Brevet FR3098063A1 — publié le 20210101

Description Titre de l'invention : Ensemble électrique, véhicule automobile et procédé de commande d'un moteur électrique [0001] Des modes de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention concernent le domaine des moteurs électriques et notamment les moteurs électriques des dispositifs d'essuyage pour véhicules automobiles. [0002] 111 est connu d'utiliser un moteur électrique pour actionner les dispositifs d'essuyage des véhicules automobiles. De plus, pour permettre d'obtenir deux vitesses d'essuyage distinctes, il est connu d'utiliser trois balais de connexion autour d'un collecteur du moteur électrique. Un premier balai de connexion relié à la masse, un deuxième balai de connexion disposé de manière diamétralement opposé au premier balai de connexion et un troisième halai de connexion décalé d'un angle prédéfini par rapport au deuxième balai de connexion. Ce décalage de position entre le deuxième et le troisième balais de connexion permet d'obtenir deux vitesses de rotation distinctes du moteur électrique à partir d'une alimentation commune pour le deuxième et le troisième balais de connexion. [0003] Cependant, une telle architecture peut apparaître assez coûteuse car elle nécessite un relais pour courants forts, par exemple un relais pouvant supporter 20A, pour permettre la commutation de l'alimentation entre le deuxième et le troisième balai de connexion ainsi que l'utilisation de deux câbles d'alimentation de courant fort, par exemple de câbles pouvant supporter 10A, pour alimenter le deuxième et le troisième balais de connexion. [0004] A cet effet, il est proposé un ensemble électrique pour dispositif d'essuyage d'un véhicule automobile comprenant : - un moteur électrique comprenant : - un rotor cylindrique comprenant un ensemble de pistes conductrices formant un collecteur, - un premier balai de connexion relié à la masse et configure pour venir en contact avec le collecteur, - un deuxième balai de connexion configure pour venir en contact avec le collecteur, - un contrôleur configure pour alimenter le deuxième balai de connexion en fonction d'une commande externe, dans lequel le contrôleur comprend une entrée d'une tension d'alimentation fournie par une batterie du véhicule via un unique câble d'alimentation et est configure pour appliquer, en fonction de la commande externe, une première ou une seconde mo- 2 dulation à largeur d'impulsion à la tension d'alimentation pour délivrer au deuxième balai de connexion un premier ou un deuxième niveau d'alimentation. [0005] L'utilisation d'une commande à modulation à largeur d'impulsions permet de réduire le nombre de balais et de relais nécessaire. De plus, une telle configuration peut être obtenue en modifiant une architecture existante comprenant un premier balai associé à un premier niveau d'alimentation et un deuxième balai associé à un deuxième niveau d'alimentation, le troisième balai étant relié à la masse, les premier et deuxième balais étant reliés à un relais par deux câbles d'alimentation, ledit relais étant piloté par une consigne. Le relais et le deuxième balai peuvent donc avantageusement être supprimés et la consigne de pilotage du relais peut être utilisée par le contrôleur pour sélectionner la première ou la deuxième modulation à largeur d'impulsions de sorte que les modifications à apporter au système existant sont minimes. [0006] Selon un mode de réalisation, le premier niveau d'alimentation est associé à une première vitesse de rotation du moteur électrique et le deuxième niveau d'alimentation est associé à une deuxième vitesse de rotation du moteur électrique différente de la première vitesse de rotation. [0007] Selon un mode de réalisation, le premier balai de connexion et le deuxième balai de connexion sont disposés de manière diamétralement opposé par rapport au rotor. [0008] Selon un autre mode de réalisation, l'ensemble électrique comprend également un dispositif de commutation entre le contrôleur et la batterie du véhicule. [0009] Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de commutation comprend un premier interrupteur relié à la batterie du véhicule et un