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WO2008084150A1 - Procede de controle du couple d'un alternateur d'un vehicule automobile et systeme de mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Procede de controle du couple d'un alternateur d'un vehicule automobile et systeme de mise en oeuvre de ce procede Download PDF

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Publication number
WO2008084150A1
WO2008084150A1 PCT/FR2007/052427 FR2007052427W WO2008084150A1 WO 2008084150 A1 WO2008084150 A1 WO 2008084150A1 FR 2007052427 W FR2007052427 W FR 2007052427W WO 2008084150 A1 WO2008084150 A1 WO 2008084150A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alternator
excitation
torque
exc
excitation current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2007/052427
Other languages
English (en)
Inventor
Raymond Rechdan
Sokha Ly
Stéphane Fourmy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of WO2008084150A1 publication Critical patent/WO2008084150A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • H02P9/102—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for limiting effects of transients

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the torque of an alternator of a motor vehicle, for producing an electrical supply voltage of the on-board network of the latter in response to an excitation current applied to the alternator. , as well as a system for implementing this method.
  • the method according to the invention is provided for controlling a motor vehicle alternator intended to produce a power supply voltage of the motor vehicle's onboard network in response to an excitation current applied to the alternator, a mechanical torque control taken by the alternator being made from a control of the excitation of the alternator.
  • said control is performed on said excitation by means of a control loop including a comparison of a current a set-point excitation and a measured excitation current, the target excitation current having been obtained by estimation from a reference generator torque value.
  • said setpoint excitation current is obtained by estimation from a setpoint alternator torque value and using a map of the alternator relating the torque, the speed of the alternator rotor and the supply voltage produced by the alternator.
  • said estimate of said target excitation current also takes into account the rotor parameters and the rotor temperature.
  • the invention also relates to a system for implementing the method briefly described above.
  • the system according to the invention comprises a regulator of the excitation current of the alternator, which comprises a comparator of a set value of the excitation current and an excitation current measured in the circuit. of flow of the excitation current and a corrector adapted to apply to the excitation device of the alternator a suitable excitation voltage and a central unit of the vehicle comprising setting means by estimating an excitation voltage setpoint or a target excitation current from a setpoint alternator torque, intended to be applied to the regulator.
  • the regulator comprises, interposed between the corrector and the excitation device of the alternator, an H-bridge power stage.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a control system of the alternator torque by regulating the output voltage, according to the state of the art
  • FIG. 2 illustrates the process of regulation by iteration, as performed by the system according to FIG. 1;
  • Figures 3 to 9 each illustrate the architecture of an embodiment of the alternator torque control system according to the invention;
  • FIG. 10 is a schematic representation of the evolution over time of various parameters involved in the method according to the invention, for a particular corrector; and FIG. 11 is a schematic and comparative view of the method according to the invention and of the method of the state of the art as implemented by the system according to FIG. 1.
  • alternator torque by regulating the supply voltage U A of the various devices of the vehicle available in Figure 1 downstream of a box 2 taking into account the battery and the wiring.
  • the voltage U A is obtained from the electrical voltage produced by the alternator 1, equipped with a bridge rectifier, and is controlled by the central unit 3 of the vehicle, through the voltage regulator 4.
  • This regulator comprises a comparator 5 which receives from the central unit to an input a setpoint which is a voltage V C0NS and at another input the supply voltage U A by means of a suitable return circuit 7.
  • the output ⁇ V of the comparator is applied to an excitation device 8 comprising a corrector 9 and a control interface 10 and which produces the excitation current I EXC of the alternator 1.
  • the rotation speed N ALT of the alternator 1 is imposed by the heat engine which generally drives it.
  • FIG. 2 illustrates the operation of this system, the purpose of which is to maintain the alternator torque at a desired value, hereinafter referred to as the target torque C OBJ , if, as a result of a change in the load, the actual torque is produced. by the alternator differs from the desired torque C OBJ -
  • the central unit 3 applies to the regulator 4 a new setpoint voltage V C0NS .
  • the return of the real torque to the value C OBJ is done by iteration, as shown in Figure 2.
  • On the axis of the ordinate are reported the torque C ALT and the set voltage V C0NS while the abscissa is the axis of time t.
  • the invention recommends the control of the alternator torque by direct action on the excitation of the alternator.
