FR3073344A1 - METHOD FOR CONTROLLING AN ELECTRICAL CURRENT DELIVERED BY A ROTATING ELECTRIC MACHINE - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte à un procédé de régulation d'un courant électrique délivré par une machine électrique tournante comprenant un rotor muni d'un bobinage d'excitation alimenté par un courant électrique d'excitation, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - (a) déterminer la température d'un élément de la machine électrique tournante ; - (b) comparer la température de l'élément à une valeur prédéterminée ; - (c) limiter le courant d'excitation alimentant le bobinage d'excitation pour réguler le courant délivré par la machine électrique tournante lorsque la température de l'élément atteint la température limite de sorte que la température de l'élément ne dépasse pas la température limite.The present invention relates to a method of regulating an electric current delivered by a rotating electrical machine comprising a rotor provided with an excitation winding supplied with an electric excitation current, the method being characterized in that comprises the following steps: - (a) determining the temperature of an element of the rotating electrical machine; - (b) comparing the temperature of the element to a predetermined value; - (c) limiting the excitation current supplied to the excitation winding to regulate the current delivered by the rotating electrical machine when the temperature of the element reaches the limiting temperature so that the temperature of the element does not exceed temperature limit.
Description
PROCEDE DE REGULATION D’UN COURANT ELECTRIQUE DELIVRE PAR UNE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTEMETHOD FOR REGULATING AN ELECTRIC CURRENT DELIVERED BY A ROTATING ELECTRIC MACHINE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
L’invention concerne un procédé de régulation d’un courant électrique délivré par une machine électrique tournante équipant un véhicule automobile à moteur thermique.The invention relates to a method for regulating an electric current delivered by a rotating electric machine fitted to a motor vehicle with an internal combustion engine.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTIONTECHNOLOGICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
Un véhicule automobile à moteur thermique est équipé d’un alternateur qui a pour fonction de transformer l’énergie mécanique provenant du moteur en énergie électrique dans le but notamment de recharger la batterie du véhicule et d’alimenter le réseau de bord du véhicule. L’alternateur comporte une pluralité de sousensembles dont un rotor comprenant un bobinage d’excitation alimenté par un courant électrique d’excitation. Le courant électrique délivré par l’alternateur dépend de la vitesse de rotation de l’alternateur et du courant d’excitation.A motor vehicle with a thermal engine is equipped with an alternator which has the function of transforming the mechanical energy coming from the engine into electric energy with the aim in particular of recharging the vehicle battery and of supplying the on-board network of the vehicle. The alternator comprises a plurality of subassemblies including a rotor comprising an excitation winding supplied by an electric excitation current. The electric current delivered by the alternator depends on the speed of rotation of the alternator and the excitation current.
Chaque sous-ensemble présente une température limite de fonctionnement au-delà de laquelle le sous-ensemble est susceptible d’être endommagé ou de défaillir. En fonctionnement, la température des sous-ensembles dépend essentiellement de l’intensité du courant délivré par l’alternateur et de la vitesse de rotation de l’alternateur. L’alternateur présente un maximum de température dans une plage de vitesses dite « critique », s’étendant par exemple de 2000 à 4000 tours par minute. Cela s’explique par le fait que lorsque la vitesse de rotation est faible, réchauffement dû aux frottements est faible. De plus, l’alternateur délivre peu de courant et donc chauffe peu. D’un autre côté, lorsque la vitesse de rotation est élevée, il y a plus de frottements et l’alternateur fournit plus de courant mais la ventilation due à la rotation permet de refroidir l’alternateur.Each sub-assembly has a limit operating temperature above which the sub-assembly may be damaged or fail. In operation, the temperature of the sub-assemblies essentially depends on the intensity of the current delivered by the alternator and on the speed of rotation of the alternator. The alternator has a maximum temperature in a so-called "critical" speed range, for example from 2000 to 4000 revolutions per minute. This is explained by the fact that when the rotation speed is low, heating due to friction is low. In addition, the alternator delivers little current and therefore heats little. On the other hand, when the rotation speed is high, there is more friction and the alternator supplies more current but the ventilation due to rotation allows the alternator to cool.
