FR3011992A1

FR3011992A1 -

Info

Publication number: FR3011992A1
Application number: FR1459287A
Authority: FR
Inventors: Hideaki Nakayama; Harumi Horihata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2015-04-17
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: DE102014114122B4; FR3011992B1; JP2015080319A; CN104579064A; CN104579064B; JP6123627B2; US9312683B2; US20150102782A1; DE102014114122A1

Abstract

Une machine tournante électrique montée sur un véhicule comporte un enroulement de champ enroulé sur un rotor pour aimanter une pièce polaire du rotor, un enroulement de stator pour générer une tension alternative en fonction d'un champ magnétique rotatif généré par la pièce polaire, un convertisseur de puissance pour convertir la tension alternative en une tension continue et pour délivrer en sortie la tension continue à travers une première ligne d'alimentation électrique reliée à une borne de sortie de celui-ci, et une section de traitement de surtension pour effectuer une opération de protection contre la surtension lorsqu'une tension de la borne de sortie du convertisseur de puissance dépasse une tension seuil. La section de traitement de surtension est alimentée en puissance de fonctionnement à travers une deuxième ligne d'alimentation électrique prévue séparément de la première ligne d'alimentation électrique.

Description

MACHINE TOURNANTE ÉLECTRIQUE MONTÉE SUR UN VÉHICULE ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'Invention La présente invention se rapporte à une machine tournante électrique montée sur un véhicule pour un véhicule tel qu'une voiture automobile ou un camion. 2. Description de l'Art Antérieur Un générateur monté sur un véhicule est destiné à alimenter une batterie d'un véhicule en puissance de charge à travers un câble de charge relié à ses bornes de sortie, la batterie alimentant en puissance de fonctionnement divers charges électriques montées sur le véhicule. Si le câble de charge sort ou se détache des bornes de sortie du générateur ou des bornes de la batterie lorsque le générateur génère de la puissance, une haute tension instantanée appelée « surtension » se produit au niveau des bornes de sortie du générateur. La haute tension peut dépasser 100 V en fonction du courant de sortie du générateur. Cette haute tension peut rompre ou endommager les charges électriques montées sur le véhicule ou des composants du générateur. En conséquence, il est nécessaire de prendre des contre-mesures contre la surtension. Un générateur monté sur un véhicule avec un circuit de protection contre la surtension est connu. Par exemple, en se référant à la Demande de Brevet Japonais rendue publique No. H09-219938. Le générateur monté sur un véhicule décrit dans cette documentation a la structure dans laquelle les éléments côté bas d'un circuit à pont du générateur sont constitués de transistors MOS, et ces transistors MOS sont mis à l'état passant lorsqu'une surtension se produit et la tension de sortie du générateur dépasse une tension de référence. Lorsque la tension de sortie chute en dessous de la tension de référence après la mise à l'état passant des éléments côté bas (transistors MOS), les transistors MOS sont mis à l'état bloqué, de sorte que le circuit à pont 5 puisse reprendre son opération de redressement. Cependant, le générateur monté sur un véhicule tel que décrit dans la documentation ci-dessus présente le problème suivant, étant donné que la tension de fonctionnement du circuit de protection est alimentée à partir d'une batterie 10 chargée par le générateur, si le câble de charge sort des bornes de la batterie provoquant une surtension, le circuit de protection peut devenir instable. Il est possible de générer la tension de fonctionnement du circuit de protection à partir de la tension de sortie du générateur 15 monté sur un véhicule pour gérer ce problème. Cependant, si la tension de sortie du générateur monté sur un véhicule chute excessivement pendant une longue période en raison de l'opération contre la surtension, il devient difficile pour le circuit de protection de fonctionner normalement. Étant 20 donné que le générateur monté sur un véhicule doit répéter l'opération de génération de puissance temporaire pour empêcher la tension de sortie de chuter plus que nécessaire, la tension de sortie prend beaucoup de temps à revenir à sa valeur normale vu que l'énergie accumulée dans 25 l'enroulement de stator en raison de la surtension prend beaucoup de temps à disparaître. RÉSUMÉ 30 Un mode de réalisation exemplaire fournit une machine tournante électrique montée sur un véhicule comportant : un enroulement de champ (2) enroulé sur un rotor (20) pour aimanter une pièce polaire du rotor (20) ; un enroulement de stator (1A, 18) pour générer une 35 tension alternative en fonction d'un champ magnétique rotatif généré par la pièce polaire ; un convertisseur de puissance (3A, 3B) pour convertir la tension alternative en une tension continue et pour délivrer en sortie la tension continue à travers une première ligne d'alimentation électrique reliée à une borne de sortie de celui-ci ; et une section de traitement de surtension (82, 84) pour effectuer une opération de protection contre la surtension lorsqu'une tension de la borne de sortie du convertisseur de puissance (3A, 3B) dépasse une première tension seuil, la section de traitement de surtension (82, 84) étant alimentée en puissance de fonctionnement à travers une deuxième ligne d'alimentation électrique prévue séparément de la première ligne d'alimentation électrique. Selon le mode de réalisation exemplaire, une machine tournante électrique montée sur un véhicule capable d'effectuer de manière fiable une opération de protection contre la surtension, et de ramener sa tension de sortie à sa valeur normale en peu de temps, est prévue. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention 20 ressortiront de la description suivante comportant les dessins et les revendications. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 25 Dans les dessins annexés : La figure 1 est un diagramme montrant la structure d'un générateur monté sur un véhicule en tant que mode de réalisation de l'invention ; La figure 2 est un diagramme montrant la structure 30 d'un module MOS monté sur une carte de circuit imprimé de commande incluse dans le générateur monté sur un véhicule ; La figure 3 est un diagramme montrant la structure d'un circuit à pont en H monté sur la carte de circuit imprimé de commande incluse dans le générateur monté sur un 35 véhicule ; La figure 4 est un diagramme montrant un agencement d'un capteur d'angle de rotation destiné à être utilisé dans le générateur monté sur un véhicule ; La figure 5 est un diagramme montrant une structure 5 permettant d'effectuer une protection contre la surtension montée sur la carte de circuit imprimé de commande incluse dans le générateur monté sur un véhicule ; La figure 6 est un diagramme montrant la structure de circuit d'un circuit de commande monté sur la carte de 10 circuit imprimé de commande incluse dans le générateur monté sur un véhicule ; La figure 7 est un diagramme montrant la structure d'une section de traitement de LD du circuit de commande ; La figure 8 est un chronogramme pour expliquer un 15 exemple de détermination d'une fin d'une surtension ; et La figure 9 est un chronogramme pour expliquer un autre exemple de détermination d'une fin d'une surtension. MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS DE L'INVENTION 20 Premier mode de réalisation La figure 1 est un diagramme montrant la structure d'un générateur monté sur un véhicule 100 en tant que mode 25 de réalisation de l'invention. Comme le montre la figure 1, la machine tournante électrique 100 comporte deux enroulements de stator lA et 1B, un enroulement de champ 2, deux groupes de modules MOS 3A et 3B, un circuit d'attaque de phases UVW 4A, un circuit 30 d'attaque de phases XYZ 4B, un circuit à pont en H 5, un circuit d'attaque à pont en H 6, un capteur d'angle de rotation 7, un circuit de commande 8, un circuit d'entrée/sortie 9, un circuit d'alimentation électrique 10, une diode 11 et un condensateur 12. La machine tournante 35 électrique 100 est un ISG (démarreur-générateur intégré) capable de fonctionner en tant que moteur dans un mode moteur et de fonctionner en tant que générateur dans un mode générateur. L'enroulement de stator lA est un enroulement triphasé comportant un enroulement de phase U, un enroulement de 5 phase V et un enroulement de phase W qui sont enroulés sur un noyau de stator (non représenté). L'enroulement de stator 1B est un enroulement triphasé comportant un enroulement de phase X, un enroulement de phase Y et un enroulement de phase Z qui sont enroulés sur le noyau de 10 stator à une position dont l'angle électrique est dévié de 30 degrés de l'enroulement de stator 1A. Les enroulements de stator lA et 1B constituent un stator. Le nombre des phases des enroulements de stator lA et 1B peut être autre que trois. 15 L'enroulement de champ 2, qui est enroulé sur une pièce polaire (non représentée) pour former un rotor, amène le rotor à générer un champ magnétique. Le rotor comporte un arbre rotatif qui transmet et reçoit une puissance d'attaque avec un moteur de véhicule à travers une courroie 20 ou un engrenage. Le groupe de modules MOS 3A est relié à l'enroulement de stator lA de manière à former un circuit à pont triphasé. Le groupe de modules MOS 3A fonctionne en tant que convertisseur de puissance qui convertit une tension 25 alternative induite dans l'enroulement de stator lA en une tension continue dans le mode générateur, et convertit une tension continue alimentée de l'extérieur (une batterie haute tension 200, dans ce mode de réalisation) en une tension alternative devant être appliquée à l'enroulement 30 de stator lA dans le mode moteur. Le groupe de modules MOS 3A comporte trois modules MOS 3AU, 3AV et 3AW correspondant aux trois phases de l'enroulement de stator 1A. Le module MOS 3AU est relié à l'enroulement de phase U de l'enroulement de stator 1A. Le module MOS 3AV est relié à 35 l'enroulement de phase V de l'enroulement de stator 1A. Le module MOS 3AW est relié à l'enroulement de phase W de l'enroulement de stator 1A. Comme le montre la figure 2, le module MOS 3AU comporte deux transistors MOS 30 et 31, et une résistance 5 de détection de courant 32. Le transistor MOS 30 est un élément de commutation à bras supérieur (côté haut) qui est relié à l'enroulement de phase U de l'enroulement de stator lA au niveau de sa source et relié à une borne d'alimentation électrique PB au niveau de son drain. La 10 borne d'alimentation électrique PB est reliée à la batterie haute tension 200 dont la sortie nominale est de 48 V, par exemple, et à la borne positive d'une charge haute tension 210. Le transistor MOS 31 est un élément de commutation à bras inférieur (côté bas) qui est relié à l'enroulement de 15 phase U au niveau de son drain et à une borne de masse d'alimentation PGND à travers la résistance de détection de courant 32 au niveau de sa source. Un circuit en série des deux résistances 30 et 31 est interposé entre les électrodes positive et négative de la batterie haute 20 tension 200, le noeud de liaison des deux résistances 30 et 31 étant relié à l'enroulement de phase U à travers une borne P. La grille et la source du transistor MOS 30, la grille du transistor MOS 31 et les deux extrémités de la résistance de détection de courant 32 sont reliées au 25 circuit d'attaque de phases UVW 4A. Chacun des transistors MOS 30 et 31 est relié à une diode entre la source et le drain. La diode est une diode parasite (diode de corps) du transistor MOS 30 ou 31. Une diode discrète peut être reliée en parallèle à la diode 30 parasite. Au moins l'un des éléments de commutation à bras supérieur et bras inférieur peut être formé d'un élément autre qu'un transistor MOS. Les modules MOS 3AV et 3AW, et des modules MOS 3BX, 3BY et 3BZ expliqués plus tard ont principalement la même 35 structure que le module MOS 3AU. En conséquence, une explication détaillée de ceux-ci est omise.

