Brevet FR2858726A1 — publié le 20050211

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de commande d'un moteur électrique de ventilateur, de préférence d'un moteur électrique de ventilateur équipant un véhicule automobile, ayant au moins deux s niveaux de vitesse de rotation différents. L'invention concerne également un dispositif comportant au moins deux moyens de commutation pour commander un moteur électrique de ventilateur, de préférence un moteur électrique de ventilateur équipant un véhicule automobile, et ayant au moins deux niveaux de vi10 tesse de rotation différents. Etat de la technique Selon le document DE 101 21 766 A1 on connaît une unité d'entraînement d'une machine soufflante ou ventilateur de véhicule automobile comportant un moteur électrique de ventilateur alimenté à partir 15 du réseau de tension continue et d'un dispositif de rotation pour commander la vitesse de rotation du moteur de ventilateur en changeant la tension de fonctionnement appliquée au moteur. Pour permettre un réglage par niveau, réalisable de manière économique du régime moteur, le dispositif de comptage de vitesse de rotation comporte plusieurs résistan20 ces et plusieurs commutateurs à semi-conducteurs pour brancher en série le moteur de ventilateur sur au moins l'une des résistances au choix. Mais si pour la commutation des différents rapports de vitesses de rotation on utilise par exemple comme relais un moyen de commutation, alors pendant la commutation d'un niveau de vitesse de 25 rotation à l'autre, du fait des retards de commutation des relais, on peut avoir pendant une courte période, des augmentations importantes du courant qui se répercutent de manière négative sur la régulation de la tension du réseau embarqué d'un réseau de véhicule automobile. De telles opérations de commutation ne sont pas totalement à exclure avec des moyens 30 de commutation tels que par exemple des thyristors, transistors, MOSFET ou analogues. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que lors d'une commutation d'un premier niveau de vi35 tesse de rotation à un autre niveau de vitesse de rotation, un premier et au moins un autre moyen de commutation sont commutés décalés dans le temps en étant fermés en même temps pendant une certaine durée définie. Ainsi, l'invention permet d'éviter des fortes variations d'intensité d'une manière efficace et économique. Pour décharger encore plus le réseau embarqué du véhicule, de façon avantageuse, pour une demande de fonctionnement appli5 quée au moteur de ventilateur à partir de l'arrêt, pendant une durée définie on règle le niveau de vitesse de rotation le plus bas. Suivant une autre caractéristique avantageuse, pour une demande d'arrêt de fonctionnement du moteur de ventilateur à partir du niveau de vitesse de rotation le plus haut, on règle un niveau de vitesse de 10 rotation intermédiaire pendant une durée définie. En ce qui concerne le dispositif selon l'invention, pour une commutation d'un premier niveau de vitesse de rotation à un autre niveau de rotation, les moyens de commutation nécessaires à cette opération de commutation sont fermés simultanément pendant une durée définie. Un avantage de ce dispositif est une décharge significative des moyens de commutation, en particulier des contacts des moyens de commutation car par exemple lorsqu'on neutralise une charge inductive comme le moteur d'un ventilateur, on induit une tension directement proportionnelle à la variation du passage de courant. Grâce à la fermeture 20 simultanée des moyens de commutation pendant une durée définie on prolonge ainsi de manière significative la durée de vie des contacts des moyens de commutation. Grâce à la pente de courant plus faible liée au procédé de l'invention, le dispositif a un comportement avantageux du point de vue de la compatibilité électromagnétique ou parasite électroma25 gnétique (CEM), car on réduit l'énergie rayonnée du fait de la pente moindre de la courbe de courant, vers les bandes de fréquence élevée utilisées principalement pour la transmission d'informations (radio, téléphonie