Brevet FR2770945A1 — publié le 19990514

Etat de la technique L'invention concerne un dispositif pour le démar- rage d'un moteur, avec un système de limitation qui limite une intensité du moteur et/ou sa puissance à une première va- leur maximale. On connaît déjà par le document DE 42 10 213 Ai un système qui sert à commander un servomoteur à courant con- tinu dans des véhicules à moteur. Pour avoir l'assurance que l'élément de réglage peut être déplacé à partir de sa position finale à chaque instant par le moteur, on dispose dans la liaison entre le système de contrôle et la tension d'alimentation positive une liaison électriquement conductrice, mettant en pont le régu- lateur de tension, avec un système de branchement. Si l'on détecte un courant de démarrage du moteur, le système de branchement met en court-circuit le régulateur de tension. Le système de protection demeure toutefois aussi activé dans ce cas de fonctionnement. Avantages de l'invention Le dispositif qui sert à mettre en marche un mo- teur comprend une limitation de l'intensité du moteur et/ou la puissance à une première valeur maximale. Il se caracté- rise par le fait qu'on prévoit un circuit d'impulsions de dé- marrage qui met hors service la limitation à partir de l'instant ou le moteur démarre pour un certain temps. La brève désactivation de la limitation permet d'avoir une in- tensité allant jusqu'à l'intensité de court-circuit du moteur et assure de cette façon le démarrage du moteur. Le couple initial de décollement du moteur qui est fonction des tolé- rances de fabrication et qui varie en fonction de la durée de vie du moteur est sûrement dépassé. En cas de charges mécani- ques élevées, par exemple en cas de givrage d'un moteur de soufflante, la suppression brève de la limitation augmente la probabilité d'un démarrage du moteur. Un dimensionnement ap- proprié de l'intervalle de temps garantit une protection du moteur et des circuits électroniques du moteur contre les surcharges pour le cas critique o le moteur se bloque. Dans ce cas le fait que le moteur est en fonctionnement normal ou est arrêté par un système de protection, ne joue aucun rôle. Si le moteur est alimenté avec une valeur de consigne relati- vement basse, on peut utiliser le circuit d'impulsions de dé- marrage pour engendrer pendant un bref instant une valeur de consigne plus élevée qui assure le démarrage du moteur. On peut réaliser le circuit d'impulsions de démarrage soit sous la forme d'un circuit autonome soit l'intégrer dans le cir- cuit électronique de régulation. On peut abaisser le courant de court-circuit en cas de défaut, car il ne doit plus garan- tir le démarrage du moteur. Ceci se répercute en particulier de façon positive sur la conception des semi-conducteurs de puissance. Selon un développement approprié il est prévu que le circuit d'impulsions de démarrage limite l'intensité du courant du moteur et/ou la puissance à une seconde valeur maximale. On peut choisir cette seconde valeur maximale de telle sorte que d'une part est assuré la mise en route du mo- teur et d'autre part que ni le moteur ni le circuit électro- nique du moteur ne sont sollicités de façon excessive. Le circuit électronique du moteur est conçu en fonction de cette seconde valeur maximale. Selon un configuration avantageuse on compare une valeur de consigne qui est amenée à un régulateur de l'inten- sité du moteur ou de la tension du moteur à un seuil pour dé- terminer l'instant du démarrage. La valeur de consigne dont on dispose pour la régulation sert au circuit d'impulsions de démarrage de grandeur d'entrée, pour identifier la mise en marche. On peut se passer dans ce cas d'un dispositif supplé- mentaire de détection de signaux. Selon une autre configura- tion on exploite un signal d'un élément de manoeuvre qui commande le moteur. Les variations des signaux qui sont en- treprises par l'utilisateur conduisent directement à une ac- tivation du circuit d'impulsions de démarrage. Selon d'autres développements appropriés on ex- ploite une mesure de la vitesse de rotation du moteur, de la tension