deuxième interrupteur monté en série avec le premier interrupteur et relié à la masse, le câble d'alimentation du contrôleur étant relié à un point de connexion situé entre le premier et le deuxième interrupteurs. [0010] Selon un autre mode de réalisation, le contrôleur est disposé sur un circuit imprimé. [0011] Selon un autre mode de réalisation, le contrôleur est connecté à une unité de contrôle du véhicule et la commande externe est transmise par l'unité de contrôle du véhicule. [0012] Selon un autre mode de réalisation, l'ensemble électrique comprend également un réducteur configuré pour engrener sur un arbre de sortie du moteur électrique et un capteur à effet Hall couplé à un aimant de commande disposé au niveau du réducteur. Ledit capteur à effet Hall est configuré pour détecter au moins une position angulaire du réducteur. [0013] Selon un autre aspect, il est proposé un véhicule automobile comprenant un ensemble électrique tel que décrit précédemment. [0014] Selon encore un autre aspect, il est proposé un procédé de commande d'un moteur électrique pour un dispositif d'essuyage de véhicule automobile, ledit moteur 3 électrique comprenant : - un rotor cylindrique - un premier balai de connexion relié à la masse et configure pour venir en contact avec le collecteur, - un deuxième balai de connexion configure pour venir en contact avec le collecteur, caractérisé en ce qu'en fonction d'une commande externe, on applique une première ou une deuxième modulation à largeur d'impulsion à une tension d'alimentation fournie par une batterie du véhicule via un unique câble d'alimentation pour délivrer un premier ou un deuxième niveau d'alimentation au deuxième balai de connexion. [0015] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et des dessins annexés parmi lesquels : [0016] [fig.1] représente schématiquement un exemple d'un motoreducteur d'un dispositif d'essuyage pour véhicule automobile avec un capteur d'arrêt (aussi appelé « parking finger » en langue anglaise) classique et d'une unité d'alimentation du motoréducteur; [0017] [fig.2] représente schématiquement un autre exemple d'un motoreducteur d'un dispositif d'essuyage pour véhicule automobile avec un capteur à effet Hall et d'une unité d'alimentation du moteur électrique; [0018] [fig.3] représente un organigramme d'un procédé de commande d'un moteur électrique; [0019] Dans ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. [0020] Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. [0021] Des modes de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention concernent la commande d'un moteur électrique d'un dispositif d'essuyage d'un véhicule automobile. [0022] La figure 1 représente ici de manière schématique un ensemble électrique 1 comprenant un moteur électrique 3, un contrôleur 5 du moteur électrique 3 et une unité d'alimentation 7. Cette unité d'alimentation 7 peut par exemple être une unité centrale habitacle (« body controller » en langue anglaise) du véhicule. [0023] Dans les dispositifs d'essuyage, le moteur électrique 3 est généralement associé à un réducteur 4 comme représenté sur la figure 1. Le réducteur 4 est par exemple réalisé par une roue crantée 4a (les dents de la roue crantée 4a sont représentées seulement partiellement sur la figure 1) qui vient engrener sur un arbre de sortie 3a du moteur électrique 3 dit arbre menant (représenté en pointillés sur la figure 1). Le réducteur 4 comprend également un axe de sortie 4b dit arbre mené destiné à entraîner une tringlerie du dispositif d'essuyage. [0024] Le moteur électrique 3 comprend un rotor cylindrique 3b couplé à l'arbre de sortie 3a et comprenant un ensemble de pistes conductrices (non représentées) formant un collecteur et destiné à tourner autour d'un axe de rotation X correspondant à l'axe du cylindre (et à l'axe de l'arbre de sortie 3a). Le moteur électrique 3 comprend également un premier 31 et un deuxième 32 balais de connexion disposés sur un stator entourant le rotor 3b. Les balais de connexion 31 et 32 sont configurés pour venir en contact avec les pistes conductrices du collecteur. Les premier 31 et deuxième 32 balais de connexion sont par exemple