Le groupe de modules MOS 3B est relié à l'enroulement de stator 1B de manière à former un circuit à pont triphasé. Le groupe de modules MOS 3B fonctionne en tant que convertisseur de puissance qui convertit une tension alternative induite dans l'enroulement de stator 1B en une tension continue dans le mode générateur, et convertit la tension continue alimentée de l'extérieur (la batterie haute tension 200, dans ce mode de réalisation) en une tension alternative devant être appliquée à l'enroulement de stator 1B dans le mode moteur. Le groupe de modules MOS 3B comporte trois modules MOS 3BX, 3BY et 3BZ correspondant aux trois phases de l'enroulement de stator 1B. Le module MOS 3BX est relié à l'enroulement de phase X de l'enroulement de stator 1B. Le module MOS 3BY est relié à l'enroulement de phase Y de l'enroulement de stator 1B. Le module MOS 3BZ est relié à l'enroulement de phase Z de l'enroulement de stator 1B. Le circuit d'attaque de phases UVW 4A génère des signaux de commande devant être appliqués aux transistors MOS 30 et 31 inclus dans chacun des trois modules MOS 3AU, 3AV et 3AW, et amplifie la tension entre les deux extrémités de la résistance de détection de courant 32. Le circuit d'attaque de phases XYZ 4B génère des signaux de commande devant être appliqués aux transistors MOS 30 et 31 inclus dans chacun des trois modules MOS 3BX, 3BY et 3BZ, et amplifie la tension entre les deux extrémités de la résistance de détection de courant 32. Le groupe de modules MOS 3A et le circuit d'attaque de phases UVW 4A constituent un premier dispositif onduleur. Le groupe de modules MOS 3B et le circuit d'attaque de phases XYZ 4B constituent un deuxième dispositif onduleur. Le circuit à pont en H 5 est un circuit d'excitation relié aux deux extrémités de l'enroulement de champ 2 pour alimenter en courant d'excitation l'enroulement de champ 2.

Comme le montre la figure 3, le circuit à pont en H 5 comporte deux transistors MOS 50 et 51, deux diodes 52 et 53 et une résistance de détection de courant 54. Le transistor MOS 50 sur le côté haut et la diode 52 sur le côté bas sont reliés l'un(e) à l'autre. Le noeud de liaison entre ceux-ci est relié à une extrémité de l'enroulement de champ 2. La diode 53 sur le côté haut, le transistor MOS 51 sur le côté bas et la résistance de détection de courant 54 sont reliés en série. Le noeud de liaison entre la diode 53 et le transistor MOS 51 est relié à l'autre extrémité de l'enroulement de champ 2. Le circuit à pont en H 5 est relié à la fois à la borne d'alimentation électrique PB et à la borne de masse d'alimentation PGND. Lorsque les transistors MOS 50 et 51 sont mis à l'état passant, l'enroulement de champ 2 est alimenté en courant d'excitation à partir du circuit à pont en H 5. Lorsque l'un des transistors MOS 50 et 51 est mis à l'état bloqué, l'alimentation en courant d'excitation est arrêtée, et le courant d'excitation peut être mis en circulation dans l'enroulement de champ 2 à travers la diode 52 ou 53. Le circuit d'attaque à pont en H 6 génère des signaux d'attaque devant être appliqués aux grilles des transistors MOS 50 et 51 du circuit à pont en H 5, et amplifie la tension entre les deux extrémités de la résistance de détection de courant 54. Le capteur d'angle de rotation 7 détecte l'angle de 25 rotation du rotor. Le capteur d'angle de rotation 7 peut être formé d'un aimant permanent et de dispositifs à effet Hall, par exemple. Dans ce mode de réalisation, comme le montre la figure 4, le capteur d'angle de rotation 7 est formé d'un aimant permanent 22 fixé au niveau de la pointe 30 de l'arbre rotatif 21 du rotor 20, et de dispositifs à effet Hall 23 et 24 qui sont disposés à l'opposé de l'aimant permanent 22 et de manière décalée de 90 degrés l'un par rapport à l'autre. L'angle de rotation du rotor 20 peut être déterminé sur la base des sorties des dispositifs 35 à effet Hall 23 et 24.

