FR3076963A1 - METHOD FOR PROTECTING A BELT OF AN ALTERNATOR ASSOCIATED WITH A MOTOR AGAINST PREMATURE WEAR OR BREAK - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un procédé de protection d'une courroie d'un alternateur associé à un moteur contre une usure prématurée ou une casse de la courroie, dans lequel un couple prélevé par l'alternateur sur le moteur est régulé par une consigne de tension (Vcons) aux bornes de l'alternateur. Il est procédé à la détermination d'une tension de régulation (Vreg) remplaçant la consigne de tension (Vcons) en vigueur, la tension de régulation (Vreg) étant déterminée comme étant la plus faible valeur entre la consigne de tension (Vcons) en vigueur et une limite de consigne de tension (Vconsl), la limite de consigne de tension (Vconsl) étant indirectement calculée en fonction d'un régime (N) en vigueur de l'alternateur, d'une température (T) ambiante en vigueur et d'une tension (V) en vigueur aux bornes de l'alternateur.The invention relates to a method of protecting a belt of an alternator associated with a motor against premature wear or breakage of the belt, in which a torque taken by the alternator on the motor is regulated by an instruction of voltage (Vcons) at the terminals of the alternator. A regulation voltage (Vreg) is determined, replacing the voltage setpoint (Vcons) in force, the regulation voltage (Vreg) being determined as the lowest value between the voltage setpoint (Vcons) in force and a voltage setpoint limit (Vconsl), the voltage set point limit (Vconsl) being indirectly calculated according to a current (N) of the alternator, an ambient temperature (T) in force and a voltage (V) in force at the terminals of the alternator.
Description
PROCEDE DE PROTECTION D’UNE COURROIE D’UN ALTERNATEUR ASSOCIE A UN MOTEUR CONTRE UNE USURE PREMATUREE OU UNE CASSE [0001] La présente invention concerne un procédé de protection d’une courroie d’un alternateur associé à un moteur contre une usure prématurée ou une casse, ceci par régulation de couple.The present invention relates to a method of protecting an alternator belt associated with a motor against premature wear or a breakage, this by torque regulation.
[0002] Cette invention se situe préférentiellement dans le domaine automobile, notamment celui de la prévention des contraintes mécaniques pouvant endommager la courroie alternateur d’un véhicule automobile.This invention is preferably located in the automotive field, in particular that of the prevention of mechanical stresses which can damage the alternator belt of a motor vehicle.
[0003] Sur un véhicule automobile, un alternateur alimente les différents consommateurs électriques, en convertissant le couple mécanique prélevé sur le moteur, avantageusement thermique, en énergie électrique. Pour ce faire, l’alternateur est relié au moteur via une courroie d’alternateur qui peut casser si les contraintes mécaniques sur celle-ci, liées notamment à l’alternateur, sont trop importantes.On a motor vehicle, an alternator supplies the various electrical consumers, by converting the mechanical torque taken from the engine, advantageously thermal, into electrical energy. To do this, the alternator is connected to the engine via an alternator belt which can break if the mechanical stresses on it, notably linked to the alternator, are too great.
[0004] La présente invention permet de gérer dynamiquement le couple prélevé par l’alternateur sur le moteur pour garantir un fonctionnement qui évite une usure prématurée ou une casse de la courroie.The present invention makes it possible to dynamically manage the torque drawn by the alternator from the engine to guarantee an operation which avoids premature wear or breakage of the belt.
[0005] Plus les besoins en fourniture d’énergie électrique aux consommateurs électriques du véhicule sont importants, plus l’alternateur a besoin de prélever un couple mécanique important sur le moteur, via la courroie alternateur.The greater the need for supplying electrical energy to the electrical consumers of the vehicle, the more the alternator needs to draw a high mechanical torque from the engine, via the alternator belt.
[0006] Plus le couple prélevé par l’alternateur est important pour répondre à un besoin énergétique important, plus les contraintes mécaniques sur la courroie sont importantes, jusqu’à potentiellement entraîner une usure prématurée, voire une casse de la courroie, ce qui a un impact notamment en termes de sécurité, par une rupture d’alimentation électrique via l’alternateur de consommateurs sécuritaires et de coût du fait de la garantie, des réparations et de l’image de marque, etc.The greater the torque drawn by the alternator to meet a significant energy requirement, the greater the mechanical stresses on the belt, up to potentially cause premature wear or even breakage of the belt, which has an impact in particular in terms of security, by a power supply interruption via the alternator of secure consumers and cost due to the warranty, repairs and brand image, etc.
[0007] Le document FR-A-2 966 992 décrit un procédé de protection des accessoires d'un véhicule automobile entraînés par la courroie d'un alternateur, procédé selon lequel on régule le couple fourni par ledit alternateur. La consigne d'excitation de l'alternateur, qui peut être le courant ou la tension d'excitation, est régulée de façon à limiter le couple à une valeur maximale prédéterminée. Cette valeur peut être déterminée en fonction des contraintes que peuvent supporter lesdits accessoires, ainsi que de leur tenue en fatigue. La consigne d'excitation est limitée en fonction de la température de l'alternateur.Document FR-A-2 966 992 describes a method of protecting accessories for a motor vehicle driven by the belt of an alternator, method according to which the torque supplied by said alternator is regulated. The alternator excitation setpoint, which can be the excitation current or voltage, is regulated so as to limit the torque to a predetermined maximum value. This value can be determined as a function of the stresses that these accessories can withstand, as well as their resistance to fatigue. The excitation setpoint is limited according to the alternator temperature.
