FR2802365A1

FR2802365A1 - Control procedure of rotor field coil on alternator-starter fitted to motor vehicle, uses temporary over excitation of rotor field coil to increase starting torque, and uses coil with fewer turns and lower resistance

Info

Publication number: FR2802365A1
Application number: FR0016133A
Authority: FR
Inventors: Cedric Plasse; Philippe Masson; Jean Marc Dubus
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2001-06-15
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: FR2802365B1

Abstract

The control procedure consists of overexciting the rotor field coil in starter mode to maximize starting torque. The over excitation is provided by an electronic step-up voltage converter. The rotor winding is made with larger cross-section to reduce resistance and the winding consequently has fewer turns. The over excitation is limited to a period that does not lead to overheating.

Description

Procède et dispositif pour la commande de l'alimentation bobinage de rotor d'une machine électrique telle alternateur-démarreur de véhicule, notamment automobile. présente invention est relative à la commande de l'alimentation du bobinage de rotor d'une machine électrique tournante telle qu'un alternateur-démarreur de véhicule, notamment automobile. Procedure and device for the control of the power supply rotor winding of a machine electrical such alternator-starter of a vehicle, in particular an automobile. This invention relates to the control of the supply of the rotor winding of a rotating electrical machine such as a vehicle starter-alternator, in particular an automobile.

Une telle machine est décrite par exemple dans les documents FR-A-2 745 444 et FR-A-2 745 445 auxquels on pourra se reporter pour plus de précisions. Such a machine is described for example in documents FR-A-2 745 444 and FR-A-2 745 445 to which reference may be made for more details.

Cette machine fonctionne, d'une part, en générateur électrique de courant et, d'autre part, en moteur électrique. Cette machine du type polyphasé et réversible fonctionne donc en alternateur pour notamment charger la batterie véhicule et comme démarreur pour entraîner le moteur a combustion interne, dit aussi moteur thermique, du véhicule automobile pour son démarrage. This machine operates, on the one hand, as an electric current generator and, on the other hand, as an electric motor. This machine of the polyphase type and reversible thus operates alternator for including charging the vehicle battery and as a starter to drive the internal combustion engine, also called engine, the motor vehicle for startup.

A cet effet le pont redresseur en sortie de l'induit l'alternateur sert également de pont de commande des phases l'alternateur. For this purpose the rectifier bridge at the output of the armature alternator also serves as a control bridge of the alternator phases.

De manière connue cette machine tournante formant alternateur comprend - un rotor bobiné constituant l'inducteur associe classiquement à deux bagues collectrices et deux balais lesquels est amené le courant d'excitation ; - un stator polyphasé portant plusieurs bobines enroulements, constituant l'induit, qui sont connectés en étoile ou en triangle dans le cas le plus fréquent d'une structure triphasée et qui délivrent vers le pont redresseur, en fonctionnement alternateur, la puissance électrique convertie. In known manner this rotary machine forming an alternator comprises - a wound rotor constituting the inductor conventionally associated with two slip rings and two brushes which is brought the excitation current; - A polyphase stator carrying a plurality of winding coils, constituting the armature, which are connected in star or delta in the most frequent case of a three-phase structure and which deliver to the rectifier bridge, in alternator operation, the converted electrical power.

Le pont est relié aux différentes phases de l'induit et est monté entre la -masse et une borne d'alimentation de batterie. Ce pont présente par exemple des diodes associées des transistors de type MOSFET. Le fonctionnement en mode moteur d'un tel alternateur s'effectue en imposant par exemple un courant continu dans l'inducteur et en délivrant de manière synchrone sur les phases du stator des signaux déphasés de 120 , idéalement sinusoidaux mais éventuellement trapézoïdaux ou carres. The bridge is connected to the different phases of the armature and is mounted between the -masse and a battery power terminal. This bridge has, for example, associated diodes for MOSFET transistors. The operation in motor mode of such an alternator is effected by imposing for example a direct current in the inductor and delivering synchronously on the phases of the stator phase-shifted signals of 120, ideally sinusoidal but possibly trapezoidal or square.

Ce pont redresseur et de commande est piloté par un module électronique de commande. Le pont et le module de commande appartiennent à une unité, dite unité de commande, implantée le plus souvent à l'extérieur la machine. This bridge rectifier and control is controlled by an electronic control module. The bridge and the control module belong to a unit, called control unit, most often located outside the machine.

Il est en outre prévu des moyens pour le suivi de la position angulaire du rotor pour, en mode moteur électrique, injecter au bon moment du courant électrique dans le bobinage concerné du stator. There is further provided means for monitoring the angular position of the rotor for, in the electric motor mode, injecting at the right moment of the electric current into the relevant winding of the stator.

Ces moyens avantageusement du type magnétique envoient des informations au module électronique de commande et sont décrits par exemple dans les documents -00 14927 déposé le 20 novembre 2000 et FR-00 03131 déposé le 10 mars 2000. These means advantageously magnetic type send information to the electronic control module and are described for example in documents -00 14927 filed November 20, 2000 and FR-00 03131 filed March 10, 2000.

Ces moyens comportent donc une cible calée en rotation sur le rotor ou la poulie de la machine et au moins un capteur du type à effet Hall ou magnéto-résistif détectant le passage de la cible avantageusement du type magnétique. These means therefore comprise a target set in rotation on the rotor or the pulley of the machine and at least one sensor of the Hall effect or magnetoresistive type detecting the passage of the target advantageously of the magnetic type.

De préférence au moins trois capteurs sont prévus, ceux- ci étant portés par le palier avant ou arrière que comporte la machine électrique tournante pour supporter de manière fixe le stator et à rotation le rotor. Preferably at least three sensors are provided, these being carried by the front or rear bearing that comprises the rotating electrical machine for fixedly supporting the stator and rotating the rotor.

on souhaite dans certains cas améliorer les performances de démarrage d'un alternateur-démarreur. in some cases it is desired to improve the starting performance of a starter-alternator.

Un but de l'invention est de répondre à ce souhait. An object of the invention is to respond to this wish.

Plus particulièrement, l'invention propose un procédé pour la commande de l'alimentation du bobinage d'excitation du rotor d'un alternateur-démarreur adapté à fonctionner en générateur électrique dans un mode alternateur à fonctionner comme moteur électrique dans un mode démarreur caractérisé en ce que l'on surexcite le bobinage du rotor en mode démarreur pour maximiser le couple de démarrage de l'alternateur-démarreur. Grâce à l'invention on peut maximiser le couple de démarrage de l'alternateur-démarreur lorsque celui-ci fonctionne en mode démarreur, c'est-à-dire en moteur électrique ce qui permet d'augmenter puissance. More particularly, the invention proposes a method for controlling the power supply of the rotor excitation coil of an alternator-starter adapted to operate as an electric generator in an alternator mode to operate as an electric motor in a starter mode characterized in that the overexcited winding of the rotor in starter mode to maximize the starting torque of the alternator-starter. Thanks to the invention can maximize the starting torque of the alternator-starter when it operates in starter mode, that is to say in electric motor which allows to increase power.

L'alternateur-demarreur peut donc démarreur un moteur à combustion interne véhicule automobile plus puissant et/ou démarrer ledit moteur sous des températures basses. The alternator-starter can thus starter a more powerful automotive vehicle internal combustion engine and / or start said engine under low temperatures.

Cette surexcitation peut être réalisée par une surtension aux bornes du bobinage d'excitation et/ou une surintensité dans le bobinage d'excitation par rapport à un alternateur conventionnel. This overexcitation can be achieved by an overvoltage at the terminals of the excitation coil and / or an overcurrent in the excitation winding with respect to a conventional alternator.

Ceci peut être réalisé à l'aide d'un survolteur électronique ou encore en agissant sur le nombre de spires du bobinage d'excitation et sur sa résistance afin d'obtenir sous une même tension d'alimentation un nombre d'Ampères-tours supérieur. This can be achieved using an electronic booster or by acting on the number of turns of the excitation coil and on its resistance to obtain under a same supply voltage a higher number of ampere turns .

Dans un mode réalisation, on augmente la section du fil conducteur de la bobine d'excitation. On peut jouer sur le nombre de spires bobine d'excitation. In one embodiment, the section of the conductive wire of the excitation coil is increased. One can play on the number of turns coil of excitation.

