Technique : l'alternateur

Technique : l'alternateur

Article sponsorisé - 07 janvier 2021

L'électricité est une source d'énergie indispensable pour le bon fonctionnement d'une automobile. Outre le démarreur, les différents calculateurs (gestion du moteur, aides à la conduite, etc.), l'éclairage et les accessoires de confort (systèmes multimédias, sièges chauffants, etc.) utilisent cette source d'énergie. A cet effet, l'alternateur joue un rôle primordial pour produire de l'éléctricité.

Alternateur - moteur à combustion automobile

Rôle et principe de fonctionnement

Le rôle de l'alternateur est de convertir de l'énergie mécanique (fournie par le moteur à combustion) en énergie électrique. L'électricité ainsi produite est utilisée de différentes manières selon les conditions de conduite :

  • à vitesse stabilisée ou au ralenti, l'alternateur alimente directement les consommateurs d'électricité (et recharge la batterie si son niveau de charge est très faible)
  • lors des décélérations, l'alternateur continue d'alimenter directement les consommateurs d'électricité et recharge la batterie
  • en cas de forte accélération, l'alternateur ne produit plus d'électricité afin d'éviter une surcharge de courant. La batterie fournit alors l'énergie nécessaire pour alimenter les composants électriques

Composants alternateur automobile

Le rotor de l'alternateur est entraîné par le moteur. Généralement, il tourne 2 à 3 fois plus vite que le vilebrequin grâce à la démultiplication induite par le diamètre de la poulie d'entrainement.

Le rotor prend la forme d'un axe métallique entouré d'une bobine alimentée par un courant électrique (principe de l'électroaimant). Cela permet de générer un champ magnétique. Ce champ va exciter les pôles (généralement au nombre de 12) du stator (lui-aussi bobiné), ce qui génère un courant électrique.

Courant alternatif / courant continu

Le courant généré par l'alternateur est un courant alternatif triphasé. Or, la batterie et les accessoires fonctionnent en courant continu. Il faut donc utiliser un pont de diodes pour rectifier le courant et transformer le courant alternatif de l'alternateur en courant continu.

Principe du pont de diodes

Une diode est un composant électronique qui ne laisse passer le courant que dans un sens. Si une diode était utilisée seule, elle bloquerait le courant lorsque celui-ci est dans le sens inverse. Pour éviter ce phénomène et redresser le courant lorsqu'il est négatif, un pont de diodes est nécessaire.

Dans le cas d'un courant monophasé, 4 diodes sont nécessaires. Dans le cas de l'alternateur qui fonctionne en triphasé, 6 diodes sont nécessaires au minimum pour redresser le courant.

Rectification de la tension - alternateur triphasé

Régulateur

La tension générée dans l'alternateur augmente lorsque la vitesse de rotation du moteur augmente. Si la tension en sortie de l'arternateur n'est pas régulée, elle est susceptible d'endommager la batterie et les autres consommateurs. A cet effet, le régulateur, qui est un circuit intégré) va diminuer le courant d'alimentation du rotor afin de diminuer le champ magnétique produit par celui-ci.

Ainsi, la puissance délivrée par l'alternateur diminue lorsque cela est nécessaire afin de préserver la batterie et les composants électriques. La puissance optimale est déterminée par le calculateur moteur en fonction de l'état de charge de la batterie et de la consommation électrique des autres équipements.

Alternateur automobile

Commentaires sur l'article:

ThomasPGC

08 janvier 2021 à 17h07

Qu'est ce qui "organise" la répartition du courant vers ou depuis la batterie?
Guillaume Darding [administrateur]

08 janvier 2021 à 17h45

Bonjour Thomas,

c’est généralement le calculateur moteur qui va déterminer si la batterie doit être rechargée ou non et qui va envoyer ses instructions au régulateur de l’alternateur. Il y a désormais de véritables stratégies mises en place pour optimiser la charge de la batterie (en profitant notamment des décélérations du frein moteur où la production d’électricité est « gratuite » ) sans forcément la charger au maximum.