[0008] Ce document ne permet cependant pas de protéger la courroie de l’alternateur. De plus, ce document effectue une régulation de la consigne d’excitation, c’est-à-dire du courant d’excitation ou de la tension d’excitation du circuit d’excitation interne de l’alternateur, ce qui est complexe à mettre en oeuvre. Enfin, ce document ne prend en compte que la température comme paramètre pouvant influer sur une détérioration des éléments auxiliaires.This document does not however protect the alternator belt. In addition, this document regulates the excitation setpoint, that is to say the excitation current or the excitation voltage of the internal excitation circuit of the alternator, which is complex to enforce. Finally, this document only takes temperature into account as a parameter which can influence deterioration of the auxiliary elements.
[0009] Par conséquent, le problème à la base de l’invention est, pour une courroie d’un alternateur associé à un moteur, de protéger la courroie contre une usure prématurée ou une casse, ceci de manière simple et efficace en prenant en compte les paramètres pouvant influer sur cette détérioration.Therefore, the problem underlying the invention is, for an alternator belt associated with an engine, to protect the belt against premature wear or breakage, this in a simple and effective manner by taking takes into account the parameters that can influence this deterioration.
[0010] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé de protection d’une courroie d’un alternateur associé à un moteur contre une usure prématurée ou une casse de la courroie, dans lequel un couple prélevé par l’alternateur sur le moteur est régulé par une consigne de tension aux bornes de l’alternateur, caractérisé en ce qu’il est procédé à la détermination d’une tension de régulation remplaçant la consigne de tension en vigueur, la tension de régulation étant déterminée comme étant la plus faible valeur entre la consigne de tension en vigueur et une limite de consigne de tension, la limite de consigne de tension étant indirectement calculée en fonction d’un régime en vigueur de l’alternateur, d’une température ambiante en vigueur et d’une tension en vigueur aux bornes de l’alternateur.To achieve this objective, there is provided according to the invention a method of protecting a belt of an alternator associated with an engine against premature wear or breakage of the belt, in which a torque taken by the alternator on the engine is regulated by a voltage setpoint at the terminals of the alternator, characterized in that a regulation voltage is determined replacing the current voltage setpoint, the regulation voltage being determined as being the lowest value between the current voltage setpoint and a voltage setpoint limit, the voltage setpoint limit being indirectly calculated as a function of a current alternator speed, of an applicable ambient temperature and of a voltage in force across the alternator.
[0011] Indirectement veut dire que la limite de consigne de tension est calculée à partir d’un paramètre lui-même directement calculé en fonction d’un régime en vigueur de l’alternateur, d’une température ambiante en vigueur et d’une tension en vigueur aux bornes de l’alternateur, ce paramètre étant un couple maximal autorisé prélevable sur le moteur par l’alternateur, comme il sera ultérieurement précisé.Indirectly means that the voltage setpoint limit is calculated from a parameter itself directly calculated as a function of a current regime of the alternator, an ambient temperature in force and a voltage in force at the alternator terminals, this parameter being a maximum authorized torque that can be drawn from the engine by the alternator, as will be specified later.
[0012] L’invention proposée ne permet pas seulement de protéger les accessoires entraînées par la courroie mais aussi et surtout la courroie elle-même pour se prémunir d’une usure prématurée et d’un risque de casse qui affecteraient notamment des coûts de garantie et l’image de marque du fabricant, par exemple un constructeur automobile.The proposed invention does not only protect the accessories driven by the belt but also and above all the belt itself to guard against premature wear and a risk of breakage which would affect warranty costs in particular and the brand image of the manufacturer, for example an automobile manufacturer.
[0013] Contrairement à l’état de la technique le plus proche illustré par FR-A-2 966 992, la présente invention limite le couple prélevé par l’alternateur, en régulant non pas la consigne d'excitation, c’est-à-dire le courant d’excitation ou la tension d’excitation du circuit d’excitation interne de l’alternateur, mais plutôt la tension aux bornes de l’alternateur, débitant avantageusement dans la batterie. La tension aux bornes de l’alternateur est un paramètre de plus haut niveau, plus utile car plus accessible et plus simple à piloter, dans un système complet de fourniture d’énergie électrique constitué d’un alternateur, d’un ou de plusieurs stockeurs électriques et de consommateurs électriques.Unlike the closest prior art illustrated by FR-A-2 966 992, the present invention limits the torque drawn by the alternator, by not regulating the excitation setpoint, that is, ie the excitation current or the excitation voltage of the internal excitation circuit of the alternator, but rather the voltage across the terminals of the alternator, advantageously discharging into the battery. The voltage at the terminals of the alternator is a higher level parameter, more useful because it is more accessible and easier to control, in a complete electrical energy supply system consisting of an alternator, one or more storage devices electric and electric consumers.