mobile, etc...). Selon un autre développement, le dispositif est caractérisé 30 en ce que pour répondre à une demande de fonctionnement appliquée au moteur de ventilateur à partir de l'arrêt, les deux moyens de commutation sont commutés de façon que le moteur de ventilateur fonctionne pendant une durée définie au rapport de vitesse de rotation le plus bas. Pour une demande d'arrêt de fonctionnement du moteur de ventilateur, à partir du 35 niveau de vitesse le plus haut, le moteur de ventilateur passe pendant une durée définie à un niveau de vitesse de rotation intermédiaire. Ainsi, grâce à une faible modification du débit de courant on décharge le réseau embarqué du véhicule automobile. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments portent les mêmes références pour des fonctions analogues ou identiques. Ainsi: - la figure 1 est un schéma par blocs d'une réalisation possible d'un dispositif selon l'invention pour la commande d'un moteur électrique de ventilateur, - la figure 2 montre un diagramme de l'évolution chronologique des étages de commutation dans un premier et un second moyen de commutation lors de la commutation d'un niveau de vitesse de rotation haut vers un niveau de vitesse de rotation bas pour le moteur de ventilateur en application de l'état de la technique, - la figure 3 montre un chronogramme des commutations d'un premier et d'un second moyen de commutation lorsqu'on commute d'un niveau de vitesse de rotation bas vers un niveau de vitesse de rotation haut pour le moteur de ventilateur selon l'état de la technique, - la figure 4 montre un chronogramme selon l'invention des niveaux de 20 commutation d'un premier et d'un second moyens de commutation lorsqu'on commute d'un niveau de vitesse de rotation haut vers un niveau de vitesse de rotation bas du moteur de ventilateur et - la figure 5 montre un chronogramme selon l'invention des niveaux de commutation d'un premier et d'un second moyen de commutation lors25 qu'on commute d'un niveau de vitesse faible vers un niveau de vitesse haut pour le moteur de ventilateur. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un dispositif selon l'invention pour commander le moteur d'une machine soufflante ou ventilateur 10 avec un 30 premier moyen de commutation 12 et au moins un autre moyen de commutation 14 ainsi qu'au moins un composant 16 réduisant la puissance. Les deux moyens de commutation 12, 14 peuvent être des relais mais également des thyristors, transistors ou MOSFET. Dans la suite et sans limiter la portée de l'invention on supposera que les moyens de commuta35 tion sont des relais et le composant 16 diminuant la puissance est par exemple constitué par une résistance intermédiaire, ohmique. Le premier relais 12 forme une première branche et au moins l'autre relais 14 une série avec la résistance ohmique 16 forme une autre branche d'un mon- tage en parallèle 18. Le montage en parallèle 18 est relié par l'intermédiaire d'un premier nceud 20 en série avec le moteur 10 de la machine soufflante par un second noeud 22 au potentiel d'alimentation 24 (par exemple 12 volts) d'une source d'énergie non représentée. Il s'agit par 5 exemple de la batterie du véhicule. Enfin, le moteur 26 de la machine soufflante est relié à un potentiel de référence 26 (par exemple la masse). Le dispositif présenté à la figure 1 permet de réaliser trois états de fonctionnement différents pour le moteur 10 entrainant la machine soufflante. Si par exemple on ferme le relais 12, alors le moteur 10 fonctionne indépendamment de la position du relais 14 à son niveau de vitesse de rotation ou régime le plus élevé. Si l'on ouvre le relais 12 et que l'on ferme en même temps le relais 14 à l'instant ti, le dispositif commute le moteur de ventilateur 10 de son niveau de rotation le plus élevé vers son niveau de rotation le plus bas. Cette opération selon l'état de la tech15 nique est représentée à la figure 2. La courbe inférieure 28 représente l'état de commutation du relais 12 et la courbe supérieure 30, l'état de commutation du relais 14. Jusqu'à l'instant