Dans un mode réalisation on surexcite le bobinage du rotor uniquement mode démarrage. In one embodiment, the winding of the rotor is only overexcited in the starting mode.

Dans un autre mode de réalisation on surexcite le bobinage du rotor également mode alternateur. In another embodiment overexcites the rotor winding alternator mode.

Un tel procedé est avantageusement complété par les différentes caracteristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons possibles - on contrôle un paramètre qui est fonction de la tension aux bornes du bobinage d'excitation et/ou du courant dans ce bobinage d'excitation pour maintenir ce paramètre en permanence d'un même côté une valeur seuil qui correspond à une température maximale admissible pour la machine électrique et ses composants. Such a method is advantageously completed by the following different characteristics taken alone or in all their possible combinations - a parameter is controlled which is a function of the voltage at the terminals of the excitation coil and / or the current in this excitation coil to maintain this parameter permanently on the same side a threshold value which corresponds to a maximum permissible temperature for the electrical machine and its components.

- on détermine la température d'un composant caractéristique et asservit le paramètre de contrôle de façon à ce que cette température soit en permanence égale ou inférieure à une température maximale admissible pour la machine électrique ses composants. the temperature of a characteristic component is determined and the control parameter is slaved so that this temperature is permanently equal to or lower than a maximum permissible temperature for the electrical machine its components.

- on mesure la vitesse angulaire de la partie tournante de la machine en ce que le paramètre de contrôle est comparé à une valeur seuil qui est fonction de la vitesse angulaire rotor. the angular velocity of the rotating part of the machine is measured in that the control parameter is compared with a threshold value which is a function of the rotor angular velocity.

- le paramètre de contrôle est fonction de la tension du courant en sortie d'un circuit générant une tension surexcitation et on asservit ce circuit pour maintenir paramètre contrôle par rapport à la valeur seuil. the control parameter is a function of the voltage of the output current of a circuit generating an overexcitation voltage and this circuit is slaved to maintain control parameter with respect to the threshold value.

- on contrôle le rapport cyclique d'un signal à modulation de largeur impulsions qui commande un commutateur qui lui-même commande l'alimentation du bobinage d'excitation, pour maintenir ce rapport cyclique inférieur ou égal à un rapport cyclique seuil. - Controlling the duty cycle of a pulse width modulated signal which controls a switch which itself controls the supply of the excitation coil, to maintain the duty cycle less than or equal to a threshold duty cycle.

- l'asservissement en température est mis en #uvre mesurant la température du composant le plus chaud et en comparant à une tension de référence. - The temperature control is implemented measuring the temperature of the hottest component and comparing to a reference voltage.

- l'asservissement est mis en oeuvre en estimant température du composant le plus chaud à partir d'une température facile à mesurer. the slaving is implemented by estimating the temperature of the hottest component from a temperature easy to measure.

Grâce à ces caractéristiques il est proposé une commande en mode démarreur de l'alimentation du bobinage d'excitation (c'est à dire du bobinage du rotor) qui permette d'installer rapidement le couple de démarrage, de l'augmenter et de minimiser la dissipation thermique et de maximiser la puissance au démarrage. Thanks to these characteristics it is proposed a command in starter mode of the supply of the excitation winding (that is to say of the winding of the rotor) which makes it possible to quickly install the starting torque, to increase it and to minimize heat dissipation and maximize power on startup.

On peut plus aisément arrêter le moteur à combustion interne du véhicule -automobile au feu rouge et le redémarrer ensuite. Lors de cet arrêt au feu rouge la machine, dans un mode de réalisation, fonctionne en moteur électrique et peut entraîner grâce à la surexcitation un plus grand nombre consommateurs, tels que le compresseur de la climatisation, direction assistée etc... It is more likely to stop the internal combustion engine of the motor vehicle at a red light and then restart it. During this stop at the red light, the machine, in one embodiment, operates as an electric motor and can cause through the overexcitation a greater number of consumers, such as the compressor air conditioning, power steering etc ...

Cette machine fonctionne alors en moteur auxiliaire comme décrit par exemple dans le document EP-0 715 979. Avantageusement une démagnétisation rapide, est-à-dire une désactivation rapide du bobinage d'excitation arrêt du courant excitation, est effectuée à la fin du mode démarreur pour que moteur thermique du véhicule qui vient de démarrer - régime ralenti - ne cale pas lorsque l'on passe en mode alternateur. This machine then operates as an auxiliary motor as described for example in the document EP-0 715 979. Advantageously a rapid demagnetization, that is to say a rapid deactivation of the excitation winding excitation current stop, is performed at the end of the mode. starter so that the engine of the vehicle that has just started - idle speed - does not stall when switching to alternator mode.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit etre lue en regard dessins annexés sur lesquels - figure 1 est une représentation schématique illustrant un circuit d'alimentation conforme à un mode de mise en oeuvre possible pour l'invention ; - figure 2 est un graphe sur lequel on porté une courbe illustrant l'allure en mode alternateur, en fonction de la vitesse angulaire du rotor de l'alternateur-démarreur, de la température du composant le plus chaud de la machine d'une part dans le d'un alternateur-démarreur refroidi par air et d'autre part dans le cas d'un alternateur refroidi par un circuit eau ; on voit que dans certaines zones de vitesse, la température maximale admissible n'est pas atteinte d'où l'un des objets l'invention à savoir d'asservir la température d'un composant représentatif à la température maximale admissible. Other features and advantages of the invention will become apparent from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting and should be read with reference to the accompanying drawings, in which - FIG. 1 is a diagrammatic representation illustrating a power supply circuit in accordance with FIG. an embodiment possible for the invention; - Figure 2 is a graph on which a curve is shown illustrating the pace in alternator mode, depending on the angular speed of the rotor of the alternator-starter, the temperature of the hottest component of the machine on the one hand in the case of an alternator air-cooled starter and secondly in the case of an alternator cooled by a water circuit; it can be seen that in certain speed zones, the maximum permissible temperature is not reached, whence one of the objects of the invention namely to control the temperature of a representative component at the maximum admissible temperature.

- figure 3 est un graphe sur lequel on a porté une courbe illustrant l'allure, en fonction de la vitesse angulaire du rotor de l'alternateur-démarreur, de la tension ou du courant maximal admissible aux bornes du bobinage d'excitation de l'alternateur-démarreur, dans le cas d'une commande conforme à un mode mise en ceuvre possible de l'invention ; - figure 4 est un graphe sur lequel on a porté une courbe illustrant l'allure, en fonction de la vitesse angulaire du rotor de l'alternateur-démarreur, du rapport cyclique maximal admissible aux bornes du bobinage d'excitation de l'alternateur- démarreur dans le cas d'une commande conforme à un mode de mise en aeuvre possible de l'invention ; - la figure 5 est une représentation schématique illustrant un mode de réalisation possible pour un circuit commande de l'alimentation d'un bobinage de rotor, comportant montage d'élévation de tension ou de survoltage électronique ; - la figure 6 illustre l'allure de la tension aux bornes du bobinage d'excitation en mode démarreur de véhicule automobile conformément à une séquence de commande de démarrage préférée ; - les figures 7 à 9 sont des représentations schématiques semblables à celle de la figure 5 illustrant d'autres modes réalisation possibles ; - les figures 10 et 11 sont des représentations schématiques semblables à celles de la figure 5 pour encore d'autres réalisations ; - la figure 12 est un graphe montrant une courbe de débit (intensité du courant délivré) en mode alternateur en fonction du nombre (nb) de tours par minute du rotor pour encore un autre mode réalisation. FIG. 3 is a graph on which a curve has been plotted illustrating the shape, as a function of the angular speed of the alternator-starter rotor, of the maximum voltage or current that is allowed at the terminals of the excitation coil of the starter. alternator-starter, in the case of a command according to a possible embodiment of the invention; FIG. 4 is a graph on which a curve has been plotted illustrating the speed, as a function of the angular speed of the alternator-starter rotor, of the maximum duty cycle at the terminals of the excitation winding of the alternator; starter in the case of a command according to a possible embodiment of the invention; FIG. 5 is a diagrammatic representation illustrating a possible embodiment for a control circuit of the power supply of a rotor winding, comprising voltage boosting or electronic booster mounting; FIG. 6 illustrates the shape of the voltage across the motor vehicle starter motor winding according to a preferred start command sequence; - Figures 7 to 9 are schematic representations similar to that of Figure 5 illustrating other possible embodiments; FIGS. 10 and 11 are diagrammatic representations similar to those of FIG. 5 for still other embodiments; FIG. 12 is a graph showing a flow curve (current intensity delivered) in alternator mode as a function of the number (nb) of revolutions per minute of the rotor for yet another embodiment.

