FR3021696A1 - Compresseur de suralimentation de vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

Compresseur de suralimentation de véhicule automobile destiné à un système de suralimentation d'un moteur thermique, le compresseur comprenant au moins : - une machine électrique tournante comprenant un organe de commande (261) commandant des éléments de puissance (262) connectés aux entrées de phases de la machine électrique, - une turbine accouplée à la machine électrique tournante, caractérisé en ce que le compresseur comprend en outre une ligne de commande indépendante (264) de l'organe de commande disposée de sorte à agir directement au niveau des éléments de puissance et destinée à être reliée à un élément superviseur.

Description

- 1 - COMPRESSEUR DE SURALIMENTATION DE VEHICULE AUTOMOBILE L'invention se rapporte à un compresseur de suralimentation de véhicule automobile destiné à un système de suralimentation d'un moteur thermique ainsi qu'à un dispositif de suralimentation par turbocompresseur d'un moteur thermique de véhicule automobile comprenant un compresseur selon l'invention. Des considérations écologiques, et notamment la lutte contre le réchauffement climatique par la réduction des émissions de CO2, ont amené les équipementiers à proposer aux constructeurs d'automobiles des compresseurs de suralimentation électriques qui améliorent la réponse dynamique des moteurs à combustion interne de faible cylindrée à bas régime. A la différence des compresseurs de suralimentation classiques entraînés par les gaz d'échappement, le compresseur de suralimentation électrique, c'est-à-dire entraîné par un moteur électrique, présente un temps de réponse bien plus faible, et améliore le couple moteur à bas régime et notamment lors de l'accélération.
Ce système permet de réduire considérablement la cylindrée des moteurs thermiques, et par conséquent de réduire la consommation de carburant. Dans le cas d'un moteur diesel, le temps de latence d'un compresseur de suralimentation à gaz est aussi responsable de l'émission de particules quand, dans une phase d'accélération à bas régime, le système d'injection essaie de fournir la puissance demandée en injectant un surplus de carburant. Pour pallier cet inconvénient, on propose dans la demande de brevet internationale WO 2013/045821 la mise en oeuvre d'un compresseur de suralimentation électrique pour assister le turbocompresseur à gaz au moment de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur. En fonction du type de motorisation, diesel ou essence, le flux d'air généré par le compresseur de suralimentation va avoir ou non un effet sur le couple moteur. Dans le cas d'une motorisation diesel, le flux d'air généré par le compresseur de suralimentation n'a pas d'effet sur le couple moteur. En effet, c'est l'injection du carburant qui agit sur le couple moteur. 3021696 - 2 - Cependant, dans le cas d'une motorisation essence, le flux d'air généré par le compresseur de suralimentation agit sur le couple moteur. Ainsi, une défaillance de la gestion du flux d'air généré par le compresseur de suralimentation peut entrainer un couple moteur non-désiré. L'apparition d'un couple moteur non-désiré peut poser des problèmes de sécurité 5 pour le véhicule. Ainsi, il existe un besoin pour un compresseur de suralimentation qui ne présente pas les inconvénients ci-dessus. En particulier, il existe un besoin pour un compresseur de suralimentation qui limite les risques lors de la défaillance de la gestion du flux d'air. L'invention a pour but, entre autres, de répondre à ce besoin et y parvient au moyen 10 d'un compresseur de suralimentation de véhicule automobile destiné à un système de suralimentation d'un moteur thermique. Le compresseur selon l'invention comprend au moins : - une machine électrique tournante comprenant un organe de commande commandant des éléments de puissance connectés aux entrées de phases de la machine électrique, 15 - une turbine accouplée à la machine électrique tournante. Le compresseur selon l'invention est remarquable en ce qu'il comprend en outre une ligne de commande indépendante de l'organe de commande disposée de sorte à agir directement au niveau des éléments de puissance et destinée à être reliée à un élément superviseur.
