Brevet FR2818827A1 — publié le 20020628

PROCEDE DE COMMANDE D'UN MOTEUR A COMPRESSION ET CONVERTISSEUR METTANT EN EUVRE LEDIT PROCEDE. DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un convertisseur qui actionne un compresseur motorisé utilisé dans un appareil de conditionnement d'air pour véhicule. Plus particulièrement, cette invention concerne un procédé de commande d'un moteur à compression qui peut efficacement supprimer la fréquence des arrêts moteur et un convertisseur équipé du même procédé. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un compresseur motorisé connu 1 et un convertisseur 2 destinés à être utilisés dans un système de conditionnement d'air pour véhicule. Le compresseur motorisé 1 comprend un compresseur 11 et un moteur à courant continu triphasé 12 qui entraîne le compresseur 11. Le convertisseur 2 comprend un condensateur de filtrage 22, trois paires d'éléments de commutation 2 la-21f (par exemple, des transistors de type NPN), une résistance shunt 23 et un contrôleur actionné par moteur 24. Le convertisseur 2 est alimenté par du courant électrique continu provenant d'une batterie à courant continu 3. Le contrôleur actionné par moteur 24 comprend une unité centrale 26, un convertisseur analogique/numérique 25, une mémoire 27, un détecteur de position moteur 29 et un générateur de signal de commande 28. Lorsqu'un signal de commande de fréquence de rotation 31 est introduit dans l'unité centrale 26 à partir d'un dispositif extérieur (non illustré), l'unité centrale 26 émet un signal 32 vers le générateur de signal de commande 28 conformément à un programme stocké dans la mémoire 27. Le générateur de signal de commande 28 met en route une combinaison spécifique des éléments de commutation 21a-21f de manière séquentielle conformément à un ordre spécifique. Lorsque les combinaisons des éléments de commutation sont mises en route de manière séquentielle, le courant continu triphasé circule dans les bobines du moteur 12 puis le moteur 12 entame une rotation. Lors de la rotation du moteur 12, une force contreélectromotrice apparaît sur les terminaux du moteur 12. La force contreélectromotrice est communiquée au détecteur de position moteur 2 2818827 29 puis traduite en un signal 33 qui indique la position de révolution d'un rotor du moteur 12. A l'issue de la réception du signal 33 du détecteur de position moteur 29 puis du calcul de la position de révolution du rotor, l'unité centrale 26 émet un nouveau signal 32 pour commander les éléments de commutation 2 la-2 1f. Ainsi, l'unité centrale 26 peut calculer la fréquence de rotation réelle du moteur 12 à partir du signal 33 émis à partir du détecteur de position moteur 29. Lorsqu'un courant circule dans le moteur 12, il circule aussi à travers la résistance shunt 23 qui est située dans un trajet de retour. Ce courant Ip circulant à travers la résistance shunt 23 s'appelle courant de phase. Une différence de potentiel développée entre les deux extrémités de la résistance shunt 23 qui est proportionnelle au courant de phase est communiquée au convertisseur analogique/numérique 25. Ainsi en surveillant l'amplitude du courant de phase Ip, l'unité centrale 26 peut contrôler le signal 32 qui commande les éléments de commutation 2 la-21f pour ne pas laisser le courant de phase dépasser un certain niveau. Cependant, un programme conventionnel de commande du convertisseur, c'està-dire un programme stocké dans la mémoire 27 du contrôleur actionné par moteur 24 pose le problème suivant. Comme mentionné ci-dessus, l'unité centrale 26 surveille l'amplitude du courant de phase Ip. Lorsqu'une charge relative à un paramètre de conditionnement d'air augmente, par exemple lors de l'augmentation de la température ambiante, la charge sur le compresseur 11 et sur le moteur 12 augmente également. On sait généralement que le courant de phase Ip qui circule à travers le moteur 12 est proportionnel à la charge de rotation sur le moteur 12. L'unité centrale 26 détectera à partir de l'amplitude du courant de phase Ip que la charge de rotation sur le moteur 12 a augmenté. L'amplitude maximale du courant de phase qui peut circuler à travers le moteur 12 et le convertisseur 2 est limitée par la valeur minimale parmi le courant normal des éléments de commutation 21a-21f, le courant normal du moteur 12, le courant normal des fils conducteurs reliant ces dispositifs et le courant normal des connecteurs utilisés. Lorsque l'amplitude du courant de phase approche ce courant normal du convertisseur 2, alors l'unité centrale 26 abaisse la fréquence de rotation du moteur. Néanmoins, du fait