Dans les figures la machine électrique tournante du type polyphasé est un alternateur-démarreur du type sus-indiqué décrit par exemple dans les documents FR-00 14927 et FR-00 03131 précités. In the figures, the rotary electrical machine of the polyphase type is an alternator-starter of the type indicated above, for example described in the documents FR-00 14927 and FR-00 03131 mentioned above.

Cette machine a ici la structure d'un alternateur classique par exemple du type de celui décrit dans le document EP-A 515 259 auquel on se reportera pour plus de précisions. This machine here has the structure of a conventional alternator for example of the type described in EP-A 515 259 to which reference will be made for more details.

Cette machine est donc à ventilation interne (refroidissement par air), son rotor portant au moins à l'une ses extrémités axiales un ventilateur. En variante la machine est refroidie par eau. This machine is therefore internally ventilated (air cooling), its rotor carrying at least one of its axial ends a fan. In a variant, the machine is cooled by water.

Plus précisément le rotor est un rotor à griffes avec des roues polaires portant à leur périphérie externe des dents d'orientation axiale et de forme trapézoïdale. Les dents d'une roue polaire sont dirigées vers les dents de l'autre roue polaire, lesdites dents de forme globalement trapézoïdale étant réparties de manière imbriquée d'une roue polaire à l'autre. Bien entendu, comme décrit par exemple dans le document FR-A-2 085, des aimants permanents peuvent être intercalés entre dents des roues polaires pour augmenter le champ magnétique. More specifically, the rotor is a claw rotor with pole wheels carrying axially oriented and trapezoidal teeth at their outer periphery. The teeth of one pole wheel are directed towards the teeth of the other pole wheel, said teeth of generally trapezoidal shape being nested in a nested manner from one pole wheel to the other. Of course, as described for example in document FR-A-2,085, permanent magnets may be inserted between teeth of the pole wheels to increase the magnetic field.

rotor porte un bobinage d'excitation entre les flasques de ses roues polaires. Ce bobinage comporte un élément électriquement conducteur qui est enroulé avec formation spires. bobinage est un bobinage d'excitation qui, lorsqu' est activé, magnétise le rotor pour créer à l'aide des dents pôles magnétiques. Les extrémités du bobinage du rotor sont reliées chacune à une bague collectrice sur chacune desquelles frotte balai. Les balais sont portés par un porte-balais solidaire du palier arrière de la machine portant centralement un roulement à billes supportant à rotation l'extrémité arrière de l'arbre portant à solidarisation le rotor. rotor carries an excitation coil between the flanges of its pole wheels. This coil comprises an electrically conductive element which is wound with formation turns. Coil is an excitation coil which, when activated, magnetizes the rotor to create using magnetic pole teeth. The ends of the rotor winding are each connected to a slip ring on each of which rubs broom. The brushes are carried by a brush holder secured to the rear bearing of the machine centrally bearing a ball bearing rotatably supporting the rear end of the shaft supporting the rotor.

L'extrémité avant de l'arbre est supportée à rotation par un roulement à billes porté par le palier avant de la machine. L'extrémité avant de l'arbre porte à l'extérieur de la machine une poulie appartenant à un dispositif de transmission mouvement comportant au moins une courroie en prise avec poulie. dispositif de transmission de mouvement établit une liaison entre la poulie et un organe, tels qu'une autre poulie, entraîné rotation par le moteur à combustion interne du véhicule. The front end of the shaft is rotatably supported by a ball bearing carried by the front bearing of the machine. The front end of the shaft carries on the outside of the machine a pulley belonging to a movement transmission device comprising at least one belt in engagement with the pulley. motion transmission device establishes a connection between the pulley and a member, such as another pulley, driven rotation by the internal combustion engine of the vehicle.

Lorsque la machine - ici un alternateur-démarreur fonctionne en mode alternateur c'est-à-dire comme générateur électrique la poulie est entraînée en rotation par le moteur à combustion interne du véhicule via au moins la courroie précitée. Lorsque la machine fonctionne en mode démarreur c'est-à-dire en moteur électrique, la poulie entraîne en rotation le moteur du véhicule via la courroie. When the machine - here an alternator-starter operates in alternator mode that is to say as an electrical generator the pulley is rotated by the internal combustion engine of the vehicle via at least the aforementioned belt. When the machine operates in starter mode that is to say in electric motor, the pulley rotates the vehicle engine via the belt.

paliers avant et arrière sont ajourés pour la ventilation interne de la machine, sont reliés entre eux, exemple ' l'aide de tirants, et appartiennent au support de machine destiné à être fixé sur une partie fixe du véhicule. support porte de manière fixe à sa périphérie externe le stator constitué usuellement par un paquet tôles dotées d'encoches pour le montage des bobines plus généralement des enroulements du stator dont les sorties sont reliées au pont redresseur et de commande précité. front and rear bearings are perforated for the internal ventilation of the machine, are interconnected, for example 'using tie rods, and belong to the machine support intended to be fixed on a fixed part of the vehicle. support bears fixedly at its outer periphery the stator usually constituted by a sheet metal package provided with notches for mounting the coils, more generally stator windings whose outputs are connected to said rectifier and control bridge.

Les bobines ou enroulements stator sont formés par des fils ou des enroulements en barres comme décrit par exemple dans le document W092/06527 ; les barres peuvent être de section rectangulaire. The stator windings or coils are formed by wires or bar coils as described for example in WO92 / 06527; the bars may be of rectangular section.

Le stator entoure le rotor, dont les balais sont reliés à un régulateur de l'alternateur pour maintenir la tension de l'alternateur à une tension voulue ici de l'ordre de 14V, pour une batterie de 12V. The stator surrounds the rotor, whose brushes are connected to an alternator regulator to maintain the voltage of the alternator at a desired voltage here of the order of 14V, for a 12V battery.

Le pont redresseur, l'unité électronique de commande du pont redresseur et le régulateur sont ici montés dans un boîtier électronique implanté à l'extérieur de la machine. Ce boîtier porte (figure 1) des moyens de commutation 2, comportant ici des interrupteurs de puissance, une unité de commande 3 et un circuit de surexcitation 1. The rectifier bridge, the electronic control unit of the rectifier bridge and the controller are here mounted in an electronic box located outside the machine. This housing carries (FIG. 1) switching means 2, here comprising power switches, a control unit 3 and an overexcitation circuit 1.

Le montage qui est représenté la figure 1 comporte un alternateur-démarreur dont les bobinages statoriques et le pont redresseur, référencés par ALT, sont montés en parallèle avec une batterie B d'un véhicule et dont bobinage d'excitation EXC porté à solidarisation par rotor est alimenté par l'intermédiaire d'un circuit de surexcitation 1. The assembly shown in FIG. 1 comprises an alternator-starter whose stator windings and rectifier bridge, referenced by ALT, are connected in parallel with a battery B of a vehicle and whose EXC excitation winding is connected to a rotor connection. is powered via an overexcitation circuit 1.

Ce circuit de surexcitation est actif en mode démarrage (alternateur-démarreur fonctionnant en moteur électrique) pour, suivant l'invention, rendre maximal le couple de démarrage de l'alternateur-démarreur et démarrer plus aisément le moteur à combustion interne, dit aussi moteur thermique, du véhicule automobile, soit lors d'un démarrage à froid, soit lors d'un redémarrage après par exemple un arrêt à un feu rouge : le moteur ayant été coupé pour réduire à la consommation de carburant et réaliser ainsi une fonction dite de Stop and 00 . This overexcitation circuit is active in start-up mode (alternator-starter operating as an electric motor) in order, according to the invention, to maximize the start-up torque of the alternator-starter and to more easily start the internal combustion engine, also referred to as the engine. thermal, of the motor vehicle, either during a cold start, or during a restart after for example a stop at a red light: the engine has been cut to reduce fuel consumption and thus perform a function called Stop and 00.