[0014] Dans la présente invention, le couple prélevé est contrôlé à travers le pilotage dynamique de la tension aux bornes de l’alternateur, qui permet notamment de contrôler directement la charge et la décharge de la batterie. Le courant d'excitation ou la tension d'excitation de l'alternateur utilisés dans l’état de la technique sont des paramètres internes à l’alternateur qui seront induits pour réaliser la tension voulue aux bornes de l’alternateur. Les mesures de ces paramètres internes sont difficiles d’accès et donc plus contraignantes.In the present invention, the torque withdrawn is controlled by dynamic control of the voltage across the alternator, which in particular allows direct control of the charge and discharge of the battery. The excitation current or the excitation voltage of the alternator used in the prior art are internal parameters of the alternator which will be induced to achieve the desired voltage across the alternator. Measurements of these internal parameters are difficult to access and therefore more restrictive.
[0015] Dans la présente invention, les valeurs de couple maximal pouvant être prélevées par l’alternateur, au travers de la courroie ne dépendent pas seulement des contraintes sur les accessoires, mais également des contraintes sur la courroie elle-même. En effet, l’objectif est en particulier de préserver la courroie d’une usure prématurée et d’un risque de casse, risque pouvant lui-même impacter les accessoires.In the present invention, the maximum torque values that can be taken by the alternator, through the belt do not only depend on the constraints on the accessories, but also on the constraints on the belt itself. Indeed, the objective is in particular to preserve the belt from premature wear and a risk of breakage, a risk which can itself impact the accessories.
[0016] La tension de régulation aux bornes de l’alternateur que l’on cherche à piloter dépend du couple maximal que peut prélever l’alternateur sur le moteur. Ce couple maximal ne dépend pas seulement de la température, comme l’avait reconnu l’état de la technique le plus proche, mais également du régime alternateur et de la tension relevée aux bornes de l’alternateur.The regulating voltage across the alternator that one seeks to control depends on the maximum torque that the alternator can draw from the engine. This maximum torque does not only depend on the temperature, as recognized by the closest state of the art, but also on the alternator speed and the voltage measured across the alternator.
[0017] Une fois le couple maximal pouvant être prélevé pour ne pas endommager la courroie, notamment déterminé, en fonction de la température, du régime de l’alternateur et de la tension aux bornes de l’alternateur, la tension de consigne correspondant à ce couple maximal admissible est déterminée. Cette tension correspond alors à la tension maximale autorisée aux bornes de l’alternateur.Once the maximum torque that can be taken so as not to damage the belt, in particular determined, depending on the temperature, the alternator speed and the voltage across the alternator, the setpoint voltage corresponding to this maximum allowable torque is determined. This voltage then corresponds to the maximum voltage allowed at the terminals of the alternator.
[0018] La présente invention ne nécessite pas de circuits et composants électriques en complément de l’alternateur. Dans un autre état de la technique, divulgué notamment par FR-A-2 833 427, il était recherché à minimiser une variation indésirable du couple d’inertie qui apparaît spécifiquement lors d’une variation du régime du moteur thermique. Contrairement à cet état de la technique, l’invention proposée ne cherche pas à corriger spécifiquement ce type de variation de couple, apparaissant lors d’une variation du régime moteur mais au contraire à définir un couple maximum pouvant être prélevé à chaque instant par l’alternateur et de piloter la tension désirée aux bornes de l’alternateur, cette tension servant pour notamment charger ou décharger la batterie, avantageusement d’un véhicule automobile, de façon à ne jamais dépasser ce couple limite autorisé et ainsi préserver la courroie d’une usure prématurée ou d’une casse.The present invention does not require electrical circuits and components in addition to the alternator. In another state of the art, disclosed in particular by FR-A-2 833 427, it was sought to minimize an undesirable variation in the moment of inertia which appears specifically during a variation in the engine speed. Unlike this state of the art, the proposed invention does not seek to specifically correct this type of torque variation, appearing during a variation of the engine speed, but on the contrary to define a maximum torque that can be taken at any time by l 'alternator and to control the desired voltage across the alternator, this voltage being used in particular to charge or discharge the battery, advantageously of a motor vehicle, so as never to exceed this authorized torque limit and thus preserve the belt premature wear or breakage.
[0019] Ainsi, la présente invention est opérante aussi bien lors d’une variation du régime mais aussi pour un régime constant pour lequel le couple prélevé par l’alternateur peut tout de même croître, si le besoin énergétique du réseau de bord augmente. La présente invention prend ainsi en compte aussi bien les besoins de régulation de la charge de la batterie, pilotée par la tension aux bornes de l’alternateur que le respect du couple maximal autorisé pour l’alternateur.Thus, the present invention is effective both during a variation of the speed but also for a constant speed for which the torque drawn by the alternator can still increase, if the energy requirement of the on-board network increases. The present invention thus takes into account both the needs for regulating the battery charge, controlled by the voltage across the alternator and respecting the maximum torque authorized for the alternator.