ti, le relais 12 est fermé (état de commutation 28: M) et le relais 14 est ouvert (état de commutation 30: A) de sorte que le moteur 10 de la machine soufflante tourne à son 20 régime le plus élevé (vitesse de rotation la plus élevée). A partir de l'instant ti on réduit la vitesse de rotation à un niveau de vitesse de rotation plus faible par l'ouverture simultanée du relais 12 (état de commutation 28: A) et fermeture du relais 14 (état de commutation 30: M). La figure 3 montre une opération de commutation correspondante pour passer d'un niveau 25 de vitesse de rotation bas (régime bas) au régime le plus haut selon l'état de la technique représenté à la figure 3. Jusqu'à l'instant ti, le relais 12 est ouvert (état de commutation 28: A) et le relais 14 est fermé (état de commutation 30: M) de sorte que le moteur 10 entraînant la machine soufflante tourne d'abord à un régime bas. Pour commuter vers le régime 30 le plus haut, à l'instant ti on ferme le relais 12 (état de commutation 28: M) et en même temps on ouvre le relais 14 (état de commutation 30: A). Le troisième état de fonctionnement du moteur de ventilateur 10 résulte finalement de l'ouverture à la fois du relais 12 et du relais 14. Dans ce cas, le moteur de ventilateur 10 est arrêté. On rencontre une difficulté dans les opérations de commutation présentées ci-dessus à l'aide des figures 2 et 3 si les relais 12 et 14 ne changent pas leur état de commutation respectif absolument simultanément. Ainsi, des retards de commutation dans les relais 12 et 14 peu- vent faire que pour une commutation passant d'un régime bas à un régime plus élevé, les deux relais 12, 14 sont brièvement ouverts, si bien que pour une certaine durée il n'y aura pas de courant dans le moteur. Si alors le relais 12 passe à l'état 28: M, un courant de branchement très 5 intense traverse brièvement et avec une pente de courant très élevé, le réseau embarqué du véhicule qui est ainsi fortement sollicité ; cela se traduit également par des caractéristiques de parasitage électromagnétique détériorées. La même remarque s'applique pour le reste lors de l'opération de commutation d'un niveau de vitesse de rotation élevé à un niveau de 10 vitesse de rotation faible. La figure 4 montre le chronogramme des états de commutation 28 et 30 des relais 12 et 14 selon le procédé de l'invention ainsi que du dispositif correspondant selon l'invention lors d'une opération de commutation passant d'un niveau de vitesse de rotation (ou régime) haut vers un niveau bas. Jusqu'à un premier instant ti, le relais 12 est fermé (état de commutation 28: M) et le relais 14 est ouvert (état de commutation 30: A) de sorte que le moteur 10 du ventilateur tourne à son régime le plus haut. Puis, à l'instant ti, on ferme le relais 14 (état de commutation 30: M) Le relais 12 reste jusqu'à l'instant ultérieur t2 dans son état de 20 commutation 28: M, fermé, inchangé. Comme les deux relais 12, 14 sont branchés en parallèle (18) le dispositif commute le moteur 10 de ventilateur déjà à l'instant ti pour le faire passer du niveau de régime le plus élevé vers le niveau de régime le plus bas. Comme le relais 12 ne sera toutefois ouvert qu'à l'instant t2 (état de commutation 28: A) et qu'ainsi 25 dans l'intervalle compris entre les instants ti et t2, les deux relais 12 et 14 sont en même temps fermés (état de commutation 28: M; état de ccrnmutation 30: M) on évite une brève coupure de courant suivie d'une remontée brusque de l'intensité. La même remarque s'applique à l'opération de commutation 30 présentée à la figure 5 par laquelle on passe d'un niveau de vitesse de rotation faible au niveau de rotation le plus élevé selon le procédé de l'invention et le dispositif selon l'invention. Dans ce cas également pour une courte période entre les instants ti et t2, les deux relais 12 et 14 sont fermés à la différence que tout d'abord le relais 12 est fermé à l'instant ti 35 (état de commutation 28: M) alors que le relais 14 reste fermé (état de commutation 30: M); ce n'est qu'à l'instant t2 que le relais 40 est ouvert (état de commutation 