Brevet FR2784818A1 — publié le 20000421

Module de variation de régime d'un moteur, notamment d'un pulseur d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation d'un véhicule automobile L'invention concerne un module de variation de régime d'un moteur, notamment d'un pulseur d'une installation de ventila- tion, chauffage et/ou climatisation d'un habitacle de véhicule automobile. Un module de ce type comporte habituellement plusieurs résistances connectées, d'une part, à une alimentation électrique et, d'autre part, au moteur, préférentiellement par l'intermédiaire d'un fusible de protection du module. Un tel module comporte généralement un commutateur relié aux résis- tances. Par exemple, ce commutateur peut comprendre un ou plusieurs interrupteurs pour court-circuiter au moins l'une des résistances, de sorte que le moteur fonctionne suivant une pluralité de régimes distincts. En pratique, l'alimentation électrique comporte une source de tension et chaque interrup- teur, en occupant l'une ou l'autre de ses deux positions, peut définir deux tensions distinctes aux bornes du moteur. Un inconvénient que présente ce type de module est lié au fait qu'un fort courant d'alimentation électrique du moteur traverse les résistances et, plus particulièrement, les composants du commutateur. En effet, les commutateurs des modules de variation connus nécessitent généralement un câblage important pour véhiculer des courants électriques de grandes intensités. Un commutateur de ce type, relié à un connecteur logé dans la planche de bord du véhicule, doit être dimensionné en conséquence. D'autres modules connus de variation de régime, à base de composants électroniques, ne comportent pas de résistance électrique du type décrit ci-avant. Leur structure permet, par l'intermédiaire de commandes électroniques, d'obtenir une variation continue du régime du moteur, et ne nécessite qu'un câblage réduit par rapport aux modules à résistances décrits L -IX T ci-avant. Cependant, de tels modules comportent des composants électroniques sophistiqués qui grèvent leur coût de fabrica- tion. La présente invention vient améliorer la situation. Elle porte alors sur un module de variation comprenant au moins une résistance et un commutateur propre à connecter ou non l'une des bornes de la résistance à une alimentation électrique, l'autre borne de la résistance étant connectée au moteur. Selon l'invention, le commutateur comporte un circuit électronique à composants propres à opérer avec un courant électrique de commande, sensiblement plus faible qu'un courant d'alimentation électrique du moteur traversant la résistance. Ainsi, le module selon l'invention conserve une structure à base d'au moins une résistance électrique, tandis que le commutateur relié à cette résistance, opère à partir de commandes électroniques de faible intensité de courant, et ne nécessite qu'un câblage réduit. Dans une réalisation plus élaborée du module selon l'inven- tion, celui-ci comporte une pluralité de résistances, préférentiellement montées en série avec un fusible de protection du type précité. En pratique, le commutateur comporte des moyens formant interrupteurs pour court-circuiter ou non au moins une résistance et/ou le fusible de protection. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, ces moyens formant interrupteurs comportent au moins un relais, de type à enroulements, et comprenant une bobine à inductance. Avantageusement, une diode est montée en parallèle avec cette bobine. En variante, les moyens interrupteurs peuvent comprendre au moins un transistor de puissance, de type à effet de champ. L'intensité d'un courant de commande qui alimente une bobine magnétique et/ou la grille d'un transistor à effet de champ, est avantageusement beaucoup plus faible que l'intensité du courant destiné à traverser les résistances et à alimenter le moteur. Préférentiellement, le module comporte trois résistances, tandis que le commutateur comporte au moins deux interrupteurs de sorte que le moteur fonctionne suivant au moins quatre régimes distincts. Selon une forme de réalisation plus élaboré, le commutateur comporte trois interrupteurs de sorte que le moteur fonctionne suivant huit régimes distincts. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparai- tront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1A représente une vue de dessus des résistances sérigrahiées d'un module de variation de régime d'un moteur, ainsi que leurs connexions, - la figure lB représente une vue de face de l'armature des connexions des résistances représentées sur la figure 1A, - la figure 1C représente le schéma équivalent du montage résistif, avec trois résistances en série, dans l'exemple décrit, - la figure 2 représente le schéma électrique d'un module de variation de régime d'un moteur selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 3 représente le schéma électrique d'un module de variation de régime d'un moteur selon un second mode de réalisation plus élaboré, et la figure 4 représente le schéma électrique d'un module de variation de régime d'un moteur avec des moyens formant interrupteurs comprenant des transistors à effet de champ, selon un troisième mode de réalisation. La description détaillée ci-après et les dessins annexés comprennent pour l'essentiel des éléments de caractère certain. Ils pourront non seulement servir à mieux faire comprendre l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. On se réfère tout d'abord à la figure 1A pour décrire les résistances d'un module de variation de régime d'un moteur, selon l'invention. Le moteur, dans l'exemple décrit, est destiné à entraîner en rotation la turbine d'un groupe moto- ventilateur, pour produire un flux d'air de ventilation, de manière à alimenter en air ventilé l'habitacle d'un véhicule automobile (non représenté). Dans l'exemple, le module de variation comporte trois résistances R1, R2 et R3 qui sont réalisées sous la forme de couches résistives, sérigraphiées sur un substrat isolé. Préférentiellement, les couches résistives sont réalisées dans un matériau comportant des fils de verre imprégnés. De manière à évacuer de la chaleur que dégagent ces résistances par effet Joule, le substrat isolé précité est réalisé dans un matériau thermiquement conducteur, préférentiellement un matériau comportant de l'aluminium, et le substrat comportant les résistances est interposé dans une veine d'air dans laquelle circule un flux d'air propre à alimenter l'habitacle du véhicule. En pratique, les couches minces sont déposées selon des motifs d'épaisseur, de largeur et de longueur respectives choisies, i!__ T gl- de manière à prévoir une valeur numérique pour chaque résistance, selon la Loi d'Ohm connue de l'homme du métier: R = p/(eL) o p est la résistivité du matériau, l la longueur du motif, L sa largeur et e son épaisseur. Les trois résistances R1, R2 et R3 sont déposées sur un film isolant le substrat métallique, et sont reliées par des pistes préférentiellement en cuivre P1, P2, P3, etc. Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure 1, les trois résistances R1, R2 et R3 sont montées en série. Les extrémités des motifs formant les bornes des résistances sont par ailleurs connec- tées à des pistes supplémentaires (non représentées) et reliées à des broches de connexion Bl et B2 pour la résistance R1, B2 et B3 pour la résistance R2, et B3 et B4 pour la résistance R3. Le substrat isolé S porte en outre un fusible de protection F connecté à la résistance R3, en série avec celle-ci. Dans l'exemple décrit, ce fusible F est un thermo- fusible, propre à interrompre un courant électrique dans les résistances, lorsque la température du substrat est supérieure à une température voisine de 184 C. En variante, ce fusible peut être une résistance dite "à coefficient en température positif", de valeur ohmique croissante avec la température. Les bornes du fusible F sont connectées, par l'intermédiaire de pistes électriques, aux broches B4 et B5. Les broches B1, B2, B3, B4 et B5 sont préférentiellement noyées dans une armature 53, par exemple en plastique, et qui comporte une ouverture 52 dans une excroissance 51, pour être fixée dans un conduit de ventilation d'air, ce qui permet avantageusement de refroidir le substrat métallique et, de là, permettre l'évacuation de la chaleur que dégagent les résistances par effet Joule. Dans l'exemple décrit, le moteur M (figure 2) est alimenté en tension U. A partir d'une tension d'alimentation V, voisine de 12 volts dans l'exemple, les résistances R1, R2 et R3 montées en série, agissent comme un pont diviseur en tension, et la valeur de la tension U aux bornes du moteur M dépend des résistances qui sont connectées et de la tension d'alimenta- tion V. Le terme "connectées" désigne ici les résistances traversées par un courant d'alimentation du