[0020] Avantageusement, la limite de consigne de tension est déterminée en fonction d’un couple en vigueur de l’alternateur et d’un couple maximal autorisé prélevable sur le moteur par l’alternateur par l’intermédiaire de la courroie, le couple maximal autorisé prélevable étant calculé en fonction du régime en vigueur de l’alternateur, de la température ambiante en vigueur et de la tension en vigueur aux bornes de l’alternateur.Advantageously, the voltage setpoint limit is determined as a function of an effective torque of the alternator and of a maximum authorized torque that can be taken from the engine by the alternator via the belt, the torque maximum authorized drawable being calculated as a function of the alternator current regime, the ambient temperature in force and the voltage in force across the alternator.
[0021] Avantageusement, le couple maximal autorisé prélevable est calculé à partir d’une cartographie préalablement établie par des essais sur le moteur, l’alternateur et la courroie dans différentes conditions d’utilisation mettant en œuvre des régimes différents de l’alternateur, des températures ambiantes différentes et des tensions aux bornes de l’alternateur différentes.Advantageously, the maximum authorized withdrawable torque is calculated from a map previously established by tests on the engine, the alternator and the belt under different conditions of use implementing different regimes of the alternator, different ambient temperatures and voltages across the alternator.
[0022] Dans la présente invention, le couple maximal pouvant être prélevé par l’alternateur est cartographié pour s’assurer de ne pas imposer de contraintes excessives à la courroie et, le cas échéant, aux accessoires de façon à éviter son usure prématurée et un risque de casse.In the present invention, the maximum torque that can be taken by the alternator is mapped to ensure that it does not impose excessive stresses on the belt and, if necessary, on the accessories so as to avoid its premature wear and risk of breakage.
[0023] Avantageusement, la limite de consigne de tension est calculée par un régulateur de type proportionnel intégral ou proportionnel intégral dérivé en fonction d’un écart entre le couple en vigueur de l’alternateur et le couple maximal autorisé prélevable sur le moteur par l’alternateur par l’intermédiaire de la courroie.Advantageously, the voltage setpoint limit is calculated by a regulator of the proportional integral or proportional integral derivative type as a function of a difference between the current torque of the alternator and the maximum authorized torque withdrawable from the engine by l alternator via the belt.
[0024] La tension maximale autorisée aux bornes de l’alternateur est calculée dynamiquement par un régulateur de type PID, qui compare l’écart entre le couple maximal autorisé et le couple actuellement prélevé par l’alternateur. L’utilisation d’un tel régulateur permet une plus grande précision et une plus grande réactivité sur la maîtrise du niveau de tension à imposer aux bornes de l’alternateur et donc sur le couple prélevé par l’alternateur.The maximum voltage allowed at the alternator terminals is dynamically calculated by a PID type regulator, which compares the difference between the maximum authorized torque and the torque currently drawn by the alternator. The use of such a regulator allows greater precision and greater responsiveness in controlling the voltage level to be imposed on the terminals of the alternator and therefore on the torque drawn by the alternator.
[0025] A partir du couple maximal et du couple actuellement prélevé par l’alternateur, une boucle de régulation de type PID calcule à une fréquence donnée, la tension qu’il faudrait aux bornes de l’alternateur, pour atteindre le couple maximal autorisé, à partir du couple actuel de l’alternateur. Cette tension correspond alors à la tension maximale autorisée aux bornes de l’alternateur.From the maximum torque and the torque currently taken by the alternator, a PID type regulation loop calculates at a given frequency, the voltage that would be required across the alternator, to reach the maximum authorized torque , from the current alternator torque. This voltage then corresponds to the maximum voltage allowed at the terminals of the alternator.
[0026] La tension de consigne aux bornes de l’alternateur est alors déterminée, en comparant la tension de consigne préalablement déterminée notamment pour les besoins de pilotage de la batterie, en charge et décharge, avec la tension maximale autorisée qui permet de limiter le couple prélevé par l’alternateur.The setpoint voltage across the alternator is then determined, by comparing the setpoint voltage previously determined in particular for the needs of piloting the battery, in charge and discharge, with the maximum authorized voltage which makes it possible to limit the torque taken by the alternator.
[0027] La tension de consigne aux bornes de l’alternateur est maintenue inférieure ou égale à la tension maximale autorisée aux bornes de l’alternateur, avantageusement elle-même pondérée par un facteur de correction permettant de s’assurer de ne jamais dépasser le couple maximal autorisé, pour ne pas casser la courroie.The setpoint voltage across the alternator is maintained less than or equal to the maximum voltage allowed across the alternator, advantageously itself weighted by a correction factor to ensure never to exceed maximum torque allowed, so as not to break the belt.
[0028] Avantageusement, le régulateur est de type proportionnel intégral dérivé et la limite de consigne de tension est calculée selon l’équation suivante :Advantageously, the regulator is of the derivative integral proportional type and the voltage setpoint limit is calculated according to the following equation:
pour laquelle Tension Consigne limite Alternateur est la limite de consigne de tension, K\e facteur proportionnel du régulateur utilisé, Ki\e facteur intégral du régulateur utilisé et Kd\e facteur dérivé du régulateur utilisé, ecartCouPie étant la différence entre le couple maximal autorisé prélevable sur le moteur par l’alternateur et le couple de l’alternateur en vigueur.for which Alternator Limit Setpoint Voltage is the voltage setpoint limit, K \ e proportional factor of the regulator used, Ki \ e integral factor of the regulator used and Kd \ e factor derived from the regulator used, difference C or P ie being the difference between the maximum authorized torque that can be drawn from the engine by the alternator and the torque of the alternator in force.