Ce circuit de surexcitation 1 reçoit en entrée la tension de réseau de bord délivrée par la batterie et/ou l'alternateur et délivre aux bornes du bobinage d'excitation EXC une tension supérieure à cette tension de réseau de bord. This overexcitation circuit 1 receives as input the edge network voltage delivered by the battery and / or the alternator and delivers across the excitation coil EXC a voltage greater than this edge network voltage.

Le montage représenté sur la figure 1 comporte de manière précitée en outre des moyens de commutation 2 (interrupteur de puissance par exemple) commandés par une unité de commande 3. The assembly shown in FIG. 1 further comprises, in addition, switching means 2 (power switch for example) controlled by a control unit 3.

Cette unité de commande 3 est par exemple constituée le régulateur de l'alternateur et commande le commutateur 2 un signal à modulation de largeur d'impulsion. This control unit 3 is for example constituted the regulator of the alternator and controls the switch 2 a pulse width modulated signal.

Egalement, l'unité de commande 3 peut comporter moyens qui permettent, dans le cas où l'alternateur-démarreur se déchargerait sur le réseau de bord en étant déconnecté rapport à la batterie (cas de load dump selon terminologie anglo-saxonne généralement utilisée par l'homme metier), de commander immédiatement l'ouverture du commutateur puissance 2, afin de réaliser une démagnétisation rapide de alternateur, notamment de son rotor. Also, the control unit 3 may comprise means which allow, in the case where the alternator-starter would discharge on the on-board network being disconnected compared to the battery (case of load dump according to the English terminology generally used by the man trades), to immediately command the opening of the power switch 2, in order to achieve rapid demagnetization of alternator, including its rotor.

Le circuit de surexcitation 1 agit également lorsque machine fonctionne en mode alternateur. The overexcitation circuit 1 also acts when the machine is operating in alternator mode.

Le circuit de surexcitation 1 est commandé de façon la tension ou le courant de surexcitation qu'il délivre soit toujours inférieure à une tension ou un courant qui correspond température maximale admissible pour l'alternateur-démarreur les composants qui sont associés à celui-ci, notamment quand la machine travaille en mode alternateur. The overexcitation circuit 1 is controlled so that the voltage or the overexcitation current that it delivers is always less than a voltage or a current which corresponds to the maximum admissible temperature for the alternator-starter the components which are associated with it, especially when the machine is working in alternator mode.

Dans un premier mode de mise en oeuvre, il est prévu sur la machine au moins un capteur thermique qui permet de connaître avec précision la température de l'élément le plus chaud. In a first mode of implementation, there is provided on the machine at least one thermal sensor that allows to know precisely the temperature of the hottest element.

Une boucle d'asservissement permet de maintenir la tension et/ou le courant de surexcitation délivré par le circuit excitation 1 à des valeurs imposant en permanence à la machine notamment en mode alternateur d'être à une température inférieure à la température maximale admissible pour celui-ci et composants. A control loop makes it possible to maintain the voltage and / or the overexcitation current delivered by the excitation circuit 1 to values permanently imposing on the machine, particularly in the alternator mode, to be at a temperature below the maximum permissible temperature for the and components.

Suivant une caractéristique de ce mode de réalisation, lorsque la machine fonctionne en mode démarreur, notamment pour démarrer le véhicule automobile, la surexcitation (tension et/ou courant délivré par le circuit de surexcitation) est plus grande que la surexcitation en mode alternateur afin maximiser le couple donc la puissance) de démarrage l'alternateur- démarreur. According to a characteristic of this embodiment, when the machine operates in starter mode, in particular for starting the motor vehicle, the overexcitation (voltage and / or current delivered by the overexcitation circuit) is greater than the overexcitation in alternator mode to maximize the torque thus the power) of starting the alternator-starter.

Suivant l'invention on magnétise le courant rotorique c'est-à-dire le courant du bobinage d'excitation, avec un courant supérieur à celui nécessaire en mode alternateur. According to the invention, the rotor current, that is to say the current of the excitation winding, is magnetized with a current greater than that required in the alternator mode.

variante on peut agir sur la tension excitation et augmenter celle-ci par rapport au mode alternateur. variant one can act on the excitation voltage and increase it compared to the alternator mode.

Dans un autre mode de mise en #uvre, qui un mode de mise #uvre préféré, on commande le circuit de surexcitation 1 de façon que la tension ou le courant qu' délivre soit toujours inférieure à une tension ou un courant qui, pour une vitesse angulaire donnée pour le rotor, notamment en mode alternateur, correspondrait à une température maximale prédéterminée par des essais ou un autre moyen. In another mode of implementation, which a preferred implementation mode, the overexcitation circuit 1 is controlled so that the voltage or the current delivered is always less than a voltage or a current which, for The given angular velocity for the rotor, especially in alternator mode, would correspond to a predetermined maximum temperature by tests or other means.

Notamment, on sait que la température d' alternateur et de ses composants - c'est à dire des pièces qui le constituent varie, en fonction de la vitesse angulaire du rotor, selon des courbes du type de celles représentées sur la figure 2, dans le cas d'une machine refroidie à air (courbe en trait plein) ou d'une machine refroidie à eau (courbe en traits mixtes). De plus, température maximale admissible (représentée en trait mixte points) est une droite horizontale coupant les courbes de température de la machine ou de ses composants à leur maximum (vitesse environ 3000 tr/min). In particular, it is known that the temperature of the alternator and its components - that is to say parts which constitute it varies, as a function of the angular speed of the rotor, according to curves of the type of those represented in FIG. the case of an air-cooled machine (solid curve) or a water-cooled machine (curve in phantom). In addition, the maximum allowable temperature (shown in dot-dashed lines) is a horizontal line that intersects the temperature curves of the machine or its components to their maximum (speed about 3000 rpm).

Il bien entendu possible d'inverser ces courbes pour en déduire fonction de la vitesse angulaire du rotor une tension surexcitation Vs maximale. It is of course possible to invert these curves in order to deduce, depending on the angular speed of the rotor, a maximum overexcitation voltage Vs.

courbes en -ce sens sont illustrées sur la figure 3. circuit de surexcitation 1 est commandé, en fonction de la vitesse angulaire du rotor, de façon que tension Vs ou le courant de surexcitation que le circuit délivre soit toujours inférieur à la tension ou au courant maximal qui correspond à cette vitesse angulaire. utilise ainsi la machine en mode alternateur au maximum ses possibilités. Curves in this direction are illustrated in FIG. 3. The overexcitation circuit 1 is controlled, as a function of the angular speed of the rotor, so that the voltage Vs or the overexcitation current that the circuit delivers is always less than the voltage or current. maximum current corresponding to this angular velocity. thus uses the machine in alternator mode to the maximum of its possibilities.

variante encore, ainsi que l'illustre figure 4, on peut prévoir que c'est le rapport cyclique du signal à modulation de largeur d' impulsion qui commande commutateur 2 qui asservi, soit en fonction de la température, soit en fonction de la vitesse angulaire du rotor, façon que la température du composant le plus chaud de machine soit toujours inférieure à la température maximale admissible. Yet another variant, as illustrated in FIG. 4, it is possible to predict that it is the duty cycle of the pulse width modulated signal which controls switch 2, which is controlled either as a function of the temperature or as a function of the speed. angle of the rotor, so that the temperature of the hottest machine component is always lower than the maximum permissible temperature.

En mode démarreur, on utilise ici un rapport cyclique plus élevé qu'en mode alternateur. Par exemple le rapport cyclique est de 100% en mode démarreur et 75s en mode alternateur. In starter mode, a higher duty cycle is used here than in alternator mode. For example, the duty cycle is 100% in starter mode and 75s in alternator mode.

La mise en oeuvre de cet asservissement température peut être réalisée en mesurant la température composant le plus chaud et en le comparant à une tension de réference. The implementation of this temperature control can be achieved by measuring the hottest component temperature and comparing it with a reference voltage.

