FR3117670A1 - Electronic component for detecting a failure of at least one switch of a vehicle rectifier - Google Patents
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Abstract
Composant électronique (15) de détection d’une défaillance d’au moins un interrupteur (5, 6) d’un redresseur (3) pour véhicule, le redresseur (3) comprenant plusieurs bras (4) de commutation montés en parallèle pour redresser une tension alternative polyphasée reçue en entrée du redresseur (3) en une tension continue en sortie du redresseur, le composant (15) étant configuré pour : - pour au moins une phase (8) de la tension alternative reçue en entrée du redresseur (3), mesurer la valeur moyenne de la tension entre le conducteur (7) d’entrée de cette phase dans le redresseur (3) et la masse, - mesurer la valeur de la tension continue en sortie du redresseur (3), notamment la valeur moyenne de cette tension continue, - générer un premier seuil de tension supérieur à la moitié de la valeur de la tension continue mesurée et un deuxième seuil de tension inférieur à la moitié de la valeur de la tension continue mesurée, - comparer la valeur moyenne de la tension ainsi mesurée entre le conducteur (7) d’entrée de cette phase (8) dans le redresseur (3) et la masse avec le premier seuil et le deuxième seuil, et - détecter une défaillance sur l’un au moins des interrupteurs (5, 6) du bras (4) de commutation associé à cette phase (8) lorsque ladite valeur moyenne est supérieure au premier seuil ou inférieure au deuxième seuil. Figure d’abrégé: Fig 1Electronic component (15) for detecting a failure of at least one switch (5, 6) of a rectifier (3) for a vehicle, the rectifier (3) comprising several switching arms (4) mounted in parallel to rectify a polyphase alternating voltage received at the input of the rectifier (3) into a direct voltage at the output of the rectifier, the component (15) being configured for: - for at least one phase (8) of the alternating voltage received at the input of the rectifier (3 ), measuring the mean value of the voltage between the input conductor (7) of this phase in the rectifier (3) and the ground, - measuring the value of the DC voltage at the output of the rectifier (3), in particular the value average of this DC voltage, - generate a first voltage threshold greater than half the value of the measured DC voltage and a second voltage threshold less than half the value of the measured DC voltage, - compare the average value of the voltage thus measured between the input conductor (7) of this phase (8) in the rectifier (3) and ground with the first threshold and the second threshold, and - detecting a failure on at least one of the switches (5, 6) of the switching arm (4) associated with this phase (8) when said mean value is greater than the first threshold or less than the second threshold. Abstract Figure: Fig 1
Description
La présente invention concerne un composant électronique de détection d’une défaillance d’au moins un interrupteur d’un redresseur pour véhicule. Le composant est par exemple intégré à un régulateur de tension d’un alternateur de véhicule automobile ou de poids-lourd.The present invention relates to an electronic component for detecting a failure of at least one switch of a vehicle rectifier. The component is for example integrated into a voltage regulator of a motor vehicle or heavy goods vehicle alternator.
Il est connu d’utiliser un tel régulateur pour contrôler le courant d’excitation de l’enroulement électrique du rotor d’une machine électrique tournante afin de maintenir la tension continue dans un réseau de bord de véhicule dans une plage de valeurs acceptable.It is known to use such a regulator to control the excitation current of the electrical winding of the rotor of a rotating electrical machine in order to maintain the DC voltage in a vehicle on-board network within an acceptable range of values.
La demande WO2016/170262 divulgue un exemple de régulateur de tension.Application WO2016/170262 discloses an example of a voltage regulator.
Ce régulateur est associé à un redresseur recevant en entrée une tension alternative polyphasée de l’enroulement électrique de stator d’alternateur et fournissant en sortie une tension continue alimentant le réseau de bord du véhicule et ses différents consommateurs tels qu’un système d’éclairage, de direction assistée électrique, de freinage, de climatisation ou d’autoradio par exemple.This regulator is associated with a rectifier receiving as input a polyphase alternating voltage from the electrical winding of the alternator stator and supplying as output a direct voltage supplying the on-board network of the vehicle and its various consumers such as a lighting system , electric power steering, braking, air conditioning or car radio, for example.
Le redresseur comprend plusieurs bras, par exemple trois bras dans le cas où l’enroulement électrique de stator est triphasé, et chacun de ces bras comprend deux interrupteurs dont un est relié à la borne positive de la tension continue et l’autre est relié à la masse. Ces interrupteurs sont par exemple des diodes. Si une défaillance se produit dans un des interrupteurs, ce dernier peut ne pas avoir le comportement attendu, et présenter un état passant ou bloqué non attendu compte-tenu de la caractéristique courant-tension de cet interrupteur. Du fait de cette défaillance, l’interrupteur peut se comporter comme un court-circuit ou comme un circuit ouvert. Par exemple, dans le cas de diodes, la défaillance d’une diode d’un bras peut modifier la répartition du courant induit dans les autres bras du redresseur, et augmenter en conséquence le risque de défaillance d’un interrupteur d’un autre bras.The rectifier comprises several arms, for example three arms in the case where the electrical stator winding is three-phase, and each of these arms comprises two switches, one of which is connected to the positive terminal of the DC voltage and the other is connected to the mass. These switches are for example diodes. If a failure occurs in one of the switches, the latter may not have the expected behavior, and exhibit an unexpected on or off state given the current-voltage characteristic of this switch. Due to this failure, the switch may behave as a short circuit or as an open circuit. For example, in the case of diodes, the failure of a diode of one arm can modify the distribution of the induced current in the other arms of the rectifier, and consequently increase the risk of failure of a switch of another arm. .
