Brevet FR2597167A1 — publié le 19871016

La présente invention concerne un procédé de ventilation d'un volume, dans lequel la vitesse de rotation d'un moteur de ventilateur est commandée par une horloge à fréquence et/ou durée d'impulsion variables. De tels procédés sont applicables par exemple à la ventilation de locaux dans des immeubles, afin d'éviter une surchauffe, et présentent l'avantage d'une faible dissipation par rapport à la commande analogique de la vitesse de rotation du moteur de ventilateur, à l'aide de résistances additionnelles par exemple. Le brevet de la République fédérale d'Allemagne n 23 20 531 décrit un tel procédé dans lequel le moteur de ventilateur est commandé par une horloge afin de réduire le bruit du ventilateur. Ce procédé connu présente toutefois l'inconvénient de ne comporter aucune mesure de protection du ventilateur et de l'horloge contre 15 le blocage du ventilateur, c'est-à-dire que l'horloge continue à commander le moteur du ventilateur quand ce dernier est par exemple bloqué par des objets oubliés par le personnel d'entretien ou aspirés par le ventilateur même et entravant ou interdisant la rotation de la roue du ventilateur. Il peut en résulter des défauts du moteur de 20 ventilateur, tels que le grillage de l'enroulement du moteur, ou une destruction ou un dérangement fonctionnel de l'horloge. L'invention vise à protéger dans de tels procédés, d'une façon simple et économique, le ventilateur et l'horloge contre les détériorations en cas de blocage du ventilateur. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la f.c.é.m. produite par le moteur de ventilateur est mesurée pendant les intervalles entre impulsions d'horloge; et l'horloge est coupée quand la f.c.é.m. tombe au-dessous d'un seuil prédéterminé. L'invention tire parti du fait qu'aucune tension de commande n'est appliquée aux sorties du moteur de ventilateur quand ce dernier est commandé par une horloge dans les intervalles entre impulsions. La rotation du moteur de ventilateur produit une f.c.é.m. dont la valeur est souvent négligeable par rapport à la tension de commande de l'horloge, mais qui est mesurable de façon simple et économique 35 pendant les intervalles entre impulsions, en l'absence de tension de 2 2597167 commande. La f.c.é.m. produite est également une mesure de la vitesse de rotation du moteur de ventilateur. Lorsque la f.c.é.m. tombe au-dessous d'un seuil prédéterminé, on admet que le ventilateur est bloqué et l'horloge est coupée selon l'invention. Aucune 5 tension n'est alors plus appliquée au moteur de ventilateur bloqué et ce dernier ainsi que l'horloge sont protégés de façon fiable contre les surcharges. Des défauts et dérangements fonctionnels du moteur de ventilateur et de l'horloge sont ainsi évités à coup sir. Il est particulièrement avantageux de choisir le seuil en fonc10 tion du rapport des impulsions d'horloge, afin de couper l'horloge dans le cas non seulement d'un arrêt total du ventilateur, mais aussi d'une résistance accrue à la rotation de ce dernier. Le rapport d'impulsion est une mesure de la tension moyenne appliquée au moteur de ventilateur et par suite de sa vitesse de rotation pour des résis15 tances électriques et mécaniques données. La f.c.é.m. produite par le moteur de ventilateur est pratiquement proportionnelle à la vitesse de rotation, de sorte qu'une f.c.é.m. prédéterminée est produite dans le moteur pour un rapport d'impulsion prédéterminé. Lorsque la f.c.é.m. mesurée est inférieure au seuil choisi en fonction du rapport d'im20 pulsion, on admet que les résistances du moteur de ventilateur ont augmenté par suite d'une entrave à la rotation de la roue du ventilateur par exemple et l'horloge est coupée. Le moteur de ventilateur présente une vitesse de rotation plus faible pendant qu'après le démarrage et produit ainsi une f.c.é.m. 25 plus faible. Il est donc particulièrement avantageux de supprimer la mesure et/ou l'évaluation de la f.c.