Actuellement, l’alternateur est dimensionné de manière à ce que la température de chaque sous-ensemble n’excède pas sa valeur limite. En conséquence, le courant d’excitation alimentant le rotor présente une valeur maximale qui dépend de la vitesse de rotation de l’alternateur.Currently, the alternator is dimensioned so that the temperature of each sub-assembly does not exceed its limit value. Consequently, the excitation current supplied to the rotor has a maximum value which depends on the speed of rotation of the alternator.
Un inconvénient à cette façon de concevoir l’alternateur est que lorsqu’il ne se trouve pas dans la plage de vitesses critiques, l’alternateur pourrait fournir davantage de courant sans pour autant que ses sous-ensembles atteignent leurs températures limites. En d’autres termes, cela revient à perdre de la puissance de part et d’autre de la plage de vitesses critiques.One drawback to this way of designing the alternator is that when it is not in the critical speed range, the alternator could supply more current without its sub-assemblies reaching their limit temperatures. In other words, it means losing power on both sides of the critical speed range.
RESUME DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
La présente invention vise à résoudre le problème qui vient d’être mentionné. Selon un premier aspect de l’invention, ce but est atteint en prévoyant un procédé de régulation d’un courant électrique délivré par une machine électrique tournante comprenant un rotor muni d’un bobinage d’excitation alimenté par un courant électrique d’excitation, le procédé comportant les étapes suivantes :The present invention aims to solve the problem which has just been mentioned. According to a first aspect of the invention, this object is achieved by providing a method for regulating an electric current delivered by a rotary electric machine comprising a rotor provided with an excitation winding supplied by an electric excitation current, the process comprising the following steps:
- (a) déterminer la température d’un élément de la machine électrique tournante ;- (a) determine the temperature of an element of the rotating electrical machine;
- (b) comparer la température de l’élément à une valeur prédéterminée ;- (b) compare the temperature of the element with a predetermined value;
- (c) limiter le courant d’excitation alimentant le bobinage d’excitation pour réguler le courant délivré par la machine électrique tournante lorsque la température de l’élément atteint la température limite de sorte que la température de l’élément ne dépasse pas la température limite.- (c) limit the excitation current supplying the excitation winding to regulate the current delivered by the rotary electric machine when the temperature of the element reaches the limit temperature so that the temperature of the element does not exceed the limit temperature.
Grâce à l’invention, lorsque l’élément de l’alternateurThanks to the invention, when the element of the alternator
Selon un mode de mise en œuvre, la température de l’élément est déterminée par une mesure effectuée au moyen d’un capteur de température disposé en contact avec l’élément.According to an embodiment, the temperature of the element is determined by a measurement carried out by means of a temperature sensor disposed in contact with the element.
Selon un mode de mise en œuvre, la température de l’élément, dit « premier élément », est liée à la température d’un élément de référence via une relation mathématique prédéfinie, le procédé comportant une étape de mesure de la température de l’élément de référence effectuée au moyen d’un capteur de température disposé en contact avec l’élément de référence, la température du premier élément étant déterminée à partir de la relation mathématique et de la mesure de la température de l’élément de référence.According to one embodiment, the temperature of the element, called "first element", is linked to the temperature of a reference element via a predefined mathematical relationship, the method comprising a step of measuring the temperature of the reference element carried out by means of a temperature sensor disposed in contact with the reference element, the temperature of the first element being determined from the mathematical relationship and from the measurement of the temperature of the reference element.
Selon un mode de mise en œuvre, la relation mathématique est une relation linéaire.According to one mode of implementation, the mathematical relation is a linear relation.