que l'ampleur de la charge sur le moteur varie après 3 2818827 quelque temps de retard dans la réponse au changement de fréquence de rotation du moteur, la charge du moteur continuera à augmenter pendant un moment à l'issue de l'abaissement de la fréquence de rotation du moteur. Par conséquent, il arrive souvent que l'amplitude du courant de phase continue d'augmenter et dépasse le courant normal du convertisseur 2. Lorsque l'amplitude du courant par phase a dépassé le courant normal du convertisseur 2, l'unité centrale 26 arrête l'activation de la commande des éléments de commutation 21a-21f et arrête d'actionner le moteur 12. Si le moteur 12 est arrêté durant le fonctionnement du système de conditionnement d'air pour véhicule, il circule alors brusquement un air tiède à partir d'un orifice de refoulement d'air du système de conditionnement d'air. Et à l'issue d'une période qui s'écoule à partir de l'instant de l'arrêt du moteur, le moteur sera redémarré. Ainsi, selon la commande conventionnelle du convertisseur, l'arrêt du moteur a fréquemment lieu à chaque fois que l'amplitude du courant de phase approche de la valeur limite. RESUME DE L'INVENTION Un premier objet de la présente invention est de proposer un procédé de commande du convertisseur qui supprime la fréquence de l'arrêt moteur lorsque l'on approche d'un état de surcharge. Un deuxième objet de la présente invention est de proposer un convertisseur équipé de ce procédé de commande. Selon le procédé de commande du convertisseur de la présente invention, cinq critères pour l'amplitude du courant de phase sont préréglés. Le critère le plus grand parmi ces valeurs est soit le courant normal des éléments de commutation, soit le courant normal du moteur, soit le courant normal des fils et connecteurs reliant ces dispositifs. Selon le procédé de la présente invention, lorsque l'amplitude du courant de phase dépasse ce premier critère, l'activation du moteur est arrêtée. Lorsque l'amplitude du courant de phase devient inférieure au plus petit critère parmi ces valeurs, la fréquence de rotation du moteur est accélérée d'une accélération prédéterminée. Les trois critères intermédiaires restants sont situés entre ces critères les plus grands et les plus petits. Lorsque l'amplitude du courant de phase entre dans un des intervalles définis par ces critères, le moteur est accéléré d'une accélération négative, c'est-à-dire que le moteur est 4 2818827 décéléré d'une décélération prédéterminée définie pour chaque intervalle. Ce qui veut dire que puisque le procédé de commande selon la présente invention réduit régulièrement la vitesse de rotation avec une certaine décélération avant que l'amplitude du courant de phase ne dépasse le premier critère, il peut effectivement supprimer l'occurrence de l'arrêt moteur lorsque l'on s'approche de l'état de surcharge. D'autres objets, caractéristiques et avantages de cette invention seront compris à la lecture de la description qui suit des modes de réalisation préféres en référence aux dessins dans lesquels BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un convertisseur connu et d'un compresseur motorisé; et les figures 2a et 2b représentent un algorithme de commande du convertisseur selon la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION PREFERES. Les figures 2a et 2b illustrent un algorithme selon la présente invention qui peut supprimer l'état de surcharge du moteur. Ce sous- programme de suppression de surcharge doit être inclus dans un programme principal du convertisseur. Le programme principal du convertisseur est lui-même bien connu dans la technique, et c'est pourquoi on ne l'expliquera pas. En référence à la figure 2a, dans l'étape S 1, on vérifie si l'état du courant est en mode de suppression de surcharge ou non. Cet indicateur de suppression affichant la valeur 1 signifie que l'état du courant est en mode de suppression de surcharge et, au contraire, si l'indicateur de suppression affiche la valeur zéro cela signifie alors que le mode de suppression de surcharge est annulé. La commande passe à l'étape S9 si l'indicateur de suppression est sur 1 et si l'activation du moteur est arrêtée. Dans l'étape S9, l'indicateur de suppression est remis à zéro après une période prédéterminée à partir de l'instant o l'activation du moteur a été arrêtée. La commande du redémarrage du moteur est incluse dans le programme principal. Donc l'explication du redémarrage est omise ici. Puis la commande retourne à l'étape S1 qui correspond à l'entrée du sous-programme de suppression de surcharge. 