disposés de manière diamétralement opposé par rapport au rotor cylindrique 3b. Le premier balai de connexion 31 est relié à la masse M. Le deuxième balai de connexion 32 est relié à la sortie du contrôleur 5. Le contrôleur 5 comprend une première entrée cl dite entrée d'alimentation reliée à l'unité d'alimentation 7. L'entrée d'alimentation cl est configurée pour être reliée à une batterie 9 du véhicule via un unique câble d'alimentation 11. Le câble d'alimentation 11 est par exemple un câble pour courant fort, notamment supérieur à 10A. L'unité d'alimentation 7 comprend par exemple un dispositif de commutation 13 comprenant un premier interrupteur Ti relié à la batterie 9 du véhicule et un deuxième interrupteur T2 monté en série avec le premier interrupteur Tl et relié à la masse M. Le câble d'alimentation 11 reliant l'entrée d'alimentation el du contrôleur 5 est relié au point milieu situé entre les deux interrupteurs Ti et T2 du dispositif de commutation 13. Les interrupteurs Tl et T2 sont par exemple réalisés par des transistors. Le premier interrupteur T1 est par exemple fermé (et le deuxième interrupteur T2 ouvert) lors de l'activation du dispositif d'essuyage et le deuxième interrupteur T2 est par exemple fermé (et le premier interrupteur T1 ouvert) lors de la désactivation du dispositif d'essuyage. [0025] Le contrôleur 5 comprend également une deuxième entrée e2 reliée par exemple à une unité de contrôle 10 du véhicule telle qu'un ordinateur de bord (alternativement le contrôleur 5 et l'unité de contrôle 10 peuvent être réalisés par une seule unité de commande). La deuxième entrée e2 est configurée pour recevoir une commande externe issue de l'unité de contrôle 10. La commande externe correspond par exemple à une commande utilisateur, par exemple via le déplacement d'un levier ou Factionnement d'un bouton ou d'une molette de commande, ou à une commande automatique par exemple en réponse à la détection du dépassement d'un seuil au niveau d'un capteur du véhicule. La commande externe correspond à un signal ayant un premier niveau correspondant à une première vitesse d'essuyage ou un deuxième niveau correspondant à une deuxième vitesse d'essuyage supérieure à la première vitesse. La commande externe est par exemple similaire à la consigne de pilotage utilisée dans les structures existantes de commande de dispositif d'essuyage pour piloter le basculement d'un relais alimentant un premier ou un deuxième balai de connexion. Ainsi, les modifications à apporter à un système existant pour mettre en place la solution proposée sont minimes, l'un des balais et le relais pouvant être remplaces par le contrôleur 5. [0026] Le contrôleur 5 est configure pour appliquer une modulation à largeur d'impulsions sur la tension d'alimentation continue fournie par la batterie 9 du véhicule via le câble d'alimentation 11 et reçue au niveau de la première entrée cl du contrôleur 5. Lorsque la commande externe reçue au niveau de la deuxième entrée e2 correspond à un signal d'un premier niveau associé à une première vitesse d'essuyage, le contrôleur 5 est configure pour appliquer une première modulation à largeur d'impulsions correspondant à un premier niveau de tension et lorsque la commande externe reçue au niveau de la deuxième entrée e2 correspond à un signal d'un deuxième niveau associe à une deuxième vitesse d'essuyage, le contrôleur 5 est configure pour appliquer une deuxième modulation à largeur d'impulsions correspondant à un deuxième niveau de tension différent du premier niveau de tension. La première modulation à largeur d'impulsion fournie par exemple un niveau de tension égale à 50 % de la tension d'alimentation et la deuxième modulation à largeur d'impulsions fournie par exemple un niveau de tension égale à 70 % de la tension d'alimentation. [0027] Le contrôleur 5 est par exemple disposé sur un circuit imprimé. [0028] D'autres éléments électroniques 15 peuvent être disposés entre le contrôleur 5 et le moteur électrique 3, par exemple un filtre, tel qu'un filtre RC (Résistance-Condensateur), configure pour filtrer les fréquences supérieures à un seuil prédéterminé au niveau de la tension transmise au deuxième