é.m. pendant un intervalle de temps prédéterminé après le démarrage du moteur, faute de quoi ce démarrage risque de provoquer la coupure de l'horloge. Il est également avantageux de choisir l'intervalle de temps en fonction du rapport des impulsions d'horloge, afin de tenir compte d'un temps éventuellement plus long pour le démarrage du moteur de ventilateur jusqu'à une vitesse de rotation élevée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un 35 exemple de réalisation et du dessin annexé sur lequel: 3 2 597 1 67 la figure 1 représente le schéma très simplifié d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; la figure 2 représente un diagramme de la tension de commande à la sortie de l'horloge en fonction du temps; et la figure 3 représente un diagramme de la tension aux bornes du moteur de ventilateur en fonction du temps. Sur la figure 1, la borne négative de la source de courant électrique (B), réalisée sous forme d'une batterie de véhicule automobile, est reliée à la première borne d'un moteur (M) de ventilateur, 10 à une horloge (T) et à la borne, située du c8té de l'indexeur de consigne, d'un diviseur de tension constitué par l'indexeur de consigne (P) et un capteur de température (F). L'indexeur de consigne (P) est réalisé sous forme d'un potentiomètre de réglage. Le capteur de température (F) est réalisé sous forme d'une thermistance à coeffi15 cient négatif de température. Un interrupteur (S) permet de relier la borne du diviseur de tension située du c8té du capteur de température, l'horloge (T) et un étage de sortie à la borne positive de la batterie (B). L'étage de sortie (E) est avantageusement réalisé sous forme d'un interrupteur de puissance électronique qui commute 20 la liaison entre la borne positive de la source de courant (B) et la seconde borne du moteur (M) de ventilateur en fonction des impulsions de commande de l'horloge (T). L'interrupteur (S) est réalisable sous forme de contacteur d'allumage-démarrage d'un véhicule automobile, de sorte que le branchement de l'allumage ferme l'interrupteur (S). 25 L'horloge (T) délivre les impulsions d'horloge à l'étage de sortie (E) par une ligne (I). La tension (K) aux bornes du moteur de ventilateur est prélevée entre la seconde borne de ce dernier et l'étage de sortie (E), puis transmise à l'horloge (T) par une ligne de contr6le (K). L'horloge (T) reçoit en outre sous forme de grandeur d'en30 trée la tension prélevée sur le point milieu du diviseur de tension, entre l'indexeur de consigne (P) et le capteur de température (F). Le dispositif représenté à la figure 1 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention fait partie de la régulation de température du moteur d'un véhicule automobile. D'autres éléments du dis35 positif nécessaire à la mise en oeuvre de la réalisation de tempé- 4 2597167 rature du moteur ne sont pas représentés sur la figure 1: une roue de ventilateur fixée sur l'arbre du moteur (M) de ventilateur, un échangeur de chaleur affecté au ventilateur, qui est constitué par le moteur (M) et une roue, et un moteur à combustion interne et refroidissement par eau qui, avec l'échangeur de chaleur de l'eau de refroidissement, forme un circuit de refroidissement fermé. Le volume qui doit être ventilé dans ce cas ou dont la température doit être réglée, est le volume de l'échangeur de chaleur parcouru par l'air. L'échangeur cède la chaleur produite par le moteur à combustion interne et transportéepar l'eau de refroidissement de ce dernier à l'air qui circule dans l'échangeur de chaleur. Pour la régulation de la température de l'échangeur de chaleur et par suite de la température de l'eau de refroidissement du moteur et de ce dernier, il est avantageux d'insérer le capteur de tempéra15 ture (F) dans le flux d'eau de refroidissement du moteur. L'indexeur de consigne (P) permet un préréglage de la tension sur la prise centrale du diviseur de tension et par suite de la tension de commande appliquée à l'horloge. Le fonctionnement du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé 20 selon l'invention est décrit ci-dessous à l'aide des diagrammes des figures 2 et 3. Le dispositif est prêt à l'emploi après le branchement de l'allumage et par suite la fermeture du contacteur d'allumage-démarrage (S). La température de l'eau de refrodissement du moteur à combustion 25 interne est par hypothèse nettement inférieure à la valeur admissible à l'instant de branchement de l'allumage. Le capteur de température (F) présente alors aussi une température plus basse et sa résistance électrique est donc élevée. La tension sur la prise centrale du diviseur de tension est ainsi faible, de sorte que l'horloge (T) ne transmet aucune