Le circuit de commande 8 commande la totalité de la machine tournante électrique 100. Le circuit de commande 8 comporte des convertisseurs A/N (analogique/numérique) et des convertisseurs N/A (numérique/analogique) pour un 5 échange de signaux avec des composants externes. Dans ce mode de réalisation, le circuit de commande 8 est constitué d'un micro-ordinateur, et amène la machine tournante électrique 100 à fonctionner en tant que moteur ou générateur, et effectue divers opérations incluant une 10 opération de protection contre la surtension par l'exécution de programmes de commande pour commander le circuit d'attaque UVW 4A, le circuit d'attaque XYZ 4B et le circuit d'attaque à pont en H 6. Le circuit d'entrée/sortie 9 est destiné à échanger 15 des signaux avec l'extérieur à travers un harnais de commande 310, et à convertir les niveaux de la tension aux bornes de la batterie haute tension 200 et de la tension de la borne de masse d'alimentation PGND. Le circuit d'entrée/sortie 9, qui est une interface d'entrée/sortie 20 pour traiter des signaux ou des tensions fourni(e)s en entrée à celle-ci, ou délivré(e)s en sortie à partir de celle-ci, peut être formé en circuit intégré personnalisé, par exemple. Le circuit d'alimentation électrique 10 est relié à 25 une batterie basse tension 202 (une deuxième batterie) de sortie nominale de 12 V, et génère une tension de fonctionnement de 5 V par lissage de la sortie d'un élément de commutation qui est mis à l'état passant et bloqué périodiquement en utilisant un condensateur, par exemple. 30 Le circuit d'attaque de phases UVW 4A, le circuit d'attaque de phases XYZ 4B, le circuit d'attaque à pont en H 6, le capteur d'angle de rotation 7, le circuit de commande 8 et le circuit d'entrée/sortie 9 fonctionnent sur cette attaque de fonctionnement. 35 Le condensateur 12 est destiné à éliminer ou à réduire un bruit de commutation se produisant lorsque les transistors MOS 30 et 31 sont mis à l'état passant et bloqué dans le mode moteur. La figure 1 montre qu'un seul condensateur 12 est utilisé. Toutefois, deux ou plusieurs condensateurs peuvent être utilisés en fonction du niveau du bruit de commutation. Le circuit d'attaque de phases UVW 4A, le circuit d'attaque de phases XYZ 4B, le circuit à pont en H 5, le circuit d'attaque à pont en H 6, le capteur d'angle de rotation 7 (à l'exclusion de l'aimant permanent fixé au rotor), le circuit de commande 8, le circuit d'entrée/sortie 9, et le circuit d'alimentation électrique 10 sont montés sur une carte de circuit imprimé de commande 102. Comme le montre la Figure 1, la machine tournante électrique 100 est pourvue d'un connecteur 400 auquel la borne d'alimentation électrique PB, la borne de masse d'alimentation PGND, une borne de puissance de commande CB et le harnais de commande 310 sont montés. La borne d'alimentation électrique PB, qui est une borne d'entrée/sortie positive haute tension, est reliée à la batterie haute tension 200 et à la charge haute tension 210 à travers un câble (une première ligne d'alimentation électrique). La borne de puissance de commande CB, qui est une borne d'entrée/sortie positive basse tension, est reliée à la batterie basse tension 202 et à une charge basse tension 204 à travers un câble (une deuxième ligne d'alimentation électrique). La borne de masse d'alimentation PGND en tant que première borne de masse est destinée à mettre à la terre la 30 circuiterie du système électrique. La borne de masse d'alimentation PGND est reliée à un châssis de véhicule 500 à travers un harnais de mise à la terre 320 en tant que première ligne de mise à la terre. La circuiterie du système électrique est constituée des groupes de modules 35 MOS (convertisseurs de puissance) 3A et 3B et du circuit à pont en H (circuit d'excitation) 5. La circuiterie de système électrique comporte les transistors MOS 30, 31, 50 et 51 en tant qu'éléments électriques des enroulements de stator lA et 1B, et l'enroulement de champ 2. La borne de masse de commande CGND, qui est prévue en 5 tant que deuxième borne de masse séparément de la borne de masse d'alimentation PGND, est destinée à mettre à la terre la circuiterie de système de commande. La borne de masse de commande CGND est mise à la terre à travers un câble de mise à la terre 330 (deuxième ligne de mise à la terre) 10 prévu séparément du harnais de mise à la terre 320. La diode 11 est interposée entre la borne de masse de commande CGND et un châssis (désigné par « châssis ISG » ci-après) 110 de la machine tournante électrique 100 à travers un fil interne du circuit d'entrée/sortie 9. Spécifiquement, la 15 cathode de la diode 11 est reliée à une borne de masse de châssis FLMGND qui est reliée au châssis ISG 110. La circuiterie de système de commande est constituée par