Concernant l’utilisation du courant depuis la batterie, cela intervient normalement uniquement lorsque le moteur est éteint (et en cas de forte accélération). Désormais, les alternateurs sont suffisamment efficaces pour produire suffisamment de courant même moteur au ralenti.

Auparavant, les alternateurs n’arrivaient pas forcément à produire beaucoup de courant au ralenti et à bas régime. Dans ce cas-là, la tension générée par l’alternateur est inférieure à la tension de la batterie, c’est donc la batterie qui prend « naturellement » le relais (on peut aussi assimiler la tension à une pression).
Pour information, la tension de la batterie est de l’ordre de 12.5 V, tandis que la tension de l’alternateur est de l’ordre de 14.5 V

Admettons que, dans un circuit de distribution d’eau, il y ait un château d’eau principal (l’alternateur) de très grande capacité et un autre château de plus petite capacité (la batterie). Lorsque le château principal est rempli et que le second est vide (pression à 0), le second château va se remplir jusqu’à sa capacité maximale. Toutefois, une fois rempli, la pression dans ce réservoir ne sera pas aussi importante que dans le premier château, donc c’est le premier château qui va continuer d’alimenter le réseau d’eau. En cas de consommation importante, le premier château pourrait se vider partiellement et la pression va donc diminuer. Si la pression d’eau développée par le château devient inférieure à celle du second château, alors l’eau du second château va commencer à alimenter le réseau, sans aucune intervention car c’est la différence de pression qui va faire que c’est l’un ou l’autre château qui alimente le réseau.
Lolo

08 janvier 2021 à 22h40

Bonjour,
Quid des alterno-demarreurs, est-ce qu'ils ont des spécificités pour supporter le côté réversible ?
Guillaume Darding [administrateur]

08 janvier 2021 à 23h27

Bonjour Lolo, effectivement, les alterno-démarreurs ont quelques spécifités.

Tout d'abord, il faut une électronique de puissance pour convertir le courant continu de la batterie en courant alternatif triphasé. Ensuite, il faut ajouter un capteur de position du rotor de l'alterno-démarreur pour ne pas générer d'à-coups en mode starter.

Enfin, il faut revoir le cheminement de la courroie, notamment le système de mise en tension qui doit supporter le côté reversible de l'alternodémarreur. Dans un cas, le moteur entraîne l'alterno-démarreur - en mode alternateur classique. Dans l'autre cas, c'est l'alterno-démarreur qui va entraîner la courroie - mode démarreur. La courroie va donc subir des sollicitations de sens opposés et dans les 2 cas, il faut assurer une bonne mise en tension.

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Commentaires
Guillaume Darding à propos de l'article «Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI»