  • FIGS. 3 to 9 illustrate various embodiments of the method and system according to the invention for controlling the alternator torque by direct action on the excitation of the alternator.
  • FIG. 3 illustrates a first embodiment according to which the system uses a torque regulator 12 which comprises at the input a comparator 13 of a setpoint torque C CONS sent by the central unit 3 and an estimated torque value C EST , which sends to a corrector device 14 the differential torque value ⁇ C.
  • the corrector 14 applies to a circuit 15 for reconstitution of an excitation setpoint of the alternator a correction torque value C CORR -
  • the device for reconstituting the excitation setpoint 15 produces at its output the target excitation voltage of the rotor of the alternator, the value of which is expressed by the duty cycle and which is therefore called DC EXC - CONS.
  • the excitation signal corresponds to the torque value C CORR which is applied to the reconstitution device 15 by the corrector 14.
  • the excitation signal DC EXC - CONS is applied to the control circuit designated by the reference 16 of the alternator. This circuit is known per se and only the power switch 17 connected in series with the excitation winding 18, with, in parallel, a freewheeling diode 19, are represented.
  • the DC signal EXC - CO N S is also sent to a device for estimating alternator excitation current and torque C ALT , which carries the reference 21. This device establishes an estimated value of the alternating torque, called C EST , which is applied to the input comparator 13 of the torque regulator 12.
  • the estimation device 21 has three other inputs to which are applied measured values of the rotation speed N ALT of the alternator, the supply voltage U A and a value representative of the rotor temperature ⁇ RO T O R-
  • the device for estimating the excitation current and the torque 21 comprises a mapping of the alternator, essentially a table which relates the corresponding values of four parameters of the alternator, namely the excitation current I EXC , the supply voltage U A produced by the alternator, the rotation speed N ALT of the alternator and the alternator torque C ALT .
  • a table can be established by tests, in any manner known per se.
  • the fourth parameter can be obtained as the estimated value.
  • an estimation device which knows or estimates the value of the excitation current I EXC can, by measuring the supply voltage U A and the rotation speed N ALT estimate the alternator torque CEST.
  • the device 21 is designed to provide an estimate of the alternator torque, that is to say the torque C EST from the excitation voltage DC EXC - CONS applied to the excitation device 16 of the alternator. Not knowing directly the excitation current I EXC of the alternator, the estimating device 21 first establishes by estimation the current I EXC from the voltage DC EXC - CONS / to then enter the mapping of the machine. This estimate can be made if the rotor parameters are clearly identified and if we know the Rotor temperature ⁇ ROTOR - Taking into account the temperature, the I EXC current estimate is obtained
  • the device 15 for reconstituting the setpoint establishes the value DC E X C - CO N S from the torque value C CORR coming from the corrector 14 advantageously also by using the generator map which equips the estimation device 21 In this case, however, the torque parameter constitutes an input variable and the output value is the excitation current.
  • the regulator 12 receives a torque command from the central unit 3.
  • the torque estimator and the excitation current estimator are implemented in the regulator.
  • FIG. 4 shows another embodiment of the system according to the invention.
  • the regulation is carried out also by a torque regulator 23 similar to the regulator 12 of FIG. 3 but in which the excitation current I EXC is no longer obtained by estimation, but is measured for example by means of a resistor 24 placed in the excitation circuit of the device
  • the excitation 16 which is traversed by the current I E ⁇ c- Therefore, the estimation device in the servo loop, is simplified since its function is limited to the estimation of torque.
  • the input for rotor temperature ⁇ ROTOR is deleted.
  • the simplified torque estimation device with respect to the device 21 of FIG. 3 bears the reference 25 in FIG. 4.
  • the system according to the invention shown in Figure 5 is particular in that it is the central unit 3 which performs the torque control.
  • the function of the controller is simply to directly apply the signal from the CPU 3 to the regulator 16 of the alternator.
  • the control carried out in the central unit involves, as in the case of FIG. 3, the comparator 13, the corrector 14, the device for reconstituting the setpoint U EXC 15 and the device 21 for estimating the excitation current and alternator torque, provided with three application inputs of the signals representative of the rotation speed N ALT of the rotor of the alternator, the supply voltage U A and the temperature of the rotor ⁇ RO T O R-
  • FIG. 6 shows an architecture of the system according to the invention, which provides the regulation of the torque in the central unit of the motor vehicle, as in FIG. 5, except that the excitation current I EXC is now measured as in the case of FIG. 4, using a resistor 24 mounted in the circuit of the excitation current of the excitation regulator 16 of the alternator. It is therefore a representative value of measured excitation current, ie the current I EXC _ MES which is applied to the servo estimator, which can therefore be the simplified estimator 25 of FIG. 4, without input for the rotor temperature ⁇ ROTOR -
  • the FIG. 7 presents a system according to the invention, in which the central unit 3 sends a DC EXC - CONS excitation voltage log to a regulator 27.