du moteur ou de l'intensité du moteur pour déterminer l'instant du démarrage. Ces grandeurs sont déjà aussi à la disposition du régulateur, de telle sorte que l'on se passe d'une détection supplémentaire de signaux. Selon une configuration on exploite une activa- tion de la limitation pour déterminer l'instant du démarrage. Quand a lieu une limitation d'une grandeur du moteur, le cir- cuit d'impulsions de démarrage supprime celle-ci pendant une durée déterminée. Le circuit d'impulsions de démarrage n'est seulement activé qu'en cas de besoin. Selon une autre configuration on peut définir au 1(I préalable de façon fixe l'intervalle de temps. La fixation sur une grandeur déterminée simplifie la construction du cir- cuit d'impulsions de démarrage. En règle générale il suffit d'avoir un intervalle de temps qui repose sur des valeurs ex- périmentales, pour réaliser une mise en route sûre du moteur. Selon des développements appropriés l'intervalle de temps dépend d'une mesure de la vitesse de rotation du mo- teur, de la tension du moteur ou de l'intensité du moteur. Un intervalle de temps variable prend en compte les cas de charge différents du moteur correspondant et des processus respectifs de démarrage. Les grandeurs mentionnées fournis- sent des indications pour savoir si le moteur a déjà atteint le plein régime. Si c'est le cas, il n'est plus nécessaire d'avoir pour la suite du fonctionnement une mise hors service du dispositif de limitation. Dans d'autres cas on laisse ar- river pendant un temps plus long par exemple une intensité plus élevée au moteur. Par exemple dans le cas ou des moteurs de ventilateurs sont givrés il y a lieu de compter sur une mise en route dans le cas d'une commande suffisamment longue de puissance plus élevée. 3( Selon une configuration avantageuse l'intervalle de temps dépend de la quantité d'énergie que l'on amène au moteur. De cette façon on a l'assurance que le moteur et le circuit électronique du moteur ne sont pas sollicités de fa- çon excessive, quand la quantité d'énergie amenée, permise au maximum, est choisie en conséquence. L'invention est caractérisée en ce qu'on prévoit un circuit d'impulsions de démarrage qui met hors service le système de limitation pendant un intervalle de temps à partir de l'instant de démarrage du moteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le circuit d'impulsions de démarrage limite l'intensité du moteur et/ou sa puissance à une deuxième valeur maximale; - le circuit d'impulsions de démarrage délivre à partir de l'instant du démarrage pendant un intervalle de temps un signal de réglage à un étage final qui exerce une influence sur l'intensité du moteur et/ou sur la tension du moteur; - on compare une valeur de consigne amenée à un régulateur de l'intensité ou de la tension du moteur, à une valeur de seuil pour déterminer. l'instant du démarrage; - on exploite un signal d'un élément de manoeuvre qui com- mande le moteur pour déterminer l'instant du démarrage; - on exploite l'intensité du moteur pour déterminer l'instant du démarrage et/ou l'intervalle de temps; - on exploite une activation du dispositif de limitation pour déterminer l'instant du démarrage; - on peut définir au préalable de façon fixe l'intervalle de temps. Dessins La présente invention va être décrite ci-après plus en détail à partir de plusieurs modes de réalisation, représentés sur les dessins annexés, sur lesquels: - les figure 1, 2 et 5 montrent des schémas par blocs d'exem- ples possibles de réalisation et - les figures 3 et 4 montrent des déroulements possibles de courbes caractéristiques de limitation. Description de l'exemple de réalisation. 