Il existe ainsi le risque que la tension fournie par l’alternateur au réseau de bord soit insuffisante. Compte-tenu de la présence sur ce réseau de bord de consommateurs répondant à des impératifs de sécurité, la sûreté du véhicule peut s’en trouver affectée.There is therefore the risk that the voltage supplied by the alternator to the on-board network is insufficient. Given the presence on this on-board network of consumers meeting safety requirements, the safety of the vehicle may be affected.
Pour remédier à ce problème, la demande DE10 2018 215 901 enseigne de mesurer la tension entre un conducteur de phase d’une phase de l’alternateur et la masse et, lorsque le rapport cyclique de cette tension est différent de 50%, de générer un message traduisant une défaillance dans le redresseur. Cette solution nécessite la mesure de la période de la tension entre le conducteur de phase et la masse et nécessite et la réalisation de divisions pour les calculs de rapport cyclique.To remedy this problem, application DE10 2018 215 901 teaches to measure the voltage between a phase conductor of an alternator phase and ground and, when the duty cycle of this voltage is different from 50%, to generate a message indicating a fault in the rectifier. This solution requires the measurement of the period of the voltage between the phase conductor and the ground and requires and the realization of divisions for the calculations of duty cycle.
L’invention a pour objet d’améliorer encore la solution mentionnée ci-dessus et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un composant électronique de détection d’une défaillance d’au moins un interrupteur d’un redresseur pour véhicule, le redresseur comprenant plusieurs bras de commutation montés en parallèle pour redresser une tension alternative polyphasée reçue en entrée en une tension continue en sortie du redresseur,The object of the invention is to further improve the solution mentioned above and it achieves this, according to one of its aspects, with the aid of an electronic component for detecting a failure of at least one switch a rectifier for a vehicle, the rectifier comprising several switching arms connected in parallel to rectify a polyphase AC voltage received at the input into a DC voltage at the output of the rectifier,
le composant étant configuré pour :the component being configured for:
- pour au moins une phase de la tension alternative reçue en entrée du redresseur, mesurer la valeur moyenne de la tension entre le conducteur d’entrée de cette phase dans le redresseur et la masse,- for at least one phase of the alternating voltage received at the input of the rectifier, measure the average value of the voltage between the input conductor of this phase in the rectifier and ground,
- mesurer la valeur de la tension continue en sortie du redresseur,- measure the value of the DC voltage at the output of the rectifier,
- générer un premier seuil de tension supérieur à la moitié de la valeur de la tension continue mesurée et un deuxième seuil de tension inférieur à la moitié de la valeur de la tension continue mesurée,- generate a first voltage threshold greater than half the value of the measured DC voltage and a second voltage threshold less than half the value of the measured DC voltage,
- comparer la valeur moyenne de la tension ainsi mesurée entre le conducteur d’entrée de cette phase dans le redresseur et la masse avec le premier seuil et le deuxième seuil, et- compare the average value of the voltage thus measured between the input conductor of this phase in the rectifier and ground with the first threshold and the second threshold, and
- détecter une défaillance sur l’un au moins des interrupteurs du bras de commutation associé à cette phase lorsque ladite valeur moyenne est supérieure au premier seuil ou inférieure au deuxième seuil.- detect a failure on at least one of the switches of the switching arm associated with this phase when said average value is greater than the first threshold or less than the second threshold.
L’invention permet ainsi, par de simples comparaisons, de déterminer une défaillance sur un interrupteur du redresseur. Le fait que la valeur moyenne de la tension pour la phase considérée ne soit pas comprise entre le premier seuil et le deuxième seuil traduit un déséquilibre trop important entre la durée pendant laquelle un interrupteur du bras associé à la phase est à l’état passant et la durée pendant laquelle ce même interrupteur est à l’état bloqué. La détection de ce déséquilibre révèle alors une défaillance de cet interrupteur. Ainsi, si la valeur moyenne mesurée pour la phase est au-dessus du premier seuil, cela peut signifier que l’interrupteur du bras associé à la phase considérée et disposé entre le conducteur d’entrée de la phase dans l’onduleur et la borne positive de la tension continue est défaillant, et si la valeur moyenne mesurée pour la phase est au-dessous du deuxième seuil, cela peut signifier que l’interrupteur du bras associé à la phase considérée et disposé entre le conducteur d’entrée de la phase dans l’onduleur et la masse est défaillant.The invention thus makes it possible, by simple comparisons, to determine a failure on a switch of the rectifier. The fact that the average value of the voltage for the phase considered is not between the first threshold and the second threshold reflects too great an imbalance between the duration during which a switch of the arm associated with the phase is in the on state and the duration during which this same switch is in the blocked state. The detection of this imbalance then reveals a failure of this switch. Thus, if the average value measured for the phase is above the first threshold, this may mean that the switch of the arm associated with the phase considered and placed between the input conductor of the phase in the inverter and the terminal positive of the DC voltage is faulty, and if the average value measured for the phase is below the second threshold, this may mean that the switch of the arm associated with the phase considered and placed between the input conductor of the phase in the inverter and the ground is faulty.
Les interrupteurs du redresseur sont par exemple tous du même type. Il s’agit par exemple exclusivement de diodes, ou de diodes zener ou de transistors.The switches of the rectifier are for example all of the same type. These are, for example, exclusively diodes, or zener diodes or transistors.
La détermination de la valeur moyenne de la tension entre le conducteur d’entrée de cette phase dans le redresseur et la masse peut être effectuée pour chaque période de la tension alternative considérée, à un intervalle de périodes fixe ou variable, ou sur plusieurs périodes consécutives.The determination of the average value of the voltage between the input conductor of this phase in the rectifier and the mass can be carried out for each period of the alternating voltage considered, at a fixed or variable interval of periods, or over several consecutive periods. .