  • This logging is calculated by means of a cartography or an alternator model, which is implemented in the central unit, as is done by the reconstitution device 15 of FIG. 3.
  • the rated estimator 15 therefore receives, as input parameter, the torque setpoint C CONS and the signals representative of the speed N ALT of the rotor of the alternator and the supply voltage U A produced by the latter.
  • the regulator 27 establishes from the excitation set point DC EXC - CONS / taking into account the temperature T R0T0R of the rotor, a reference excitation current I EXC - CONS according to the
  • the current I EXC - CO N S is applied to an input of a comparator 29 which receives at its other input the measured excitation current I EXC -ME S , for example using a resistor 24 mounted in the circulation path of the excitation current I EXC .
  • the output of the comparator is applied to a corrector 30 whose DC EXC excitation output signal is applied to the excitation regulator 16 of the alternator.
  • the regulator regulates the duty cycle DC EXC - CO N S • This latter must be applied to the rotor in steady state.
  • the DC EXC - CO N S setpoint will be converted to IEX C - CO N S current logging via a function of transfer model modeling the rotor, the modeling being materialized by box 28.
  • the parameter I EXC - CONS is applied to the corrector 30 to control the rotor current.
  • FIG. 8 illustrates yet another architecture of the system according to the invention which allows a better control of the transient phenomena of the excitation current.
  • This system is similar to that of FIG. 7 but comprises a regulator 33 in which the corrector, noted again 30, acts here on a specific rotor regulator 31 via an H-bridge power stage 32.
  • Figure 9 shows yet another architecture of the system according to the invention.
  • the control of the alternator torque is achieved by regulating the excitation current.
  • FIG. 8 This architecture is similar to that of FIG. 8, but makes it possible to dispense with the model of the rotor 28 and the temperature by sending directly to the regulator, now noted, an excitation current setpoint, namely the signal I EXC - CONS -
  • the reconstitution of the excitation current from a setpoint torque C CONS is done in the central unit 3 by means of a conversion table mapping of the type of the device 15 of FIG. 7.
  • FIG. illustrates the regulation of torque by instruction in excitation current from the instant of time tl.
  • the central unit to achieve a target torque C 0B j precise, applies a setpoint to the regulator of a current I EXC - CONS for example 5A, increasing at time tl the current of 3A to 5A.
  • the regulation of the excitation current is done by action on the duty cycle DC E ⁇ c which increases by 30 to 80% in the example shown.
  • the measured excitation current I EXC - MES reaches the value of 5A after a brief transient period of time, as well as the alternator torque C OBJ - It follows from the above that the system according to the invention through the control of the alternator torque by direct action on the excitation of the rotor can significantly reduce the transient phase of the regulation, compared to the system of the state of the technique as shown in Figure 1.
  • Figure 11 confirms this benefit quantitatively.
  • This figure shows at the top, by the curve A the alternator torque response C ALT for a voltage setpoint, according to FIG. 1, and by the curve B, the alternator torque response provided by a system according to FIG. invention. It can be seen first of all that the duration of time to reach the objective in torque C OBJ is considerably shorter in the case of the invention, with, in addition, exceeding this relatively low torque, whereas, in accordance with In the state of the art, the transient phenomena last for a very long time, with oscillations of considerable amplitude around the torque to be achieved.
  • FIG. C shows the evolution over time of the DC EXC excitation signal in the context of the control of the torque by direct action on the excitation, in accordance with the invention.