Selon un mode de mise en œuvre, le premier élément et l’élément de référence appartiennent à un premier groupe d’éléments, la machine électrique tournante présentant une vitesse de rotation, la relation linéaire étant définie par un premier ensemble de coefficients lorsque la vitesse de rotation appartient à une première plage de vitesses de rotation, et par un deuxième ensemble de coefficients lorsque la vitesse de rotation appartient à une deuxième plage de vitesses de rotation.According to one embodiment, the first element and the reference element belong to a first group of elements, the rotary electric machine having a speed of rotation, the linear relationship being defined by a first set of coefficients when the speed of rotation belongs to a first range of speeds of rotation, and by a second set of coefficients when the speed of rotation belongs to a second range of speeds of rotation.
Selon un mode de mise en œuvre, la relation mathématique est une relation polynomiale.According to one mode of implementation, the mathematical relation is a polynomial relation.
Selon un mode de mise en œuvre, le premier élément et l’élément de référence appartiennent à un deuxième groupe d’éléments, la machine électrique tournante présentant une vitesse de rotation, la relation mathématique étant définie pour une plage de vitesses de rotation supérieures à une vitesse seuil.According to one embodiment, the first element and the reference element belong to a second group of elements, the rotary electric machine having a rotational speed, the mathematical relationship being defined for a range of rotational speeds greater than a threshold speed.
Selon un mode de mise en œuvre, les étapes (a) et (b) sont répétées pour un nombre prédéterminé d’éléments, la température de chaque élément étant comparée une valeur prédéterminée respective, le courant d’excitation étant limité lorsque la température de l’un des éléments atteint la valeur prédéterminée correspondante.According to an embodiment, steps (a) and (b) are repeated for a predetermined number of elements, the temperature of each element being compared with a respective predetermined value, the excitation current being limited when the temperature of one of the elements reaches the corresponding predetermined value.
Un deuxième aspect de l’invention concerne une machine électrique tournante comportant un rotor muni d’un bobinage d’excitation alimenté par un courant électrique d’excitation, caractérisée en ce qu’elle comporte des moyens de détermination de la température d’un élément de la machine électrique tournante, des moyens de comparaison de la température de l’élément à une première température limite prédéterminée, des moyens de limitation du courant d’excitation alimentant le bobinage d’excitation pour réguler un courant électrique délivré par la machine électrique tournante lorsque la température de l’élément atteint la température limite de sorte que la température de l’élément ne dépasse pas la température limite.A second aspect of the invention relates to a rotary electric machine comprising a rotor provided with an excitation winding supplied by an electric excitation current, characterized in that it comprises means for determining the temperature of an element of the rotating electric machine, means for comparing the temperature of the element with a first predetermined limit temperature, means for limiting the excitation current supplying the excitation winding to regulate an electric current delivered by the rotating electric machine when the element temperature reaches the limit temperature so that the element temperature does not exceed the limit temperature.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
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, parmi lesquelles :The invention and its various applications will be better understood on reading the description which follows and on examining the figures which accompany it, among which:
- la figure 1 représente des courbes de variation de la température du rotor, du roulement arrière et du roulement avant en fonction de la vitesse de rotation de l’alternateur ;- Figure 1 shows curves of variation of the temperature of the rotor, the rear bearing and the front bearing as a function of the speed of rotation of the alternator;
- la figure 2 est une courbe représentant la température du roulement arrière en fonction de la température du rotor ;- Figure 2 is a curve showing the temperature of the rear bearing as a function of the temperature of the rotor;
- la figure 3 est une courbe de variation de la différence de température entre le rotor et le régulateur de tension en fonction de la vitesse de rotation de l’alternateur ;- Figure 3 is a variation curve of the temperature difference between the rotor and the voltage regulator as a function of the speed of rotation of the alternator;
- la figure 4 représente des courbes de variation de la température du stator et d’un dispositif de redressement à diodes en fonction de la vitesse de rotation de l’alternateur ;- Figure 4 shows curves of variation of the temperature of the stator and of a diode rectifier as a function of the speed of rotation of the alternator;
- la figure 5 est une courbe représentant la température du dispositif de redressement à diodes en fonction de la température du stator ;- Figure 5 is a curve representing the temperature of the diode rectifier as a function of the temperature of the stator;
- la figure 6 représente des courbes de variation de la température du stator et d’un dispositif de redressement à transistors en fonction de la vitesse de rotation de l’alternateur ;- Figure 6 shows curves of variation of the temperature of the stator and of a transistor rectifier as a function of the speed of rotation of the alternator;
- la figure 7 est une courbe de variation de la différence de température entre le stator et le dispositif de redressement à transistors en fonction de la vitesse de rotation de l’alternateur ;- Figure 7 is a variation curve of the temperature difference between the stator and the transistor rectifier as a function of the speed of rotation of the alternator;
- la figure 8 représente, pour différentes valeurs maximales du courant d’excitation, des courbes de variation de la température de l’alternateur et du courant délivré par l’alternateur.- Figure 8 shows, for different maximum values of the excitation current, variation curves of the alternator temperature and the current delivered by the alternator.