balai de connexion 32. [0029] Le contrôleur 5 est également configure pour recevoir, au niveau d'une entrée e3, des signaux issus de capteurs tels qu'un capteur d'arrêt afin d'indiquer une position d'arrêt. [0030] Le capteur d'arrêt 4c peut par exemple être un capteur mécanique comme illustré sur la figure 1, aussi appelé « park finger » en langue anglaise. Le capteur d'arrêt 4c est configure pour venir en contact avec une piste métallique circulaire 4d disposée sur la roue crantée 4a du réducteur 4. [0031] En variante, le capteur d'arrêt peut également être réalisé par un capteur à effet Hall Ga combiné à un aimant de commande 6b situé sur la roue crantée 4a du réducteur 4 comme représenté sur la figure 2. Le capteur à effet Hall 6a est par exemple disposé au niveau du contrôleur 5 et vient en regard de l'aimant de commande 6b (comme schématisé par la ligne en pointillés sur la figure 2) qui est par exemple en forme d'anneau autour de l'axe de sortie 4b du réducteur 4. Le capteur a effet Hall peut ainsi détecter au moins une position angulaire du réducteur 4 liée à un changement de pôle 6 de l'aimant de commande 6b. L'utilisation d'un tel capteur à effet Hall 6a et d'un aimant de commande 6b disposé au niveau du réducteur 4 permet de se passer d'un capteur mécanique de type « park fingcr » pour déterminer la position de repos ou la position active du dispositif d'essuyage. De plus, un tel capteur à effet Hall 6a permet d'améliorer la compatibilité électromagnétique du moteur électrique 3. [0032] Il convient de noter que le contrôleur 5 est, dans les deux cas illustrés sur les figures 1 et 2, configure pour faire sortir, au niveau d'une sortie s2, un signal d'arrêt vers l'unité d'alimentation 7 et notamment vers un ensemble de composants 17 configurés pour traiter le signal d'arrêt issu de la sortie s2. [0033] La présente invention concerne également un véhicule automobile comprenant un ensemble électrique 1 tel que décrit précédemment en référence à la figure 1 ou 2. [0034] La figure 3 représente un organigramme des étapes d'un procédé de commande d'un moteur électrique 3 tel que décrit en référence à la figure 1 ou 2. [0035] La première étape 101 concerne ractionnernent d'un dispositif d'essuyage d'un véhicule automobile. Cet actionnement correspond par exemple à la fermeture du premier interrupteur Ti et l'ouverture du deuxième interrupteur T2 de l'unité d'alimentation 7. Cet actionnement peut être provoqué par une commande utilisateur ou de manière automatique via un capteur dédié et entraîne l'alimentation du contrôleur 5 par une tension d'alimentation au niveau de sa première entrée cl via le câble d'alimentation 1 1 . [0036] La deuxième étape 102 concerne la réception d'une commande externe associée à une vitesse d'essuyage. Cette commande externe correspond par exemple au signal reçu au niveau de la deuxième entrée e2 du contrôleur 5. [0037] La troisième étape 103 concerne l'application d'une première ou d'une deuxième modulation à largeur d'impulsions sur la tension d'alimentation reçue au niveau de la première entrée el. Le choix de la première ou de la deuxième modulation à largeur d'impulsions dépend de la commande externe reçue sur la deuxième entrée e2 lors de l'étape 102. [0038] La quatrième étape 104 concerne la délivrance au deuxième balai de connexion 32 du signal fourni par la modulation à largeur d'impulsions appliquée à l'étape 103. [0039] Ainsi, l'utilisation d'un contrôleur 5 alimenté par un unique câble d'alimentation 11 et configuré pour appliquer une première ou une deuxième modulation à largeur d'impulsions en fonction d'une commande externe associée à la vitesse d'essuyage permet de réduire le nombre de composants nécessaire à la commande du moteur électrique puisque seuls deux balais de connexion 31 et 32 et un seul câble d'alimentation pour courant fort dans lequel le courant circulant est supérieur à 10 A sont nécessaires. Le nombre d'interrupteurs liés à la commutation des différents signaux est ainsi réduit puisqu'il n'est plus nécessaire d'utiliser un relais ou in- 7 terrupteur supportant un courant fort (supérieur à 10A) de sorte que le coût global du dispositif d'essuyage est réduit. De plus, l'utilisation de seulement deux balais de connexion 31 et 32 permet de réduire les bruits électromagnétiques et acoustiques engendrés par les contacts entre les balais de connexion 31 et 32 et le collecteur. 