Le composant électronique est par exemple configuré pour que le premier seuil de tension soit obtenu en multipliant la moitié de la valeur de la tension continue mesurée par un gain compris entre 1 et 1,5. La valeur de ce gain peut être prédéterminée et rester constante. Selon la valeur prédéterminée pour ce gain, on peut régler la sensibilité de la détection mise en œuvre. En variante, la valeur de ce gain peut varier, par exemple d’une période à l’autre ou en fonction d’une consigne reçue. Cette variation peut rester dans la plage de gain précitée.The electronic component is for example configured so that the first voltage threshold is obtained by multiplying half of the value of the DC voltage measured by a gain comprised between 1 and 1.5. The value of this gain can be predetermined and remain constant. According to the predetermined value for this gain, it is possible to adjust the sensitivity of the detection implemented. As a variant, the value of this gain may vary, for example from one period to another or as a function of an instruction received. This variation can remain within the aforementioned gain range.
Le composant peut être configuré pour que le deuxième seuil de tension soit obtenu en multipliant la moitié de la valeur de la tension continue mesurée par un gain compris entre 0,5 et 1. Comme mentionné ci-dessus en rapport avec le premier seuil, la valeur de ce gain peut rester constante ou être variable, notamment au sein de la plage de gain précitée.The component can be configured so that the second voltage threshold is obtained by multiplying half of the measured DC voltage value by a gain between 0.5 and 1. As mentioned above in relation to the first threshold, the value of this gain can remain constant or be variable, in particular within the aforementioned gain range.
Le composant électronique peut être configuré pour que la somme du premier seuil de tension et du deuxième seuil de tension soit égale à la tension continue en sortie du redresseur. L’écart autour de la moitié de la valeur de la tension continue mesurée peut correspondre à une tolérance sur les mesures effectuées.The electronic component can be configured so that the sum of the first voltage threshold and of the second voltage threshold is equal to the DC voltage at the output of the rectifier. The difference around half the value of the DC voltage measured may correspond to a tolerance on the measurements made.
Dans tout ce qui précède, la valeur de la tension continue mesurée en sortie du redresseur peut être la valeur moyenne de cette tension en sortie du redresseur.In all of the above, the value of the DC voltage measured at the output of the rectifier can be the average value of this voltage at the output of the rectifier.
L’invention n’est pas limitée au traitement d’une seule phase de l’enroulement électrique de stator. Ainsi, le composant électronique peut être configuré pour :The invention is not limited to the processing of a single phase of the electrical stator winding. Thus, the electronic component can be configured for:
- pour une première phase de la tension alternative reçue en entrée du redresseur, mesurer la valeur moyenne de la tension entre le conducteur d’entrée de cette première phase dans le redresseur et la masse, et pour une deuxième phase de cette tension alternative, mesurer la valeur moyenne de la tension entre le conducteur d’entrée de cette deuxième phase dans le redresseur et la masse,- for a first phase of the alternating voltage received at the input of the rectifier, measure the average value of the voltage between the input conductor of this first phase in the rectifier and ground, and for a second phase of this alternating voltage, measure the average value of the voltage between the input conductor of this second phase in the rectifier and ground,
- détecter une défaillance sur l’un au moins des interrupteurs du bras de commutation associé à cette première phase ou sur l’un au moins des interrupteurs du bras de commutation associé à cette deuxième phase après comparaison de chaque valeur moyenne mesurée pour ladite phase avec le premier seuil de tension et le deuxième seuil de tension.- detecting a failure on at least one of the switches of the switching arm associated with this first phase or on at least one of the switches of the switching arm associated with this second phase after comparing each average value measured for said phase with the first voltage threshold and the second voltage threshold.
Le cas échéant, chaque phase de l’enroulement électrique de stator est traitée par le composant électronique.If applicable, each phase of the electrical stator winding is processed by the electronic component.
Le composant électronique peut être un circuit de traitement numérique, mettant en œuvre des portes logiques, des compteurs et une mémoire. Le composant électronique est par exemple un circuit intégré de type ASIC (« Application-specific integrated circuit » en anglais).The electronic component can be a digital processing circuit, implementing logic gates, counters and a memory. The electronic component is for example an integrated circuit of the ASIC (“Application-specific integrated circuit”) type.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un régulateur pour alternateur de véhicule, comprenant le composant électronique ci-dessus.Another subject of the invention, according to another of its aspects, is a regulator for a vehicle alternator, comprising the above electronic component.
De façon connue, le régulateur peut agir sur le courant d’excitation du rotor de l’alternateur, par exemple en agissant sur le rapport cyclique de ce courant. L’action sur ce courant d’excitation permet alors de réguler la tension du réseau de bord.In a known manner, the regulator can act on the excitation current of the alternator rotor, for example by acting on the duty cycle of this current. The action on this excitation current then makes it possible to regulate the voltage of the on-board network.
Le composant électronique peut, en plus de ce qui précède, être également configuré pour réguler le courant d’excitation du rotor de l’alternateur. Dans un tel cas, le composant électronique est intégré dans l’unité de commande du régulateur, cette dernière étant par exemple un circuit intégré tel qu’un ASIC. Un tel cas peut permettre de diminuer le coût du régulateur et d’en augmenter la fiabilité, un seul composant électronique étant alors utilisé au lieu de deux unités distinctes connectées entre elles.The electronic component can, in addition to the above, also be configured to regulate the excitation current of the alternator rotor. In such a case, the electronic component is integrated in the control unit of the regulator, the latter being for example an integrated circuit such as an ASIC. Such a case can make it possible to reduce the cost of the regulator and to increase its reliability, a single electronic component then being used instead of two separate units connected to each other.