  • the signal DC increases by 30 to 80%, remains at this value until time t2 and then decreases to the value of 60% which is the final value.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Le procédé selon l'invention prévoit un contrôle du couple mécanique prélevé par l'alternateur à partir d'un contrôle de l'excitation de l'alternateur. Conformément à l'invention, ledit contrôle est effectué sur l'excitation au moyen d'une boucle d'asservissement incluant une comparaison d'un courant d'excitation de consigne (IEXC- CONS) et d'un courant d'excitation mesuré (IEXC_MES). Le courant d'excitation de consigne (IEXC-CONS) ayant été obtenu par estimation à partir d'une valeur de couple d'alternateur de consigne (CCONS) •

Description

PROCEDE DE CONTROLE DU COUPLE D'UN ALTERNATEUR
D'UN VEHICULE AUTOMOBILE ET SYSTEME DE
MISE EN ŒUVRE DE CE PROCEDE
L'invention concerne un procédé de contrôle du couple d'un alternateur d'un véhicule automobile, destiné à produire une tension d'alimentation électrique du réseau de bord de celui-ci en réponse à un courant d'excitation appliqué à l'alternateur, ainsi qu'un système de mise en œuvre de ce procédé.
Des procédés et systèmes de contrôle du couple d'alternateur de véhicule automobile, de ce type, sont déjà connus. Mais ces procédés et systèmes sont conçus pour assurer la régulation du couple d'alternateur par régulation de la tension de sortie. C'est par itération que l'on atteint à partir d'une régulation le couple d'alternance souhaité. Ce procédé présente les deux défauts majeurs qu'elle ne permet pas d'avoir en régime établit une bonne précision sur le couple et qu'elle corrige l'erreur de couple en agissant par paliers successifs sur la tension de consigne. Par conséquent, les différents pas du processus d'itération et la stabilisation du couple ont pour conséquence que la régulation se fait relativement lentement. L'invention a pour but de palier ses inconvénients.
Le procédé selon l'invention est prévu pour contrôler un alternateur de véhicule automobile destiné à produire une tension d'alimentation électrique du réseau de bord du véhicule automobile en réponse à un courant d'excitation appliqué à l'alternateur, un contrôle du couple mécanique prélevé par l'alternateur étant effectué à partir d'un contrôle de l'excitation de l'alternateur.
Conformément à l'invention, ledit contrôle est effectué sur ladite excitation au moyen d'une boucle d'asservissement incluant une comparaison d'un courant d'excitation de consigne et d'un courant d'excitation mesuré, le courant d'excitation de consigne ayant été obtenu par estimation à partir d'une valeur de couple d'alternateur de consigne. Selon une autre caractéristique, ledit courant d'excitation de consigne est obtenu par estimation à partir d'une valeur de couple d'alternateur de consigne et à l'aide d'une cartographie de l'alternateur mettant en relation le couple, la vitesse du rotor de l'alternateur et la tension d'alimentation produite par l'alternateur.
Selon encore une autre caractéristique, ladite estimation dudit courant d'excitation de consigne prend en compte également les paramètres du rotor et la température du rotor.
Selon un autre aspect, l'invention concerne également un système pour la mise en œuvre du procédé brièvement décrit ci-dessus.
Selon certaines caractéristiques, le système selon l'invention comprend un régulateur du courant d'excitation de l'alternateur, qui comprend un comparateur d'une valeur de consigne du courant d'excitation et d'un courant d'excitation mesuré dans le circuit d'écoulement du courant d'excitation et un correcteur adapté pour appliquer au dispositif d'excitation de l'alternateur une tension d'excitation appropriée et une unité centrale du véhicule comportant des moyens d'établissement par estimation d'une tension d'excitation de consigne ou d'un courant d'excitation de consigne à partir d'un couple d'alternateur de consigne, destiné à être appliqué au régulateur.