le circuit d'attaque de phases UVW 4A, le circuit d'attaque de phases XYZ 4B, le circuit d'attaque à pont en H 6, le 20 capteur d'angle de rotation 7, le circuit de commande 8, le circuit d'entrée/sortie 9, et des interrupteurs 13A et 13B et ainsi de suite. Le câble de mise à la terre 330 est relié à une partie au potentiel de masse (0 V) du véhicule. La figure 1, montre que la diode 11 est disposée à 25 l'extérieur du circuit d'entrée/sortie 9. Cependant, la diode 11 peut être disposée à l'intérieur du circuit d'entrée/sortie 9. Le connecteur 400 est destiné à monter le harnais de commande 310, le câble de mise à la terre 330 et d'autres 30 câbles aux diverses bornes (la borne de masse de commande CGND, la borne de puissance de commande CB, par exemple) autres que la borne d'alimentation électrique PB et la borne de masse d'alimentation PGND. Le châssis ISG 110 de la machine tournante électrique 35 100 est un conducteur réalisé en aluminium moulé sous pression, par exemple. Le châssis ISG 110 est fixé à un bloc-moteur 510 par volts. Le bloc moteur 510 est relié au châssis de véhicule 500 par un harnais de mise à la terre 322 Par la suite, l'opération de protection contre la 5 surtension effectuée par la machine tournante électrique 100 ayant la structure décrite ci-dessus est expliquée. L'opération de protection est effectuée dans le cas où au moins l'un des câbles reliés à la borne d'alimentation électrique PB ou à la charge haute tension 210 sort ou se 10 détache de la borne d'alimentation électrique PB, de la borne de la batterie haute tension 200 ou de la borne de la charge haute tension 210, en conséquence de quoi une surtension est provoquée dans laquelle la tension de la borne d'alimentation électrique PB dépasse une tension 15 seuil (une première tension seuil). Comme le montre la Figure 5, le circuit d'entrée/sortie 9 de la machine tournante électrique 100 comporte des résistances 91 et 92, et un convertisseur A/N 94 qui sont dédiés à l'exécution de l'opération de 20 protection contre la surtension. En outre, le circuit de commande 8 comporte une section de détection de LD (surtension) 82 et une section de traitement de LD 84. La section de détection de LD 82 et la section de traitement de LD 84 constituent une section de gestion de surtension. 25 Les résistances 91 et 92 forment un circuit de division pour diviser la tension VPB de la borne d'alimentation électrique PB (la tension de la borne de sortie du convertisseur de puissance) afin de générer la tension divisée V. Le convertisseur A/N 94 convertit la 30 tension divisée VpB, en données de tension de sortie numériques. Le convertisseur A/N 94 peut être inclus dans le circuit de commande 8 au lieu du circuit d'entrée/sortie 9. La section de détection de LD 82 détecte le début et 35 la fin d'une surtension. Spécifiquement, la section de détection de LD 82 détermine, sur la base des données de tension de sortie reçues en provenance du convertisseur A/N 94, qu'une surtension s'est produit si la tension VPB de la borne d'alimentation électrique PB dépasse la première tension seuil V1, et détermine que la surtension a pris fin lorsqu'une condition de fin de LD prédéterminée (expliquée plus tard) a été satisfaite. La section de traitement de LD 84 effectue l'opération de protection contre la surtension pour réduire la tension VPB de la borne d'alimentation électrique PB en dessous de 10 la première tension seuil Vl. Cette opération de protection est effectuée jusqu'à ce que la condition de fin de LD soit satisfaite. Dans ce mode de réalisation qui utilise la batterie haute tension 200 de sortie nominale de 48 V, l'opération de protection contre la surtension est 15 effectuée de sorte que la tension VPB de la borne d'alimentation électrique PB peut être empêchée de dépasser 60 V en réglant la première tension seuil V1 à 58 V, par exemple. Exemple 1 de l'opération de protection contre la 20 surtension : La section de traitement de LD 84 envoie une instruction au circuit d'attaque à pont en H 6 pour arrêter l'alimentation en courant d'excitation de l'enroulement de champ 2, et envoie également une instruction au circuit 25 d'attaque de phases UVW 4A et au circuit d'attaque de phases XYZ 4B pour mettre à l'état passant tous les transistors MOS à bras inférieur (côté bas) 31 inclus dans les groupes de modules MOS 3A et 3B. À ce moment, tous les transistors MOS à bras supérieur (côté haut) 30 sont mis à 30 l'état bloqué. En commandant les transistors MOS 30 et 31 de cette manière, les courants circulant à travers les enroulements de phase des enroulements de stator lA et 1B peuvent être mis en circulation à travers les transistors MOS 31. Par conséquent, la tension VPB de la borne 35 d'alimentation électrique PB peut être réduite rapidement.