3() On relie un raccordement d'un moteur 10 au pâle plus d'une tension d'alimentation. La tension du moteur Um retombe sur le moteur 10. Une intensité Im du courant s'écoule via un dispositif de réglage du moteur 12 vers la masse. Le dispositif de réglage du moteur 12 consiste en une résistance série 16, par rapport à laquelle est monté en pa- rallèle un circuit d'impulsions de démarrage 18a. Selon la figure 2 l'intensité Im du moteur s'écoule via un étage terminal 20 vers la masse. A partir d'une valeur de consigne 14 et d'une valeur réelle 24 un ré- gulateur 22 qui comprend un dispositif de limitation 26, forme un signal de commande pour l'étage final 20. Le régula- teur 22 peut être contourné par le circuit d'impulsions de démarrage 18b. La figure 3 montre l'évolution dans le temps d'une courbe caractéristique de la limitation 26. En commen- çant par un instant de démarrage Ts on a une deuxième valeur maximale G2 qui est valable jusqu'à l'instant Ti pour un in- tervalle de temps T. A partir de l'instant T1 une première valeur maximale G1 est active. Des déroulements possibles de la première valeur maximale et de la deuxième valeur maximale Gl, G2a, G2b en fonction de l'intensité du moteur Im et de la tension du moteur Um ressortent de la figure 4. La première valeur maximale G1 augmente de façon linéaire, jusqu'à at- teindre une intensité du moteur Im qui n'est pas dépassée. On obtient un première évolution de la seconde valeur maximale G2a par une translation de la première valeur maximale Gi vers le haut d'une intensité constante Im du moteur. Une deuxième évolution possible de la seconde valeur maximale G2b consiste en une limitation de l'intensité Im du moteur. On a représenté un autre exemple de réalisation de l'invention sur la figure 5. Le régulateur 22 est consti- tué sous la forme d'un régulateur analogique de la tension du moteur Um, auquel est superposée la limitation 26. La courbe caractéristique du dispositif de limi- tation 26 pourrait par exemple prendre le parcours représenté à la figure 4 de la première valeur maximale Gl. On peut met- tre en service le dispositif de limitation 26 en ouvrant un 3(0 interrupteur 28 du circuit d'impulsions de démarrage 18c pen- dant un intervalle de temps T. Pour déterminer l'instant du démarrage Ts on amène dans l'exemple de réalisation selon la figure 5 la valeur de consigne 14 au circuit d'impulsions de démarrage 18. L'exemple de réalisation selon la figure 1 pour- rait faire partie d'un circuit servant à régler la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu en branchant des ré- sistances. La résistance 16 détermine le niveau le plus bas de la vitesse de rotation qui est activé lors du branchement du moteur 10. La résistance série 16 limite l'intensité Im du moteur en cas de démarrage. Le circuit d'impulsions de démarrage 18a est en parallèle avec la résistance série 16 et peut par exemple la court-circuiter en actionnant un élément de manoeuvre non re- présenté. A l'instant Ts de démarrage du moteur 10 l'inter- rupteur est fermé et après l'écoulement de l'intervalle de temps T il s'ouvre à nouveau. De cette façon la limitation du 1 courant qui est réalisée par la résistance série 16 est con- tournée en cas de démarrage et on laisse passer une intensité Im plus élevée dans le moteur, par exemple l'intensité de court-circuit du moteur lors du démarrage du moteur 10. On reconnaît l'instant du démarrage Ts quand un élément de ma- noeuvre - non représenté - est actionné pour activer le ni- veau le plus bas de la vitesse de rotation. Ce signal commande le circuit d'impulsions de démarrage 18a sous une forme telle que celui-ci court-circuite la résistance série 16. Après l'écoulement de l'intervalle de temps T on supprime ) à nouveau cette mise en court-circuit. Dans le deuxième exemple de réalisation selon la figure 2, le circuit d'impulsions de démarrage 18b contourne le régulateur 22, en prédéfinissant pour l'étage final 20 une autre grandeur ce réglage que le régulateur 22. Pour identi- fier l'instant du démarrage Ts le circuit d'impulsions de dé- marrage 18b compare la valeur de consigne 14 à une valeur de seuil. Au repos la valeur de consigne 14 prend la valeur zé- ro. Si la valeur de consigne 14 se modifie et dépasse dans ce cas la valeur de seuil, le circuit d'impulsions de démarrage 3) 18b interprète le dépassement de la valeur de seuil comme un souhait d'effectuer un démarrage du moteur. En commençant à l'instant du démarrage Ts le circuit d'impulsions de démar- rage 18b produit