Régulation de tension d’alternateur: électromécanique, électronique et commandée par ordinateur (schémas inclus)

Il existe de nombreuses conceptions de systèmes de charge différentes utilisées dans les applications automobiles. Le régulateur de tension est l’un des principaux facteurs qui différencie un système d’un autre.

Certaines voitures classiques ont des régulateurs électromécaniques, tandis que les véhicules de production modernes utilisent soit un régulateur électronique, soit un ordinateur (parfois les deux). La conception du régulateur affecte l’ensemble de la configuration du système de charge.

Comment fonctionnent l’alternateur et le système de charge

L’alternateur charge la batterie chaque fois que le moteur tourne tout en fournissant de l’électricité à l’électronique de la voiture.

Avant de se lancer dans les différents types de régulateurs, il est utile d’avoir une compréhension de base du fonctionnement du système de charge.

Comme la plupart des gens le savent, l’alternateur charge la batterie chaque fois que le moteur tourne tout en fournissant de l’électricité à l’électronique de la voiture. L’alternateur accomplit ces tâches par induction électromagnétique – un phénomène qui génère un courant électrique à partir d’un champ magnétique.

Le stator (arrière-plan), le rotor (au centre) et le redresseur de l’alternateur (au premier plan).

Les principaux composants trouvés dans l’alternateur sont le rotor, le stator et le pont redresseur.

• Le rotor, qui est la partie rotative de l’alternateur, se compose de bobines de fil (appelées bobine de champ) derrière des pôles magnétiques opposés.
• Le stator se compose de trois ensembles d’enroulements de bobine fixes et d’un noyau stratifié.
• Le pont redresseur contient des diodes qui agissent comme des clapets anti-retour électriques unidirectionnels.

La bobine de champ du rotor reçoit du courant électrique à travers un ensemble de bagues collectrices et de balais (situés sur l’arbre du rotor). Ce courant crée un champ magnétique, qui est renforcé par les pôles magnétiques du rotor.

Chaque fois que le moteur tourne, la courroie d’entraînement du véhicule fait tourner le rotor via une poulie à l’avant de l’alternateur. Lorsque le rotor tourne, le stator crée un courant alternatif. Le pont redresseur convertit le courant alternatif (CA) en courant continu (CC) que le système électrique de la voiture peut utiliser.

Mais il y a une autre pièce au puzzle. Pour que le système de charge fonctionne correctement, l’alternateur doit produire une tension suffisante pour charger la batterie, mais pas trop pour que l’électronique de la voiture soit endommagée.

Pour résoudre ce problème, la sortie de l’alternateur est contrôlée en régulant la quantité de courant qui traverse la bobine de champ du rotor. Le régulateur de tension est responsable de l’exécution de cette tâche.

Régulation de tension électromécanique, électronique et contrôlée par ordinateur (schémas)

Jusqu’au milieu des années 1970, de nombreuses voitures utilisaient des régulateurs de tension électromécaniques. Les véhicules de production modernes, cependant, contrôlent la sortie de l’alternateur avec un régulateur électronique, un ordinateur ou les deux.

Bien que chaque type de régulateur fonctionne différemment, ils accomplissent tous la même tâche: contrôler la sortie de l’alternateur. La sortie est régulée en gérant le flux de courant à travers la bobine de champ.

Jetons un coup d’œil à chaque type de régulateur et à son circuit.

Régulateur de tension électromécanique

Certains véhicules d’époque utilisent un régulateur de tension électromécanique externe à l’alternateur qui contient trois interrupteurs électromagnétiques: le relais de coupure, le régulateur et le régulateur de courant.

Certains véhicules anciens utilisent un régulateur de tension électromécanique qui est externe à l’alternateur. La plupart de ces régulateurs contiennent trois interrupteurs électromagnétiques appelés relais de coupure, régulateur et régulateur de courant. Chacun sert un objectif distinct.