De la manière décrite ci-dessus, les transistors MOS à bras inférieur 31 sont mis à l'état passant et les transistors MOS à bras supérieur 30 sont mis à l'état bloqué. Cependant, l'opération de protection contre la surtension peut être effectuée en mettant à l'état passant les transistors MOS à bras supérieur 30 et en mettant à l'état bloqué les transistors MOS à bras inférieur 31. Exemple 2 de l'opération de protection contre la surtension : La section de traitement de LD 84 envoie une instruction au circuit d'attaque à pont en H 6 pour arrêter l'alimentation en courant d'excitation de l'enroulement de champ 2, et envoie également une instruction au circuit d'attaque de phases UVW 4A et au circuit d'attaque de phases XYZ 4B pour régler les courants d'axe q circulant respectivement à travers les enroulements de stator lA et 1B à zéro, et pour régler les courants d'axe d circulant respectivement à travers les enroulements de stator lA et 1B à une valeur prédéterminée autre que zéro afin de réduire le couple de génération de puissance et d'augmenter les courants réactifs. Pour cet exemple 2 de l'opération de protection contre la surtension, la carte de circuit imprimé de commande de la machine tournante électrique 100 a la structure montrée dans les figures 6 et 7.

Comme le montre la Figure 6, dans cette structure, le circuit d'attaque de phases UVW 4A comporte trois amplificateurs 40U, 40V et 40ZW pour amplifier les tensions à travers les résistances de détection de courant 32 du module MOS 3AU, 3AV et 3AW, respectivement. De la même 30 manière, le circuit d'attaque de phases XYZ 4B comporte trois amplificateurs 40X, 40Y et 40Z pour amplifier les tensions à travers les résistances de détection de courant 32 du module MOS 3BX, 3BY et 3BZ, respectivement. Le circuit d'attaque à pont en H 6 comporte un amplificateur 35 60 pour amplifier la tension à travers la résistance de détection de courant 54 du circuit à pont en H 5.

Comme le montre la Figure 6, le circuit de commande 8 comporte la section de détection de LD 82, la section de traitement de LD 84 et sept convertisseurs A/N 80U, 80V, 80W, 80X, 80Y, 80Z et 81. Chacun de ces sept convertisseurs A/N correspond à l'un des amplificateurs du circuit d'attaque de phases UVW 4A, du circuit d'attaque de phases XYZ 4B et du circuit d'attaque à pont en H 6, et convertit la tension de sortie de l'amplificateur correspondant en données numériques (données de courant de phase ou données de courant d'excitation). Comme le montre la Figure 7, la section de traitement de LD 84 comporte un convertisseur triphasé/biphasé 180 correspondant au circuit d'attaque de phases UVW 4A, un additionneur 181, une section de commande de courant 182, un convertisseur biphasé/triphasé 183, une section de commande PWM 184, un convertisseur triphasé/biphasé 280 correspondant au circuit d'attaque de phases XYZ 4B, un additionneur 281, une section de commande de courant 282, un convertisseur biphasé/triphasé 283 et une section de 20 commande PWM 284. La structure correspondant au circuit d'attaque de phases UVW 4A est la même que la structure correspondant au circuit d'attaque de phases XYZ 4B. En conséquence, dans ce qui suit, seulement la structure pour le circuit d'attaque de phases UVW 4A est expliquée. 25 Le convertisseur triphasé/biphasé 180 reçoit en continu les données de courant de phase iu, iv et iw délivrées en sortie par les convertisseurs A/N 80U, 80V et 80W, et les données d'angle de rotation 9 délivrées en sortie par le capteur d'angle de rotation 7. Le 30 convertisseur triphasé/biphasé 180 calcule des données d'axe d id et des données d'axe q iq sur la base de ces données reçues. L'additionneur 181 calcule la différence entre une valeur d'instruction id* pour le courant d'axe d et les 35 données d'axe d calculées id en tant que données de différence d'axe d Aid (Aid = id* - id), et la différence entre une valeur d'instruction q* pour le courant d'axe q et les données d'axe q calculées iq en tant que données de différence d'axe q Aiq (Aiq = iq* - iq). La valeur d'instruction iq* pour le courant d'axe q en rapport avec le couple d'entraînement est réglée à zéro, et la valeur d'instruction id* pour le courant d'axe d en rapport avec la puissance réactive est réglée à une valeur prédéterminée autre que zéro qui peut être une valeur fixe ou déterminée en fonction de la tension VPB et de la résistance de l'enroulement de stator 1A. La figure 7 montre que les données de différence d'axe d Aid et les données de différence d'axe q Aiq sont toutes deux calculées par l'additionneur unique 181. Cependant, en réalité, les données de différence d'axe d Aid et les données de différence d'axe q Aiq sont calculées par deux additionneurs séparés. La section de commande de courant 182 convertit les données de différence d'axe d Aid et les données de différence d'axe q Aiq en données de tension d'axe d Vd et en données de tension d'axe q, respectivement, en effectuant une commande PI ou autre analogue. Le convertisseur biphasé/triphasé 183 reçoit en continu les données de tension Vd et Vq en provenance de la section de commande de courant 182 et les données d'angle de rotation e en provenance du capteur d'angle de rotation 7, et génère des tensions de phase Vu, Vv et Vw correspondant à ces données de tension Vd et Vq. La section de commande PWM 184 génère des signaux PWM nécessaires pour générer les tensions de phase Vu, Vv et Vw dans les enroulements triphasés. Les signaux PWM alimentent le circuit d'attaque de phases UVW 4A. Le circuit d'attaque de phases UVW 4A attaque les transistors MOS 30 et 31 inclus dans chacun des modules MOS 3AU, 3AV et 3AW en fonction des signaux PWM. En effectuant l'opération de protection contre la 35 surtension de la manière décrite ci-dessus, il est possible de dissiper l'énergie accumulée dans les enroulements de stator lA et 1B et le condensateur 12 en raison d'une surtension en réduisant le couple d'entraînement (couple de génération de puissance) et en augmentant les courants réactifs.