Les figures ne sont présentées qu’à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.The figures are presented only as an indication and in no way limit the invention.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur toutes les figures.For the sake of clarity, identical or similar elements are identified by identical reference signs in all the figures.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE MISE EN ŒUVRE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF MODES FOR IMPLEMENTING THE INVENTION
Un véhicule automobile à moteur thermique est équipé d’une machine électrique tournante, telle qu’un alternateur ou un alterno-démarreur, configurée pour transformer l’énergie mécanique provenant du moteur thermique du véhicule automobile en énergie électrique dans le but notamment de recharger la batterie du véhicule et d’alimenter électriquement le réseau de bord du véhicule.A motor vehicle with a thermal engine is equipped with a rotating electrical machine, such as an alternator or an alternator-starter, configured to transform the mechanical energy coming from the thermal engine of the motor vehicle into electric energy with the aim in particular of recharging the vehicle battery and electrically supply the vehicle's on-board network.
L’alternateur comporte un rotor monté solidaire en rotation sur un arbre entraîné en rotation par le moteur via un dispositif de transmission de mouvement. L’alternateur comporte également un stator entourant le rotor. Le stator est porté par un carter comprenant un palier avant et un palier arrière traversés par l’arbre du rotor. Le carter est monté à rotation sur l’arbre au moyen de roulements équipant les paliers.The alternator has a rotor mounted for rotation on a shaft driven in rotation by the engine via a motion transmission device. The alternator also has a stator surrounding the rotor. The stator is carried by a housing comprising a front bearing and a rear bearing traversed by the rotor shaft. The housing is rotatably mounted on the shaft by means of bearings fitted to the bearings.
Le rotor comporte un bobinage d’excitation alimenté par un courant électrique, dit « courant d’excitation », et le stator comporte un bobinage d’induit. Sous l’effet de la rotation du rotor, un champ magnétique se crée et un courant électrique alternatif est généré dans le bobinage d’induit du stator. L’alternateur comporte en outre un dispositif de redressement du courant alternatif en un courant continu approprié pour recharger la batterie et alimenter le réseau de bord du véhicule automobile.The rotor has an excitation winding supplied by an electric current, called "excitation current", and the stator has an armature winding. Under the effect of the rotation of the rotor, a magnetic field is created and an alternating electric current is generated in the armature winding of the stator. The alternator furthermore includes a device for rectifying the alternating current into a direct current suitable for recharging the battery and supplying the on-board network of the motor vehicle.
Le courant d’excitation est fourni par un régulateur de tension, par exemple disposé sur le palier arrière de l’alternateur. Le courant délivré par l’alternateur dépend de la vitesse de rotation de l’alternateur et du courant d’excitation alimentant le rotor. La vitesse de rotation de l’alternateur étant directement liée à celle du moteur, il n’est pas possible d’agir dessus. Par conséquent, le régulateur de tension adapte le courant d’excitation de manière à maintenir la tension du réseau de bord et de la batterie à une tension de consigne, notamment pour ne pas détériorer les équipements du réseau de bord et la batterie.The excitation current is supplied by a voltage regulator, for example arranged on the rear bearing of the alternator. The current delivered by the alternator depends on the speed of rotation of the alternator and the excitation current supplying the rotor. Since the alternator's rotation speed is directly linked to that of the engine, it is not possible to act on it. Consequently, the voltage regulator adapts the excitation current so as to maintain the voltage of the on-board network and the battery at a set voltage, in particular so as not to damage the on-board network equipment and the battery.