[0029] Avantageusement, un facteur de correction est utilisé pour tenir compte des erreurs de régulation du régulateur.Advantageously, a correction factor is used to take account of regulator regulation errors.
[0030] Avantageusement, le facteur de correction est multiplicatif en étant compris entre 0 et 1 en étant supérieur à 0 et est introduit dans l’équation pour le calcul de la limite de consigne de tension de la manière suivante avec fcorrection étant le facteur de correction.Advantageously, the correction factor is multiplicative by being between 0 and 1 while being greater than 0 and is introduced into the equation for the calculation of the voltage setpoint limit in the following manner with fcorrection being the factor of correction.
Tension Consigne limite Alternateur =Voltage Alternator limit setpoint =
K * ecartC0Upie f . ζ. ι i/,i d(ecartC0upie^K * deviation C0U pi e f. ζ . ι i /, id (deviation C0up i e ^
J écart cov:ple dt + Kd dt * fcorrection [0031] L’invention concerne aussi un ensemble d’un moteur, d’un alternateur, d’une courroie associée à l’alternateur en étant entraînée par le moteur et d’une unité de commande de l’alternateur, la courroie étant protégée conformément à un tel procédé, l’unité de commande comportant des moyens de mesure de la tension aux bornes de l’alternateur, des moyens de détermination d’une consigne de tension et des moyens de pilotage de l’alternateur en fonction de la consigne de tension, caractérisé en ce que l’unité de commande de l’alternateur comprend des moyens de calcul d’une tension de régulation et d’une limite de consigne de tension, l’unité étant associée à des moyens de mesure du régime de l’alternateur et de la température ambiante.J deviation cov: ple dt + Kd dt * fcorrection The invention also relates to a set of an engine, an alternator, a belt associated with the alternator being driven by the engine and a alternator control unit, the belt being protected in accordance with such a method, the control unit comprising means for measuring the voltage at the terminals of the alternator, means for determining a voltage setpoint and means for controlling the alternator as a function of the voltage setpoint, characterized in that the alternator control unit comprises means for calculating a regulation voltage and a voltage setpoint limit, l unit being associated with means for measuring the alternator speed and the ambient temperature.
[0032] L’invention concerne aussi un véhicule automobile comportant au moins un moteur thermique et/ou électrique, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un tel ensemble.The invention also relates to a motor vehicle comprising at least one heat and / or electric motor, characterized in that it comprises at least one such assembly.
[0033] La présente invention permet de protéger un élément essentiel de circuit d’alimentation électrique du véhicule. Il permet ainsi d’éviter une casse de la courroie qui a un impact sécuritaire, car cela peut se traduire par rupture d’alimentation des différents consommateurs électriques du véhicule, dont les consommateurs sécuritaires, notamment un système d’assistance à la conduite ou ESP, un système d’antiblocage des roues du véhicule ou ABS, etc. Par ailleurs, en limitant le risque d’usure prématurée et de casse de la courroie, les coûts en réparation sont limités.The present invention protects an essential element of the vehicle's power supply circuit. It thus avoids a breakage of the belt which has a safety impact, as this can result in a power failure of the various electric consumers of the vehicle, including safe consumers, in particular a driving assistance system or ESP , an anti-lock system for the vehicle's wheels or ABS, etc. In addition, by limiting the risk of premature wear and breakage of the belt, repair costs are limited.
[0034] La présente invention protège l’élément essentiel participant directement à l’alimentation électrique du véhicule qu’est la courroie.The present invention protects the essential element participating directly in the electrical supply of the vehicle that is the belt.
[0035] Avantageusement, le véhicule automobile comprend une unité de contrôle commande dudit au moins un moteur thermique et/ou électrique, l’unité de commande de l’alternateur étant intégrée à l’unité de contrôle commande dudit au moins un moteur thermique et/ou électrique.Advantageously, the motor vehicle comprises a control unit for controlling said at least one heat and / or electric motor, the control unit for the alternator being integrated into the control unit for controlling said at least one heat engine and / or electric.
[0036] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard du dessin annexé donné à titre d’exemple non limitatif et sur lequel :Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with regard to the attached drawing given by way of nonlimiting example and in which:
- la figure 1 est une représentation schématique selon la présente invention.- Figure 1 is a schematic representation according to the present invention.
[0037] Il est à garder à l’esprit que la figure est donnée à titre d'exemple et n’est pas limitative de l’invention. Elle constitue une représentation schématique de principe destinée à faciliter la compréhension de l’invention et n’est pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.It should be borne in mind that the figure is given by way of example and is not limitative of the invention. It constitutes a schematic representation of principle intended to facilitate the understanding of the invention and is not necessarily on the scale of practical applications. In particular, the dimensions of the various elements illustrated are not representative of reality.
[0038] En se référant à la figure 1, la présente invention concerne un procédé de protection d’une courroie d’un alternateur associé à un moteur contre une usure prématurée ou une casse de la courroie.Referring to Figure 1, the present invention relates to a method of protecting an alternator belt associated with an engine against premature wear or breakage of the belt.
