FR2994775A1

FR2994775A1 - Procede de pilotage d'un alternateur d'un vehicule automobile

Info

Publication number: FR2994775A1
Application number: FR1257917A
Authority: FR
Inventors: Bernard Boucly; Eric Lecrux
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2014-02-28
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: FR2994775B1

Abstract

L'invention porte sur un procédé de pilotage d'une tension de commande (SENSE) d'un alternateur (3) équipant un véhicule automobile. Le procédé de pilotage comprend un asservissement de la tension de commande (SENSE) simultanément à une tension de batterie (V ) appliquée à un stockeur d'énergie électrique (2) ainsi qu'à un courant (iBatt), indifféremment entrant ou sortant, du stockeur d'énergie électrique (2).

Description

PROCEDE DE PILOTAGE D'UN ALTERNATEUR D'UN VEHICULE AUTOMOBILE. [0001] L'invention porte sur un procédé de pilotage d'un alternateur d'un véhicule automobile. Elle a pour objet un tel procédé. Elle a aussi pour objet un dispositif d'asservissement apte à mettre en oeuvre un tel procédé. Elle a enfin pour objet une architecture électrique équipant un véhicule automobile, l'architecture électrique comprenant un tel dispositif d'asservissement. [0002] Un véhicule automobile est couramment équipé d'un alternateur apte à fournir une énergie électrique à des charges de nature quelconque que comporte le véhicule automobile. Le véhicule automobile est aussi équipé d'un stockeur d'énergie électrique, tel qu'une batterie au plomb, une batterie lithium-ion ou analogue. Le stockeur d'énergie électrique est notamment constitué d'une pluralité de cellules qui sont montées en série les unes avec les autres. [0003] Il est connu de piloter en tension l'alternateur mais un tel pilotage n'est pas adapté pour un stockeur d'énergie électrique du type Lithium-Ion en raison du fait qu'un courant entrant ou un courant sortant du stockeur d'énergie électrique n'est pas maitrisé. Une telle absence de maitrise est susceptible de générer une saturation en courant de l'alternateur, notamment de l'ordre de 150 A. Une telle saturation risque de provoquer un échauffement préjudiciable de l'alternateur ainsi qu'une détérioration rapide du stockeur d'énergie électrique, ce qu'il est souhaitable d'éviter. [0004] Un but de la présente invention est de proposer un procédé de pilotage d'un alternateur d'un véhicule automobile qui répond de manière satisfaisante aux problèmes susvisés. Plus particulièrement, un but de la présente invention est de proposer un procédé de pilotage d'une tension de commande de l'alternateur, qui soit précis, fiable et efficace quel que soit la nature d'un stockeur d'énergie électrique qui équipe le véhicule automobile. Un autre but est de proposer un dispositif d'asservissement apte à mettre en oeuvre un tel procédé. Un autre but est de proposer une architecture électrique comprenant un tel dispositif d'asservissement, l'architecture électrique comprenant un tel dispositif d'asservissement. [0005] Dans sa généralité, un procédé de pilotage de la présente invention est un procédé de pilotage comprenant un asservissement d'une tension de commande d'un alternateur équipant un véhicule automobile simultanément à une tension de batterie appliquée à un stockeur d'énergie électrique ainsi qu'à un courant, indifféremment entrant ou sortant, du stockeur d'énergie électrique. [0006] Un procédé de la présente invention est un procédé de pilotage d'une tension de commande d'un alternateur équipant un véhicule automobile. [0007] Le procédé de pilotage comprend un asservissement de la tension de commande simultanément à une tension de batterie appliquée à un stockeur d'énergie électrique ainsi qu'à un courant, indifféremment entrant ou sortant, du stockeur d'énergie électrique. [0008] Le procédé comprend avantageusement un asservissement de la tension de commande à deux consignes, dont une consigne de tension et une consigne de courant, qui sont délivrées par un pilote constitutif d'un dispositif d'asservissement. [0009] Le procédé comprend avantageusement un asservissement de la tension de commande à deux images, dont une première image du courant reçue d'un adaptateur de courant-tension constitutif du dispositif d'asservissement et une deuxième image de la tension reçue d'un adaptateur tension-tension constitutif du dispositif d'asservissement. [0010] Le dispositif d'asservissement comprend avantageusement le pilote, l'adaptateur de courant-tension, l'adaptateur tension-tension ainsi qu'un additionneur, un correcteur proportionnel intégral et un amplificateur d'adaptation. [0011] L'amplificateur d'adaptation comporte avantageusement un amplificateur opérationnel comprenant une première ligne d'entrée pourvue d'une deuxième résistance, d'un point de jonction et d'une ligne de dérive. [0012] L'amplificateur opérationnel comprend avantageusement une deuxième ligne d'entrée