Le rotor, le stator, le dispositif de redressement, le régulateur de tension et les roulements avant et arrière sont des éléments constitutifs de l’alternateur. Chaque élément de l’alternateur présente une température limite de fonctionnement. Lorsque la température d’un élément atteint ou dépasse sa valeur limite, l’élément risque d’être endommagé ou de subir une défaillance. La température des éléments dépend essentiellement de la vitesse de rotation de l’alternateur et du courant délivré par l’alternateur, et donc du courant d’excitation alimentant le rotor.The rotor, stator, rectifier, voltage regulator and front and rear bearings are components of the alternator. Each element of the alternator has a limit operating temperature. When the temperature of an element reaches or exceeds its limit value, the element may be damaged or fail. The temperature of the elements depends essentially on the speed of rotation of the alternator and the current delivered by the alternator, and therefore on the excitation current supplying the rotor.
La présente invention propose un procédé de régulation du courant délivré par l’alternateur de manière à maintenir la température des éléments sous leur température limite de fonctionnement respective. Pour ce faire, le procédé selon l’invention comporte une étape de détermination de la température d’un élément de l’alternateur. La température de l’élément est ensuite comparée une valeur prédéterminée qui peut être la température limite de fonctionnement de l’élément ou une température fixée arbitrairement, de préférence inférieure à la température limite de fonctionnement de l’élément.The present invention provides a method for regulating the current delivered by the alternator so as to maintain the temperature of the elements below their respective operating limit temperature. To do this, the method according to the invention comprises a step of determining the temperature of an element of the alternator. The temperature of the element is then compared with a predetermined value which may be the limit operating temperature of the element or an arbitrarily set temperature, preferably lower than the limit operating temperature of the element.
En fonction du résultat de cette comparaison, le courant d’excitation alimentant le rotor est limité ou non. Lorsque la température de l’élément atteint la valeur prédéterminée, le courant d’excitation est réduit de sorte que l’alternateur délivre moins de courant, ce qui diminue de manière globale la température de l’alternateur, et en particulier celle de l’élément concerné.Depending on the result of this comparison, the excitation current supplied to the rotor is limited or not. When the temperature of the element reaches the predetermined value, the excitation current is reduced so that the alternator delivers less current, which globally decreases the temperature of the alternator, and in particular that of the element concerned.
La température de l’élément peut être directement obtenue par une mesure, effectuée par exemple au moyen d’un capteur de température disposé en contact avec l’élément. Par exemple, le régulateur de tension comporte une puce électronique équipée d’un capteur de température. Alternativement, la température de l’élément peut être liée à la température d’un élément de référence par une relation mathématique. La température de l’élément peut donc être déterminée à partir de la température de l’élément de référence, cette dernière étant de préférence mesurée.The temperature of the element can be directly obtained by a measurement, carried out for example by means of a temperature sensor disposed in contact with the element. For example, the voltage regulator has an electronic chip equipped with a temperature sensor. Alternatively, the temperature of the element can be linked to the temperature of a reference element by a mathematical relationship. The temperature of the element can therefore be determined from the temperature of the reference element, the latter preferably being measured.
La figure 1 montre trois courbes représentant les variations de la température Trotor du rotor, de la température TRAr du roulement arrière et de la température TRAV du roulement avant en fonction de la vitesse de rotation V de l’alternateur.FIG. 1 shows three curves representing the variations of the temperature Trotor of the rotor, of the temperature T RA r of the rear bearing and of the temperature T RAV of the front bearing as a function of the speed of rotation V of the alternator.
Sur l’ensemble des figures, les températures sont exprimées en degrés Celsius (°C) et la vitesse de rotation de l’alternateur est exprimée en tours par minute (tr/min).In all of the figures, the temperatures are expressed in degrees Celsius (° C) and the speed of rotation of the alternator is expressed in revolutions per minute (rpm).