Il y a 3 jours

Bonjour Giacomo et merci beaucoup pour tous vos encouragements ! Concernant le choix de la boîte, c'est essentiellement une question de confort de conduite, la différence en matière de consommation étant ténue. La boîte à double embrayage est agréable, on ne sent pas beaucoup (voire pas du tout) les changements de vitesse. Petit détail : en combinaison avec le régulateur adaptatif et la DSG, le régulateur peut gérer la vitesse du véhicule jsqu'à l'arrêt et repartir (presque automatiquement : il suffit d'une pression sur la pédale d'accélération). Dans le cas de la boîte manuelle, le régulateur se désactive en-dessous de 30 km/h. La DSG DQ200 n'a pas une très bonne réputation, mais il me semble que les choses se sont amélioriées depuis 2 ans. Pour le rodage, je préconise (mais sans élément factuel, plus par habitude et bon sens), de rouler les 2.000 premiers kilomètres en conduite souple (pas de régime haut, pas de forte charge). Il faut aussi rôder les freins et les pneus sur les premières centaines de kilomètres. Personnellement, avec le nombre d'équipements électroniques (écran central, virtual cockpit, feux LED, assistance de conduite, etc.), il est préférable de prolonger la garantie. Attention toujours aux restrictions kilométriques, généralement de l'ordre de 80.000/100.000 km (vu votre kilométrage annuel, ce ne devrait pas être un souci). On ne voit désormais plus grand chose sous le capot (capitonnage moteur), ni sous le moteur (carénage). Il faudra toujours porter une attention particulière au niveau d'huile et éviter dans la mesure du possible, d'attendre l'allumage du voyant moteur, avant de refaire l'appoint d'huile. Lorsqu'il neige, bien penser à dégager le logo à l'avant (présence du radar commandant le régulateur de vitesse et le freinage d'urgence en cas d'inattention) ainsi que les capteurs pour le stationnement. Concernant le SP95-E10, je n'ai pas de contre-indication à son sujet (non plus avec le FAP). Les effets du SP98 sont assez aléatoires d'un moteur à l'autre. Si vous voulez, vous pouvez effectivement faire les premiers pleins avec du SP98-E5. Ensuite, si vous repassez au SP95-E10 et que vous constatez un changement de sonorité, c'est que le SP98 a un effet bénéfique sur votre moteur. Au cours des 5.000 premiers kilomètres, il est inutile d'essayer de comparer la consommation avec un carburant ou l'autre car elle est susceptible d'évoluer (normalement à la baisse).

Giacomo à propos de l'article «Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI»

Il y a 3 jours

Bonjour Guillaume, article tout simplement exceptionnel. Ingé méca de formation, bien que ne faisant plus de méca depuis longtemps, votre article a été tout simplement agréable à lire et efficace dans la présentation. Un grand bravo ! Et un grand merci également à la richesse des commentaires, très éclairants. Je dois me séparer de ma Touran 2.0 TDI de 2004 (moteur AZV 136cv) qui n'a plus la fiabilité nécessaire avec ses 280 000km et une boite vieillissante. Faisant 10 max 15 000 km essentiellement routier ou autoroutier par an désormais, je m'oriente vers l'achat l'essence, une Touran III 1.5 TSI 150cv. Le dilemme reste le choix de la boite, BVM6 ou le DSG7 (HQ200), je pense privilégier le second. Compte tenu du profil couple (flat à 250Nm jusqu'à 3500t/min ) et puissance, que pensez vous de son mariage avec la DSG7 en terme de consommation, de fiabilité de la chaine cinématique en particulier l'embrayage et d'agrément de conduite ? Un conseil particulier pour le rodage sur ce moteur ? durée, profil de conduite ? J'ai noté que le SP95-E10 peut s'avérer suffisant si conduite style éco, l’œil sur la conso instantanée. Même dès les premiers pleins en rodage ? pas de contre-indication avec le FAP? Est-ce que le SP95-E10 (vs le SP98) impacte le couple et par là potentiellement l'embrayage à forte charge ? Prolonger la garantie constructeur d'une , deux ou trois ans, pensez vous que cela fasse sens ? Pour conclure, dans le cadre d'un contrôle visuel de l'ensemble moteur, que conseilleriez-vous de regarder régulièrement sous le capot et sous le moteur pour éviter des dérives et.... faire autant avec cette nouvelle touran qu'avec mon ancienne ? Merci d'avance, Giacomo

Guillaume Darding à propos de l'article «Présentation moteur : Alpine A110 et Megane R.S.»

Il y a 7 jours

Bonjour cyril5R et merci pour vos encouragements ! Je n'ai pas la nature exacte des changements, mais par expérience, je peux affirmer que : - concernant les pistons et les soupapes d'échappement, il s'agit certainement d'un changement matière (matériau plus résistant aux hautes températures et/ou vibrations - concernant le volant moteur, il est certainement recalibré (masses, raideur des ressorts) - pour la pompe à huile, elle a certainement une plus grande capacité

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