Le relais de coupure se ferme pour connecter l’alternateur à la batterie, permettant ainsi à la batterie d’être chargée. Le relais de coupure s’ouvrira également au besoin pour empêcher la batterie de se décharger dans l’alternateur.

Le régulateur s’ouvre et se ferme pour contrôler le circuit de champ de l’alternateur, régulant ainsi la tension de sortie de l’alternateur.

Le régulateur de courant s’ouvre et se ferme pour contrôler le circuit de champ de l’alternateur, régulant ainsi la sortie de courant de l’alternateur.

Un schéma de câblage d’alternateur typique avec un régulateur de tension externe.

Les régulateurs de tension électromagnétiques ne se trouvent plus dans les véhicules de production. Tous les systèmes de recharge modernes utilisent une forme de réglementation purement électronique.

Régulateur de tension électronique

Les régulateurs de tension électromagnétiques ne se trouvent plus dans les véhicules de production.

Les régulateurs électroniques utilisent des semi-conducteurs (diodes Zener et transistors) pour contrôler la sortie de l’alternateur. En règle générale, le régulateur contrôle l’alternateur en ouvrant et en fermant le côté terre du circuit de terrain. Cela permet ou empêche la circulation du courant.

Contrairement aux régulateurs électromécaniques, les régulateurs électroniques sont à semi-conducteurs sans aucune pièce mobile. La conception à semi-conducteurs permet un cycle plus rapide et un contrôle plus précis de l’alternateur.

Les régulateurs électroniques peuvent être montés à l’intérieur (à l’intérieur de l’alternateur) ou à l’extérieur (ailleurs).

Un schéma de câblage d’alternateur à 3 fils typique avec un régulateur de tension interne.

Le type exact de fils qui vont à un alternateur dépendra de la conception du système. Mais en général, un alternateur (qui n’est pas contrôlé par ordinateur) avec un régulateur interne aura trois bornes. Les bornes sont les suivantes:

• Borne de batterie: se connecte à la batterie pour la charge.
• Borne de détection de tension: permet au régulateur de détecter la tension de la batterie.
• Champ ou borne d’allumage: permet à la tension de la batterie de l’allumage de s’écouler vers la bobine de champ de l’alternateur pendant le démarrage.

Des régulateurs de tension électroniques ont été utilisés sur de nombreuses voitures depuis le milieu des années 1970.

Régulation de tension contrôlée par ordinateur

De nombreux véhicules récents utilisent le PCM pour contrôler la sortie de l’alternateur.

De nombreux véhicules récents utilisent l’ordinateur du moteur, souvent appelé module de commande du groupe motopropulseur (PCM), pour contrôler la sortie de l’alternateur. La plupart des modules utilisent un pilote interne pour activer et désactiver le circuit de terrain de l’alternateur.

Un exemple est le système de gestion de l’alimentation électrique (EPM) de General Motors (GM). Avec cette configuration, il y a un régulateur interne non réparable à l’intérieur de l’alternateur. Mais le PCM contrôle la sortie du système en modifiant le temps de passage du courant à travers la bobine de champ.

Un schéma de câblage d’alternateur contrôlé par PCM typique avec des connexions d’alternateur allant à la batterie et au PCM

Le PCM décide de la tension dont le système de charge a besoin en examinant les données du module de commande corporelle (BCM). Un réseau de données permet au PCM, au BCM et à d’autres modules de communiquer entre eux. Le BCM surveille un capteur de courant de batterie, situé dans l’un des câbles de batterie, pour surveiller le courant entrant et sortant de la batterie.

En cas de panne du système EPM, un message sera envoyé sur le réseau de données, demandant au combiné d’instruments d’allumer un ou plusieurs voyants.

Le système EPM de GM n’est qu’un exemple de système de charge commandé par ordinateur. Il existe de nombreux autres modèles de systèmes, dont certains n’utilisent pas de régulateur à l’intérieur de l’alternateur. Certains systèmes de charge Chrysler, par exemple, hébergent toute l’électronique du régulateur dans le PCM.