Selon une autre caractéristique, le régulateur comporte, interposé entre le correcteur et le dispositif d'excitation de l'alternateur, un étage de puissance en pont en H. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un système de contrôle du couple d'alternateur par régulation de la tension de sortie, selon l'état de la technique ;
- la figure 2 illustre le processus de régulation par itération, tel qu'effectué par le système selon la figure 1 ; les figures 3 à 9 illustrent chacune l'architecture d'un mode de réalisation du système de contrôle du couple d'alternateur selon l'invention ;
- la figure 10 est une représentation schématique de l'évolution dans le temps de différents paramètres intervenants dans le procédé selon l'invention, pour un correcteur particulier ; et la figure 11 est une vue schématique et comparative du procédé selon l'invention et du procédé de l'état à la technique tel que mis en œuvre par le système selon la figure 1. Pour que les particularités et les avantages de l'invention apparaissent clairement dans la description de l'invention qui suit, on exposera ci -après, en se reportant aux figures 1 et 2, tout d'abord brièvement un procédé et un système typique de l'état de la technique, qui assure le contrôle du couple d'alternateur par régulation de la tension d'alimentation UA des différents dispositifs du véhicule disponible sur la figure 1 en aval d'une case 2 prenant en compte la batterie et le câblage. La tension UA est obtenue à partir de la tension électrique produite par l'alternateur 1, équipé d'un pont redresseur, et est contrôlée par l'unité centrale 3 du véhicule, par l'intermédiaire du régulateur de tension 4. Ce régulateur comporte un comparateur 5 qui reçoit de l'unité centrale à une entrée une grandeur de consigne qui est une tension VC0NS et à une autre entrée la tension d'alimentation UA au moyen d'un circuit de retour approprié 7. La sortie ΔV du comparateur est appliquée à un dispositif d'excitation 8 comportant un correcteur 9 et une interface de commande 10 et qui produit le courant d'excitation IEXC de l'alternateur 1. La vitesse de rotation NALT de l'alternateur 1 est imposée par le moteur thermique qui entraîne généralement celui-ci.
La figure 2 illustre le fonctionnement de ce système qui a pour objectif de maintenir le couple d'alternateur à une valeur souhaitée appelée ci-après couple d'objectif COBJ, si à la suite d'un changement de la charge le couple réel produit par l'alternateur diffère du couple souhaité COBJ- Pour atteindre à nouveau le couple d'objectif COBJ, l'unité centrale 3 applique au régulateur 4 une nouvelle tension de consignes VC0NS . Le retour du couple réel à la valeur COBJ se fait par itération, comme le montre la figure 2. Sur l'axe de l'ordonnée sont reportés le couple CALT et la tension de consigne VC0NS tandis que l'abscisse est l'axe du temps t. On constate que le retour au couple COBJ se fait en plusieurs pas, dans cet exemple particulier, par l'application successive de quatre valeurs de tension de consigne VC0NSi à VC0NS4 dont la différence ΔV diminue dans le temps, ce qui entraîne une diminution successive du couple ΔC entre le couple réel CALT et la valeur COBJ jusqu'à ce que l'écart ΔC devienne acceptable. Les inconvénients de ce procédé sont bien mis en relief par la figure 2. Ils résident dans une précision sur le couple, qui n'est pas satisfaisante, et dans la durée de temps trop importante jusqu'au retour au couple d'alternateur COBJ-
Pour éliminer les inconvénients du système connu, l'invention préconise le contrôle du couple d'alternateur par action directe sur l'excitation de l'alternateur.
Les figures 3 à 9 illustrent différents modes de réalisation du procédé et système selon l'invention, de contrôle du couple alternateur par action directe sur l'excitation de l'alternateur. La figure 3 illustre un premier mode de réalisation selon lequel le système utilise un régulateur de couple 12 qui comporte à l'entrée un comparateur 13 d'un couple de consigne CCONS envoyé par l'unité centrale 3 et une valeur de couple estimée CEST, qui envoie à un dispositif correcteur 14 la valeur de couple différentiel ΔC . Le correcteur 14 applique à un circuit 15 de reconstitution d'une consigne d'excitation de l'alternateur une valeur de couple de correction CCORR-
Le dispositif de reconstitution de la consigne d'excitation 15 produit à sa sortie la tension d'excitation de consigne du rotor de l'alternateur, dont la valeur est exprimée par le rapport cyclique et qui est donc appelé DCEXC-CONS • Cette tension d'excitation correspond à la valeur de couple CCORR qui est appliquée au dispositif de reconstitution 15 par le correcteur 14. Le signal d'excitation DCEXC-CONS est appliqué au circuit régulateur désigné par la référence 16 de l'alternateur. Ce circuit est connu en soi et seulement l'interrupteur de puissance 17 monté en série avec l'enroulement d'excitation 18, avec, en parallèle, une diode de roue libre 19, sont représentés. Le signal DCEXC-CONS est également envoyé à un dispositif d'estimation de courant d'excitation de l'alternateur et de couple CALT, qui porte la référence 21. Ce dispositif établit une valeur estimée du couple alternateur, appelée CEST , qui est appliqué au comparateur d'entrée 13 du régulateur de couple 12.