Ces courbes montrent que la température de chacun des roulements peut être liée à la température du rotor par une relation linéaire comme illustré à la figure 2 qui représente la température du roulement arrière en fonction de la température du rotor. Il est donc possible de calculer la température d’un roulement à partir de la relation linéaire correspondante et de la température du rotor. Les températures des roulements varient de manière linéaire avec la température du rotor car les roulements sont en contact avec l’arbre du rotor.These curves show that the temperature of each of the bearings can be linked to the temperature of the rotor by a linear relationship as illustrated in FIG. 2 which represents the temperature of the rear bearing as a function of the temperature of the rotor. It is therefore possible to calculate the temperature of a bearing from the corresponding linear relationship and the temperature of the rotor. The bearing temperatures vary linearly with the rotor temperature because the bearings are in contact with the rotor shaft.
La température Trotor du rotor peut être obtenue à partir de la température TChiP de la puce du régulateur de tension. La figure 3 est une courbe représentant la différence de température ΔΤι = Trotor - TChiP entre ces deux éléments en fonction de la vitesse de rotation V de l’alternateur. La température Trotor du rotor est une fonction linéaire de la température Ti de la puce et de la vitesse de rotation V.The temperature T ro tor of the rotor can be obtained from the temperature T C hi P of the voltage regulator chip. FIG. 3 is a curve representing the temperature difference ΔΤι = T ro tor - T C hi P between these two elements as a function of the speed of rotation V of the alternator. The temperature T ro tor of the rotor is a linear function of the temperature Ti of the chip and the speed of rotation V.
Sur une première plage de vitesse, dans cet exemple comprise entre 1500 et 2300 tr/min, la fonction linéaire est définie par un premier ensemble de coefficient. En l’occurrence, le premier ensemble de coefficient est tel que Trotor = TChiP + 0,02*V + 20.On a first speed range, in this example between 1500 and 2300 rpm, the linear function is defined by a first set of coefficients. In this case, the first set of coefficient is such that T ro tor = T C hi P + 0.02 * V + 20.
Sur une deuxième plage de vitesse, dans cet exemple comprise entre 2300 et 2500 tr/min, la fonction linéaire est définie par un deuxième ensemble de coefficient. En l’occurrence, le deuxième ensemble de coefficient est tel que Trotor = TChiP - 0,06*V + 80.On a second speed range, in this example between 2300 and 2500 rpm, the linear function is defined by a second set of coefficients. In this case, the second set of coefficient is such that T ro tor = T C hi P - 0.06 * V + 80.
Avantageusement, le régulateur de tension, le rotor et les roulements forment un premier groupe d’élément pour lequel la mesure de la température de l’un des éléments, de préférence celle du régulateur de tension, permet de déterminer la température des autres éléments.Advantageously, the voltage regulator, the rotor and the bearings form a first group of elements for which the measurement of the temperature of one of the elements, preferably that of the voltage regulator, makes it possible to determine the temperature of the other elements.
Le stator et le dispositif de redressement peuvent quant à eux être affectés à un deuxième groupe d’éléments. Dans ce deuxième groupe, on mesure de préférence la température du dispositif de redressement, par exemple au moyen d’un capteur de température disposé en contact avec le dispositif de redressement.The stator and the rectification device can be assigned to a second group of elements. In this second group, the temperature of the rectifying device is preferably measured, for example by means of a temperature sensor disposed in contact with the rectifying device.