L'asservissement peut aussi être réalisé en estimant la température du composant le plus chaud à partir d'une température facile à mesurer {typiquement dans le régulateur et en déduisant ladite température du composant le plus chaud. Servo control can also be achieved by estimating the temperature of the hottest component from a temperature easy to measure (typically in the controller and deducing said temperature from the hottest component.

Un exemple de circuit d'alimentation du bobinage de rotor d'un al te rnateur-démarreur a été représenté sur la figure 5. Ce circuit d'excitation 1 est un circuit hacheur élévateur de tension qui comporte une inductance LB montée entre une ligne d'alimentation à la tension positive du reseau et un interrupteur TB qui est par ailleurs relié à la masse. An example of a power supply circuit of the rotor winding of a starter-generator is shown in FIG. 5. This excitation circuit 1 is a voltage-boosting chopper circuit which comprises an inductance LB mounted between a line d supply to the positive voltage of the network and a switch TB which is otherwise connected to ground.

Le circuit d'excitation 1 est donc survolteur électronique suivant une caractéristique de l'invention. Avantageusement le survoltage est plus important en mode démarreur qu'en mode alternateur. The excitation circuit 1 is therefore an electronic booster according to a characteristic of the invention. Advantageously, the boost is greater in starter mode than in alternator mode.

Cet interrupteur TB monté entre la masse et l'inductance LB est monté en parallèle à une branche qui comporte en série un condensateur CB et une diode DB, l'anode de cette diode DB étant reliée à l'inductance LB, sa cathode étant reliée au condensateur CB, le condensateur CB étant monté entre cette diode DB et la masse. Le point entre la cathode de la diode et le condensateur CB est celui qui alimente le bobinage rotor LEXC. This switch TB mounted between the ground and the inductor LB is connected in parallel with a branch which comprises in series a capacitor CB and a diode DB, the anode of this diode DB being connected to the inductor LB, its cathode being connected to the capacitor CB, the capacitor CB being mounted between this diode DB and ground. The point between the cathode of the diode and the capacitor CB is the one that feeds the rotor winding LEXC.

cet effet, ce point est relié audit bobinage LEXC par l'intermédiaire d'un interrupteur T2. this effect, this point is connected to said winding LEXC via a switch T2.

ailleurs, un interrupteur T1 est monté avec diode D1 entre la ligne d'alimentation positive du réseau et masse. diode D1 est passante de la masse vers l'interrupteur Tl, anode étant reliée à la masse. elsewhere, a switch T1 is mounted with diode D1 between the positive supply line of the network and ground. diode D1 is passing the mass to the switch T1, anode being connected to ground.

point entre l'interrupteur T1 et la diode D1 relié à un point entre le bobinage de rotor LEXC et l'interrupteur T2 par diode D2 qui est passante du transistor vers le bobinage d'excitation du rotor LEXC. point between the switch T1 and the diode D1 connected to a point between the rotor winding LEXC and the T2 switch by diode D2 which is passing from the transistor to the excitation winding of the rotor LEXC.

L'ensemble que constituent le transistor T1 la diode D1 correspond aux moyens de commutation référencés par 2 sur la figure 1 (cet ensemble 2 peut par exemple être un régulateur désigné sous la terminologie "high side" par l'homme du métier et utilisé sur les machines actuellement). The set constituted by the transistor T1 and the diode D1 corresponds to the switching means referenced 2 in FIG. 1 (this set 2 may for example be a regulator designated under the terminology "high side" by those skilled in the art and used on the machines currently).

A son extrémité opposée au transistor T2, le bobinage de rotor LEXC est relié par une diode D3 à la ligne d'alimentation à la tension réseau. Cette diode D3 est passante du bobinage de rotor vers ladite ligne de tension réseau. At its end opposite the transistor T2, the rotor winding LEXC is connected by a diode D3 to the supply line at the mains voltage. This diode D3 is passing from the rotor winding to said line of network voltage.

Le point commun au bobinage de rotor et à la diode D3 est relié à la masse par un interrupteur TDMG qui commande la démagnétisation rapide du rotor. The common point of the rotor winding and the diode D3 is connected to ground by a TDMG switch which controls the rapid demagnetization of the rotor.

Un tel montage permet le fonctionnement qui va maintenant être decrit. Such an arrangement allows the operation which will now be described.

fonctionnement en mode alternateur, l'interrupteur T2 est ouvert et l'interrupteur de démagnétisation rapide TDMG est fermé. alternator operation, switch T2 is open and the TDMG quick demagnetization switch is closed.

La régulation se fait par l'intermédiaire de l'interrupteur T1. The regulation is done through the switch T1.

Dans le cas où il survient accidentellement une coupure de la liaison électrique entre l'alternateur et la batterie ("load dump"), on met en #uvre une démagnétisation rapide en ouvrant l'interrupteur T1 et l'interrupteur TDMG. Le courant circule alors dans le bobinage de rotor LEXC de la façon qui est illustrée sur la figure 5. In the case where accidentally occurs a break of the electrical connection between the alternator and the battery ("load dump"), one implements a fast demagnetization by opening the switch T1 and the switch TDMG. The current then flows in the LEXC rotor winding as shown in FIG. 5.

En mode démarreur, l'interrupteur T2 est fermé. I1 en est de même de l'interrupteur TDMG. In starter mode, switch T2 is closed. The same is true of the TDMG switch.

Ainsi que l'illustre la figure 6, à fermeture de l'interrupteur de contact, on alimente avantageusement le bobinage d'excitation avec une tension ou un courant important, par exemple une tension de l'ordre de 20 V et courant de 10 A, sachant que la tension nominale est normalement de 14V. As illustrated in FIG. 6, when the contact switch is closed, the excitation winding is advantageously supplied with a large voltage or current, for example a voltage of the order of 20 V and a current of 10 A. , knowing that the nominal voltage is normally 14V.

Ceci est obtenu grâce au circuit de surexcitation 1 dans lequel l'interrupteur TB est commandé avec un signal à impulsions à largeur modulée (TWM selon la terminologie anglo- saxonne) d'une fréquence de l'ordre de 100 à 150 KHZ. This is achieved by the overexcitation circuit 1 in which the switch TB is controlled with a pulse width pulse signal (TWM according to the English terminology) with a frequency of the order of 100 to 150 KHZ.

La tension ou le courant important ainsi généré permettent d'installer rapidement un couple de démarrage important. The high voltage or current thus generated makes it possible to quickly install a large starting torque.

Par exemple, le circuit de surexcitation 1 permet d'imposer une tension aux bornes du rotor de 18 V au lieu d'une tension 8 V. For example, the overexcitation circuit 1 makes it possible to impose a voltage across the rotor of 18 V instead of an 8 V voltage.

tension d'alimentation du bobinage de rotor LEXC est ensuite diminuée dans une deuxième phase pour etre passée par exemple 12 V ou 6 A à l'issue d'un temps donne, ce qui évite de chauffer de façon trop importante le bobinage excitation de l'alterno démarreur. LEXC rotor winding power supply voltage is then decreased in a second phase to be passed for example 12 V or 6 A at the end of a given time, which avoids overheating the excitation coil winding. alternator starter.

Puis, la tension devient négative lorsque le démarrage est détecté, afin de ne pas surcharger le moteur thermique dans la phase de démarrage et éviter que celui-ci cale lorsque l'on passe en mode alternateur. Then, the voltage becomes negative when the start is detected, so as not to overload the engine in the start phase and prevent it from stalling when switching to alternator mode.

Cette inversion de tension est obtenue par exemple grâce à l'interrupteur de démagnétisation rapide TDMG, que l'on maintient alors ouvert, en même temps que l'interrupteur T1. This voltage reversal is achieved for example by the rapid demagnetization switch TDMG, which is then kept open, along with the switch T1.

L'interrupteur TMG permet donc de désactiver rapidement le bobinage d'excitation par arrêt du courant dans celui-ci. Grâce à ses dispositions le couple - et donc la puissance - de démarrage de l'alternateur-démarreur est augmentée au maximum. On magnétise donc le rotor avec un courant circulant dans le bobinage d'excitation supérieur à celui nécessaire en mode alternateur. The TMG switch therefore makes it possible to quickly deactivate the excitation winding by stopping the current therein. Thanks to its provisions the torque - and thus the power - of starting the alternator-starter is increased to the maximum. The rotor is therefore magnetized with a current flowing in the excitation winding greater than that required in alternator mode.