20 Ainsi, l'élément superviseur est différent de l'organe de commande. Notamment, l'élément superviseur est extérieur au compresseur. Avantageusement, la ligne de commande indépendante de l'organe de commande permet d'agir directement au niveau des éléments de puissance. Ainsi, même en cas de défaillance de cet organe de commande, cette ligne permet d'éviter une activation non désirée 25 du compresseur de suralimentation du véhicule. Le compresseur de suralimentation selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les éléments de puissance comprennent au moins des pilotes de puissance pilotant des ponts de puissance ; et/ou 3021696 - 3 - - la ligne de commande indépendante est configurée de sorte à agir directement au niveau des ponts de puissance ; et/ou - la ligne de commande indépendante est configurée de sorte à agir directement au niveau des 5 pilotes de puissance ; et/ou - la ligne de commande indépendante est configurée de sorte à agir directement au niveau de l'alimentation électrique des pilotes de puissance ; et/ou 10 - la ligne de commande indépendante est configurée de sorte à agir directement au niveau de l'alimentation électrique des ponts de puissance ; et/ou - la ligne de commande indépendante est également reliée à l'organe de commande ; et/ou 15 - la ligne de commande indépendante est destinée à être reliée à un élément superviseur de sorte à inhiber l'activation des éléments de puissance en l'absence de commande de flux d' air ; et/ou - la ligne de commande indépendante est destinée à désactiver les éléments de puissance en 20 cas de défaillance d'un élément du compresseur, ou d'un élément externe au compresseur. L'invention se rapporte également à un dispositif de suralimentation par turbocompresseur d'un moteur thermique de véhicule automobile. Le dispositif de suralimentation comprend au moins : 25 - un turbocompresseur, - des moyens de commande pour commander le dispositif de suralimentation, et - un compresseur de suralimentation selon l'invention apte à suralimenter en air un moteur thermique.
30 La ligne de commande indépendante du compresseur de suralimentation est reliée aux moyens de commande du dispositif de suralimentation. Les moyens de commande peuvent être agencés pour activer temporairement le compresseur de suralimentation lors de l'enclenchement du dispositif de suralimentation. 3021696 - 4 - L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif de mise en oeuvre de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé sur lequel : - le figure 1 est une vue éclatée d'un compresseur de suralimentation électrique selon 5 l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique d'un organe de commande et des éléments de puissance d'un compresseur de suralimentation selon l'invention, et - la figure 3 est une représentation schématique d'un circuit électrique permettant l'inhibition des éléments de puissance.
10 Un exemple de compresseur de suralimentation 10 de véhicule automobile destiné à un système de suralimentation d'un moteur thermique est représenté sur la figure 1. Comme représenté sur la figure 1, le compresseur de suralimentation 10 comprend une machine électrique tournante 20 et une turbine 30 accouplée à la machine électrique tournante 20.
15 Comme illustré sur la figure 1, la machine électrique tournante 20 comprend un moteur électrique 22 dont les phases sont connectées, par exemple via un dispositif de connexion 24 à un élément de commande 26. L'ensemble de ces éléments peuvent être disposés à l'intérieur d'un carter 29 fermé par un couvercle 27. Comme représenté schématiquement en figure 2, le dispositif de commande 26 20 comprend un organe de commande 261 commandant des éléments de puissance 262. Les éléments de puissance 262 sont connectés aux entrées de phases du moteur 22, par exemple via le dispositif de connexion 24 non référencé dans cette figure. L'organe de commande 261 est destiné à être connecté, par exemple via une ligne de commande 263 à un élément superviseur, non représenté, par exemple le système de contrôle 25 moteur du véhicule automobile. Le compresseur de suralimentation 10 selon l'invention comprend en outre une ligne de commande 264 indépendante de l'organe de commande 261. La ligne de commande indépendante 264 est disposée de sorte à agir directement, i.e. sans passer par l'organe de commande 261, au niveau des éléments de puissance 262. 3021696 - 5 - La ligne de commande indépendante 264 est destinée à être connectée directement, i.e. sans passer par l'organe de commande 261, à un élément superviseur, par exemple le système de contrôle moteur du véhicule. La ligne de commande indépendante 264 permet d'inhiber l'activation des éléments de puissance 262 en l'absence de commande de flux d'air venant de 5 ' él ém ent superviseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, la ligne de commande 263 destinée à l'organe de commande et la ligne de commande indépendante 264 peuvent être reliées au même élément superviseur, par exemple, le système de contrôle moteur du véhicule, simplifiant le montage du compresseur de suralimentation dans le véhicule.
10 Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la ligne de commande 263 destinée à l'organe de commande et la ligne de commande indépendante 264 peuvent être reliées à des éléments superviseur différents permettant ainsi d'augmenter encore le niveau de sécurité du compresseur de suralimentation selon l'invention. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 2, les éléments de puissance 262 15 comprennent des pilotes de puissance 265a, 265b et 265c configurés de sorte à piloter des ponts de puissance 266a, 266b, et 266c. Selon un mode de réalisation dans lequel la machine électrique 22 est triphasée, les éléments de puissance comprennent trois ponts de puissance 266a, 266b et 266c chacun connecté à une phase de la machine électrique 22.