En variante, le régulateur peut comprendre une unité de commande distincte du composant électronique, cette unité de commande étant configurée pour réguler le courant d’excitation du rotor de l’alternateur. Le composant électronique et l’unité de commande peuvent ainsi être choisis uniquement en fonction de la tâche qui leur est assignée. Le recours à une unité de commande distincte du composant électronique peut par ailleurs permettre de gérer des valeurs plus importantes de courant d’excitation du rotor de l’alternateur.As a variant, the regulator can comprise a control unit separate from the electronic component, this control unit being configured to regulate the excitation current of the rotor of the alternator. The electronic component and the control unit can thus be chosen only according to the task assigned to them. The use of a control unit separate from the electronic component can also make it possible to manage higher values of excitation current of the alternator rotor.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un alternateur, comprenant :Another subject of the invention, according to another of its aspects, is an alternator, comprising:
- un stator comprenant un enroulement électrique polyphasé,- a stator comprising a polyphase electrical winding,
- un rotor comprenant un enroulement électrique parcouru par un courant d’excitation,- a rotor comprising an electric winding traversed by an excitation current,
- un redresseur comprenant plusieurs bras de commutation montés en parallèle pour redresser la tension alternative polyphasée induite dans l’enroulement électrique du stator reçue en entrée de ce redresseur en une tension continue en sortie, et- a rectifier comprising several switching arms connected in parallel to rectify the polyphase alternating voltage induced in the electrical winding of the stator received at the input of this rectifier into a direct voltage at the output, and
- le régulateur tel que défini ci-dessus.- the regulator as defined above.
Les phases de l’enroulement électrique de stator peuvent être connectées en étoile ou en triangle.The phases of the electric stator winding can be connected in star or in delta.
L’enroulement électrique de stator est par exemple triphasé, ou peut définir deux systèmes triphasés.The electrical stator winding is for example three-phase, or can define two three-phase systems.
Le rotor de la machine électrique est par exemple un rotor à griffes, ce rotor comprenant deux roues polaires assemblées. Le rotor peut comprendre un noyau, le cas échéant formé par l’assemblage de parties appartenant respectivement à une des roues polaires, et l’enroulement électrique du rotor parcouru par le courant d’excitation peut être disposé autour de ce noyau, avec interposition d’un isolant.The rotor of the electric machine is for example a claw rotor, this rotor comprising two assembled pole wheels. The rotor may comprise a core, if necessary formed by assembling parts belonging respectively to one of the pole wheels, and the electrical winding of the rotor through which the excitation current passes can be arranged around this core, with the interposition of an insulator.
Le composant électronique peut être configuré pour que la détection de défaillance de l’un au moins des interrupteurs du redresseur ne soit effectuée que lorsqu’au moins une condition prédéfinie est vérifiée, cette condition prédéfinie étant l’une au moins parmi les suivantes:The electronic component can be configured so that the failure detection of at least one of the switches of the rectifier is performed only when at least one predefined condition is verified, this predefined condition being at least one of the following:
- la vitesse de rotation du rotor est supérieure à une vitesse prédéfinie,- the rotational speed of the rotor is higher than a predefined speed,
- le rapport cyclique du courant d’excitation du rotor est supérieure à une valeur de rapport cyclique prédéfinie, et- the duty cycle of the rotor excitation current is greater than a predefined duty cycle value, and
- la valeur de la tension en sortie du redresseur est supérieure à une valeur de tension prédéfinie.- the rectifier output voltage value is greater than a predefined voltage value.
La vérification de cette ou ces conditions prédéfinies permet de garantir que la détection de défaillance n’est effectuée que lorsque l’alternateur débit du courant. Cette ou ces conditions peuvent permettre de ne pas mettre en œuvre la détection de défaillance au démarrage de l’alternateur ou lorsque le rotor tourne à de faibles vitesses.Checking this or these predefined condition(s) ensures that failure detection is only performed when the alternator is delivering current. This or these conditions may make it possible not to implement failure detection when starting the alternator or when the rotor is rotating at low speeds.
La vitesse prédéfinie est par exemple comprise entre 800 tr/min et 1200 tr/min, étant par exemple de l’ordre de 1000 tr/min.The predefined speed is for example between 800 rpm and 1200 rpm, being for example of the order of 1000 rpm.
La valeur de rapport cyclique prédéfinie est par exemple supérieure ou égale à 10%.The predefined duty cycle value is for example greater than or equal to 10%.
La valeur de tension prédéfinie est par exemple la valeur de tension nominale sur le réseau de bord, par exemple 12V ou 48V.The predefined voltage value is for example the nominal voltage value on the on-board network, for example 12V or 48V.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de détection d’une défaillance d’au moins un interrupteur d’un redresseur pour véhicule, le redresseur comprenant plusieurs bras de commutation montés en parallèle pour redresser une tension alternative polyphasée induite aux bornes d’un enroulement électrique de stator et reçue en entrée en une tension continue en sortie du redresseur,Another subject of the invention, according to another of its aspects, is a method for detecting a failure of at least one switch of a rectifier for a vehicle, the rectifier comprising several switching arms connected in parallel to rectify a voltage polyphase AC induced at the terminals of an electrical stator winding and received as input in a DC voltage at the output of the rectifier,
procédé dans lequel :process in which:
- pour au moins une phase de la tension alternative reçue en entrée du redresseur, on mesure la valeur moyenne de la tension entre le conducteur d’entrée de cette phase dans le redres-seur et la masse,- for at least one phase of the alternating voltage received at the input of the rectifier, the average value of the voltage is measured between the input conductor of this phase in the rectifier and ground,
- on mesure la valeur de la tension continue en sortie du redresseur,- the value of the DC voltage at the output of the rectifier is measured,
- on génère un premier seuil de tension supérieur à la moitié de la valeur de la tension continue mesurée et un deuxième seuil de tension inférieur à la moitié de la valeur de la tension continue mesurée,- generating a first voltage threshold greater than half the value of the measured DC voltage and a second voltage threshold less than half the value of the measured DC voltage,
- on compare la valeur moyenne de la tension ainsi mesurée avec le premier seuil et le deuxième seuil, et- the mean value of the voltage thus measured is compared with the first threshold and the second threshold, and
- on détecte une défaillance sur l’un au moins des interrupteurs du bras de commutation associé à la phase considérée lorsque ladite valeur moyenne est supérieure au premier seuil ou inférieure au deuxième seuil.- a failure is detected on at least one of the switches of the switching arm associated with the phase considered when said average value is greater than the first threshold or less than the second threshold.