On se réfère maintenant à la figure 7 sur laquelle a illustré un autre mode de réalisation possible de l'invention. Dans mode de réalisation, le circuit de surexcitation 1 est identique à celui décrit en référence à la figure à ceci près que l'interrupteur T2 est monté entre l'inductance LB et la ligne alimentation. Referring now to Figure 7 which illustrates another possible embodiment of the invention. In embodiment, the overexcitation circuit 1 is identical to that described with reference to the figure except that the switch T2 is connected between the inductor LB and the power supply line.

Le point commun au condensateur CB et à la diode DB est directement relié au bobinage d'excitation LEXC. The point common to the capacitor CB and to the diode DB is directly connected to the LEXC excitation winding.

A son extrémité opposée, ce bobinage d'excitation LEXC est relié a la masse par l'interrupteur T1 et à la ligne d'alimentation par la diode D1, laquelle est passante dudit bobinage d'excitation LEXC vers la ligne d'alimentation positive. At its opposite end, this excitation winding LEXC is connected to ground by the switch T1 and the supply line by the diode D1, which is passing from said excitation winding LEXC to the positive supply line.

Le fonctionnement d'un tel circuit est le suivant. The operation of such a circuit is as follows.

En mode alternateur, l'interrupteur TB est ouvert, tandis que l'interrupteur T2 est fermé. In alternator mode, the switch TB is open, while the switch T2 is closed.

L'alimentation du bobinage du rotor LEXC est régulée par l'interrupteur T1, qui est commandé par exemple par une tension "PWM", au moyen d'un régulateur du commerce désigné sous la terminologie "low side" par l'homme du métier. The rotor winding power supply LEXC is regulated by the switch T1, which is controlled for example by a voltage "PWM", by means of a commercial controller designated in the terminology "low side" by the skilled person .

En mode démarreur, les interrupteurs Tl et T2 sont fermés. In starter mode, the switches T1 and T2 are closed.

La surexcitation du bobinage LEXC est commandée l'interrupteur TB et notamment par le rapport cyclique du signal qui ouvre et ferme cet interrupteur. The overexcitation of the winding LEXC is controlled by the switch TB and in particular by the duty cycle of the signal which opens and closes this switch.

Lorsque l'on souhaite inverser la tension aux bornes bobinage d'excitation LEC, notamment à la fin de la période de démarrage ou pour réaliser une démagnétisation rapide, on ouvre les trois interrupteurs Tl, T2 et TB. When it is desired to invert the voltage at the excitation coil terminals LEC, particularly at the end of the start-up period or to carry out rapid demagnetization, the three switches T1, T2 and TB are opened.

Le courant de démagnétisation rapide circule alors de la façon indiquée sur la figure 7 et notamment à travers la diode qui est montée en parallèle au transistor TB et qui peut être la diode intrinsèque d'un transistor MOSFET. The fast demagnetizing current then flows as shown in FIG. 7 and in particular through the diode which is connected in parallel with the transistor TB and which may be the intrinsic diode of a MOSFET transistor.

On se réfère maintenant à la figure 8. Le circuit représenté sur cette figure est un circuit à montage abaisseur-élévateur ou "buck - boost" selon la terminologie de l'homme du métier. Referring now to Figure 8. The circuit shown in this figure is a step-up circuit or "buck-boost" according to the terminology of the art.

comporte une inductance LB montée entre la ligne d'alimentation positive et la masse, une diode DB montée entre l'extrémité de ladite inductance LB qui est opposée à la masse et un condensateur CB qui est relié à la masse ' son extrémité opposée a ladite diode DB. comprises an inductor LB mounted between the positive supply line and the ground, a diode DB mounted between the end of said inductor LB which is opposite to the ground and a capacitor CB which is connected to ground at its opposite end to said DB diode.

Le point commun à la diode DB et au condensateur CB est relié potentiel négatif du bobinage rotor LEXC, l'extrémité opposée dudit bobinage étant quant à elle reliée par un interrupteur TDMG à la masse du réseau de bord. The point common to the diode DB and the capacitor CB is connected negative potential of the rotor winding LEXC, the opposite end of said winding being connected by a TDMG switch to the ground of the onboard network.

interrupteur T1 est monté entre le point commun à l'inductance LB et à la diode DB et une borne d'alimentation à la tension de la batterie. switch T1 is mounted between the point common to the inductor LB and the diode DB and a power supply terminal to the voltage of the battery.

interrupteur de démagnétisation rapide TDMG est un transistor MOSFET. Une diode Zener DZ est montée entre la grille dudit transistor et son drain (la masse du réseau de bord), en étant passante en mode Zener de la masse vers la grille. TDMG fast demagnetization switch is a MOSFET transistor. A Zener diode DZ is mounted between the gate of said transistor and its drain (the mass of the edge network), passing Zener mode from ground to gate.

fonctionnement d'un tel montage est le suivant. The operation of such an assembly is as follows.

En mode alternateur et en mode démarreur, l'interrupteur TDMG est fermé et la machine est régulée par l'interrupteur Tl. La tension de démagnétisation est obtenue en ouvrant l'interrupteur T1 et en ouvrant l'interrupteur TDMG. L'interrupteur TDMG fonctionne alors en régime linéaire avec une tension drain source égale à la tension Zener. In alternator mode and in starter mode, the TDMG switch is closed and the machine is regulated by the switch Tl. The demagnetization voltage is obtained by opening the switch T1 and opening the TDMG switch. The TDMG switch then operates in linear mode with a source drain voltage equal to the Zener voltage.

Le bobinage de rotor se décharge alors de la façon qui est illustrée sur la figure 8, le potentiel du point commun au condensateur CB et à la diode DB devenant juste supérieur à la masse. The rotor winding then discharges in the manner illustrated in FIG. 8, the potential of the point common to capacitor CB and diode DB becoming just greater than ground.

On se réfère enfin à la figure 9. Finally, reference is made to FIG.

Le montage qui est représenté sur cette figure est identique à celui de la figure 8, à ceci près que l'interrupteur TDMG n'est pas monté entre le bobinage de rotor LEXC et la masse, mais entre l'inductance LB et la masse. The assembly shown in this figure is identical to that of FIG. 8, except that the TDMG switch is not mounted between the rotor winding LEXC and the ground, but between the inductance LB and ground.

Le fonctionnement d'un tel montage est le suivant. En mode alternateur, l'interrupteur TDMG est fermé et l'alimentation du bobinage de rotor LEXC est commandée par l'interrupteur T1. The operation of such an assembly is as follows. In alternator mode, the TDMG switch is closed and the power supply of the LEXC rotor winding is controlled by the switch T1.

En mode démarreur, la régulation se fait à travers l'interrupteur T1, l'interrupteur TDMG étant fermé. In starter mode, the regulation is done through the switch T1, the TDMG switch being closed.

Pour inverser la tension aux bornes du bobinage de rotor, notamment dans le cas où un "load dump" est détecté ou encore à la fin de la période de démarrage, ainsi qu'illustre sur la figure 6, on ouvre l'interrupteur TDMG en même temps que 1 interrupteur T1, de sorte que la bobine d'excitation se décharge rapidement dans le réseau de bord. To invert the voltage across the rotor winding, especially in the case where a "load dump" is detected or at the end of the start-up period, as illustrated in FIG. 6, the TDMG switch is opened in same time as 1 switch T1, so that the excitation coil is discharged quickly in the onboard network.

Bien entendu la surexcitation du bobinage d'excitation peut être réalisée d'une autre manière. Par exemple on peut agir le nombre de spires de la bobine d'excitation du rotor et sur sa résistance afin d'obtenir sur une même tension d'alimentation un nombre d'Ampères-tours supérieur. Par exemple, considérant un bobinage d'excitation d'un rotor d'un alternateur classique comportant N spires de section A correspondant à une résistance R, un mode de réalisation de invention consiste à doter ce bobinage d'excitation de N/2 spires de section 2A ce qui correspond à une résistance R/4. Of course the overexcitation of the excitation winding can be achieved in another way. For example, it is possible to act on the number of turns of the rotor excitation coil and on its resistance in order to obtain on the same supply voltage a higher number of ampere-turns. For example, considering an excitation winding of a rotor of a conventional alternator having N turns of section A corresponding to a resistor R, an embodiment of the invention consists in providing this excitation winding with N / 2 turns of section 2A which corresponds to an R / 4 resistance.