Le dispositif d'estimation 21 comporte trois autres entrées auxquelles sont appliquées des valeurs mesurées de la vitesse de rotation NALT de l'alternateur, la tension d'alimentation UA et une valeur représentative de la température du rotor ΘROTOR-
Le dispositif d'estimation du courant d'excitation et du couple 21 comporte une cartographie de l'alternateur, essentiellement une table qui met en relation les valeurs correspondant de quatre paramètres de l'alternateur, à savoir le courant d'excitation IEXC, la tension d'alimentation UA produite par l'alternateur, la vitesse de rotation NALT de l'alternateur et le couple d'alternateur CALT. Une telle table peut être établie par des essais, de toute manière connue en soi. En choisissant comme grandeurs d'entrée trois paramètres, le quatrième paramètre peut être obtenu comme valeur estimée . Ainsi, un dispositif d'estimation qui connaît ou qui estime la valeur du courant d'excitation IEXC peut, grâce à la mesure de la tension d'alimentation UA et de la vitesse de rotation NALT estimer le couple alternateur CEST • Dans le système selon la figure 3, le dispositif 21 est conçu pour fournir une estimation du couple alternateur, c'est-à-dire le couple CEST à partir de la tension d'excitation DCEXC-CONS appliquée au dispositif d'excitation 16 de l'alternateur. Ne connaissant pas directement le courant d'excitation IEXC de l'alternateur, le dispositif d'estimation 21 établit tout d'abord par estimation le courant IEXC à partir de la tension DCEXC-CONS/ pour pouvoir entrer ensuite dans la cartographie de la machine. Cette estimation peut se faire si les paramètres du rotor sont clairement identifiés et si l'on connaît la température du rotor ΘROTOR- En prenant en compte la température, on obtient l'estimation du courant IEXC selon
1 / Rr l'expression ; , où Rr est la résistance du rotor,
. Lr
1 + p
Lr l'inductance du rotor et p la variable de Laplace. Le dispositif 15 de reconstitution de la consigne établit la valeur DCEXC-CONS à partir de la valeur de couple CCORR en provenance du correcteur 14 avantageusement également en utilisant la cartographie d'alternateur qui équipe le dispositif d'estimation 21. Dans ce cas cependant, c'est le paramètre du couple qui constitue une variable d'entrée et la valeur de sortie est le courant d' excitation .
Il est à noter qu'en connaissant le couple en fonction de la tension d'alimentation UA, de la vitesse de rotation NALT du rotor de l'alternateur et le courant d'excitation IEχc/ le système est en mesure de contrôler directement l'excitation du rotor par application d'une consigne en couple à un régulateur de couple et imposer un couple à l'alternateur en régime permanent. Cependant les phénomènes transitoires ne sont pas contrôlés et la durée de la régulation dépend de la constante de temps rotorique. C'est pour améliorer les performances en séjour transitoire et s'affranchir du temps de réponse du rotor que la boucle d'asservissement qui comporte le dispositif d'estimation 21 a été prévue.
En résumé, dans le système selon la figure 3, le régulateur 12 reçoit une consigne en couple provenant de l'unité centrale 3. L'estimateur du couple et l'estimateur du courant d'excitation sont implémentés dans le régulateur.
La figure 4 montre un autre mode de réalisation du système selon l'invention. Dans ce système la régulation est effectuée également par un régulateur de couple 23 similaire au régulateur 12 de la figure 3 mais dans lequel le courant d'excitation IEXC n'est plus obtenu par estimation, mais est mesuré par exemple à l'aide d'une résistance 24 disposée dans le circuit d'excitation du dispositif d'excitation 16, qui est parcouru par le courant IEχc- Par conséquent, le dispositif d'estimation dans la boucle d'asservissement, est simplifié puisque sa fonction se limite à l'estimation du couple. L'entrée pour la température rotor ΘROTOR est supprimée. Le dispositif d'estimation de couple simplifié par rapport au dispositif 21 de la figure 3 porte la référence 25 sur la figure 4.