Tout ou partie de ce qui a été énoncé précédemment en rapport avec le composant électronique s’applique encore à cet autre aspect de l’invention.All or part of what was stated previously in relation to the electronic component also applies to this other aspect of the invention.
L’invention n’est pas limitée à une détection de défaillance d’au moins un interrupteur du redresseur fondée sur une mesure de tension. Dans une variante, on utilise le courant d’au moins une phase pour procéder à cette détection. On peut procéder comme suit :The invention is not limited to failure detection of at least one switch of the rectifier based on a voltage measurement. In a variant, the current of at least one phase is used to carry out this detection. You can proceed as follows:
- pour au moins une phase de la tension alternative reçue en entrée du redresseur, mesurer la valeur moyenne du courant de cette phase,- for at least one phase of the alternating voltage received at the input of the rectifier, measure the average value of the current of this phase,
- générer un premier seuil de courant supérieur à zéro, par exemple égal à 1A, et un deuxième seuil de courant inférieur à zéro, par exemple égal à -1A,- generate a first current threshold greater than zero, for example equal to 1A, and a second current threshold less than zero, for example equal to -1A,
- comparer la valeur moyenne du courant de cette phase à ce premier seuil et ce deuxième seuil, et,- comparing the mean value of the current of this phase with this first threshold and this second threshold, and,
- détecter une défaillance sur l’un au moins des interrupteurs du bras de commutation associé à la phase considérée lorsque ladite valeur moyenne est supérieure au premier seuil ou inférieure au deuxième seuil.- detect a failure on at least one of the switches of the switching arm associated with the phase considered when said average value is greater than the first threshold or less than the second threshold.
Tout ou partie de ce qui a été énoncé précédemment en rapport avec le choix de mesures de tension pour effectuer la détection de défaillance s’applique encore lorsque l’on utilise des mesures de courant, en particulier l’intégration du composant électronique utilisant de telles mesures de courant dans le régulateur, que ce composant assure également la régulation du courant d’excitation ou non, la nature des interrupteurs considérés, ou encore la structure de l’alternateur.All or part of what has been stated previously in relation to the choice of voltage measurements to perform failure detection still applies when using current measurements, in particular the integration of the electronic component using such current measurements in the regulator, whether this component also ensures the regulation of the excitation current or not, the nature of the switches considered, or even the structure of the alternator.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel :The invention can be better understood on reading the following description of non-limiting examples thereof and on examining the attached drawing in which:
-
-
-
-
On a représenté à la
Ce réseau de bord 2 est ici situé en sortie d’un redresseur 3 qui reçoit en entrée une tension alternative polyphasée, à savoir triphasée dans l’exemple considéré, induite aux bornes de l’enroulement électrique de stator de cet alternateur. Le redresseur 3 est ici constitué de trois bras 4, chaque bras 4 comprenant deux interrupteurs 5 et 6 montés en série. Pour chaque bras 4, l’interrupteur 5 est disposé entre la borne positive du réseau de bord 2 et un nœud raccordé au conducteur 7 d’entrée de phase, et l’interrupteur 6 est disposé entre ce nœud et la masse. Chaque interrupteur 5 est par exemple une diode mais l’invention n’est pas limitée à une telle réalisation. Chaque interrupteur peut en variante être un transistor, le redresseur effectuant alors un redressement synchrone.This on-board network 2 is here located at the output of a rectifier 3 which receives as input a polyphase alternating voltage, namely three-phase in the example considered, induced at the terminals of the electrical stator winding of this alternator. The rectifier 3 here consists of three arms 4, each arm 4 comprising two switches 5 and 6 connected in series. For each arm 4, switch 5 is placed between the positive terminal of on-board network 2 and a node connected to phase input conductor 7, and switch 6 is placed between this node and ground. Each switch 5 is for example a diode but the invention is not limited to such an embodiment. Each switch can alternatively be a transistor, the rectifier then performing a synchronous rectification.
Par l’intermédiaire de leur conducteur 7 d’entrée de phase, chaque phase 8 de l’enroulement électrique de stator est connectée au redresseur 3. Les phases 8 sont connectées en étoile dans l’exemple considéré.Through their phase input conductor 7, each phase 8 of the electrical stator winding is connected to the rectifier 3. The phases 8 are connected in a star in the example considered.
Le rotor de l’alternateur est à griffes, comprenant deux roues polaires assemblées entre elles. Ce rotor présente un noyau autour duquel est bobiné un enroulement électrique d’excitation 12.The alternator rotor has claws, comprising two pole wheels assembled together. This rotor has a core around which an electrical excitation winding 12 is wound.
L’alternateur 1 comprend encore un régulateur 13 assurant de façon connue une régulation du courant d’excitation circulant dans l’enroulement 12 du rotor en agissant sur le rapport cyclique de ce courant. Cette régulation est par exemple assurée par une unité de commande du régulateur qui est par exemple un circuit intégré tel qu’un ASIC.The alternator 1 further comprises a regulator 13 ensuring, in a known manner, regulation of the excitation current flowing in the winding 12 of the rotor by acting on the duty cycle of this current. This regulation is for example ensured by a control unit of the regulator which is for example an integrated circuit such as an ASIC.
Selon l’invention, une détection d’une défaillance dans un ou plusieurs interrupteurs 5, 6 du redresseur 3 est possible.According to the invention, a detection of a failure in one or more switches 5, 6 of the rectifier 3 is possible.