20 Chaque pont de puissance 266a, 266b et 266c est donc piloté par un pilote de puissance 265a, 265b et 265c respectivement. Chacun des pilotes de puissance 265a, 265b et 265c est connecté à l'organe de commande 261. L'organe de commande 261 est configure de sorte à commander chacun des pilotes de puissance 265a, 265b et 265c pilotant eux-mêmes les ponts de puissance 266a, 25 266b et 266c respectivement. Selon un mode de réalisation, l'organe de commande 261 et les pilotes de puissance 265a, 265b et 265c sont alimentés par une alimentation 267. L'alimentation 267 peut comprendre des pilotes d'alimentation permettant de générer indépendamment l'alimentation de l'organe de commande 261 et celle des pilotes de puissance 265a, 265b et 265c.
30 Typiquement l'alimentation 267 délivre une tension de l'ordre de 12 Volts. 3021696 - 6 - Les ponts de puissance 266a, 266b et 266c peuvent aussi être alimentés par une alimentation indépendante 268. L'alimentation indépendante 268 délivre une tension de l'ordre de 12 ou 48 Volts. La ligne de commande indépendante 264 peut être configurée pour agir directement au 5 niveau des ponts de puissance 266a, 266b et 266c. Par exemple, les ponts de puissance sont configurés de sorte à être inhibés en l'absence de la réception conjointe d'un signal d'activation provenant des pilotes de puissance 265a, 265b, et 265c et d'un signal d'autorisation d'activation provenant directement de l'élément superviseur via la ligne de commande indépendante 264.
10 La ligne de commande indépendante 264 peut être configurée de sorte à agir directement au niveau de l'alimentation électrique 268 des ponts de puissance. Ainsi, en l'absence d'un signal d'autorisation d'activation provenant directement de l'élément superviseur, les ponts de puissance ne sont pas alimentés évitant ainsi toute activation non désirée de la machine électrique 22.
15 Selon un mode de réalisation, la ligne de commande indépendante peut être configurée pour agir directement au niveau des pilotes de puissance 265a, 265b et 265c. Par exemple, les pilotes de puissance sont configurés de sorte à être inhibés en l'absence de la réception conjointe d'un signal d'activation provenant de l'organe de commande 261 et d'un signal d'autorisation d'activation provenant directement de l'élément 20 superviseur via la ligne de commande indépendante 264. La ligne de commande indépendante 264 peut être configurée de sorte à agir directement au niveau de l'alimentation électrique 267 des pilotes de puissance. Ainsi, en l'absence d'un signal d'autorisation d'activation provenant directement de l'élément superviseur, les pilotes de puissance ne sont pas alimentés évitant ainsi toute activation non 25 désirée des ponts de puissance 266a, 266b et 266c. Comme représenté sur la figure 2, la ligne de commande indépendante 264 peut également être reliée à l'organe de commande 261 permettant ainsi de réaliser des tests de l'état de fonctionnement de la ligne de commande indépendante 264. 3021696 - 7 - La figure 3 représente un exemple de mise en oeuvre pouvant être utilisé pour la ligne de commande indépendante 264 de sorte à assurer l'inhibition des éléments de puissance 262 en l'absence de commande d'un flux d'air. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 3, une première impédance R1 est 5 disposée entre la ligne d'arrivée IN du signal provenant de l'élément superviseur et une ligne d'alimentation ALIM. La ligne d'alimentation peut délivrer une tension de l'ordre de 5 volts. La première impédance R1 peut être une résistance de l'ordre de 2,7 l(S2. Une deuxième impédance R2 est disposée entre l'entrée IN et la base d'un premier transistor Ti de type NPN. La deuxième impédance R2 peut être une résistance de l'ordre de 10 10 l(S2. L'émetteur du premier transistor T1 est relié à une ligne de référence REF et le collecteur dudit transistor est relié via une troisième impédance R3 à la base d'un deuxième transistor T2 de type PNP. La troisième impédance R3 peut être une résistance de l'ordre de 1,8 l(S2.
15 Une quatrième impédance R4 est disposée entre la base et l'émetteur du deuxième transistor T2. L'émetteur du deuxième transistor T2 est relié à la ligne d'alimentation ALIM. La quatrième impédance R4 peut être une résistance de l'ordre de 10 l(S2. La ligne de commande indépendante se prolonge au niveau du collecteur du deuxième transistor T2.