Le comportement thermique du dispositif de redressement diffère selon qu’il comporte des diodes ou des transistors à effet de champ. La figure 4 montre deux courbes représentant les variations de la température Tstator du stator et de la température Tdiode d’un dispositif de redressement à diodes en fonction de la vitesse de rotation V de l’alternateur. La figure 4 montre également une courbe représentant la différence de température ΔΤ2 = Tstator - Tdiode entre le stator et le dispositif de redressement à diodes en fonction de la vitesse de rotation V. Il ressort de la figure 4 que pour une vitesse de rotation supérieure à une vitesse seuil, par exemple égale à 2500 tr/min, la température du stator varie linéairement avec la température du dispositif de redressement à diodes comme illustré à la figure 5.The thermal behavior of the rectification device differs depending on whether it includes diodes or field effect transistors. FIG. 4 shows two curves representing the variations of the temperature T s tator of the stator and of the temperature T d iodine of a rectifying device with diodes as a function of the speed of rotation V of the alternator. Figure 4 also shows a curve representing the temperature difference ΔΤ Tstator 2 = - T d iodine between the stator and the diode rectifying device according to the rotational speed V. It is apparent from Figure 4 that for a speed of rotation greater than a threshold speed, for example equal to 2500 rpm, the temperature of the stator varies linearly with the temperature of the diode rectification device as illustrated in FIG. 5.
La figure 6 montre deux courbes représentant les variations de la température Tstator du stator et de la température TFet d’un dispositif de redressement à transistors en fonction de la vitesse de rotation V de l’alternateur. La figure 6 montre également une courbe représentant la différence de température ΔΤ2’ = Tstator - TFet entre le stator et le dispositif de redressement à transistors en fonction de la vitesse de rotation V. Dans le cas du dispositif de redressement à transistors, lorsque la vitesse de rotation est supérieure à une vitesse seuil ici aussi égale à 2500 tr/min, la température du stator est liée à la température du dispositif de redressement et à la vitesse de rotation par une équation de type polynomiale, comme illustré à la figure 7.FIG. 6 shows two curves representing the variations of the temperature Tstator of the stator and of the temperature T F and of a rectifying device with transistors as a function of the speed of rotation V of the alternator. FIG. 6 also shows a curve representing the temperature difference ΔΤ 2 '= Tstator - T F and between the stator and the transistor rectifying device as a function of the rotation speed V. In the case of the transistor rectifying device, when the speed of rotation is greater than a threshold speed here also equal to 2500 rpm, the temperature of the stator is linked to the temperature of the rectifying device and to the speed of rotation by a polynomial equation, as illustrated in figure 7.
Les courbes des figures 1 à 7 sont par exemple obtenues par une caractérisation préalable de l’alternateur sur un banc d’essai. Cette caractérisation permet de définir les relations mathématiques reliant entre elles les températures des différents éléments. Avantageusement, on utilise les coefficients de ces relations mathématiques pour calculer la température des éléments à partir de la température d’un élément de référence qui elle est mesurée. Ainsi, l’alternateur peut comporter seulement un capteur de température pour chaque groupe d’éléments, ce qui réduit les coûts de production de l’alternateur.The curves in FIGS. 1 to 7 are for example obtained by a prior characterization of the alternator on a test bench. This characterization makes it possible to define the mathematical relationships connecting the temperatures of the different elements to one another. Advantageously, the coefficients of these mathematical relationships are used to calculate the temperature of the elements from the temperature of a reference element which it is measured. Thus, the alternator can have only one temperature sensor for each group of elements, which reduces the production costs of the alternator.
La figure 8 met en évidence l’efficacité du procédé de l’invention. La figure 8 montre des courbes représentant les variations du courant lait délivré par l’alternateur et de la température T du stator de l’alternateur en fonction de la vitesse de rotation V de l’alternateur. Chaque courbe correspond à une valeur maximale du courant d’excitation.Figure 8 highlights the effectiveness of the method of the invention. FIG. 8 shows curves representing the variations of the current l a it delivered by the alternator and of the temperature T of the stator of the alternator as a function of the speed of rotation V of the alternator. Each curve corresponds to a maximum value of the excitation current.
Pour une première valeur maximale lexc_maxi telle que définie dans l’art antérieur, la température de l’alternateur reste inférieure à la valeur de température prédéterminée T|im sans limitation du courant d’excitation. Dans ce cas, le courant lait délivré par l’alternateur n’est pas régulé.For a first maximum value l e xc_maxi as defined in the prior art, the alternator temperature remains lower than the predetermined temperature value T | im without limitation of the excitation current. In this case, the current l a i t delivered by the alternator is not regulated.