Dans l’exemple de la
Le fonctionnement de ce composant électronique va maintenant être décrit en référence aux figures 3 et 4.The operation of this electronic component will now be described with reference to Figures 3 and 4.
Dans l’exemple de la
- mesurer pour une première phase 8 de l’enroulement électrique de stator la valeur moyenne de la tension entre le conducteur 7 d’entrée de cette première phase 8 dans le redresseur 3 et la masse,- measure for a first phase 8 of the electrical stator winding the average value of the voltage between the input conductor 7 of this first phase 8 in the rectifier 3 and ground,
- mesurer pour une deuxième phase 8 de l’enroulement électrique de stator la valeur moyenne de la tension entre le conducteur 7 d’entrée de cette deuxième phase 8 dans le redresseur 3 et la masse, et- measure for a second phase 8 of the electrical stator winding the mean value of the voltage between the input conductor 7 of this second phase 8 in the rectifier 3 and ground, and
- mesurer la valeur de la tension continue en sortie du redresseur 3.- measure the value of the DC voltage at the output of the rectifier 3.
Cette mesure de la valeur moyenne de la tension pour une phase 8 est effectuée par un bloc 20 selon la représentation fonctionnelle de la
Le composant électronique 15 est encore configuré pour générer :The electronic component 15 is further configured to generate:
- un premier seuil de tension supérieur à la moitié de la valeur de la tension continue mesurée par le bloc 21, et- a first voltage threshold greater than half the value of the DC voltage measured by block 21, and
- un deuxième seuil de tension inférieur à la moitié de la valeur de la tension continue mesurée par le bloc 21.- a second voltage threshold less than half the value of the DC voltage measured by block 21.
Le premier seuil de tension est par exemple obtenu en multipliant dans un bloc 22 la moitié de la valeur de tension continue en sortie du bloc 21 par un gain compris entre 1 et 1,5. Dans l’exemple de la
Le deuxième seuil de tension est par exemple obtenu en multipliant dans un bloc 23 la moitié de la valeur de tension continue en sortie du bloc 21 par un gain compris entre 0,5 et 1. Dans l’exemple de la
On constate ainsi que dans l’exemple considéré, ces deux seuils sont centrés sur la moitié de la valeur de tension continue mesurée par le bloc 21.It can thus be seen that in the example considered, these two thresholds are centered on half the DC voltage value measured by block 21.
Le composant électronique 15 est encore configuré pour, dans l’exemple considéré, comparer la valeur moyenne en sortie du bloc 20 chacun des seuils en sortie des blocs 22 et 23.The electronic component 15 is further configured to, in the example considered, compare the average value at the output of block 20 with each of the thresholds at the output of blocks 22 and 23.
Ces comparaisons s’effectuant respectivement via des comparateurs 24 et 25.These comparisons are made respectively via comparators 24 and 25.
Lorsque les interrupteurs 5 et 6 du bras associé à la première phase 8 de l’enroulement électrique de stator fonctionnement correctement, les comparaisons effectuées par les blocs 24 et 25 conduisent à constater que la valeur moyenne de tension en sortie du bloc 20 est inférieure au premier seuil de tension et également supérieure au deuxième seuil de tension.When the switches 5 and 6 of the arm associated with the first phase 8 of the electrical stator winding operate correctly, the comparisons made by the blocks 24 and 25 lead to the observation that the average voltage value at the output of the block 20 is lower than the first voltage threshold and also greater than the second voltage threshold.
Lorsque l’interrupteur 5 ou 6 du bras associé à la première phase est défaillant, les comparaisons effectuées par les blocs 24 et 25 peuvent conduire à constater que la valeur moyenne de tension en sortie du bloc 20 est supérieure au premier seuil de tension ou inférieure au deuxième seuil de tension.When switch 5 or 6 of the arm associated with the first phase is faulty, the comparisons made by blocks 24 and 25 can lead to the observation that the average voltage value at the output of block 20 is higher than the first voltage threshold or lower at the second voltage threshold.
Le composant électronique 15 peut encore générer un message de défaillance après traitement par un bloc 26 qui est par exemple une porte logique « ou ». Ce bloc 26 peut générer un tel message lorsqu’il ressort des blocs 24 et 25 que la valeur moyenne de la tension mesurée entre le conducteur 7 d’entrée de la première phase 8 dans le redresseur 3 et la masse n’est pas comprise entre le premier seuil de tension et le deuxième seuil de tension. Le cas échéant, le bloc 26 ne génère un message de défaillance que lorsque le résultat mentionné ci-dessus est vérifié pendant une durée donnée, par exemple une durée supérieure ou égale à 500 ms.The electronic component 15 can still generate a failure message after processing by a block 26 which is for example an “or” logic gate. This block 26 can generate such a message when it emerges from blocks 24 and 25 that the average value of the voltage measured between the input conductor 7 of the first phase 8 in the rectifier 3 and ground is not between the first voltage threshold and the second voltage threshold. If necessary, block 26 generates a failure message only when the result mentioned above is verified for a given duration, for example a duration greater than or equal to 500 ms.
Le fonctionnement du composant électronique 15 qui vient d’être décrit en référence aux figures 3 et 4 ne s’effectue pas nécessairement en permanence. Ce fonctionnement peut n’avoir lieu que lorsque l’une au moins des conditions prédéfinies suivantes est vérifiée :The operation of the electronic component 15 which has just been described with reference to FIGS. 3 and 4 does not necessarily take place permanently. This operation can only take place when at least one of the following predefined conditions is verified:
- la vitesse de rotation du rotor est supérieure à une vitesse prédéfinie,- the rotational speed of the rotor is higher than a predefined speed,
- le rapport cyclique du courant d’excitation du rotor est supérieure à une valeur de rapport cyclique prédéfinie, et- the duty cycle of the rotor excitation current is greater than a predefined duty cycle value, and
- la valeur de la tension en sortie du redresseur est supérieure à une valeur de tension prédéfinie.- the rectifier output voltage value is greater than a predefined voltage value.