2818827 Dans l'étape S1, si l'indicateur de suppression est sur zéro et si le moteur est en marche, alors la commande passe à l'étape S2, l'étape S3, l'étape S4 et l'étape S5 chacune à leur tour. Dans ces étapes, on mesure l'amplitude du courant de phase et la vitesse de rotation (fréquence de rotation). Et l'accélération de rotation du moteur se calcule à partir du changement temporel de la vitesse de rotation du moteur. Dans l'étape S5, une constante ca est choisie d'un tableau prédéterminé (non illustré), conformément à l'ampleur de l'accélération de rotation calculée dans l'étape S4. Chacun des critères suivants I2 à I5 est multiplié par cette constante ca. L'amplitude de cette constante ax se situe environ entre 0,9 Dans l'étape 6, on vérifie si l'indicateur de suppression est sur 1 ou pas encore. Si l'indicateur de suppression est sur 1, alors la commande passe à l'étape S1O décrite en figure 2b. Les étapes 10 à 18 sont des processus pour décélérer la vitesse de rotation du moteur par une accélération négative ou en arrêtant le moteur. En référence à nouveau à la figure 2a, si l'indicateur de suppression est sur zéro dans l'étape 6, cela signifie que l'état du moteur n'est pas entré dans le voisinage de l'état de surcharge ou que l'état du moteur vient d'entrer dans le voisinage de l'état de surcharge. Le fait que le moteur soit proche de l'état de surcharge ou non est déterminé par une comparaison de l'amplitude du courant de phase et du deuxième critère czI2. La comparaison s'effectue dans l'étape S7. Si l'amplitude du courant de phase est supérieure au deuxième critère cd2, alors l'indicateur de suppression est déterminé dans l'étape S8. Dans cette situation, on suppose que l'état du moteur se trouve déjà au voisinage de l'état de surcharge. Si l'on estime que l'amplitude du courant de phase est inférieure au second critère Oc12, alors la commande revient à l'étape S1 sans rien faire d'autre. Après le traitement de l'étape S8, la commande revient également à l'étape S 1. La commande passe de l'étape S1 à l'étape S2, l'étape S3, l'étape S4, l'étape S5 et l'étape S6 une nouvelle fois. Cette fois, on suppose une situation dans laquelle l'indicateur de suppression est déjà déterminé. Alors la commande passe de l'étape S6 à l'étape S1O montrée à la figure 2b. Dans l'étape S10, l'amplitude du courant de phase est comparée au troisième critère acI3 o caI3 6 2818827 au deuxième critère aI2. Dans ce cas, cela signifie que l'état du moteur est suffisamment éloigné de l'état de surcharge. Si tel est le cas, alors la commande passe à l'étape S 1 1. Dans l'étape S 1 1, la vitesse de rotation du moteur est accélérée par une accélération +A (tr/sec). Dans l'étape S11, si le signal de commande de la fréquence de rotation Nréglage à partir de l'extérieur est inférieur à une limite de la fréquence de rotation Nlimite qui varie selon l'état du moteur autre que les changements de courant de phase, alors l'indicateur de suppression est remis à zéro. Et la commande revient à l'étape S 1 qui est l'entrée du sous-programme de la suppression de surcharge. Si l'amplitude du courant par phase est jugée comme étant supérieure au troisième critère cI3 dans l'étape S1O, alors la commande passe à l'étape S12. Dans l'étape S12, l'amplitude du courant de phase est comparée au quatrième critère cI4, o aI2 suppression de surcharge. Si l'amplitude du courant de phase est supérieure au quatrième critère cI4, alors la commande passe à l'étape S14. Dans l'étape S14, l'amplitude du courant de phase est comparée au cinquième critère cI5, o caI4 arrêtée. Puis la commande revient à l'étape S1 qui est l'entrée du sous- programme de suppression de surcharge. Si l'amplitude du courant de phase est jugée comme étant supérieure au cinquième critère caI5 dans l'étape S14, alors la commande passe à l'étape S16. Dans l'étape S16, l'amplitude du courant de phase est comparée au premier critère Il1, o caI5 7 2818827 alors la commande passe à l'étape 17. Cela signifie que l'état du moteur approche davantage de la surcharge. Dans l'étape S17, la vitesse de rotation du moteur est décélérée plus fortement d'une autre accélération négative -C (tr/sec) o B de surcharge. L'intégralité de l'algorithme de la présente invention peut être résumée par les tableaux suivants. Ip Nréglage alors l'indicateur de remettre à zéro suppression l'indicateur de suppression al4 8 2818827 critère cI2 et le premier critère Il. Et au sein de cet intervalle, lorsque l'amplitude du courant de phase approche le premier critère I 1, la décélération du moteur est renforcée (O, -B, -C). Lorsque la vitesse de rotation du moteur est réduite, généralement