Le courant devient donc 4 fois supérieur à celui de l'alternateur classique pour une même tension. nombre d'Ampères-tours est deux fois supérieur à celui de l'alternateur classique. The current thus becomes 4 times greater than that of the conventional alternator for the same voltage. the number of ampere-turns is twice that of the conventional alternator.

Les figures 10 et 11 décrites ci-après illustrent des modes de réalisation du circuit de surexcitation. Figures 10 and 11 described below illustrate embodiments of the overexcitation circuit.

En variante on peut augmenter en mode démarreur le voltage à l'aide d'un survolteur de manière précitée. Par exemple on peut appliquer à l'aide d'un survolteur électronique tension proche de 1,5 fois la tension nominale soit avec un courant de 1,5 fois le courant nominal en mode alternateur. As a variant, the voltage can be increased by means of a booster in the aforementioned manner. For example one can apply using an electronic voltage booster voltage close to 1.5 times the nominal voltage or with a current of 1.5 times the rated current in alternator mode.

Ce survoltage entraîne une augmentation courant électrique parcourant la bobine d'excitation. Dans les phases fonctionnement en mode alternateur la tension d'excitation alors ramenée à une valeur permettant un fonctionnement satisfaisant pour le bilan de charge. This boost causes an increase in current flowing through the excitation coil. In the operation phases in alternator mode, the excitation voltage is then reduced to a value allowing satisfactory operation for the load balance.

Par exemple, lorsque le circuit de surexcitation comporte de manière précitée commande avec un signal à modulation de largeur d'impulsion PWM , on peut agir sur le rapport cyclique d'excitation pour diminuer celui-ci en mode alternateur afin d'avoir une puissance électrique à dissiper dans la bobine d'excitation équivalente à celle d'une bobine classique. For example, when the overexcitation circuit has the above-mentioned control with a PWM pulse width modulated signal, it is possible to act on the excitation duty cycle to reduce it in alternator mode in order to have an electric power. to dissipate in the excitation coil equivalent to that of a conventional coil.

La surexcitation peut se produire uniquement en mode démarreur. Overexcitation can occur only in starter mode.

Avantageusement une surexcitation est produite également en mode alternateur ce permet d'avoir plus de puissance pour les consommateurs et/ou charges pour une tension nominale de 14V avec une batterie de sans avoir besoin d'une batterie plus puisante, sachant que véhicules automobiles sont de plus en plus dotés d'équipements requérants plus d'énergie. Advantageously an overexcitation is also produced in alternator mode that allows to have more power for consumers and / or loads for a nominal voltage of 14V with a battery without needing a more powerful battery, knowing that motor vehicles are of more and more equipped with equipment requiring more energy.

En mode démarreur (fonctionnement en moteur électrique) l'alternateur-démarreur surexcité peut entraîner plus de consommateurs et/ou charges notamment lorsque le moteur thermique du véhicule arrêté au feu rouge, l'alternateur- démarreur fonctionnant alors en moteur auxiliaire. In starter mode (operation in electric motor) the overexcited alternator-starter can cause more consumers and / or loads, especially when the engine of the vehicle stopped at a red light, the alternator-starter then operating as an auxiliary engine.

Grâce à la surexcitation le couple de démarrage peut être produit plus rapidement et peut augmenter et diminuer plus aisément grâce notamment à la démagnétisation rapide. Thanks to the overexcitation the starting torque can be produced more quickly and can increase and decrease more easily thanks to the rapid demagnetization.

On peut réaliser la surexcitation avec un bobinage d'excitation de plus faible résistance par rapport à celui d'un alternateur conventionnel. Overexcitation can be achieved with an excitation winding of lower resistance than that of a conventional alternator.

Ainsi dans le circuit de la figure 10, il est prévu deux interrupteurs T1, T2, ici sous la forme de transistors, une diode de démagnétisation rapide DDMG, une diode de roue libre DRL. Thus, in the circuit of FIG. 10, there are provided two switches T1, T2, here in the form of transistors, a fast demagnetization diode DDMG, a freewheeling diode DRL.

En mode démarreur les interrupteurs T1 et T2 sont fermés en sorte que le bobinage d'excitation LEXC est alimenté, les diodes DRL et DDMG ne conduisant pas. Plus précisément l'interrupteur Tl est monté entre la ligne d'alimentation B+ de la batterie et l'entrée du bobinage LEXC, tandis que l'interrupteur T2 est monté entre la sortie bobinage LEXC et la masse. In starter mode, the switches T1 and T2 are closed so that the excitation winding LEXC is energized, the diodes DRL and DDMG not conducting. More precisely the switch T1 is connected between the supply line B + of the battery and the input of the winding LEXC, while the switch T2 is connected between the winding output LEXC and ground.

diode DDMG de démagnétisation est montée entre l'entrée de la bobine LEXC et la masse et ce en parallèle avec l'interrupteur T2. La diode DRL est montée entre la borne B+ la sortie de la bobine LEXC. DDMG degaussing diode is mounted between the LEXC coil input and the ground in parallel with the T2 switch. The DRL diode is connected between terminal B + the output of the LEXC coil.

en résulte que l'on obtient une démagnétisation rapide lorsque les interrupteurs Tl et T2 sont ouverts, les diodes DRL et DDMG étant alors conductrices. As a result, a rapid demagnetization is obtained when the switches T1 and T2 are open, the diodes DRL and DDMG then being conductive.

mode alternateur l'interrupteur Tl est fermé l'interrupteur T2 commute pour avoir un rapport cyclique variable en fonction de l'état de charge et/ou de charges additionnelles. alternator mode switch Tl is closed switch T2 switches to have a variable duty cycle depending on the state of charge and / or additional charges.

rapport cyclique varie entre un rapport cyclique maximum et des rapports cycliques inférieurs. The duty cycle varies between a maximum duty cycle and lower duty cycles.

Le circuit de la figure 10 peut être remplacé par celui de la figure 11 avec des diodes montées en parallèles avec interrupteurs Tl et T2. The circuit of FIG. 10 can be replaced by that of FIG. 11 with diodes connected in parallel with switches T1 and T2.

Le bobinage LEXC à sa sortie reliée directement à la masse et son entrée reliée à la borne B+ via le transistor T1 monté en parallèle avec la diode Dl. The winding LEXC at its output connected directly to the ground and its input connected to the B + terminal via the transistor T1 connected in parallel with the diode Dl.

entrée du bobinage LEXC est reliée également à la masse via un circuit comportant une diode D3 montée en série avec l'interrupteur T2 monté en parallèle avec la diode D2. LEXC winding input is also connected to ground via a circuit comprising a diode D3 connected in series with the switch T2 connected in parallel with the diode D2.

mode démarreur l'interrupteur Tl est fermé ou est l'objet d'une tension PWM. L'interrupteur T3 est ouvert. starter mode the switch Tl is closed or is subject to PWM voltage. The switch T3 is open.

En mode alternateur l'interrupteur Tl est l'objet d'une tension de régulation de type PWM et l'interrupteur T2 est fermé. In alternator mode the switch T1 is subject to a PWM type control voltage and the switch T2 is closed.

La démagnétisation rapide est effectuée en bloquant les transistors Tl et T2. Rapid demagnetization is performed by blocking transistors T1 and T2.

Dans toutes les figures, la démagnétisation rapide évite de prélever inutilement du couple sur le moteur thermique au début du fonctionnement en mode alternateur. Le moteur thermique ne calera pas au début de sa mise en route - au régime de ralenti - car à ce moment là, la bobine d'excitation n'est pas activée. La magnétisation de la bobine d'excitation en mode alternateur se fait une fois le moteur lancé. Cette démagnétisation est utilisée en cas de Load dump . In all the figures, rapid demagnetization avoids unnecessarily drawing torque on the engine at the beginning of operation in alternator mode. The engine will not stall at the beginning of its start-up - at idle speed - because at this point, the drive coil is not activated. The magnetization of the excitation coil in alternator mode is done once the engine is launched. This demagnetization is used in case of Load dump.