pourvue de trois lignes de dérivation. [0013] Le point de jonction est avantageusement constitutif d'une connexion interposée entre une première sortie d'un convertisseur digital-analogique qui délivre une tension de consigne analogique. [0014] Le convertisseur digital-analogique est avantageusement constitutif du correcteur proportionnel intégral. [0015] Une architecture de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que l'architecture électrique comprend un tel dispositif. [0016] Un véhicule de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que le véhicule automobile est équipé d'une telle architecture électrique. [0017] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : [0018] La figure 1 est une vue schématique d'une architecture électrique équipant un véhicule automobile et qui comprend un dispositif de pilotage de la présente invention. [0019] La figure 2 est une vue schématique partielle du dispositif de pilotage représenté sur la figure précédente. [0020] La figure 3a est une représentation schématique d'une tension de commande d'un alternateur et d'une tension de batterie d'un stockeur d'énergie électrique en fonction du temps à partir d'une mise en oeuvre d'un procédé de pilotage de la présente invention. [0021] La figure 3b est une représentation schématique d'une tension de consigne analogique appliquée à un dispositif d'asservissement de la présente invention en fonction du temps. [0022] Sur la figure 1, un véhicule automobile est équipé d'une architecture électrique 1 comprenant un stockeur d'énergie électrique 2 qui est par exemple constitué d'une batterie au plomb, d'une batterie Lithium-Ion ou analogue. Préférentiellement, le stockeur d'énergie électrique 2 est une batterie Lithium-Ion constituée d'une pluralité de cellules électriques montées en série les uns avec les autres. Le stockeur d'énergie électrique 2 est par exemple apte à délivrer une tension de 14 V ou bien de 48 V, voire une tension d'une valeur quelconque comprise entre 14 V et 48 V. [0023] L'architecture électrique 1 comprend également un alternateur 3 apte à délivrer une tension continue à des charges électriques 4 qui équipent le véhicule automobile. La mise en oeuvre de l'alternateur 3 est placé sous la dépendance d'une tension de commande SENSE. [0024] Les charges électriques 4 sont constituées de dispositifs électriques quelconques nécessaires ou accessoires au fonctionnement du véhicule automobile. [0025] L'architecture électrique 1 comprend également une unité de contrôle électronique 5 qui contrôle notamment un fonctionnement de l'alternateur 3. L'unité de contrôle électronique 5 est indifféremment l'unité de contrôle électronique du véhicule automobile, ou bien une unité de contrôle électronique dédiée à la mise en oeuvre des charges électriques particulières 4. [0026] Le stockeur d'énergie électrique 2 délivre un courant iBatt à une tension de batterie VBatt pour la mise en oeuvre de l'alternateur 3, de l'unité de contrôle électronique 5 et des charges électriques 4. [0027] Dans sa généralité, un procédé de pilotage de l'alternateur 3 selon la présente invention est un procédé de pilotage comprenant un asservissement de la tension de commande SENSE de l'alternateur 3 simultanément à la tension de batterie VBatt appliquée au stockeur d'énergie électrique 2 ainsi qu'au courant iBatt, indifféremment entrant ou sortant, du stockeur d'énergie électrique 2. [0028] Plus particulièrement, la présente invention propose avantageusement d'asservir la tension de commande SENSE de l'alternateur 3 à deux consignes, dont une consigne de tension CVBatt et une consigne de courant ClBatt, qui sont délivrées par un pilote 6 constitutif d'un dispositif d'asservissement 7 de la présente invention. La consigne de tension CVBatt est par exemple de l'ordre de 12,3 V ou de 14 V. La consigne de courant ClBatt est indifféremment positive ou négative, et est susceptible d'être de l'ordre de -5 A ou de l'ordre de 30 A par exemple. [0029] Le dispositif d'asservissement 7 est constitutif de l'architecture électrique susvisée 1. Le pilote 6 est en relation avec l'unité de contrôle électronique 5 par l'intermédiaire d'une ligne de consigne 8. Le pilote 6 délivre la consigne de tension CVBatt et la consigne de courant ClBatt à un additionneur 9. Ce dernier reçoit d'un adaptateur de courant-tension 10 une première image 11 du courant iBatt et d'un adaptateur tension-tension 12 une deuxième image 13 de la tension VBatt. L'additionneur 9 délivre une tension résultante 14 qui résulte de la somme de la consigne de tension CVBatt et de la consigne de courant ClBatt défalquée de la première image 11 et de la deuxième image 13. Autrement dit, l'additionneur 9 permet de soustraire aux auxdites consignes CVBatt et ClBatt des retours en courant et en tension, respectivement représentés par la première image 11 et la deuxième image 13. La tension