fixant le rapport de démultiplication à 1. [0054 ] La figure 3 représente graphiquement une corrélation entre une puissance et une vitesse de rotation d'un alternateur, pour des tensions d'alimentation différentes. La puissance est exprimée en watts (W) et la vitesse de rotation en tours par minute (tr/mn). La courbe 11, présentant un palier à 2500W au-delà de 2000tr/mn, correspond à une tension d'alimentation de 13,5 volts. La courbe 12, avec un palier à 5000W au- delà de 4000tr/mn, correspond à une tension d'alimentation de 27 volts. La courbe 13, avec un palier à 7000W au-delà de 5000tr/mn, correspond à la tension d'alimentation de 40,5 volts utilisée dans l'exemple de réalisation de l'invention décrit avec les figures 1 et 2. La courbe 14, avec un palier à 10000W au-delà de 6500tr/mn, correspond à une tension d'alimentation de 54 volts. La courbe 15, avec un palier à 13000W au-delà de 7000tr/mn, correspond à une tension d'alimentation de 67,5 volts. La courbe 16, avec un palier à 15000W au-delà de 8000tr/mn, correspond à une tension d'alimentation de 81 volts. [0055 ] Cette représentation graphique montre bien que plus la tension d'alimentation de l'alternateur 1 est élevée, plus le rendement de l'alternateur 1 est bon. En effet, en faisant tourner l'alternateur beaucoup plus vite, pour une même impédance fixée par le constructeur (par un dimensionnement de la longueur, du diamètre, et une disposition des bobinages de ce dernier), la puissance transmise peut varier notablement. Comme elle évolue en fonction de la vitesse de rotation, on se sert alors du variateur de vitesse pour adapter la vitesse de l'alternateur à celle du moteur thermique. [0056 ] La figure 4 représente graphiquement une corrélation entre un couple et la vitesse de rotation de l'alternateur, pour deux tensions d'alimentation de l'alternateur différentes. Le couple est exprimé en newton.mètres. La courbe 17 correspond à une tension d'alimentation nominale classique de 12 volts et la courbe 18 correspond à la tension d'alimentation de 40,5 volts utilisée dans l'exemple de réalisation de l'invention décrit avec les figures 1 et 2. Cette représentation graphique montre bien que, pour tous les régimes, le couple fourni par l'alternateur 1 alimenté avec une tension de 40,5 volts est bien plus important que le couple fourni par un alternateur alimenté par la tension nominale. [0057 ] Le principe de fonctionnement de l'invention est le suivant. [0058 ] Dans une première étape, voir tableau 1 ci-après, un conducteur fait avancer un véhicule muni d'un ensemble moteur selon l'invention et qui jusqu'alors était arrêté. Dans ce but, un moteur électrique de traction entraîne les roues du véhicule d'une vitesse 0 à une première vitesse particulière X. La batterie haute tension alimente en même temps en haute tension le moteur électrique et en basse tension, au besoin, via le convertisseur DC/DC, le réseau électrique de bord. Le moteur électrique de traction, s'il est interposé dans la transmission est mis en oeuvre par couplage, sans transmission. En variante, l'alternateur réversible 1 joue ce rôle. Si l'embrayage est engagé, le moteur thermique est entraîné de la vitesse 0 à la vitesse X, alors que dans les mêmes conditions l'alternateur 1 serait entraîné de la vitesse 0 à la vitesse X/r, où r est le rapport de démultiplication. Si l'embrayage (automatique) n'est pas engagé, les vitesses du moteur thermique et de l'alternateur 1 restent à 0. Dans ce dernier cas, la valeur du rapport de démultiplication est indifférente. [0059 ] Dans une seconde étape, une fois que le véhicule a atteint la première vitesse particulière X, dite vitesse de transition, l'alternateur 1 entraîne, avec un couple important et via l'organe 3 d'accouplement, le moteur thermique pour le faire démarrer ; c'est le mode moteur de l'alternateur 1. Selon l'invention, la tension d'alimentation de l'alternateur 1, fournie par la batterie haute tension, est alors nettement supérieure à sa tension nominale. Dans un exemple, la tension d'alimentation vaut 40,5 volts. Pour mener cet entraînement du moteur thermique par l'alternateur 1 on fixe le rapport de démultiplication du variateur mécanique 2 de vitesse à une faible valeur. Dans un exemple, la faible valeur est égale à 1. Dans un exemple, la vitesse de transition, pour le démarrage du moteur thermique, est de 4,5 km/h. Au cours de cette deuxième étape, le moteur thermique est élancé de la vitesse 0 au début de la deuxième étape, à une deuxième vitesse particulière Y, dite vitesse de basculement, à la fin de la deuxième étape. La vitesse du moteur électrique passe dans le même temps de la vitesse X à la vitesse Y. Dans le cas du rapport 1, la vitesse de l'alternateur 1 croît comme celle du moteur thermique (au glissement de la courroie 10 près). Si le rapport r n'est pas fixé à 1, la vitesse de l'alternateur 1 croît de o à Y/r. Si dans cette deuxième phase, l'embrayage était engagé, les vitesses du moteur thermique et de l'alternateur 1 passent de X à Y, et de X/r à Y/r respectivement. II est par ailleurs possible de changer le rapport r au cours de cette deuxième étape, de r1 à r2. [0060 ] Dans une troisième étape, le véhicule atteint et dépasse la deuxième vitesse particulière Y. Dans un exemple, la vitesse Y de basculement est de 5 km/h. La traction du véhicule bascule alors du moteur électrique vers le moteur thermique. En clair, l'embrayage est engagé s'il ne l'était pas déjà. Le moteur électrique est mis en roue libre, le fonctionnement de l'alternateur 1 est inversé pour qu'il passe en mode générateur d'énergie électrique. Au cours de cette troisième étape, le véhicule continue à accélérer jusqu'à une vitesse Z correspondant à une vitesse de croisière, en ville ou sur route du véhicule. Essentiellement Z est plus grand que Y. Pendant cette troisième étape, l'alternateur 1 est entraîné en accélération par le moteur thermique, du fait de l'augmentation de la vitesse du véhicule. Mais du fait que, selon l'invention, dans ce cas, on modifie le rapport r de démultiplication en l'adaptant au régime du moteur thermique, l'alternateur 1 tourne bien moins vite que le moteur thermique afin de limiter l'échauffement de l'alternateur 1. Typiquement, le rapport de démultiplication varie de manière pilotée entre 1 et 5. Au cours de cette troisième étape, le moteur thermique passe de la deuxième vitesse Y de basculement à la vitesse Z de croisière. La vitesse de l'alternateur 1 passe d'Y/r2 à Z/r3. La vitesse du moteur électrique, mis en roue libre, est indifférente. L'alternateur 1 alimente alors la batterie en haute tension qui s'est déchargée dans la première et la deuxième étape, et en basse tension le réseau électrique de bord, via le convertisseur DC/DC. [0061 ] Dans une quatrième étape, le véhicule maintient la vitesse Z de croisière. Au cours de cette quatrième étape, la batterie haute tension finit d'être totalement rechargée ; elle n'a donc plus besoin d'être alimentée par l'alternateur 1. Selon l'invention, on adapte la tension d'alimentation de l'alternateur 1 et le rapport de démultiplication du variateur mécanique 2 de vitesse pour pouvoir déconnecter le circuit HT et ainsi alimenter directement le réseau électrique de bord en basse tension. L'alternateur 1 passe donc de la génération d'énergie électrique en haute tension à la génération d'énergie électrique en basse tension. Typiquement, l'adaptation de la tension d'alimentation se traduit par un basculement vers la tension nominale de l'alternateur 1. Dans un exemple l'adaptation du rapport de démultiplication se traduit par une majoration de celui-ci. Dans un exemple, la majoration correspond à un rapport de démultiplication bloqué à 5. Au cours de cette quatrième étape, le moteur thermique reste à la troisième vitesse Z de croisière. La vitesse de l'alternateur 1 passe de Z/r3 (avec r3 variable) à Z/5. La vitesse du moteur électrique, mis en roue libre, est indifférente. [0062 ] La déconnection du circuit HT permet d'éliminer, dans cette phase de fonctionnement, le rendement du convertisseur DC/DC. Le rendement global de l'installation s'en trouve ainsi nettement amélioré.