30: A). On a de nouveau ici une commutation du moteur de ventilateur passant d'un régime bas au régime le plus haut par le branchement en parallèle 18 des deux relais 12 et 14 dès l'instant ti. Comme les deux relais sont fermés pendant une courte période entre les instants ti et t2, un éventuel retard de commutation n'a plus aucun effet. Il est néanmoins important de régler à une valeur plus grande l'intervalle 5 de temps que la temporisation à la commutation, la plus élevée de tous les relais du montage en parallèle 18, et d'autre part cette période dépend également de la durée d'oscillation du courant du moteur. A la fois le réseau embarqué du véhicule automobile et le moteur du ventilateur peuvent être protégés contre des sollicitations ex10 cessives grâce aux relais 12 et 14 commutés de cette manière pour que si on veut faire fonctionner le moteur 10 du ventilateur en partant de l'arrêt, alors pendant une durée définie on passera par le niveau de vitesse de rotation le plus bas; de même, pour une commande de fonctionnement appliquée au moteur de ventilateur 1 0 pour le faire passer de sa vitesse de 15 rotation la plus élevée à l'arrêt, on passera pendant une durée définie par un niveau de vitesse de rotation intermédiaire. Enfin, il est à remarquer que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation présentés aux figures 1, 4 et 5. En particulier cela concerne l'utilisation du relais comme moyen de commutation et de la 20 résistance intermédiaire comme composant réduisant la puissance ainsi que leur montage présenté ainsi que leur nombre dans le dispositif de la figure 1. C'est ainsi que par exemple en utilisant n-1 composants diminuant la puissance et n moyens de commutation, on pourra réaliser n+ 1 états de fonctionnement différents pour le moteur de ventilateur 10. 25 REVENDICATIONS 1 ) Procédé de commande d'un moteur électrique de ventilateur (10), de préférence d'un moteur électrique de ventilateur (10) équipant un véhicule automobile, ayant au moins deux niveaux de vitesse de rotation différents, caractérisé en ce que lors d'une commutation d'un premier niveau de vitesse de rotation à un autre niveau de vitesse de rotation, un premier et au moins un autre moyen de commutation (12, 14) sont commutés décalés dans le temps en étant fermés en même temps pendant une certaine durée définie. 10 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour une demande de fonctionnement appliquée au moteur de ventilateur (10) à partir de l'arrêt, pendant une durée définie on règle le niveau de vi15 tesse de rotation le plus bas. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour une demande d'arrêt de fonctionnement du moteur de ventilateur 20 (10) à partir du niveau de vitesse de rotation le plus haut, on règle un niveau de vitesse de rotation intermédiaire pendant une durée définie. 4 ) Dispositif comportant au moins deux moyens de commutation (12, 14) pour commander un moteur électrique de ventilateur (10), de préférence 25 un moteur électrique de ventilateur (10) équipant un véhicule automobile, et ayant au moins deux niveaux de vitesse de rotation différents, caractérisé en ce que pour une commutation d'un premier niveau de vitesse de rotation à un autre niveau de rotation, les moyens de commutation (12, 14) nécessaires 30 à cette opération de commutation sont fermés simultanément pendant une durée définie. 5 ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour répondre à une demande de fonctionnement appliquée au moteur de ventilateur (10) à partir de l'arrêt, les deux moyens de commutation (12, 14) sont commutés de façon que le moteur de ventilateur (10) fonctionne pendant une durée définie au rapport de vitesse de rotation le plus bas. 6 ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour une demande d'arrêt de fonctionnement du moteur de ventilateur (10) à partir du niveau de vitesse de rotation le plus élevé, les deux 5 moyens de commutation (12, 14) sont commandés pour que le moteur de ventilateur (10) reste pendant une durée définie à une vitesse de rotation intermédiaire.