Par la suite, des exemples de détermination d'une fin d'une surtension sont expliqués. Exemple 1 de détermination d'une fin d'une surtension : Comme le montre la figure 8, une détermination selon 10 laquelle une surtension a pris fin est faite au moment où la valeur du courant de champ circulant à travers l'enroulement de champ 2 devient égal à zéro (ou en dessous d'une valeur prédéterminée) après l'arrêt de l'alimentation en courant de champ de l'enroulement de champ 2. Dans la 15 figure 9 (également dans la figure 8), « Vpg » indique une variation temporelle de la tension de la borne d'alimentation électrique PB, et « PROTECTION CONTRE LD » indique l'état de l'opération de protection contre la surtension (zone hachurée montrant une période dans 20 laquelle l'opération de protection contre la surtension est en cours). En outre, « SW DE PONT EN H » indique l'état d'alimentation en courant de champ à partir du circuit à pont en H 5 (la zone de haut niveau montrant une période dans laquelle le courant de champ est alimenté, la zone de 25 niveau bas montrant une période dans laquelle l'alimentation est arrêtée). D'ailleurs, étant donné qu'il est nécessaire de mesurer le courant circulant à travers l'enroulement de champ même après l'arrêt de l'alimentation en courant de champ de l'enroulement de champ 2, l'arrêt de 30 l'alimentation en courant de champ est effectué par la mise à l'état bloqué du transistor MOS 50 et la mise à l'état passant du transistor MOS 51 dans le circuit à pont en H 5. Dans la Figure 9, « If » indique une variation temporelle du courant de champ circulant à travers l'enroulement de 35 champ 2.

Exemple 2 de détermination d'une fin d'une surtension : Comme le montre la figure 9, une détermination selon laquelle une surtension a pris fin est faite au moment où la tension VPB de la borne d'alimentation électrique PB diminue en dessous d'une deuxième tension seuil V2 après l'arrêt de l'alimentation en courant de champ de l'enroulement de champ 2. Lorsque la sortie nominale de la batterie haute tension 200 est 48 V, la deuxième tension seuil V2 est réglée à 52 V, par exemple. La valeur de 52 V de la deuxième tension seuil V2 est la tension de génération de puissance dans l'état normal. Cependant, la deuxième tension seuil V2 peut être réglée de manière à être supérieure à la tension de génération de puissance normale ou inférieure à celle-ci. Une détermination d'une fin d'une surtension peut être faite au moment où à la fois les conditions ci-dessus dans l'exemple 1 et l'exemple 2 sont satisfaites. Comme expliqué ci-dessus, selon la machine tournante électrique 100 de ce mode de réalisation, même si la borne de sortie (borne d'alimentation électrique PB) ou la charge électrique 2 est déconnectée électriquement de la première ligne d'alimentation électrique provoquant une surtension, l'opération de protection contre la surtension peut être effectuée de manière fiable en raison du fait que les composants destinés à effectuer l'opération de protection contre la surtension incluant la section de détection de LD 82 et la section de traitement de LD 84 sont alimentés en puissance à travers la deuxième ligne d'alimentation électrique. En outre, étant donné qu'il n'est pas nécessaire d'effectuer l'opération de génération de puissance périodiquement pour empêcher la tension de la borne de sortie de chuter de manière excessive, l'énergie accumulée dans les enroulements de stator lA et 1B peut être dissipée rapidement et par conséquent le temps nécessaire pour que la tension de la borne de sortie revienne à sa valeur normale peut être raccourci. La section de détection de LD 82 et la section de traitement de LD 84 sont alimentées en puissance provenant du circuit d'alimentation électrique 10 relié à la batterie basse tension 202. En conséquence, la puissance nécessaire pour effectuer l'opération de protection contre la surtension peut être obtenue de manière fiable. La section de traitement de LD 84 effectue l'opération 10 de protection contre la surtension en réduisant le couple de génération de puissance et en augmentant les courants réactifs. Spécifiquement, la section de traitement de LD 84 effectue l'opération de protection contre la surtension en commandant le courant d'axe q pour être égal à zéro et en 15 commandant le courant d'axe d pour être égal une valeur prédéterminée autre que zéro pour chacun des enroulements de stator lA et 1B. Il est ainsi possible de réduire la tension de sortie rapidement sans placer une charge importante sur le moteur.