Tableau 1 Vitesse Moteur Vitesse Moteur Vitesse Rapport de thermique. Électrique alternateur Démultiplication Etape 1 / 0 -* X / / Etape2 0-*Y X-*Y 0-*Y/r2 1 Etape 3 Y -* Z (> Y) / Y/r2 -* Z/r3 1 r3 5 Etape4 Z(>Y) / Z/r3-*Z/5 5

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de commande d'un ensemble moteur, muni d'un alternateur réversible, comportant un redresseur, comportant un premier mode dit de génération d'énergie électrique où l'alternateur est entrainé par un moteur thermique et alimente, via un circuit basse tension à une tension nominale, un réseau de bord, et via un circuit haute tension, au moins un élément dont un stockeur d'énergie, et un second mode dit moteur, où l'alternateur est alimenté par le stockeur d'énergie et entraine le moteur thermique, caractérisé en ce dans le mode moteur, l'alternateur est alimenté avec une tension au moins égale à 1,5 fois la tension nominale.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement de l'alternateur au moteur thermique est obtenu au moyen d'un organe d'accouplement comprenant un variateur mécanique (2) de vitesse présentant au moins deux rapports (r) de démultiplication, le rapport de vitesse étant adapté en fonction des besoins d'alimentation en haute tension et du régime du moteur thermique.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on adapte le rapport du variateur de vitesse en faisant varier le rapport de démultiplication entre 1 et 5.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé on ce que l'on fait varier le rapport de démultiplication de façon continue.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce 25 que l'on déconnecte le circuit haute tension lorsqu'aucun des éléments du circuit haute tension n'a besoin d'être alimenté.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on bloque le variateur de vitesse en fixant le rapport de démultiplication à une 30 faible valeur lorsqu'aucun des éléments du circuit haute tension n'a besoin d'être alimenté.

7. Ensemble moteur d'un véhicule automobile, muni d'un alternateur réversible, comportant un redresseur, ledit alternateur fonctionnant selon un premier mode dit de 35 génération d'énergie électrique où l'alternateur est entrainé par un moteur thermique et alimente, via un circuit basse tension à une tension nominale, un réseau de bord, et via un circuit haute tension, au moins un élément dont un stockeur d'énergie, et un second mode dit moteur, où l'alternateur est alimenté par le stockeur d'énergie et entraine le moteur thermique, caractérisé par des moyens pour alimenter l'alternateur20selon une tension au moins égale à 1,5 fois la tension nominale lorsque l'alternateur fonctionne en mode moteur.

8 Ensemble moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'alternateur est positionné en série mécanique avec le moteur thermique et une boîte de vitesse de l'ensemble moteur.

9 Ensemble moteur selon l'une des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que l'alternateur est refroidi par air. Ensemble moteur selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur (6) de puissance à relais électriques symétriques pour basculer de l'alimentation en basse tension à l'alimentation en haute tension, et inversement. 11 Ensemble moteur selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un organe d'accouplement, couplant l'alternateur au moteur thermique, comprenant un variateur mécanique de vitesse de type toroïdal. 20 12. Ensemble moteur selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'un dispositif d'électronique de puissance est intégré sur l'alternateur pour son exploitation.

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