un signal de réglage pour le niveau terminal qui laisse passer une intensité dans le moteur Im, qui par exemple ne dépasse pas le deuxième déroulement de la deuxième valeur maximale G2b. Après l'intervalle de temps t le circuit d'impulsions de démarrage 18b ne délivre plus de signal de réglage à l'étage final 20. Si le régulateur 22 est réalisé sous la forme d'un régulateur numérique, le circuit d'impul- sions de démarrage 18b peut alors être aussi un composant du logiciel de régulation. Dans un troisième exemple de réalisation selon la figure 5 le régulateur 22 est réalisé sous la forme d'un ré- gulateur de la tension du moteur. Le dispositif de limitation 26 laisse passer au maximum une première valeur maximale G1, comme on l'a représenté à la figure 4. Le signal de sortie de l'amplificateur différentiel du dispositif de limitation 26 I) agit par l'intermédiaire d'une diode et de l'interrupteur 28 sur le signal de réglage du transistor du régulateur 22. Quand l'interrupteur 28.est fermé le dispositif de limitation 26 est actif. Lors du démarrage du moteur 10 à l'instant de démarrage Ts le circuit d'impulsions de démarrage 18c ouvre l'interrupteur 28 pendant un intervalle de temps T déterminé. Pendant l'intervalle de temps t la limitation 26 de l'inten- sité Im du moteur et/ou de sa puissance est supprimée. L'in- tensité Im du moteur peut prendre des valeurs qui dépassent la limitation. L'instant du démarrage Ts du moteur 10 est dé- tecté par une comparaison entre la valeur de consigne 14 et une valeur de seuil. En partant du troisième exemple de réalisation selon la figure 5, il est imaginable d'avoir d'autres varian- tes, et de mettre le dispositif de limitation 26 hors service pendant un intervalle de temps T. En fonctionnement normal l'entrée non inversante de l'amplificateur différentiel du dispositif de limitation 26 est alimentée par une tension de référence Uref. Si l'on augmente cette tension de référence Uref d'une tension constante, la première valeur maximale Gi se décale par exemple vers le haut, de telle sorte que s'éta- blit alors le premier déroulement de la deuxième valeur maxi- male G2a. Avec la même tension Um du moteur on laisse alors arriver au moteur une intensité Im plus élevée. Cette augmen- tation ou cette superposition de la tension de référence Uref commence à son tour à l'instant du démarrage Ts et se termine après l'intervalle de temps T. Une autre possibilité de mettre hors service la première valeur maximale G1 en faveur du second déroulement de la seconde valeur maximale G2b, consiste à interrompre le signal prélevé entre le moteur et le transistor. Il y a lieu dans cette branche, repérée par une flèche sur le dessin, d'ajouter un interrupteur qui est ouvert à l'instant du démarrage Ts pendant l'intervalle de temps T. Indépendamment de la tension Um du moteur une intensité déterminée Im du moteur n'est alors pas dépassée. Pour déterminer l'instant du démarrage Ts il est imaginable de recourir à d'autres variantes de processus. 1( Pour cela on peut utiliser en plus de la valeur de consigne 14 ou du signal de l'élément de manoeuvre aussi l'intensité Im du moteur. Si l'intensité Im du moteur ou son gradient dé- passe un seuil déterminé, on conclut qu'on est en présence d'un début de démarrage et que l'instant o le seuil est dé- passé coïncide avec l'instant du démarrage Ts. Il y a lieu aussi de surveiller la valeur réelle de la vitesse de rota- tion ou la tension Um du moteur en tant que mesures de la vi- tesse de rotation du moteur 10 quant à un dépassement d'un seuil, pour détecter un processus de démarrage. Selon une autre alternative on utilise pour dé- terminer l'instant du démarrage Ts le signal de sortie de l'amplificateur différentiel du limiteur 26. Si pendant le processus de démarrage l'intensité du moteur Im vient à at- teindre la première valeur maximale G1, il se produit alors un changement de signal de l'amplificateur différentiel. Le fait que la valeur maximale soit atteinte pour la première fois indique l'instant du démarrage Ts. L'intervalle de temps X peut prendre