la charge sur le moteur, c'est-à-dire l'amplitude du courant de phase, diminue également avec un certain retard. Selon la présente invention, étant donné que la vitesse de rotation du moteur est réduite à une certaine allure (décélération) lorsque l'amplitude du courant de phase tombe dans l'intervalle de voisinage de l'état de surcharge, elle peut revenir rapidement à sa valeur normale. Par conséquent, il est possible de supprimer la fréquence de l'arrêt moteur même si l'état du moteur s'approche de la surcharge. Selon la présente invention, puisqu'il est fourni un intervalle réfractaire entre le troisième critère cd3 et le deuxième critère caI2, le travail du sous-programme est stable et on peut empêcher un travail erroné du sous-programme. Dans le mode de réalisation de la présente invention décrite ci- dessus, trois sous-intervalles sont définis en disposant le quatrième critère acd4 et le cinquième critère cI5 entre le deuxième critère cd2 et le premier critère Il. Et diverses valeurs d'accélération négative pour la vitesse de rotation du moteur sont affectées à chaque sous-intervalle. Il est possible d'augmenter le nombre d'intervalles entre le second critère aI2 et le premier critère Il en introduisant plus de critères allouant diverses accélérations négatives au sous-intervalle respectif. Pour le premier critère Il, la valeur maximale parmi le courant normal du moteur, le courant normal des éléments de commutation, le courant normal des fils et le courant normal des connecteurs peut être remplacée. En faisant référence à nouveau à la figure 1, pour la valeur représentative de l'amplitude du courant de phase Ip, on peut employer une valeur réelle du signal de courant émis par le convertisseur analogique/numérique 25 vers l'unité centrale 26. Ou pour la valeur représentative de l'amplitude du courant de phase Ip, on peut employer une valeur de crête du signal de courant de phase émis par le convertisseur analogique/numérique 25 vers l'unité centrale 26. Bien que la présente invention ait été décrite en détail par rapport au mode de réalisation préféré, l'invention ne s'y limite pas. Les experts de cette technique comprendront que des variations et des modifications peuvent être apportées dans la portée de cette invention. La présente invention concerne à la fois le procédé décrit ci- dessus et le convertisseur possédant un programme principal de commande qui met en oeuvre ledit procédé. 2818827 REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un convertisseur (2) comprenant: des éléments de commutation (2 la-2 1f) qui actionnent un moteur en courant continu triphasé (12) conformément à un signal de commande de fréquence de rotation (32) depuis l'extérieur; des moyens de calcul pour calculer la vitesse de rotation et l'accélération de rotation dudit moteur (12) à partir d'un signal (32) de force contre-électromotrice dudit moteur (12); des moyens de détection pour détecter une amplitude de courant de phase dudit moteur (12); caractérisé en ce qu'il consiste: - à arrêter l'activation du moteur lorsque l'amplitude dudit courant de phase dépasse un premier critère (Il), - à décélérer la vitesse de rotation dudit moteur à une allure prédéterminée lorsque l'amplitude dudit courant de phase est inférieure au premier critère (Il) mals supérieure à un deuxième critère (ocd2) qui est inférieur au premier critère (Il), - et à accélérer la vitesse de rotation dudit moteur (12) à une allure prédéterminée, lorsque l'amplitude dudit courant de phase est inférieure à un troisième critère (caI3) qui est inférieur au deuxième critère (aI2), aE étant une constante ayant une valeur numérique de 0,9 2. Procédé de commande d'un convertisseur (2) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce qu'il consiste: - à diviser ultérieurement l'intervalle entre ledit deuxième critère (cI2) et ledit premier critère (Il) en trois sous-intervalles en disposant entre eux des quatrième et cinquième critères (aI4, cI5) et à décélérer la vitesse de rotation dudit moteur (12) d'une décélération prédéterminée de manière variée dans chaque intervalle, lorsque l'amplitude dudit courant de phase prend une valeur tombant dans l'un desdits sous-intervalles. 3. Procédé de commande d'un convertisseur (2) selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce qu'il consiste à diviser ledit intervalle entre ledit deuxième critère (caI2) et ledit premier critère (I1) en plus de trois sous-intervalles en disposant plus de deux critères il 2818827 et à décélérer la vitesse de rotation dudit moteur (12) d'une décélération prédéterminée pour chacun desdits sous-intervalles lorsque l'amplitude dudit courant de phase prend une valeur tombant dans l'un desdits sous-intervalle. 