impulsion à l'étage de sortie (E) par sa ligne (I) et l'interrupteur électronique de l'étage de sortie (E) demeure ouvert. La seconde borne du moteur de ventilateur n'est donc pas reliée à la borne positive de la batterie (B) et ce moteur demeure au repos. Après son démarrage, le moteur à combustion interne produit 2 597167 notamment de la chaleur qui est absorbée par l'eau de refroidissement puis distribuée dans le circuit de refroidissement et l'échangeur de chaleur. Il en résulte une élévation de la température de l'eau de refroidissement et de la température du capteur de tempéra5 ture (F), dont la résistance électrique diminue. La tension sur la prise centrale du diviseur de tension augmente par suite vers la tension d'alimentation positive de la batterie (B) et dépasse un seuil prédéterminé, de sorte que l'horloge (T) délivre des impulsions d'horloge à l'étage de sortie (E) par la ligne (I). L'étage de sortie 10 (E) relie ensuite la seconde borne du moteur (M) de ventilateur à la borne positive de la batterie (B), au rythme des impulsions d'horloge, de sorte que le moteur de ventilateur démarre. Après le démarrage à partir de l'arrêt, le moteur (M) de ventilateur atteint au bout d'un temps prédéterminé une vitesse de rota15 tion correspondant au rapport des impulsions délivrées par l'horloge (T). Lorsque cette vitesse de rotation est atteinte, la chute de tension aux bornes du moteur (M) du ventilateur est appliquée à l'horloge (T) par la ligne de contr8le (K) et la ligne d'alimentation négative de la source de courant (B), puis mesurée et évaluée par l'horloge. La figure 3 représente la tension aux bornes (IK) du moteur (M) du ventilateur, tandis que la figure 2 représente la tension de commande (US) des impulsions d'horloge appliquées au moteur (M) du ventilateur en fonction du temps. La fréquence des impulsions d'horloge est fixe et d'environ 25 Hz sur la figure 2, tandis que le rap25 port des impulsions d'horloge est choisi en fonction de la température du capteur (F) ou de la tension sur la prise centrale du diviseur de tension. Un rapport d'impulsion de 1/1 est représenté à titre d'exemple sur la figure 2. On voit que les impulsions d'horloge (1) alternent avec les intervalles (2). Pendant les impulsions d'horloge 30 (1), la tension d'alimentation (UB) de la batterie (B) est appliquée aux bornes du moteur (M) de ventilateur. Aucune tension de batterie (UB) n'est appliquée aux bornes du moteur (M) pendant les intervalles (2) entre impulsions d'horloge. La tension (UK) aux bornes du moteur (M) de ventilateur pré35 sente une variation temporelle différente. Le contour des impulsions 6 2597167 d'horloge (3) est par exemple arrondi par suite des rémanences du moteur à aimants permanents. Mais surtout la tension aux bornes mesurée pendant l'intervalle (4) entre impulsions d'horloge n'est pas de 0 V comme dans le cas des impulsions d'horloge de la figure 2. Cette tension mesurée non nulle est la f.c.é.m. produite par le moteur électrique et résulte essentiellement du mouvement de l'enroulement du moteur dans des champs magnétiques, en particulier dans le cas des moteurs électriques à aimants permanents. Cette f.c.é.m. (4), facile à mesurer pendant les intervalles 10 entre impulsions d'horloge, est utilisée selon l'invention pour déterminer la rotation du moteur de ventilateur. La f.c.é.m. (4) mesurable est pratiquement proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur (M) de ventilateur, ce qui permet de déterminer non seulement l'arrêt de ce moteur, mais aussi une rotation difficile due par exemple à des résistances mécaniques plus élevées. Cette f.c.é.m. mesurée est comparée à un seuil (G) prédéterminé pour déterminer ces états de blocage du moteur (M) de ventilateur. Lorsque la f.c.é.m. mesurée est supérieure au seuil (G) prédéterminé, on admet que la rotation du moteur (I) de ventilateur n'est pratiquement pas entravée 20 et l'horloge (G) continue à délivrer par la ligne (I) des impulsions d'horloge à l'étage de sortie (E) pour la commande du moteur (M) de ventilateur. Lorsque la f.c.