Par contre, pour une deuxième valeur maximale Iexc_max2 et une troisième valeur maximale Iexc_max3 supérieures à la première valeur maximale lexc_maxi, le courant lait délivré par l’alternateur est régulé pour maintenir la température de l’alternateur inférieure à la valeur de température prédéterminée T|im. Pour ce faire, le courant d’excitation est limité à une valeur inférieure à sa valeur maximale. Il est à noter que plus la valeur maximale du courant d’excitation est élevée, plus le courant lait délivré par l’alternateur est régulé sur une large plage de vitesses de rotation.On the other hand, for a second maximum value I e xc_max2 and a third maximum value I ex c_max3 greater than the first maximum value l e xc_maxi, the current l a i t delivered by the alternator is regulated to maintain the temperature of the alternator lower than the predetermined temperature value T | im . To do this, the excitation current is limited to a value lower than its maximum value. It should be noted that the higher the maximum value of the excitation current, the more the milk current delivered by the alternator is regulated over a wide range of rotational speeds.
Grâce au procédé de l’invention, l’alternateur peut être configuré de manière à avoir un courant d’excitation maximal plus important que dans l’art antérieur. Il en résulte un gain en puissance électrique, c’est-à-dire un courant délivré plus élevé, lorsque la température des éléments de l’alternateur le permet.Thanks to the method of the invention, the alternator can be configured so as to have a higher maximum excitation current than in the prior art. This results in a gain in electrical power, that is to say a higher delivered current, when the temperature of the elements of the alternator allows it.
Le procédé selon l’invention est par exemple mis en œuvre sous la forme d’une boucle d’asservissement. Une règle de contrôle pour être implémentée pour chaque élément. Dans ce cas, pour chaque règle, on détermine la température de l’élément concerné et on compare cette température à une valeur prédéterminée qui peut être identique pour tous les éléments ou spécifique à chaque élément.The method according to the invention is for example implemented in the form of a control loop. A control rule to be implemented for each element. In this case, for each rule, the temperature of the element concerned is determined and this temperature is compared with a predetermined value which can be identical for all the elements or specific to each element.
Le procédé selon l’invention est par exemple mis en œuvre par le régulateur de tension. Le régulateur de tension comporte des ressources matérielles, notamment un microprocesseur et de la mémoire, un connecteur multivoies, et des ressources logicielles, notamment un ou plusieurs algorithmes pour exécuter sa 5 fonction, à savoir réguler le courant d’excitation alimentant le bobinage d’excitation du rotor. Alternativement, cette fonction peut être réalisée au moyen d’un circuit intégré à application spécifique, également appelé ASIC pour « Application-Specific Integrated Circuit » en anglais, ou de manière générale au moyen de logique câblée.The method according to the invention is for example implemented by the voltage regulator. The voltage regulator comprises hardware resources, in particular a microprocessor and memory, a multichannel connector, and software resources, in particular one or more algorithms to perform its function, namely regulating the excitation current supplying the winding. rotor excitation. Alternatively, this function can be performed by means of an application-specific integrated circuit, also called ASIC for "Application-Specific Integrated Circuit" in English, or generally by means of wired logic.
Naturellement, l’invention n’est pas limitée aux modes de mise en œuvre décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple, on ne sortira pas du cadre de l’invention en l’implémentant sur une machine de type alterno-démarreur ou une machine réversible. Ces types de machines peuvent fonctionner en mode alternateur pour 15 générer un courant électrique ou en mode moteur pour générer un couple mécanique pouvant par exemple servir à redémarrer le moteur thermique.Naturally, the invention is not limited to the modes of implementation described with reference to the figures and variants could be envisaged without departing from the scope of the invention. For example, it is not going beyond the scope of the invention to implement it on a machine of the alternator-starter type or a reversible machine. These types of machines can operate in alternator mode to generate an electric current or in motor mode to generate mechanical torque which can, for example, be used to restart the heat engine.
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