Le système selon l'invention, représenté à la figure 5 est particulier dans la mesure où c'est l'unité centrale 3 qui réalise la régulation du couple. Dans ce cas, la fonction du régulateur consiste simplement à appliquer directement le signal venant de l'unité centrale 3 au régulateur 16 de l'alternateur. La régulation effectuée dans l'unité centrale implique, comme dans le cas de la figure 3, le comparateur 13, le correcteur 14, le dispositif de reconstitution de la consigne UEXC 15 et le dispositif d'estimation 21 du courant d'excitation et du couple d'alternateur, pourvu des trois entrées d'application des signaux représentatifs de la vitesse de rotation NALT du rotor de l'alternateur, de la tension d'alimentation UA et de la température du rotor ΘROTOR-
La figure 6 présente une architecture du système selon l'invention, qui prévoit la régulation du couple dans l'unité centrale du véhicule automobile, comme sur la figure 5, sauf que le courant d'excitation IEXC est maintenant mesuré comme dans le cas de la figure 4, à l'aide d'une résistance 24 montée dans le circuit du courant d'excitation du régulateur d'excitation 16 de l'alternateur. C'est donc une valeur représentative du courant d'excitation mesurée, à savoir le courant IEXC_MES qui est appliquée à l'estimateur d'asservissement, qui peut donc être l'estimateur simplifié 25 de la figure 4, sans entrée pour la température du rotor ΘROTOR- La figure 7 présente un système selon l'invention, dans lequel l'unité centrale 3 envoie une consignation en tension d'excitation DCEXC-CONS à un régulateur 27. Cette consignation est calculée grâce à une cartographie ou un modèle d'alternateur, qui est implémenté dans l'unité centrale, comme cela est fait par le dispositif de reconstitution 15 de la figure 3. L'estimateur noté donc 15 reçoit, comme paramètre d'entrée, la consigne en couple CCONS et les signaux représentatifs de la vitesse NALT du rotor de l'alternateur et de la tension d'alimentation UA produite par ce dernier. Le régulateur 27 établit à partir de la consigne d'excitation DCEXC-CONS/ en prenant en compte la température TR0T0R du rotor, un courant d'excitation de consigne IEXC-CONS en fonction des
1 / Rr paramètres du rotor, selon la formule - donnée
Figure imgf000011_0001
plus haut, effectué en 28. Le courant IEXC-CONS est appliqué à une entrée d'un comparateur 29 qui reçoit à son autre entrée le courant d'excitation mesuré IEXC-MES, par exemple à l'aide d'une résistance 24 montée dans la voie de circulation du courant d'excitation IEXC. La sortie du comparateur est appliquée à un correcteur 30 dont le signal de sortie d'excitation DCEXC est appliqué au régulateur d'excitation 16 de l'alternateur.
Comme il vient d'être écrit, dans cette architecture selon la figure 7, le régulateur régule le rapport cyclique DCEXC-CONS • Ce dernier doit être appliqué au rotor en régime établi. Pour réduire les phénomènes transitoires, la consigne DCEXC-CONS sera transformée en une consignation de courant IEXC-CONS via une fonction de transfert modélisant le rotor, la modélisation étant matérialisée par la case 28. Le paramètre IEXC-CONS est appliqué au correcteur 30 pour asservir le courant rotor.
La figure 8 illustre encore une autre architecture du système selon l'invention qui permet un meilleur contrôle des phénomènes transitoires du courant d'excitation. Ce système est similaire à celui de la figure 7 mais comporte un régulateur 33 dans lequel le correcteur, à nouveau noté 30, agit ici sur un régulateur rotor spécifique 31 par l'intermédiaire d'un étage de puissance en pont en H 32.
La figure 9 présente encore une autre architecture du système selon l'invention. Le contrôle du couple d'alternateur est réalisé par régulation du courant d'excitation.
Cette architecture est similaire à celle de la figure 8 mais permet de s'affranchir du modèle du rotor 28 et de la température en envoyant directement au régulateur maintenant noté 35 une consigne en courant d'excitation, à savoir le signal IEXC-CONS- La reconstitution du courant d'excitation à partir d'un couple de consigne CCONS se fait dans l'unité centrale 3 à l'aide d'une cartographie à table de conversion du type du dispositif 15 de la figure 7. La figure 10 illustre la régulation de couple par consigne en courant d'excitation à partir de l'instant de temps tl. L'unité centrale, pour atteindre un objectif en couple C0Bj précis, applique une consigne au régulateur d'un courant IEXC-CONS de par exemple 5A, en augmentant au temps tl le courant de 3A à 5A. La régulation du courant d'excitation se fait par action sur le rapport cyclique DCEχc qui augmente de 30 à 80% dans l'exemple représenté. Le courant d'excitation mesuré IEXC-MES atteint la valeur de 5A après un bref laps de temps transitoire, de même que le couple d'alternateur COBJ- II ressort de ce qui précède que le système selon l'invention grâce au contrôle du couple d'alternateur par action directe sur l'excitation du rotor permet de réduire considérablement la phase transitoire de la régulation, par rapport au système de l'état de la technique tel que représenté sur la figure 1.