L’invention n’est pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit.The invention is not limited to the example which has just been described.
En particulier, le composant électronique 15 peut, contrairement à ce qui est représenté sur la
Dans une autre variante, que le composant électronique soit similaire à celui de la
Claims (12)
(5, 6) d’un redresseur (3) pour véhicule, le redresseur (3) comprenant plusieurs bras (4) de commutation montés en parallèle pour redresser une tension alternative polyphasée reçue en entrée du redresseur (3) en une tension continue en sortie du redresseur,
le composant (15) étant configuré pour :
- pour au moins une phase (8) de la tension alternative reçue en entrée du redresseur (3), mesurer la valeur moyenne de la tension entre le conducteur (7) d’entrée de cette phase dans le redresseur (3) et la masse,
- mesurer la valeur de la tension continue en sortie du redresseur (3), notamment la valeur moyenne de cette tension continue,
- générer un premier seuil de tension supérieur à la moitié de la valeur de la tension continue mesurée et un deuxième seuil de tension inférieur à la moitié de la valeur de la tension continue mesurée,
- comparer la valeur moyenne de la tension ainsi mesurée entre le conducteur (7) d’entrée de cette phase (8) dans le redresseur (3) et la masse avec le premier seuil et le deuxième seuil, et
- détecter une défaillance sur l’un au moins des interrupteurs (5, 6) du bras (4) de commutation associé à cette phase (8) lorsque ladite valeur moyenne est supérieure au premier seuil ou inférieure au deuxième seuil.Electronic component (15) for detecting a failure of at least one switch
(5, 6) of a rectifier (3) for a vehicle, the rectifier (3) comprising several switching arms (4) connected in parallel to rectify a polyphase alternating voltage received at the input of the rectifier (3) into a direct voltage in rectifier output,
the component (15) being configured for:
- for at least one phase (8) of the alternating voltage received at the input of the rectifier (3), measure the average value of the voltage between the input conductor (7) of this phase in the rectifier (3) and ground ,
- measure the value of the DC voltage at the output of the rectifier (3), in particular the average value of this DC voltage,
- generate a first voltage threshold greater than half the value of the measured DC voltage and a second voltage threshold less than half the value of the measured DC voltage,
- comparing the mean value of the voltage thus measured between the input conductor (7) of this phase (8) in the rectifier (3) and ground with the first threshold and the second threshold, and
- detecting a failure on at least one of the switches (5, 6) of the switching arm (4) associated with this phase (8) when said average value is greater than the first threshold or less than the second threshold.
- pour une première phase (8) de la tension alternative reçue en entrée du redresseur (3),
mesurer la valeur moyenne de la tension entre le conducteur (7) d’entrée de cette première
phase dans le redresseur et la masse, et pour une deuxième phase (8) de cette tension
alternative, mesurer la valeur moyenne de la tension entre le conducteur (7) d’entrée de
cette deuxième phase dans le redresseur (3) et la masse,
- détecter une défaillance sur l’un au moins des interrupteurs (5, 6) du bras (4) de
commutation associé à cette première phase (8) ou sur l’un au moins des interrupteurs (5, 6)
du bras de commutation associé à cette deuxième phase (8) après comparaison de chaque
valeur moyenne mesurée pour ladite phase avec le premier seuil de tension et le deuxième
seuil de tension.Component according to claim 1, being configured for:
- for a first phase (8) of the alternating voltage received at the input of the rectifier (3),
measure the mean value of the voltage between the input conductor (7) of this first
phase in the rectifier and ground, and for a second phase (8) of this voltage
alternating current, measure the mean value of the voltage between the input conductor (7) of
this second phase in the rectifier (3) and ground,
- detecting a failure on at least one of the switches (5, 6) of the arm (4) of
switching associated with this first phase (8) or on at least one of the switches (5, 6)
of the switching arm associated with this second phase (8) after comparison of each
mean value measured for said phase with the first voltage threshold and the second
voltage threshold.
premier seuil de tension soit obtenu en multipliant la moitié de la valeur de la tension continue mesurée par un gain compris entre 1 et 1,5.Electronic component according to claim 1 or 2, being configured so that the
first voltage threshold is obtained by multiplying half of the value of the DC voltage measured by a gain between 1 and 1.5.
configuré pour que le deuxième seuil de tension soit obtenu en multipliant la moitié de la valeur de la tension continue mesurée par un gain compris entre 0,5 et 1.Electronic component according to any one of the preceding claims, being
configured so that the second voltage threshold is obtained by multiplying half of the measured DC voltage value by a gain between 0.5 and 1.
étant configuré pour que la somme du premier seuil de tension et du deuxième seuil de tension soit égale à la tension continue en sortie du redresseur (3).Electronic component according to any one of the preceding claims,
being configured so that the sum of the first voltage threshold and of the second voltage threshold is equal to the DC voltage at the output of the rectifier (3).
(15) selon l’une quelconque des revendications précédentes.Regulator (13) for a vehicle alternator, comprising the electronic component
(15) according to any one of the preceding claims.
configuré pour réguler le courant d’excitation du rotor de l’alternateur.Regulator according to Claim 6, the electronic component (15) also being
configured to regulate the excitation current of the alternator rotor.
distincte du composant électronique (15), cette unité de commande (18) étant configurée pour réguler le courant d’excitation du rotor de l’alternateur.Regulator according to claim 6, comprising a control unit (18)
separate from the electronic component (15), this control unit (18) being configured to regulate the excitation current of the rotor of the alternator.