résultante 14 constitue ainsi une erreur faible qui est reçue par un correcteur proportionnel intégral PI, indifféremment analogique ou numérique, qui transmet une tension de consigne analogique DA 16bits spi à un amplificateur d'adaptation B. L'amplificateur d'adaptation B transmet à son tour la tension de commande SENSE à l'alternateur 3. Autrement dit, l'amplificateur d'adaptation B permet d'adapter la tension de consigne analogique DA 16bits spi en la tension de commande SENSE adaptée à l'alternateur 3. [0030] Autrement dit, le dispositif d'asservissement 7 utilise la mesure de la tension de batterie VBatt par l'adaptateur tension-tension 12, la mesure du courant iBatt, le pilote 6 en liaison avec l'unité de contrôle électronique 5, l'additionneur 9 recevant la consigne de tension CVBatt et la consigne de courant ClBatt depuis le pilote 6 ainsi que la première image 11 du courant iBatt et la deuxième image 13 de la tension de batterie VBatt, le correcteur proportionnel intégral PI et l'amplificateur d'adaptation B pour piloter la tension de commande SENSE à l'intérieur d'une plage adaptée à l'alternateur 3. [0031] A titre d'exemple non limitatif, la tension de commande SENSE est par exemple donnée par l'équation [1] ci-dessous, la tension de batterie VBatt pouvant varier de 11V à 15V par exemple : [0032] VBatt_ 3V SENSE VBatt + 3V [1] [0033] Sur la figure 2, est illustré partiellement un exemple de réalisation du correcteur proportionnel intégral PI et de l'amplificateur d'adaptation B. [0034] Le correcteur intégral PI comprend une unité de calcul numérique et un convertisseur digital-analogique qui comporte une première sortie 15 qui délivre la tension de consigne analogique DA 16bits spi. A cet effet, la première sortie 15 est en relation avec une connexion 17 qui est en relation avec une première ligne d'entrée 18 d'un amplificateur opérationnel AO que comprend l'amplificateur d'adaptation B. La connexion 17 comprend une première résistance R108, par exemple de 10 000 ohms. La première ligne d'entrée 18 est quant à elle pourvue d'une deuxième résistance R104, par exemple de l'ordre de 20 000 ohms. La première ligne d'entrée 18 est portée à la tension de batterie VBatt. La première ligne d'entrée 18 est en relation avec une ligne de dérive 19 qui comprend un premier condensateur C88, par exemple de 1 000 pF. La ligne de dérive 19 et la deuxième résistance R104 sont situés de part et d'autre d'un point de jonction 20 de la connexion 17 sur la première ligne d'entrée 18. La ligne de dérive 19 est interposée entre le point de jonction 20 et l'amplificateur opérationnel AO. [0035] L'amplificateur opérationnel AO comprend une deuxième ligne d'entrée 21 qui est en relation avec trois lignes de dérivation 22,23,24. La deuxième ligne d'entrée 21 est pourvue d'une troisième résistance R123, par exemple de 10 000 ohms. Une première ligne de dérivation 22 est équipée d'une quatrième résistance R114, par exemple de 20 000 ohms. Une deuxième ligne de dérivation 23 est pourvue d'un deuxième condensateur C97, par exemple de 10 000 pF. La première ligne de dérivation est interposée entre la deuxième ligne d'entrée 21 la deuxième ligne de dérivation 23. Une troisième ligne de dérivation 24 est pourvue d'une cinquième résistance R120, par exemple de 90 900 ohms. La deuxième ligne de dérivation 23 est interposée entre la deuxième ligne d'entrée 21 et une ligne de sortie 24 de l'amplificateur opérationnel AO. La ligne de sortie 24 est équipée d'une sixième résistance R108, qui est indifféremment de 0 ohms ou de quelques ohms. [0036] Sur les figures 3a et 3b, on é représenté un exemple de réalisation de la présente invention. [0037] Sur la figure 3a, on a représenté schématiquement en fonction du temps la tension de commande SENSE de l'alternateur 3 et la tension de batterie VBatt du stockeur d'énergie électrique 2 selon le procédé de pilotage de la présente invention. La tension de commande SENSE varie linéairement de manière croissante entre 10,5 volts et 15,8 volts. [0038] Sur la figure 3b, on a représenté schématiquement en fonction du temps la tension de consigne analogique DA 16bits spi qui varie linéairement de manière croissante entre 0 volts et 2,5 volts. [0039] Dans cet exemple de réalisation, un point d'équilibre X est obtenu pour une tension de consigne analogique DA 16bits spi de 1,25 volts et une tension de commande SENSE de 13,1 volts. [0040] L'ensemble de ces dispositions est tel que le procédé de pilotage de la tension de commande SENSE de l'alternateur 3 est précis, fiable et efficace quel que soit la nature du stockeur d'énergie électrique 2, ce dernier étant préférentiellement une batterie Lithium- Ion, un tel procédé évitant un échauffement du stockeur d'énergie électrique 2, tout en garantissant un minimum d'émission de dioxyde de carbone par le véhicule automobile équipé d'un tel dispositif d'asservissement 7.