moteur, d'intensité signifi- cative. Par exemple, dans le cas o l'une des résistances est courtcircuitée, l'intensité du courant qui la traverse est négligeable par rapport au courant d'alimentation du moteur, et cette résistance n'est pas connectée. Il est à noter en outre que le fusible F comporte une résistance propre, prédéterminée, et dont la valeur de la tension U peut dépendre, comme on le verra plus loin. Ainsi, les résistances du module de variation sérigraphiées sur un substrat sont interposées dans une veine d'air de l'installation de ventilation chauffage et/ou climatisation précitée. Les broches B1 à B5 sont habituellement connectées à un commutateur, relié lui-même à un organe de commande logé dans une planche de bord de l'habitacle du véhicule (non représentés). La broche Bi est reliée à une source en tension V et la broche B5 est reliée au moteur 8 (figure 2). Selon l'invention, le commutateur comporte un circuit électronique dont les composants sont agencés pour fonctionner au moyen d'un faible courant électrique de commande, ce qui permet de limiter les câblages de liaison entre le commutateur et l'ensemble résistif du module R1,R2,R3. On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire le schéma équivalent d'un module de variation de vitesse selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, le commutateur comporte deux relais à enroulements E1 et E2, coopérant, dans l'exemple décrit, avec un interrupteur Il et deux interrupteurs I2 et 13, respectivement. En pratique, chaque enroulement comporte une bobine d'induction apte à ouvrir ou fermer un interrupteur en générant ou non un flux d'induction magnétique. Avantageu- sement, chaque enroulement est connecté, en parallèle, à une diode D, ce qui permet d'augmenter les performances des bobines d'inductance, selon un procédé connu de l'homme du métier. Ainsi, les relais à enroulements El et E2 sont agencés pour opérer en fonction d'une commande électronique en C2 et C3, respectivement. Lorsque l'interrupteur Il est fermé, la résistance R1 est court-circuitée. Lorsque l'interrupteur I2 est fermé, les résistances R2 et R3, ainsi que le fusible F, sont court-circuités. Enfin, lorsque l'interrupteur I3 est fermé, les résistances R1 et R2 sont court-circuitées. Lorsque les deux commandes électroniques C2 et C3 sont à un niveau haut (V = 12 volts dans l'exemple), les trois interrupteurs Il, I2 et I3 sont ouverts, et la résistance équivalente du pont diviseur en tension est sensiblement égale à la somme des résistances Ri, R2, R3 ajoutée à la résistance interne RF du fusible F. La tension U aux bornes du moteur est voisine de 3 volts, dans l'exemple décrit. Lorsque la commande électronique en C2 est à un niveau bas (V = 0 volt dans l'exemple), tandis que la commande électro- nique en C3 est à un niveau haut, la résistance équivalente du pont diviseur en tension est sensiblement égale à une résistance de contact de l'interrupteur Il ajoutée à la la somme des résistances R2, R3 et RF. La tension U aux bornes du moteur est, dans l'exemple, voisine de 5 volts. Lorsque la commande électronique en C2 est à un niveau haut tandis que la commande électronique en C3 est à un niveau bas, la résistance du pont diviseur en tension est équivalente à la mise en parallèle de deux résistances, l'une équivalente à la somme d'une résistance de contact de l'interrupteur I2 et de la résistance R1, et l'autre équivalente à la somme des résistances R3, RF et d'une résistance de contact de l'interrupteur I3. La tension U aux bornes du moteur est voisine de 7 volts, dans l]exemple. Lorsque les commandes électroniques en C2 et C3 sont toutes deux à un niveau bas, la résistance du pont diviseur en tension est équivalente à deux résistances de contact, celle de l'interrupteur Il et celle de l'interrupteur I2. La tension aux bornes du moteur est voisine de 12 volts. En pratique, les interrupteurs Il, I2 et I3 sont montés à cheval sur deux pistes conductrices déposées sur le substrat isolé S. Les bobines des enroulements E1 et E2 sont agencées en regard de ces interrupteurs, et sont connectées aux points C2 et C3 par l'intermédiaire de câblages réduits, selon l'un des avantages principaux que procure l'invention. On se réfère maintenant à la figure 3 pour décrire un module de variation de régime d'un moteur selon un second mode de réalisation de la présente invention. Dans ce second mode de réalisation, le commutateur