20 En variante, la section de traitement de LD 84 effectue l'opération de protection contre la surtension en mettant à l'état passant tous les transistors MOS à bras supérieur 30 (ou les transistors MOS à bras inférieur 31) inclus dans les groupes de modules MOS 3A et 3B. Il est 25 ainsi possible de réduire la tension de sortie due à une surtension par une simple commande. La section de détection de LD 82 détermine qu'une surtension a pris fin au moment où la tension VPB (tension de sortie) de la borne d'alimentation électrique PB diminue 30 en dessous de la deuxième tension seuil V2 inférieure à la première tension seuil Vl. En conséquence, en surveillant la tension de la borne de sortie, une fin d'une surtension peut être facilement déterminée. En variante, la section de détection de LD 82 35 détermine qu'une surtension a pris fin au moment où le courant circulant réellement à travers l'enroulement de champ 2 après l'arrêt de l'alimentation en courant de champ de l'enroulement de champ 2 diminue en dessous de zéro ou d'une valeur prédéterminée. En surveillant le courant circulant à travers l'enroulement de champ 2, il est possible de déterminer que l'énergie accumulée dans les enroulements de stator lA et 1B en raison d'une surtension a disparu et la surtension a pris fin. Il est évident que diverses modifications puissent être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus. Par 10 exemple, la machine tournante électrique 100 du mode de réalisation ci-dessus comporte deux enroulements de stator lA et 1B, et deux groupes de modules MOS 3A et 3B. Cependant, la présente invention peut être appliquée à une machine tournante électrique montée sur un véhicule 15 comportant un ou trois ou plusieurs enroulement(s) de stator, et comportant un ou trois ou plusieurs groupe(s) de modules MOS. Les modes de réalisation préférés expliqués ci-dessus sont donnés à titre d'exemples de l'invention de la 20 présente demande qui est décrite uniquement par les revendications annexées ci-dessous. Il devrait être compris que des modifications des modes de réalisation préférés peuvent être apportées comme ce serait le cas pour l'homme du métier. 25 30 35

Claims

REVENDICATIONS1. Machine tournante électrique montée sur un véhicule comprenant : un enroulement de champ (2) enroulé sur un rotor (20) 5 pour aimanter une pièce polaire du rotor (20) ; un enroulement de stator (1A, 1B) pour générer une tension alternative en fonction d'un champ magnétique rotatif généré par la pièce polaire ; un convertisseur de puissance (3A, 3B) pour convertir 10 la tension alternative en une tension continue et pour délivrer en sortie la tension continue à travers une première ligne d'alimentation électrique reliée à une borne de sortie de celui-ci ; et une section de traitement de surtension (82, 84) pour 15 effectuer une opération de protection contre la surtension lorsqu'une tension de la borne de sortie du convertisseur de puissance (3A, 3B) dépasse une première tension seuil, la section de traitement de surtension (82, 84) étant alimentée en puissance de fonctionnement à travers une 20 deuxième ligne d'alimentation électrique prévue séparément de la première ligne d'alimentation électrique.
2. Machine tournante électrique montée sur un véhicule selon la revendication 1, comprenant en outre un circuit d'alimentation électrique (10) pour alimenter en puissance 25 de fonctionnement la section de traitement de surtension (82, 84), la borne de sortie du convertisseur de puissance (3A, 3B) étant reliée à une première batterie (200) à travers la première ligne d'alimentation électrique, 30 le circuit d'alimentation électrique étant relié à une deuxième batterie (202) prévue séparément de la première batterie (200) à travers la deuxième ligne d'alimentation électrique.
3. Machine tournante électrique montée sur un véhicule 35 selon la revendication 1, dans laquelle la section de traitement de surtension (82, 84) effectue l'opération deprotection contre la surtension en réduisant un couple de génération de puissance de la machine tournante électrique montée sur un véhicule, et en augmentant un courant réactif circulant à travers l'enroulement de stator (1A, 1B).
4. Machine tournante électrique montée sur un véhicule selon la revendication 1, dans laquelle la section de traitement de surtension (82, 84) effectue l'opération de protection contre la surtension en commandant un courant d'axe q circulant à travers l'enroulement de stator (1A, 1B) pour être égal à zéro, et en commandant un courant d'axe d circulant à travers l'enroulement de stator (1A, 1B) pour être égal à une valeur prédéterminée autre que zéro.
5. Machine tournante électrique montée sur un véhicule 15 selon la revendication 1, dans laquelle le convertisseur de puissance (3A, 3B) comporte un circuit à pont ayant un bras supérieur et un bras inférieur reliés en série pour chacun des enroulements de phase de l'enroulement de stator (1A, 1B), au moins l'un parmi le bras supérieur et le bras 20 inférieur étant formé d'un élément de commutation (30, 31), la section de traitement de surtension (82, 84) effectuant l'opération de protection contre la surtension par la mise à l'état passant des éléments de commutation (30, 31) de tous les bras supérieurs ou bras inférieurs. 25
6. Machine tournante électrique montée sur un véhicule selon la revendication 1, dans laquelle la section de traitement de surtension (82, 84) met fin à l'opération de protection contre la surtension à un moment où la tension de la borne de sortie du convertisseur de puissance (3A, 30 3B) diminue en dessous d'une deuxième tension seuil inférieure à la première tension seuil.
7. Machine tournante électrique montée sur un véhicule selon la revendication 1, dans laquelle la section de traitement de surtension (82, 84) arrête l'alimentation en 35 courant de champ de l'enroulement de champ (2) bien que l'opération de protection contre la surtension esteffectuée, et met fin à l'opération de protection contre la surtension à un moment où un courant circulant réellement à travers l'enroulement de champ (2) devient égal à zéro ou à une valeur prédéterminée. 10 15 20 25 30 35