4. Procédé de commande d'un convertisseur (2) selon la revendication 3, caractérisé en outre en ce que plus ledit intervalle est proche du premier critère (I1), plus l'ampleur de ladite décélération affectée audit sous-intervalle est grande. 5. Procédé de commande d'un convertisseur (2) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la valeur dudit premier critère (I 1) est le courant normal dudit moteur (12). 6. Procédé de commande d'un convertisseur (2) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la valeur dudit premier critère (Il) est le courant normal desdits éléments de commutation (21 a- 210. 7. Procédé de commande d'un convertisseur (2) selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que la valeur dudit premier critère (Il) est le courant normal du fil qui relie ledit moteur (12) auxdits éléments de commutation (21 a-2 if). 8. Procédé de commande d'un convertisseur (2) selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que la valeur dudit premier critère (Il1) est le courant normal du connecteur qui relie lesdits éléments de commutation (21a-21f) audit moteur (12). 9. Convertisseur (2) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant: des éléments de commutation (21a-21f) qui actionnent un moteur à courant continu triphasé (12) conformément à un signal de commande de fréquence de rotation (32) depuis l'extérieur; des moyens de calcul pour calculer la vitesse de rotation et l'accélération de rotation dudit moteur (12) à partir du signal de force contre-électromotrice dudit moteur (12); des moyens de détection pour détecter une amplitude de courant de phase dudit moteur (12); un programme de commande possédant un sous-programme de suppression de surcharge; caractérisé en ce que lorsque l'amplitude dudit courant de phase dépasse un premier critère (Il1), ledit sous-programme arrête l'activation 12 2818827 du moteur et lorsque l'amplitude dudit courant de phase est inférieure au premier critère (Il) mais supérieure au deuxième critère (cd2) qui est inférieur au premier critère (Il1), ledit sous-programme décélère la vitesse de rotation dudit moteur (12) d'une décélération prédéterminée et lorsque l'amplitude dudit courant de phase est inférieure au troisième critère (caI3) qui est inférieur au deuxième critère, ledit sous- programme accélère la vitesse de rotation dudit moteur (12) d'une accélération prédéterminée, ca étant une constante ayant une valeur numérique de 0,9 10. Convertisseur (2) selon la revendication 9 caractérisé en outre en ce que l'intervalle entre ledit deuxième critère (cdI2) et ledit premier critère (Il 1) est ultérieurement divisé en trois sous-intervalles en disposant entre eux des quatrième et cinquième critères (cI4, caI5) et lorsque l'amplitude dudit courant de phase prend une valeur tombant dans l'un desdits sous-intervalles, ledit sous-programme décélère la vitesse de rotation dudit moteur (12) d'une décélération prédéterminée pour chaque intervalle. 11. Convertisseur (2) selon la revendication 10, caractérisé en outre en ce que ledit intervalle entre ledit deuxième critère (cI2) et ledit premier critère (Il) est divisé en plus de trois sous-intervalles en disposant entre eux plus de deux critères et lorsque l'amplitude dudit courant de phase prend une valeur tombant dans l'un desdits sous- intervalles, ledit sous-programme décélère la vitesse de rotation dudit moteur (12) d'une décélération prédéterminée pour chacun desdits sous-intervalles. 12. Convertisseur (2) selon la revendication 11, caractérisé en outre en ce que plus ledit intervalle est proche du premier critère (I1), plus l'ampleur de ladite décélération prédéterminée pour chacun desdits sous-intervalles est grande. 13. Convertisseur (2) selon la revendication 9, caractérisé en outre en ce que la valeur dudit premier critère (Il) est le courant normal dudit moteur (12). 14. Convertisseur (2) selon la revendication 9, caractérisé en outre en ce que la valeur dudit premier critère (Il 1) est le courant normal desdits éléments de commutation (21a-21f). 15. Convertisseur (2) selon la revendication 9, caractérisé en outre en ce que la valeur dudit premier critère (Il) est le courant normal 13 2818827 de fil qui relie ledit moteur (12) auxdits éléments de commutation (2 l1a- 21f). 16. Convertisseur (2) selon la revendication 9, caractérisé en outre en ce que la valeur dudit premier critère (Il1) est le courant normal du connecteur qui relie lesdits éléments de commutation (2 la-2 if) audit moteur (12).