- un stator comprenant un enroulement électrique polyphasé,
- un rotor comprenant un enroulement électrique parcouru par un courant d’excitation,
- un redresseur (3) comprenant plusieurs bras (4) de commutation montés en parallèle pour
redresser la tension alternative polyphasée induite dans l’enroulement électrique du stator
reçue en entrée en une tension continue en sortie, et
- le régulateur (13) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8.Alternator (1), comprising:
- a stator comprising a polyphase electrical winding,
- a rotor comprising an electric winding traversed by an excitation current,
- a rectifier (3) comprising several switching arms (4) mounted in parallel to
rectify the polyphase alternating voltage induced in the electrical winding of the stator
received at the input into a DC voltage at the output, and
- the regulator (13) according to any one of claims 6 to 8.
pour détecter une défaillance sur l’un au moins des interrupteurs du redresseur lorsqu’au moins une condition prédéfinie est vérifiée, cette condition prédéfinie étant l’une au moins parmi les suivantes:
- la vitesse de rotation du rotor est supérieure à une vitesse prédéfinie,
- le rapport cyclique du courant d’excitation du rotor est supérieur à une valeur de rapport
cyclique prédéfinie, et
- la valeur de la tension en sortie du redresseur est supérieure à une
valeur de tension prédéfinie.Alternator according to claim 9, the electronic component being configured
to detect a failure on at least one of the switches of the rectifier when at least one predefined condition is verified, this predefined condition being at least one of the following:
- the rotational speed of the rotor is higher than a predefined speed,
- the duty cycle of the rotor excitation current is greater than a ratio value
predefined cyclic, and
- the value of the rectifier output voltage is greater than one
preset voltage value.
redresseur pour véhicule, le redresseur comprenant plusieurs bras de commutation montés en parallèle pour redresser une tension alternative polyphasée induite aux bornes d’un enroulement électrique de stator et reçue en entrée en une tension continue en sortie du redresseur,
procédé dans lequel :
- on mesure la valeur moyenne de la tension aux bornes d’au moins une
phase de la tension alternative reçue en entrée du redresseur,
- pour au moins une phase (8) de la tension alternative reçue en entrée du redresseur (3), on
mesure la valeur moyenne de la tension entre le conducteur (7) d’entrée de cette phase dans
le redresseur (3) et la masse,
- on mesure la valeur de la tension continue en sortie du redresseur (3), notamment la valeur
moyenne de cette tension continue,
- on génère un premier seuil de tension supérieur à la moitié de la valeur de la tension
continue mesurée et un deuxième seuil de tension inférieur à la moitié de la valeur de la
tension continue mesurée,
- on compare la valeur moyenne de la tension ainsi mesurée entre le conducteur (7) d’entrée
de cette phase (8) dans le redresseur (3) et la masse avec le premier seuil et le deuxième
seuil, et
- on détecte une défaillance sur l’un au moins des interrupteurs (5, 6) du bras (4) de
commutation associé à cette phase (8) lorsque ladite valeur moyenne est supérieure au
premier seuil ou inférieure au deuxième seuil.Method for detecting a failure of at least one switch of a
rectifier for a vehicle, the rectifier comprising several switching arms connected in parallel to rectify a polyphase alternating voltage induced at the terminals of an electrical stator winding and received as input into a direct voltage at the output of the rectifier,
process in which:
- the average value of the voltage at the terminals of at least one is measured
phase of the alternating voltage received at the input of the rectifier,
- for at least one phase (8) of the alternating voltage received at the input of the rectifier (3),
measures the average value of the voltage between the input conductor (7) of this phase in
the rectifier (3) and earth,
- the value of the DC voltage at the output of the rectifier (3) is measured, in particular the value
mean of this DC voltage,
- a first voltage threshold greater than half the value of the voltage is generated
measured DC and a second voltage threshold less than half the value of the
measured DC voltage,
- the average value of the voltage thus measured is compared between the input conductor (7)
of this phase (8) in the rectifier (3) and ground with the first threshold and the second
threshold, and
- a failure is detected on at least one of the switches (5, 6) of the arm (4) of
switching associated with this phase (8) when said mean value is greater than the
first threshold or less than the second threshold.
Interrupteur (5, 6) d’un redresseur (3) pour véhicule, le redresseur (3) comprenant plusieurs bras (4) de commutation montés en parallèle pour redresser une tension alternative polyphasée reçue en entrée du redresseur (3) en une tension continue en sortie du redresseur,
le composant (15) étant configuré pour :
- pour au moins une phase (8) de la tension alternative reçue en entrée du redresseur (3), mesurer la valeur moyenne du courant de cette phase (8),
- générer un premier seuil de courant supérieur à zéro et un deuxième seuil de courant inférieur à zéro,
- comparer la valeur moyenne du courant de cette phase à ce premier seuil et ce deuxième seuil, et,
- détecter une défaillance sur l’un au moins des interrupteurs du bras de commutation associé à la phase considérée lorsque ladite valeur moyenne est supérieure au premier seuil ou inférieure au deuxième seuil.Electronic component (15) for detecting a failure of at least one
Switch (5, 6) of a rectifier (3) for a vehicle, the rectifier (3) comprising several switching arms (4) connected in parallel to rectify a polyphase alternating voltage received at the input of the rectifier (3) into a direct voltage at the output of the rectifier,
the component (15) being configured for:
- for at least one phase (8) of the alternating voltage received at the input of the rectifier (3), measure the average value of the current of this phase (8),
- generate a first current threshold greater than zero and a second current threshold less than zero,
- comparing the mean value of the current of this phase with this first threshold and this second threshold, and,
- detecting a failure on at least one of the switches of the switching arm associated with the phase considered when said average value is greater than the first threshold or less than the second threshold.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR2013307A FR3117670A1 (en) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | Electronic component for detecting a failure of at least one switch of a vehicle rectifier |
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FR2013307 | 2020-12-15 |
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