La figure 11 confirme, quantitativement, cet avantage. Cette figure montre en haut, par la courbe A la réponse en couple d'alternateur CALT pour une consigne en tension, selon la figure 1, et par la courbe B, la réponse en couple d' alternateur fourni par un système selon l'invention. On constate tout d'abord que la durée de temps pour atteindre l'objectif en couple COBJ est considérablement plus court dans le cas de l'invention, avec, en plus, un dépassement de ce couple relativement faible, alors que, conformément à l'état de la technique, les phénomènes transitoires durent très longtemps, avec des oscillations d'amplitude importante autour du couple à atteindre. De plus, à la fin de la phase transitoire, très courte dans le cadre de l'invention, le couple est pratiquement identique au couple à atteindre COBJ, tandis que, dans le cas de l'état de la technique, après la longue durée transitoire, le couple présente un écart relativement important du couple d'objectif. Les courbes C et D de la figure 11 expliquent bien la particularité de l'invention par rapport à l'état de la technique. La figure C montre l'évolution dans le temps du signal d'excitation DCEXC dans le cadre du contrôle du couple par action directe sur l'excitation, conforme à l'invention. Au temps tl le signal DC augmente de 30 à 80%, reste à cette valeur jusqu'au temps t2 et décroît ensuite à la valeur de 60% qui est la valeur définitive. On constate qu'au temps t3 le couple CALT atteint la valeur souhaitée COBJ- Dans le cas de la courbe D qui reproduit l'évolution de la tension de consignes VC0NS sur laquelle est basé le système connu de la figure 1 pratiquant un contrôle du couple par régulation de tension, la tension de consigne avant d'atteindre sa valeur finale de par exemple 14,8 volts connaît plusieurs étapes d'itération en variant entre 15,5 volts et 14,2 volts .

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle d'un alternateur de véhicule automobile destiné à produire une tension d'alimentation électrique du réseau de bord du véhicule automobile en réponse à un courant d'excitation appliqué à l'alternateur, dans lequel on effectue un contrôle du couple mécanique (CALT) prélevé par l'alternateur (1) à partir d'un contrôle de l'excitation de l'alternateur (1) , caractérisé en ce que ledit contrôle est effectué sur ladite excitation au moyen d'une boucle d'asservissement incluant une comparaison d'un courant d'excitation de consigne (IEXC_C0NS) et d'un courant d'excitation mesuré (IEXC_MES) , le courant d'excitation de consigne (IEXC_C0NS) ayant été obtenu par estimation à partir d'une valeur de couple d'alternateur de consigne
(CcONs) •
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce ledit courant d'excitation de consigne (IEXC_C0NS) est obtenu par estimation à partir d'une valeur de couple d'alternateur de consigne (CCONS) et à l'aide d'une cartographie (15) de l'alternateur mettant en relation le couple, la vitesse (NALT) du rotor de l'alternateur et la tension d'alimentation (UA) produite par l'alternateur (1) .
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite estimation dudit courant d'excitation de consigne prend en compte également les paramètres du rotor (28) et la température du rotor (ΘROTOR) •
4. Système pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un régulateur (27, 33, 35) du courant d'excitation (IEXC) de l'alternateur, qui comprend un comparateur (29) d'une valeur de consigne du courant d'excitation (IEX_C0NS) et d'un courant d'excitation mesuré (IEXC_MES) dans le circuit d'écoulement du courant d'excitation et un correcteur (30) adapté pour appliquer au dispositif (16) d'excitation de l'alternateur une tension d'excitation appropriée DCEXC et en ce que l'unité centrale (3) du véhicule comporte des moyens (15) d'établissement par estimation d'une tension d'excitation de consigne (DCEXC-CONS) OU d'un courant d'excitation de consigne (IEXC_C0NS) à partir d'un couple d'alternateur de consigne (CCONS) / destiné à être appliqué au régulateur.
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le régulateur (33) comporte, interposé entre le correcteur (30) et le dispositif d'excitation (16) de l'alternateur, un étage (32) de puissance en pont en H.
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