Bien entendu une fois le couple de démarrage installé rapidement, on peut réaliser d'autres formes de courbes, comme visible en pointillés à la figure 6. La courbe en pointillés permet une diminution progressive. Of course once the start torque quickly installed, one can achieve other forms of curves, as shown in dashed lines in Figure 6. The dashed curve allows a gradual decrease.

On a représenté également dans cette courbe fonctionnement en mode alternateur, aucun couple inutile étant prélevé grâce à la démagnétisation rapide. Also shown in this operating curve alternator mode, no unnecessary torque being taken through the rapid demagnetization.

Après le démarrage, le passage en mode alternateur peut se faire de manière connue avec une charge progressive, ou contrôle vitesses pour éviter le calage du moteur thermique du véhicule. After starting, the alternator mode can be passed in a known manner with a progressive load, or speed control to avoid stalling of the engine of the vehicle.

Bien entendu en variante l'asservissement en mode alternateur peut être réalisé avec une boucle ouverte. Of course, alternatively, servocontrol in alternator mode can be performed with an open loop.

IL donc possible de ne pas utiliser d'asservissement en température en mode alternateur. It is therefore possible not to use temperature control in alternator mode.

La courbe de débit de l'alternateur (intensité fonction nombre de tours par minute) est dans un mode de réalisation programmée à l'aide de seuils de rapports cycliques de signaux à modulation de largeurs d'impulsions fixés par avance et correspondant aux besoins du véhicule automobile. The alternator flow curve (intensity number of revolutions per minute) is in an embodiment programmed by means of cyclic signal thresholds of pulse width modulation signals set in advance and corresponding to the needs of the generator. motor vehicle.

Cette programmation réduit par exemple l'intensité fortes vitesses de rotation et aux débits importants par exemple de l'ordre de 90 à 120 Ampères pour notamment éviter d'utiliser des roulements à billes de support de l'arbre de rotor trop chers. Pour des raisons économiques, on peut donc se pénaliser dans les fortes vitesses de rotation. Dans les plages de faible vitesse, on réalise une surexcitation. This programming reduces, for example, the intensity of high rotation speeds and at high flow rates, for example of the order of 90 to 120 amperes, in particular to avoid the use of too expensive rotor shaft bearing ball bearings. For economic reasons, we can penalize ourselves in the high speeds of rotation. In low speed ranges, overexcitation is achieved.

I1 en est de même dans la plage de vitesse moyenne, alentour de 3000 tours par minute, on réalise une surexcitation, le courant débité étant alors de l'ordre de 60 à 90 Ampères. Comme mieux visible à la figure 12 du dessus du point on réduit débit, la courbe théorique étant représentée pointillés. Ceci est préprogrammé à l'avance notamment fonction essais, le point no dépendant des applications. It is the same in the average speed range, around 3000 revolutions per minute, it is an overexcitation, the current output is then of the order of 60 to 90 amperes. As best seen in Figure 12 from above the point is reduced flow, the theoretical curve being shown dashed. This is preprogrammed in advance including function tests, the point no dependent applications.

La surexcitation du bobinage d'excitation peut être réalisée en jouant sur le nombre d'Ampères-tours dudit bobinage. Bien entendu on peut, en mode alternateur, réaliser une surexcitation dans les grandes vitesses de rotation du rotor grâce au contrôle du paramètre précité. Overexcitation of the excitation winding can be achieved by varying the number of ampere turns of said winding. Of course we can, in alternator mode, achieve overexcitation in the high rotational speeds of the rotor through the control of the aforementioned parameter.

En variante on peut mettre en forme le bobinage d'excitation à l'aide d'un outil de conformage pour donner à celui-ci à sa périphérie externe une forme pointue ou une forme de tonneau afin que le bobinage vienne au plus près des dents axiales du rotor à griffes comme décrit par exemple dans le document FR00 06853 déposé le 29 mai 2000. Ceci est favorable pour la surexcitation. Alternatively, the excitation winding can be shaped using a shaping tool to give it at its outer periphery a pointed shape or a barrel shape so that the winding comes closer to the teeth. axial of the claw rotor as described for example in the document FR00 06853 filed May 29, 2000. This is favorable for overexcitation.

Bien entendu l'alternateur-démarreur peut être implante au niveau de l'embrayage du véhicule automobile comme décrit exemple dans le document FR-A-2 782 356 déposé le 28 juillet 1999. Of course the alternator-starter can be implanted at the level of the clutch of the motor vehicle as described in the document FR-A-2 782 356 filed July 28, 1999.

Ainsi le rotor de l'alternateur-démarreur peut être implanté entre le moteur à combustion interne du véhicule automobile et le plateau de réaction de l'embrayage à friction. Thus the rotor of the alternator-starter can be implanted between the internal combustion engine of the motor vehicle and the reaction plate of the friction clutch.

Le rotor peut être porté par le volant d'entraînement en rotation de l'embrayage à friction, le plateau de réaction constituant alors l'extrémité arrière du volant d'entraînement. The rotor can be carried by the rotating drive wheel of the friction clutch, the reaction plate then forming the rear end of the drive wheel.

L'alternateur-démarreur peut être sans balai. En variante l'alternateur-démarreur comporte un rotor à pôles saillants avec des bobinages d'excitation associés à chaque pôle.The alternator-starter can be brushless. In a variant, the alternator-starter comprises a rotor with salient poles with excitation coils associated with each pole.

Claims

CLAIMS

1. A method for controlling the power supply of the alternator-starter rotor excitation winding adapted to operate an electric generator in an alternator mode and to operate as a motor in a starter mode, characterized in that one overexcites the rotor excitation winding in starter mode to maximize the starting torque of the starter alternator.

2. Method according to claim 1, characterized in that it overexcites the voltage across the rotor excitation coil.

3. Method according to claim 2, characterized in that the overexcitation is performed via an electronic booster.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that one excitedly excites the excitation coil.

5. Process according to claim 4, characterized in that the resistance of the excitation winding is reduced.

6. Method according to claim 4 or 5, characterized in that it reduces the number of turns of the excitation coil and that the section of the turns increases.

7. Method according to claim 4, characterized in that one controls the duty cycle of a pulse width modulated signal which controls a switch which itself controls the power supply of the excitation winding.

8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the excitation winding is rapidly deactivated at the end of the starter mode in order to switch to alternator mode.

9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it excited the excitation winding only in starter mode.

10. Method according to any one of claims 1 to characterized in that it overexites the alternator-starter also in alternator mode.

11. The method of claim 10, characterized in that the overexcitation is higher in starter mode than alternator mode.

12. The method of claim 10 or 11, characterized in that the alternator mode flow curve is programmed forward in open loop.

13. A method according to claim 11, characterized in that the alternator mode flow curve is programmed by means of pulse width modulated signal duty cycle thresholds and said thresholds are set forward.

14. A method according to any one of claims 1 to 11 of a starter generator, characterized in that a parameter is controlled which is a function of the voltage across the excitation coil and / or the current in the excitation coil. this excitation winding to maintain this parameter permanently on the same side of a threshold value which corresponds to a maximum permissible temperature for the electrical machine its components.

15. Method according to claim 14, characterized in that the temperature of a characteristic component is determined and the control parameter is enslaved so that this temperature is permanently equal to or lower than a maximum permissible temperature for the machine. electrical and its components.

16. Method according to one of claims 14 or 15, characterized in that the angular speed of the alternator is measured and in that the control parameter is compared with a threshold value which is a function of the angular speed of the rotor. .

17. Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that the control parameter is a function of the voltage or current output of a circuit generating an overexcitation voltage and in that it slaves this circuit for maintain the control parameter in relation to the threshold value. Method according to one of the claims 17, characterized in that the duty cycle is monitored by a pulse width modulated signal which controls a switch which controls the power supply of the excitation winding to maintain this ratio. cyclic less than or equal to a threshold duty cycle. 19. The method of claim 15, characterized in that temperature control is implemented by measuring the temperature of the hottest component and comparing it to a reference voltage. . Process according to claim 15, characterized in that 1 control is implemented by estimating the temperature of the hottest component from a temperature easy to measure.