é.m. mesurée est par contre inférieure au seuil (G) prédéterminé, on admet que la rotation du moteur (M) de ventila25 teur est entravée par des résistances mécaniques ou électriques plus élevées et l'horloge (T) interrompt la transmission d'impulsions d'horloge à l'étage de sortie (E) par la ligne (I). Cette disposition interdit de façon simple et économique la poursuite de la commande par l'horloge (T) du moteur (M) de ventilateur en cas d'entrave à 30 la rotation de ce dernier. Un grillage de l'enroulement du moteur (M) est ainsi évité à coup sûr. L'horloge (T) et surtout l'étage de sortie (E) sont également protégés contre les surcharges et les défauts ou perturbations fonctionnelles qui en résultent. La f.c.é.m. produite par le moteur (M) de ventilateur étant pratiquement proportionnelle à sa vitesse de rotation, il est parti- 7 2 597167 culièrement avantageux de choisir le seuil (G) prédéterminé en fonction du rapport des impulsions de l'horloge (T). La mesure directe de la f.c.é.m. du moteur (M) de ventilateur directement à ses bornes présente l'avantage que les chutes de ten5 sion dues à des résistances de passage de lignes électriques par exemple sont faibles et que la valeur souvent très faible de la f.c.é.m. mesurée n'est pas réduite encore par de telles résistances de passage. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'inven10 tion selon figure 1 est un dispositif de régulation de température du moteur, dans lequel la vitesse de rotation du moteur (M) du ventilateur varie en fonction de la température de l'eau de refroidissement ou de celle du capteur (F) de température. Il est également possible d'appliquer le procédé selon l'invention à des ventilations 15 plus simples, par exemple dans les habitacles de voiture, avec possibilité de branchement manuel et le cas échéant échelonné de la fonction du moteur (M) de ventilateur. Une protection du moteur (M) de ventilateur et de l'horloge (T) est également souhaitable dans ces cas et garantie par l'application du procédé selon l'inven20 tion. Il est en outre possible d'étendre le procédé selon l'invention en prévoyant un réenclenchement automatique de l'horloge (T) après la détection d'un état de surcharge et la coupure de l'horloge (T), de sorte que cette dernière redémarre par exemple après un nouvel 25 intervalle de temps prédéterminé pour faire de nouveau tourner le moteur (M) de ventilateur. Lors de l'apparition d'un état de surcharge, des moyens de signalisation peuvent être actionnés pour indiquer ce dernier ou des moyens de commutation pour couper le moteur à combustion interne 30 par exemple. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 8 2597167 Revendications 1. Procédé de ventilation d'un volume, dans lequel la vitesse de rotation d'un moteur de ventilateur est commandée par une horloge à fréquence et/ou durée d'impulsion variables, ledit procédé étant caractérisé en ce que la f.c.é.m. (4) produite par le moteur (M) de ventilateur est mesurée pendant les intervalles (2) entre impulsions d'horloge; et l'horloge (T) est coupée quand la f.c.é.m. (4) tombe au-dessous d'un seuil (G) prédéterminé. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé par la mesure de la 10 f.c. é.m. (4) aux bornes du moteur (M) de ventilateur. 3. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le seuil (G) est choisi en fonction du rapport des impulsions d'horloge. 4. Procédé selon revendication 1, caractérisé par la suppression de la mesure et/ou de l'évaluation de la f.c.é.m. pendant un inter15 valle de temps prédéterminé après le démarrage du moteur de ventilateur à partir du repos. 5. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle de temps est choisi en fonction du rapport des impulsions d'horloge. 6. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence d'horloge est fixe et égale en particulier à 25 Hz environ. 7. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence d'horloge et/ou la durée d'impulsion sont choisies en fonction de la température ambiante. 8. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le volume ventilé est le compartiment moteur ou l'habitacle d'un véhicule automobile. 9. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le volume ventilé est une chambre de refroidissement d'un moteur à combustion 30 interne de véhicule, parcourue par l'eau de refroidissement de ce dernier et faisant partie d'un circuit de refroidissement du moteur, de type fermé en particulier; le circuit de refroidissement comporte un échangeur de chaleur; et le ventilateur est affecté à l'échangeur de chaleur.