20 Une cinquième impédance R5 est disposée entre le collecteur du deuxième transistor T2 et la ligne de référence REF. La cinquième impédance R5 peut être une résistance de l'ordre de 2,7 kf2. De cette manière, suivant la tension en entrée de l'étage complet IN, sa sortie OUT est l'état haut ou l'état bas. Cette sortie sera ensuite utilisée pour autoriser ou non l'activation de 25 l'étage de puissance 262 au niveau des pilotes de puissance 265 ou des ponts de puissance 266, ou encore au niveau de leur alimentation respectivement 267 et 268. La ligne de commande 264 peut en outre être configurée pour désactiver les éléments de puissance 262 en cas de défaillance d'un élément du compresseur 10 ou d'un élément 3021696 - 8 - externe au compresseur 10. A cet effet, la ligne de commande 264 peut agir directement au niveau des ponts de puissance 266a, 266b, 266c ou autres tel que décrit précédemment. Par exemple, lorsque les éléments de puissance 262 sont dans un état activé, si une défaillance intervient, le signal d'autorisation d'activation est arrêté. Ainsi, les éléments de 5 puissance 262 entrent dans un état désactivé. Le compresseur 10 est donc arrêté pour un obtenir un état sécuritaire. Dans un autre exemple, lorsque le compresseur 10 est à l'arrêt, le signal d'autorisation d'activation est inhibé si une défaillance a été détectée. Si bien que l'activation des éléments de puissance 262 n'est pas autorisée. Ainsi, le compresseur 10 reste à l'arrêt pour un état sécuritaire.
10 L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits, en particulier, la machine électrique 22 n'est pas limitée à une machine triphasée. De manière plus générale, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits. Il est bien entendu que de nombreuses adaptations aux configurations décrites ci-dessus peuvent être introduites tout en conservant au moins certains des avantages de l'invention.
15 L'expression « comprenant un » doit être comprise comme synonyme de l'expression « comprenant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Compresseur de suralimentation (10) de véhicule automobile destiné à un système de suralimentation d'un moteur thermique, le compresseur comprenant au moins : - une machine électrique tournante (20) comprenant un organe de commande (261) 5 commandant des éléments de puissance (262) connectés aux entrées de phases de la machine électrique, - une turbine (30) accouplée à la machine électrique tournante, caractérisé en ce que le compresseur comprend en outre une ligne de commande indépendante (264) de l'organe de 10 commande disposée de sorte à agir directement au niveau des éléments de puissance et destinée à être reliée à un élément superviseur.
  2. 2. Compresseur de suralimentation selon la revendication 1, dans lequel les éléments de puissance comprennent au moins des pilotes de puissance (265a, 265b, 265c) pilotant des 15 ponts de puissance (266a, 266b, 266c).
  3. 3. Compresseur de suralimentation selon la revendication 2, dans lequel la ligne de commande indépendante (264) est configurée de sorte à agir directement au niveau des ponts de puissance (266a, 266b, 266c). 20
  4. 4. Compresseur de suralimentation selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel la ligne de commande indépendante (264) est configurée de sorte à agir directement au niveau d'une alimentation électrique des ponts de puissance (268). 25
  5. 5. Compresseur de suralimentation selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel la ligne de commande indépendante (264) est configurée de sorte à agir directement au niveau des pilotes de puissance (265a, 265b, 265c).
  6. 6. Compresseur de suralimentation selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel la ligne 30 de commande indépendante (264) est configurée de sorte à agir directement au niveau d'une alimentation électrique des pilotes de puissance (267). 3021696 - 10 -
  7. 7. Compresseur de suralimentation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la ligne de commande indépendante (264) est également reliée à l'organe de commande (261).
  8. 8. Compresseur de suralimentation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la ligne de commande indépendante (264) est destinée à être reliée à un élément superviseur de sorte à inhiber l'activation des éléments de puissance en l'absence de commande de flux d'air.
  9. 9. Compresseur de suralimentation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la ligne de commande indépendante (264) est destinée à désactiver les éléments de puissance en cas de défaillance d'un élément du compresseur, ou d'un élément externe au compresseur.
  10. 10. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur d'un moteur thermique de véhicule automobile, le dispositif de suralimentation comprenant au moins : - un turbocompresseur, - des moyens de commande pour commander le dispositif de suralimentation, - un compresseur de suralimentation apte à suralimenter en air un moteur thermique, caractérisé en ce que le compresseur de suralimentation est selon l'une des revendications précédentes et la ligne de commande indépendante est reliée aux moyens de commande.
  11. 11. Dispositif de suralimentation selon la revendication 10, dans lequel les moyens de commande sont agencés pour activer temporairement le compresseur de suralimentation lors de l'enclenchement du dispositif de suralimentation.
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