est relié à une troisième bobine à enroulement E3 à laquelle est connectée une diode D3 en parallèle. Cette bobine E3 est agencée pour coopérer avec un interrupteur I4 apte à ouvrir ou fermer la liaison entre la résistance R3 et le fusible F. Le relais formé par la bobine E3 mise en parallèle avec la diode D3, peut être commandé à partir d'une commande électronique en C4. Tant que la commande électronique en C4 est à un niveau bas (V = 0 volt), les valeurs de résistance successives que peut prendre le pont diviseur en tension sont équivalentes à celles décrites ci- avant. Dans ce second mode de réalisation, les valeurs des résistances Ri, R2 et R3 sont choisies de sorte que les valeurs successives que peut prendre la tension U aux bornes du moteur sont voisines de 3 volts, 4 volts, 8 volts et 12 volts, dans les configurations des interrupteurs pour lesquelles cette tension était de 3 volts, 5 volts, 7 volts et 12 volts dans le premier mode de réalisation décrit précédemment. Lorsque les commandes électroniques en C3 et en C4 sont toutes deux à un niveau haut, le moteur 8 n'est pas alimenté et sa tension U est pratiquement nulle, indépendamment du fait que l'interrupteur Il soit ouvert ou fermé. 1etT1 -.1TT* Si la commande électronique en C4 est à un niveau haut tandis que la commande électronique en C3 est à un niveau bas, la résistance du pont diviseur en tension est équivalente à la résistance Ri ajoutée à la résistance de contact de l'interrupteur I2, si la commande électronique en C2 est à un niveau haut. La tension aux bornes du moteur vaut alors, dans l'exemple décrit, environ 6 volts. Par contre, si la commande électronique en C2 est à un niveau bas, la résistance du pont diviseur en tension est équivalente à deux résistances de contact, celle de l'interrupteur Il et celle de l'interrupteur I2, et la tension aux bornes du moteur U est voisine de 11,5 volts. Ainsi, dans le premier mode de réalisation de l'invention, le nombre de régimes possibles du moteur avec deux relais est de quatre, tandis que dans le second mode de réalisation, le nombre de régimes de moteur possibles est de huit en utilisant trois relais. En variante du second mode de réalisation précité, il peut être prévu d'équiper le commutateur de transistors de puissance à effet de champ, en technologie MOS. On se réfère alors à la figure 4 pour décrire un module de variation selon un troisième mode de réalisation de l'inven- tion. Chaque relais de la figure 3 est remplacé par un transistor à effet de champ dans la figure 4. La grille de chaque transistor T1, T2, T3 et T4 reçoit une commande électronique en C2, C3 et C3, C4, respectivement. La source du transistor T1 est connectée à la première borne de la résistance Ri, tandis que le drain de T1 est connecté d'une part à la première borne de la résistance R2 et d'autre part à la source du transistor T2. Le drain de T2 est connecté au moteur 8. Par ailleurs, la source de T3 est connectée à la première borne de la résistance R1, tandis que le drain de T3 est connecté à la première borne de R3. Enfin, la source de T4 est connectée à R3, tandis que son drain est connecté au fusible F. Ainsi, le transistor Tl est agencé pour court-circuiter la résistance Rl lorsqu'il est passant (commande à un niveau bas en C2). Le transistor T2 est agencé pour court-circuiter les résistances R2, R3 et le fusible F lorsqu'il est passant. Le transistor T3 est agencé pour court-circuiter les résistances Rl et R2 lorsqu'il est passant. Enfin, le transistor T4 est agencé pour bloquer ou laisser circuler un courant entre la résistance R3 et le fusible F. Dans ce troisième mode de réalisation utilisant des transis- tors à effet de champ, ces derniers peuvent être intégrés directement au substrat isolé S. Ils peuvent être connectés aux points C2, C3 et C4 par des fils de diamètre réduit puisque la polarisation de leur grille ne nécessite pas des courants électriques particulièrement importants. En pratique, les courants de commande en C2, C3 et/ou C4 sont au plus voisins de 250 mA, tandis que les courants électriques circulant dans les résistances Rl, R2 et/ou R3 sont de l'ordre de quelques ampères. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple. Elle s'étend à d'autres variantes. Ainsi, on comprendra que le nombre de résistances utilisées et le nombre de transistors et/ou de relais en association avec des interrupteurs, peuvent être différents selon les applications visées. Dans le troisième mode de réalisation précité, le module de variation comporte principalement des transistors à effet de champ. Il peut être envisagé un mode de réalisation encore différent utilisant à la fois des transistors à effet de champ et des relais à enroulements du type décrit précédemment. Par ailleurs, l'agencement des résistances en couches minces sérigraphiées sur substrat est également décrit à titre d'exemple. En variante, le module de variation peut comporter des résistances classiques à base de céramique, préférentiel- lement refroidies par flux d'air. En outre, les agencements respectifs des interrupteurs ou des transistors peuvent être différents de ceux décrits précédem- ment. Il peut être prévu de disposer un interrupteur et/ou un transistor par exemple en parallèle avec chacune des résistan- ces. Toutes ou partie des résistances du module peuvent par ailleurs être montées en parallèle plutôt qu'en série, selon les applications visées. Le montage des diodes en parallèle avec les bobines d'induc- tion présente ici un caractère optionnel, bien qu'avantageux. Dans une variante simplifiée du module selon l'invention, ces diodes sont susceptibles de disparaître. En outre, il peut être prévu d'agencer des diodes en parallèle avec chaque transistor du montage représenté sur la figure 4, de manière à améliorer sa stabilité. Enfin, les tensions successives U aux bornes du moteur sont indiquées ici à titre d'exemple. En variante, leurs valeurs peuvent être différentes. Revendications 1. Module de variation de régime d'un moteur (8), notamment d'un pulseur d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation d'un habitacle de véhicule automobile, du type comprenant au moins une résistance (R) et un commutateur propre à connecter ou non l'une des bornes de la résistance à une alimentation électrique (V), tandis que l'autre borne de la résistance est connectée au moteur (8), caractérisé en ce que le commutateur comporte un circuit électronique à composants (E,T) propres à opérer avec un courant électrique de commande (C2,C3,C4), sensiblement plus faible qu'un courant d'alimentation électrique du moteur (8), traversant ou non ladite résistance (R). 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une résistance (R1,R2,R3) réalisée sous la forme d'une couche résistive, sérigraphiée sur un substrat isolé (S). 3. Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche résistive est réalisée dans un matériau comportant des fils de verre imprégnés. 4. Module selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le substrat (S) est réalisé dans un matériau thermiquement conducteur, et en ce qu'il est interposé dans une veine d'air dans laquelle circule un flux d'air. 5. Module selon la revendication 4, caractérisé en ce que le substrat (S) est réalisé dans un matériau comportant de l'aluminium. 6. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance (R) est connectée au moteur par l'intermédiaire d'un fusible de protection (F), de résistance propre prédéterminée. 7. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de résistances (R1,R2,R3) montées en série. 8. Module selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le commutateur comporte des moyens interrupteurs (I1,I2,I3,I4) pour court-circuiter ou non au moins une résistance et/ou le fusible. 9. Module selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens interrupteurs comportent au moins un relais à enroule- ments comprenant une bobine à inductance (E1,E2,E3). 10. Module selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens interrupteurs comportent en outre une diode (D1,D2,D3) montée en parallèle avec la bobine. 11. Module selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les moyens interrupteurs comportent au moins un transistor à effet de champ (T1,T2,T3,T4). 12. Module selon la revendication 11 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que le transistor (T1,T2,T3,T4) est intégré au substrat isolé (S). 13. Module selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte trois résistances (R1,R2,R3), tandis que le commutateur comporte au moins deux interrupteurs de sorte que le moteur (8) fonctionne suivant au moins quatre régimes distincts. 14. Module selon la revendication 13, caractérisé en ce que le commutateur comporte trois interrupteurs de sorte que le moteur (8) fonctionne suivant huit régimes distincts.