une valeur que l'on peut définir de façon fixe au préalable, et qui ga- rantit d'une part un démarrage sûr du moteur, d'autre part est si court que l'impulsion n'est pas audible ou décelable par le conducteur lors de l'utilisation du moteur pour la ré- gulation du ventilateur. Un intervalle de temps X dépend de grandeurs ca- ractéristiques actuelles du moteur 10 telles que par exemple l'intensité Im du moteur, la tension Um du moteur ou la vi- tesse de rotation du moteur. Ces grandeurs sont à leur tour comparées à un seuil, qui se différencie du seuil correspon- dant servant à déterminer l'instant du démarrage Ts. Les seuils respectifs doivent être dimensionnés de telle façon que les grandeurs caractéristiques du moteur qui sont exploi- tées, dépassent ceux-ci de façon sûre dans le cas d'un démar- rage. Dans ce but il y a lieu d'utiliser des déroulements typiques des courbes caractéristiques du moteur lors du dé- marrage. On active à nouveau le dispositif de limitation 26 lorsque, le seuil correspondant est atteint. Une autre possibilité de déterminer l'intervalle 1M de temps X consiste à comparer la quantité d'énergie reçue depuis l'instant du démarrage Ts avec une valeur limite. Comme mesure de la quantité d'énergie on utilise la surface qu'enferme le déroulement dans le temps de l'intensité Im du moteur, telle qu'on peut par exemple la détecter au moyen de la tension d'un condensateur. On peut aussi utiliser la ten- sion Um du moteur pour déterminer la quantité d'énergie. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans le cas des moteurs de soufflante, de préférence dans le cas des moteurs de soufflante d'installations de climatisa- tion, en amont desquels on monte un système de réglage de la vitesse de rotation. L'invention n'est pas toutefois limitée à cela. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Dispositif pour le démarrage d'un moteur, avec un système de limitation (26) qui limite une intensité (Im) du courant du moteur et/ou sa puissance à une première valeur maximale (Gi), caractérisé en ce qu' on prévoit un circuit d'impulsions de démarrage (18a, 18b, 18c) qui met hors service le système de limitation (26) pen- dant un intervalle de temps (T) à partir de l'instant (Ts) de io démarrage du moteur (10). 2 ) Dispositif selon la-revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'impulsions de démarrage (18a, 18b, 18c) limite l'intensité (Im) du moteur et/ou sa puissance à une deuxième valeur maximale (G2, G2a, G2b). 3 ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d'impulsions de démarrage (18a, 18b, 18c) délivre à partir de l'instant (Ts) du démarrage pendant un intervalle de temps (Tau) un signal de réglage à un étage final (20) qui exerce une influence sur l'intensité (Im) du moteur et/ou sur la tension (Um) du moteur. 4 ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' on compare une valeur de consigne (14) amenée à un régulateur (22) de l'intensité (Im) ou de la tension (Um) du moteur, à 3( une valeur de seuil pour déterminer l'instant du démarrage (Ts). ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' on exploite un signal d'un élément de manoeuvre qui commande le moteur (10) pour déterminer l'instant du démarrage (Ts) 6 ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, Il caractérisé en ce qu' on exploite une mesure de la vitesse de rotation du moteur (10) et/ou de la tension (Um) du moteur pour déterminer l'instant du démarrage (Ts) et/ou l'intervalle de temps (T). 7 ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' on exploite l'intensité (Im) du moteur pour déterminer l'ins- tant du démarrage (Ts) et/ou l'intervalle de temps (T).10 8 ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' on exploite une activation du dispositif de limitation (26) pour déterminer l'instant du démarrage (Ts). 9 ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' on peut définir au préalable de façon fixe l'intervalle de temps (T). 2() ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'intervalle de temps (t) dépend de la quantité d'énergie amenée au moteur (10).