[0039] Le moteur est avantageusement un moteur thermique, par exemple un moteur à allumage par compression, notamment un moteur Diesel ou fonctionnant au gazole et un moteur thermique à allumage commandé, notamment un moteur à carburant essence ou à mélange contenant de l’essence, d’un véhicule automobile, mais cette dernière caractéristique n’est pas limitative. Le moteur peut cependant être un moteur électrique ou un moteur thermique associé à un moteur électrique dans un véhicule automobile.The engine is advantageously a heat engine, for example a compression-ignition engine, in particular a diesel engine or operating with diesel fuel and a spark-ignition engine, in particular a petrol or mixture fuel engine containing petrol. , of a motor vehicle, but this last characteristic is not limiting. The engine may however be an electric motor or a heat engine associated with an electric motor in a motor vehicle.
[0040] Dans le procédé de protection, un couple prélevé par l’alternateur sur le moteur est régulé par une consigne de tension Vcons aux bornes de l’alternateur.In the protection process, a torque drawn by the alternator from the engine is regulated by a voltage setpoint Vcons at the terminals of the alternator.
[0041] Selon l’invention, il est procédé à la détermination d’une tension de régulation Vreg remplaçant la consigne de tension Vcons en vigueur. Cette tension de régulation Vreg est déterminée comme étant la plus faible valeur entre la consigne de tension Vcons en vigueur et une limite de consigne de tension Vconsl, ce qui est fait dans un module de détermination de tension de régulation Vreg de l’alternateur référencé 3.According to the invention, a regulation voltage Vreg is replaced, replacing the voltage setpoint Vcons in force. This regulation voltage Vreg is determined to be the lowest value between the voltage setpoint Vcons in force and a voltage setpoint limit Vconsl, which is done in a module for determining the regulation voltage Vreg of the alternator referenced 3 .
[0042] La limite de consigne de tension Vconsl entrant dans ce module 3 est indirectement précédemment calculée à partir d’un couple maximal autorisé Cmax prélevable sur le moteur par l’alternateur par l’intermédiaire de la courroie. Ce couple Cmax est calculé préalablement dans un module de détermination du couple maximal de l’alternateur prélevable référencé 1 en fonction d’un régime N en vigueur de l’alternateur, d’une température T ambiante en vigueur et d’une tension V en vigueur aux bornes de l’alternateur.The voltage setpoint limit Vconsl entering this module 3 is indirectly previously calculated from a maximum authorized torque Cmax which can be taken from the engine by the alternator via the belt. This torque Cmax is calculated beforehand in a module for determining the maximum torque of the samplable alternator referenced 1 as a function of a regime N in force of the alternator, of an ambient temperature T in force and of a voltage V in force across the alternator.
[0043] La température T ambiante peut être la température à proximité de la courroie, par exemple la température sous capot à proximité de la courroie pour un véhicule automobile. Cette température peut aussi être déduite d’une température extérieure par une unité de contrôle moteur en évaluant un réchauffement sous capot dû au fonctionnement du moteur thermique.The ambient temperature T may be the temperature near the belt, for example the temperature under the hood near the belt for a motor vehicle. This temperature can also be deduced from an outside temperature by an engine control unit by evaluating under-hood heating due to the operation of the heat engine.
[0044] Indirectement veut dire qu’en sortie du module de détermination du couple maximal de l’alternateur prélevable 1, il est donné un couple maximal autorisé Cmax prélevable sur le moteur par l’alternateur par l’intermédiaire de la courroie, ce couple maximal autorisé Cmax prélevable sur le moteur par l’alternateur par l’intermédiaire de la courroie servant à calculer la limite de consigne de tension Vconsl dans un module de détermination de la limite de tension de consigne de l’alternateur référencé 2.Indirectly means that at the output of the module for determining the maximum torque of the withdrawable alternator 1, there is given a maximum authorized torque Cmax withdrawable from the engine by the alternator via the belt, this torque maximum authorized Cmax taken from the engine by the alternator via the belt used to calculate the voltage setpoint limit Vconsl in a module for determining the setpoint voltage limit of the alternator referenced 2.
[0045] Dans ce module 2, la limite de consigne de tension Vconsl peut être déterminée en fonction d’un couple C en vigueur de l’alternateur et du couple maximal autorisé Cmax prélevable sur le moteur par l’alternateur par l’intermédiaire de la courroie calculé préalablement dans le module 1.In this module 2, the voltage setpoint limit Vconsl can be determined as a function of a torque C in force of the alternator and of the maximum authorized torque Cmax that can be taken from the engine by the alternator through the belt calculated beforehand in module 1.
[0046] La présente invention permet de déterminer dynamiquement le couple maximal que peut prélever l’alternateur sur le moteur, pour ne pas dépasser les contraintes mécaniques sur la courroie, ceci dans le module 1, de déterminer dynamiquement la limite de tension de consigne Vconsl correspondant au couple limite autorisé pour l’alternateur, ceci dans le module 2 et de piloter l’alternateur via une tension de régulation Vreg qui respecte les contraintes mécaniques sur la courroie, cette tension de régulation Vreg étant calculée en sortie du module 3.The present invention makes it possible to dynamically determine the maximum torque that the alternator can take from the engine, so as not to exceed the mechanical stresses on the belt, this in module 1, to dynamically determine the set voltage limit Vconsl corresponding to the limit torque authorized for the alternator, this in module 2 and to control the alternator via a regulation voltage Vreg which respects the mechanical stresses on the belt, this regulation voltage Vreg being calculated at the output of module 3.