Claims

REVENDICATIONS: 1. Procédé de pilotage d'une tension de commande (SENSE) d'un alternateur (3) équipant un véhicule automobile, caractérisé en ce que le procédé de pilotage comprend un asservissement de la tension de commande (SENSE) simultanément à une tension de batterie (VBatt) appliquée à un stockeur d'énergie électrique (2) ainsi qu'à un courant (iBatt), indifféremment entrant ou sortant, du stockeur d'énergie électrique (2).
2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le procédé comprend un asservissement de la tension de commande (SENSE) à deux consignes, dont une consigne de tension (CVBatt) et une consigne de courant (ClBatt), qui sont délivrées par un pilote (6) constitutif d'un dispositif d'asservissement (7).
3. Procédé selon la revendications 2, caractérisé en ce que le procédé comprend un asservissement de la tension de commande (SENSE) à deux images (11,13), dont une première image (11) du courant (iBatt) reçue d'un adaptateur de courant-tension (10) constitutif du dispositif d'asservissement (7) et une deuxième image (13) de la tension (VBatt) reçue d'un adaptateur tension-tension (12) constitutif du dispositif d'asservissement (7).
4. Dispositif d'asservissement (7) pour la mise en oeuvre d'un procédé selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le dispositif d'asservissement (7) comprend le pilote (6), l'adaptateur de courant-tension (10), l'adaptateur tension- tension (12) ainsi qu'un additionneur (9), un correcteur proportionnel intégral (PI) et un amplificateur d'adaptation (B).
5. Dispositif d'asservissement (7) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'amplificateur d'adaptation (B) comporte un amplificateur opérationnel (AO) comprenant une première ligne d'entrée (18) pourvue d'une deuxième résistance (R104), d'un point de jonction (20) et d'une ligne de dérive (19).
6. Dispositif d'asservissement (7) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'amplificateur opérationnel (AO) comprend une deuxième ligne d'entrée (21) pourvue de trois lignes de dérivation (22,23,24).
7. Dispositif d'asservissement (7) selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le point de jonction (20) est constitutif d'une connexion (17) interposée entre une première sortie (15) d'un convertisseur digital-analogique qui délivre une tension de consigne analogique (DA_16bits_spi).
8. Dispositif d'asservissement (7) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le convertisseur digital-analogique est constitutif du correcteur proportionnel intégral (PI).
9. Architecture électrique (1) comprenant un dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 4 à 8.
10. Véhicule automobile équipé d'une architecture électrique selon la revendication 9.10