8 REVENDICATIONS[Revendication 1] Ensemble électrique (1) pour dispositif d'essuyage d'un véhicule au- tomobile comprenant : - un moteur électrique (3) comprenant : - un rotor cylindrique (3b) comprenant un ensemble de pistes conductrices formant un collecteur, - un premier balai de connexion (31) relié à la masse (M) et configure pour venir en contact avec le collecteur, - un deuxième balai de connexion (32) configure pour venir en contact avec le collecteur , - un contrôleur (5) configure pour alimenter le deuxième balai de connexion (32) en fonction d'une commande externe, caractérisé en ce que le contrôleur (5) comprend une entrée (el) d'une tension d'alimentation fournie par une batterie (9) du véhicule via un unique câble d'alimentation (11) et est configure pour appliquer, en fonction de la commande externe, une première ou une seconde modulation à largeur d'impulsion à la tension d'alimentation pour délivrer au deuxième balai de connexion (32) un premier ou un deuxième niveau d'alimentation. [Revendication 2] Ensemble électrique (1) selon la revendication 1 dans lequel le premier niveau d'alimentation est associé à une première vitesse de rotation du moteur électrique (3) et le deuxième niveau d'alimentation est associé à une deuxième vitesse de rotation du moteur électrique (3). [Revendication 3] Ensemble électrique (1) selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le premier balai de connexion (31) et le deuxième balai de connexion (32) sont disposés de manière diamétralement opposé par rapport au rotor (3b). [Revendication 4] Ensemble électrique (1) selon l'une des revendications précédentes comprenant également un dispositif de commutation (13) entre le contrôleur (5) et la batterie (9) du véhicule. [Revendication 5] Ensemble électrique (1) selon la revendication précédente dans lequel le dispositif de commutation (13) comprend un premier interrupteur (Ti) relié à la batterie (9) du véhicule et un deuxième interrupteur (T2) monté en série avec le premier interrupteur (Ti) et. relié à la masse (M), le câble d'alimentation (11) du contrôleur (5) étant relié à un point de connexion situé entre le premier (Ti) et le deuxième (T2) interrupteurs. [Revendication 6] Ensemble électrique (1) selon l'une des revendications précédentes dans 9 [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] lequel le contrôleur (5) est disposé sur un circuit imprimé. Ensemble électrique (1) selon l'une des revendications précédentes dans lequel le contrôleur (5) est connecte à une unité de contrôle (10) du véhicule et dans lequel la commande externe est transmise par l'unité de contrôle (10) du véhicule. Ensemble électrique (1) selon l'une des revendications précédentes comprenant également un réducteur (4) configure pour engrener sur un arbre de sortie (3a) du moteur électrique (3) et un capteur à effet Hall (6a) couplé à un aimant de commande (6b) disposé au niveau du réducteur (4), ledit capteur à effet Hall (6a) étant configure pour détecter au moins une position angulaire du réducteur (4). Véhicule automobile comprenant un ensemble électrique (1) selon l'une des revendications précédentes. Procédé de commande d'un moteur électrique (3) pour un dispositif d'essuyage de véhicule automobile, ledit moteur électrique (3) comprenant : - un rotor cylindrique (311) comprenant un ensemble de pistes conductrices formant un collecteur, - un premier balai de connexion (31) relié à la masse (M) et configure pour venir en contact avec le collecteur, - un deuxième balai de connexion (32) configure pour venir en contact avec le collecteur, caractérisé en ce qu'en fonction d'une commande externe, on applique une première ou une deuxième modulation à largeur d'impulsion à une tension d'alimentation fournie par une batterie (9) du véhicule via un unique câble d'alimentation (11) pour délivrer un premier ou un deuxième niveau d'alimentation au deuxième balai de connexion (32).