[0047] Comme précédemment mentionné, le couple maximal autorisé Cmax prélevable est calculé en fonction du régime N en vigueur de l’alternateur, de la température T ambiante en vigueur et de la tension V en vigueur aux bornes de l’alternateur dans le module 1.As previously mentioned, the maximum authorized torque Cmax that can be taken off is calculated according to the regime N in force of the alternator, the ambient temperature T in force and the voltage V in force at the terminals of the alternator in the module. 1.
[0048] Dans le module 1, le couple maximal autorisé Cmax prélevable peut être calculé à partir d’une cartographie préalablement établie par des essais sur le moteur, l’alternateur et la courroie dans différentes conditions d’utilisation mettant en œuvre des régimes N différents de l’alternateur, des températures T ambiantes différentes et des tensions V aux bornes de l’alternateur différentes.In module 1, the maximum authorized torque Cmax that can be taken out can be calculated from a map previously established by tests on the engine, the alternator and the belt under different conditions of use implementing N regimes. different from the alternator, different ambient temperatures T and voltages V across the alternator.
[0049] Dans le module de détermination de la limite de tension de consigne de l’alternateur 2, la limite de consigne de tension Vconsl peut être calculée par un régulateur de type proportionnel intégral ou proportionnel intégral dérivé en fonction d’un écart entre le couple C en vigueur de l’alternateur et le couple maximal autorisé Cmax prélevable sur le moteur par l’alternateur par l’intermédiaire de la courroie. Le régulateur peut être discrétisé, pour être implémenté sur un calculateur d’une unité de contrôle de l’alternateur.In the module for determining the setpoint voltage limit of the alternator 2, the setpoint voltage limit Vconsl can be calculated by a regulator of the proportional integral or proportional integral derivative type as a function of a difference between the applicable torque C of the alternator and the maximum authorized torque Cmax that can be drawn from the engine by the alternator via the belt. The regulator can be discretized, to be implemented on a computer of an alternator control unit.
[0050] Il peut donc y avoir trois modules 1, 2, 3 de calcul pour la mise en œuvre de la présente invention. Le module 1 détermine le couple alternateur maximal prélevable. Ce module 1 permet, à partir d’une cartographie du fonctionnement de l’ensemble, moteur, courroie, alternateur, consommateurs électriques, de déterminer le couple maximal que peut prélever l’alternateur pour ne pas risquer d’induire des contraintes mécaniques excessives sur la courroie, pouvant entraîner son vieillissement accéléré ou sa rupture.There may therefore be three modules 1, 2, 3 of calculation for the implementation of the present invention. Module 1 determines the maximum withdrawable alternator torque. This module 1 makes it possible, from a map of the operation of the assembly, engine, belt, alternator, electrical consumers, to determine the maximum torque that the alternator can take so as not to risk inducing excessive mechanical stress on the belt, which can lead to accelerated aging or breakage.
[0051] Le module 2 détermine la tension de consigne maximale Vconsl à appliquer à l’alternateur pour ne pas dépasser la limitation en couple, ce qui permet de protéger la courroie. Le module 2 peut utiliser un correcteur de type proportionnel intégral PI ou proportionnel intégral dérivé PID pour réguler cette tension, en fonction du couple alternateur en vigueur et du couple maximal que peut prélever l’alternateur sans risque pour la courroie.Module 2 determines the maximum setpoint voltage Vconsl to be applied to the alternator so as not to exceed the torque limitation, which makes it possible to protect the belt. Module 2 can use a PI proportional integral or PID derivative integral proportional type regulator to regulate this voltage, depending on the alternator torque in force and the maximum torque that the alternator can take without risk to the belt.
[0052] Le module 3 permet de déterminer la tension de régulation Vreg de l’alternateur, en fonction de la consigne de limite de tension de consigne Vconsl à appliquer à l’alternateur pour ne pas impacter la courroie et la tension de consigne Vcons calculée en fonction des autres contraintes électriques, liés au réseau de bord et au pilotage de la batterie, avantageusement 12Volts, du véhicule automobile.The module 3 makes it possible to determine the regulating voltage Vreg of the alternator, as a function of the setpoint voltage limit setpoint Vconsl to be applied to the alternator so as not to impact the belt and the setpoint voltage Vcons calculated as a function of other electrical constraints, linked to the on-board network and to the control of the battery, advantageously 12Volts, of the motor vehicle.
[0053] Dans une forme de réalisation préférentielle de l’invention, le régulateur peut être de type proportionnel intégral dérivé et la limite de consigne de tension Vconsl peut être calculée selon l’équation suivante :In a preferred embodiment of the invention, the regulator can be of the derivative integral proportional type and the voltage setpoint limit Vconsl can be calculated according to the following equation:
pour laquelle Tension Consigne limite Alternateur est la limite de consigne de tension Vconsl, K\e facteur proportionnel du régulateur utilisé, Ki\e facteur intégral du régulateur utilisé et Kd le facteur dérivé du régulateur utilisé, ecartCouPie étant la différence entre le couple maximal autorisé Cmax prélevable sur le moteur par l’alternateur et le couple de l’alternateur en vigueur.for which Alternator Limit Setpoint Voltage is the voltage setpoint limit Vconsl, K \ e proportional factor of the regulator used, Ki \ e integral factor of the regulator used and Kd the factor derived from the regulator used, deviation C or P ie being the difference between the maximum authorized torque Cmax that can be taken from the engine by the alternator and the alternator torque in force.
[0054] Dans cette forme de réalisation préférentielle, un facteur de correction peut être utilisé pour tenir compte des erreurs de régulation du régulateur. Ce facteur de correction Correction peut être un facteur multiplicatif en étant compris entre 0 et 1 en étant supérieur à 0.In this preferred embodiment, a correction factor can be used to take account of regulator regulation errors. This correction factor Correction can be a multiplying factor being between 0 and 1 while being greater than 0.
[0055] Ce facteur de correction fC0TOc;/0n est introduit dans l’équation précédente pour le calcul de la limite de consigne de tension Vconsl de la manière suivante avec fcorrectton étant le facteur de correction.This correction factor f C0TOc; / 0n is introduced into the previous equation for the calculation of the voltage setpoint limit Vconsl in the following manner with fcorrectton being the correction factor.
Tension Consigne limite Alternateur =Voltage Alternator limit setpoint =
K * ecartC0Upie f . I 9(ecartC0upie^K * deviation C0U pi e f. I 9 (deviation C0up i e ^
J écart cov:ple dt + Kd dt * fcorrection [0056] L’invention concerne aussi un ensemble d’un moteur, d’un alternateur, d’une courroie associée à l’alternateur en étant entraînée par le moteur et d’une unité de commande de l’alternateur, la courroie étant protégée conformément à un procédé tel que précédemment décrit.J deviation cov: ple dt + Kd dt * fcorrection The invention also relates to an assembly of an engine, an alternator, a belt associated with the alternator being driven by the engine and a alternator control unit, the belt being protected according to a method as previously described.
[0057] L’unité de commande comporte des moyens de mesure de la tension aux bornes de l’alternateur, des moyens de détermination d’une consigne de tension Vcons et des moyens de pilotage de l’alternateur en fonction de la consigne de tension Vcons.The control unit comprises means for measuring the voltage across the alternator, means for determining a voltage setpoint Vcons and means for controlling the alternator as a function of the voltage setpoint Vcons.
[0058] Selon l’invention, l’unité de commande de l’alternateur comprend des moyens de calcul d’une tension de régulation Vreg, ceci dans le module de détermination de tension de régulation Vreg de l’alternateur 3 et d’une limite de consigne de tension Vconsl, ceci dans le module de détermination de la limite de tension de consigne de l’alternateur référencé 2, l’unité étant associée à des moyens de mesure du régime N de l’alternateur et de la température T ambiante pour le calcul d’un couple maximal autorisé Cmax dans le module de détermination du couple maximal de l’alternateur prélevable 1.According to the invention, the alternator control unit comprises means for calculating a regulation voltage Vreg, this in the module for determining the regulation voltage Vreg of the alternator 3 and a voltage setpoint limit Vconsl, this in the module for determining the setpoint voltage limit of the alternator referenced 2, the unit being associated with means for measuring the speed N of the alternator and the ambient temperature T for calculating the maximum authorized torque Cmax in the module for determining the maximum torque of the withdrawable alternator 1.
[0059] L’invention concerne aussi un véhicule automobile comportant au moins un moteur thermique et/ou électrique comprenant au moins un tel ensemble.The invention also relates to a motor vehicle comprising at least one heat and / or electric motor comprising at least one such assembly.
[0060] Le véhicule automobile comprend une unité de contrôle commande dudit au moins un moteur thermique et/ou électrique. Les moyens de mesure du régime N de l’alternateur et de la température T ambiante pour le calcul d’un couple maximal autorisé Cmax sont associés à l’unité de contrôle moteur communiquant ces données à l’unité de commande de l’alternateur.The motor vehicle comprises a control unit for controlling said at least one heat and / or electric motor. The means for measuring the alternator speed N and the ambient temperature T for calculating a maximum authorized torque Cmax are associated with the engine control unit communicating this data to the alternator control unit.
[0061] Soit l’unité de commande de l’alternateur est intégrée à l’unité de contrôle commande dudit au moins un moteur thermique et/ou électrique ou soit l’unité de commande de l’alternateur reçoit de l’unité de contrôle commande dudit au moins un moteur thermique et/ou électrique les informations relatives au régime N et à la température T ambiante.Either the control unit of the alternator is integrated into the control unit for controlling said at least one heat and / or electric motor or either the control unit of the alternator receives from the control unit control of said at least one thermal and / or electric motor the information relating to the speed N and to the ambient temperature T.
[0062] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.The invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated which have been given only by way of examples.
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