Brevet FR3161329A1 — publié le 20251017

Titre : Procédé de commande d’un système électrique à moteur L’invention a pour objet un procédé e commande d’un système électrique à moteur (1), le procédé comportant les étapes suivantes : mesurer la vitesse de rotation (V) du moteur électrique (2) ; associer à cette vitesse de rotation mesurée du moteur électrique (2) une valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) ; contrôler la vitesse de rotation du moteur électrique (2) par des signaux PWM dont la valeur est inférieure à la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Procédé de commande d’un système électrique à moteur La présente invention concerne notamment un procédé de commande d’un système électrique à moteur, et un tel système électrique à moteur, notamment pour véhicule. Le véhicule peut être un véhicule terrestre, maritime ou aérien. On connait par la demande de brevet FR3098063 un ensemble électrique pour dispositif d’essuyage d’un véhicule automobile, comprenant un moteur électrique et utilisant une commande à modulation à largeur d’impulsions (MLI ou en français, ou PWM en anglais pour « Pulse Width Modulation » en anglais). D’une manière connue, un système électrique à moteur peut être configuré pour être alimenté par une batterie de 12V, et une unité électronique de contrôle est configurée pour délivrer des signaux PWM de fréquence de 20Khz (Kilohertz) avec un rapport cyclique variable afin de faire varier la tension entre 0 et 12V. Dans un cas idéal, l’unité électronique de contrôle fait varier, en fonction des besoins en charge et/ou en vitesse du moteur électrique, le rapport cyclique du signal linéairement entre 0% et 100%, ce qui correspond à faire varier la tension entre 0V (rapport cyclique à 0%) et 12 V (rapport cyclique à 100%). Il est connu d’utiliser des interrupteurs, notamment formés par des transistor MOSFET, pour injecter les phases dans le moteur électriques. Les moteurs de type électronique nécessitent une stratégie de protection pour limiter le courant électrique. Ceci est requis afin de protéger l'électronique du moteur, le moteur lui-même et la partie mécanique connectée au moteur. Aujourd'hui, dans les moteurs d'essuie-glace électroniques, il est utilisé une protection basée sur le courant du moteur et le couple du moteur. Cependant, ceci n’offre pas une protection efficace, car on lit le courant avec un délai et, une fois que le courant/le couple dépasse un certain seuil, le courant excessif endommage la partie électronique ou le couple excessif endommage la partie mécanique, notamment une tringlerie liée aux bras de balais d’essuyage. La présente invention vise notamment à éviter ou réduire ces anomalies. L’invention a ainsi pour objet un procédé de commande d’un système électrique à moteur, ce système électrique à moteur comportant : un moteur électrique configuré pour être alimenté par plusieurs phases électriques (Iphase A, Iphase B et Iphase C), notamment le moteur électrique étant de type triphasé ; un circuit de commande configuré pour commander la fourniture des phases électriques au moteur électrique, ce circuit de commande comprenant des interrupteurs, notamment de type transistor, ces interrupteurs étant notamment des MOSFET ; une unité électronique de contrôle configurée pour fournir des signaux PWM aux interrupteurs du circuit de commande pour les contrôler ; le procédé comportant les étapes suivantes : mesurer la vitesse de rotation du moteur électrique ; associer à cette vitesse de rotation mesurée du moteur électrique une valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) ; contrôler la vitesse de rotation du moteur électrique par des signaux PWM dont la valeur est inférieure à la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax), notamment la rapport cyclique du PWM est plus petit que le rapport cyclique du PWMmax. L’invention permet ainsi d’anticiper un risque de dysfonctionnement sur le balai d’essuyage. En outre, l’invention est facilement mise en œuvre et permet une protection robuste. Ceci permet de réduire le poids de la liaison électrique et la taille des transistors MOSFET. Ainsi l’invention permet de limiter la tension d'excitation (qui est donnée par la valeur du signal PWM) en fonction de la vitesse du moteur électrique. Selon l’un des aspects de l’invention, la valeur maximale PWMmax est déterminée par une table de correspondance (« Look Up Table » en anglais) en fonction de la vitesse mesurée du moteur électrique. Selon l’un des aspects de l’invention, la table de correspondance est mémorisée dans une mémoire du système électrique. Selon l’un des aspects de l’invention, la valeur maximale PWMmax est déterminée par plusieurs tables de correspondance (« Look Up Table » en anglais) en fonction de la vitesse mesurée du moteur électrique, chaque table étant associée par exemple à un type de météo (par exemple pluie, soleil, froid). Selon l’un des aspects de l’invention, la valeur maximale PWMmax est déterminée en fonction de la vitesse de rotation mesurée du moteur électrique et d’un autre paramètre du moteur, par exemple la température. Selon l’un des aspects de l’invention, la vitesse de rotation est mesurée périodiquement, par exemple toutes les 10 ms. Selon l’un des aspects de l’invention, la vitesse de rotation est évaluée dans le dernier intervalle de temps (10 ms). Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comporte l’étape d’évaluer la variation de vitesse dans le créneau temporel suivant (à +10 ms), en tenant compte de la variation de vitesse dans le créneau temporel précédent. Selon l’un des aspects de l’invention, la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie croissante au moins sur une plage de vitesses de rotation, quand la vitesse de rotation du moteur électrique augmente. Par exemple, la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie inférieure à 80% (rapport cyclique) quand la vitesse de rotation mesurée du moteur électrique est nulle. Encore par exemple, la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie égale à 70% (rapport cyclique) quand la vitesse de rotation mesurée du moteur électrique est nulle. L’invention impose que, lorsque le moteur électrique tourne à des vitesses de rotation réduites, la vitesse de rotation autorisée est plafonnée. Dans cette plage, la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) croit linéairement avec la vitesse de rotation. Selon l’un des aspects de l’invention, la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie constante au moins sur une plage de vitesses de rotation, quand la vitesse de rotation du moteur électrique augmente. Selon l’un des aspects de l’invention, la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie constante au moins sur une première plage de vitesses de rotation, puis croissante sur une deuxième plage de vitesses de rotation, puis constante sur une troisième plage de vitesses de rotation, quand la vitesse de rotation du moteur électrique augmente Selon l’un des aspects de l’invention, le système comporte au moins un capteur de mesure de la vitesse de rotation du moteur électrique, et l’information relative à la vitesse de rotation du moteur électrique est délivrée par ce capteur, notamment en temps réel. Selon l’un des aspects de l’invention, le système comporte au moins un capteur de mesure de la position de l’axe de sortie du moteur, et l’information relative à la vitesse de rotation du moteur électrique est obtenue par dérivation de deux dernières positions. D’autres profil de correspondance entre la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) et la vitesse de rotation sont bien entendu envisageables. Selon l’un des aspects de l’invention, la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie dépendante par paliers de la vitesse de rotation. Les paliers (chacun étant de valeur constante) augmentent quand la vitesse de rotation de rotation augmente. Selon l’un des aspects de l’invention, le moteur électrique peut être de type à courant continu (ou en anglais « DC ») ou sans balais (ou en anglais « brushless DC »). L’invention concerne encore un système électrique à moteur notamment configuré pour actionner un balai d’essuyage d’un véhicule, notamment d’un véhicule automobile, ce système électrique à moteur comportant : un moteur électrique configuré pour être alimenté par plusieurs phases électriques (Iphase A, Iphase B et Iphase C), notamment le moteur électrique étant de type triphasé ; un circuit de commande configuré pour commander la fourniture des phases électriques au moteur électrique, ce circuit de commande comprenant des interrupteurs, notamment de type transistor, ces interrupteurs étant notamment des MOSFET ; une unité électronique de contrôle configurée pour fournir des signaux PWM aux interrupteurs du circuit de commande pour les contrôler, l’unité électronique de contrôle étant configurée pour recevoir une mesure de la vitesse de rotation du moteur électrique et associer à cette vitesse de rotation mesurée du moteur électrique une valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax), l’unité électronique de contrôle étant en outre configurée pour contrôler la vitesse de rotation du moteur électrique par des signaux PWM dont la valeur est inférieure à la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax). D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels : FIG. 1 La FIG. 1 est un schéma simplifié d’un système électrique à moteur pour véhicule automobile conforme à un exemple de mise en œuvre de l’invention ; FIG. 2 La FIG. 2 montre les étapes mises en œuvre par le système électrique à moteur de la FIG. 1 ; FIG. 3 La FIG. 3 montre la courbe de variation de la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) en fonction de la vitesse de rotation pour le système de la FIG. 1 ; FIG. 4 La FIG. 4 montre deux courbes C1 et C2 avec, en abscisse, le temps et, en ordonnée, le courant électrique, en cas de soudaine augmentation de la charge (suite notamment à un dysfonctionnement au niveau du pare-brise, par exemple un blocage STA appelé « stall » en anglais), et la courbe C1 correspond à un système classique sans limitation du PWM, et la courbe C2 est obtenue avec le système 1 selon l’invention. Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. On a représenté, sur la FIG. 1 , un schéma simplifié d’un système électrique à moteur 1 pour véhicule automobile conforme à un exemple de mise en œuvre de l’invention. Le système électrique à moteur 1 comporte un moteur électrique 2 de type triphasé, configuré pour actionner un ou plusieurs balais d’essuyage du véhicule automobile. Bien entendu, le moteur électrique 2 peut être utilisé pour d’autres applications, par exemple pour faire fonctionner un ventilateur. Le moteur électrique 2, pourvu d’un stator à bobines d'excitation électromagnétique et d’un rotor à aimants, est de type sans balai ou « brushless » en anglais. Le système électrique à moteur 1 comporte en outre un circuit de commande 3 configuré pour commander la fourniture des phases électriques Iphase A, Iphase B et Iphase C au moteur électrique 2. Le circuit de commande 3 comprend en outre des interrupteurs, ici des transistors 5 de type MOSFET (ou « Transistor à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur ») qui sont au nombre de six, avec deux transistors 5 pour chaque phase Iphase A, Iphase B et Iphase C. Les transistors 5 sont disposés en configuration pont en H. Ces transistors 5 forment un onduleur. Autrement dit, le circuit de commande 3 comporte, pour chaque phase, un transistor MOSFET du côté bas (Low Side) et un MOSFET du côté haut (High Side), soit deux MOSFET par phase Iphase A, Iphase B et Iphase C. Le circuit de commande 3 comprend encore une unité électronique de contrôle 7 formé par un microcontrôleur et un pilote (ou « driver » en anglais). L’unité électronique de contrôle 7 est configurée pour recevoir des vitesses de rotation de consigne pour le moteur électrique 2 et/ou des données concernant le mode de fonctionnement souhaité du moteur électrique 2. L’unité électronique de contrôle 7 est configurée pour fournir des signaux de contrôle PWM ("Pulse Width Modulation" en anglais) ou MLP (pour « Modulation de Largeur d'Impulsion » en français) aux interrupteurs 5 du circuit de commande 3 pour les contrôler (les lignes de passage de signaux PWM sont symbolisées par les traits 17 sur la FIG. 1 ). L’unité électronique de contrôle 7 est ainsi configurée pour réaliser la variation de rapport cyclique des signaux PWM. Le système électrique à moteur 1 est configuré pour être alimenté par une batterie de 12V, et l’unité électronique de contrôle 7 est configurée pour délivrer des signaux PWM de fréquence de 20Khz (Kilohertz) avec un rapport cyclique variable afin de faire varier la tension entre 0 et 12V. On va maintenant décrire un procédé de commande du système électrique à moteur 1, le procédé comportant les étapes suivantes : mesurer la vitesse de rotation V du moteur électrique (étape S1 sur la FIG. 2 ) ; associer à cette vitesse de rotation V mesurée du moteur électrique 2 une valeur maximale de signal de contrôle appelée PWMmax (étape S3) ; contrôler la vitesse de rotation V du moteur électrique 2 par des signaux PWM dont la valeur est inférieure à la valeur maximale de signal de contrôle PWMmax, notamment la rapport cyclique du PWM est plus petit que le rapport cyclique du PWMmax (étape S3). Ainsi l’invention permet de limiter la tension d'excitation (qui est donnée par la valeur du signal PWM) en fonction de la vitesse du moteur électrique. En temps normal, le moteur fonctionne dans des conditions stables, où le couple moteur est égal au couple de charge, ce qui donne une vitesse et un courant constants. En cas de soudaine augmentation de la charge (suite notamment à un dysfonctionnement au niveau du pare-brise, par exemple un blocage STA appelé « stall » en anglais), la vitesse diminue, et le courant électrique et la couple de sortie augmentent. L’invention vise à anticiper et prévenir cette augmentation de courant, en limitant la valeur PWM de sortie en fonction de la vitesse du moteur. Autrement dit, l’invention plafonne la vitesse de rotation demandée lorsque le moteur tourne à des vitesses relativement réduites. La valeur maximale PWMmax est déterminée par une table de correspondance (« Look Up Table » en anglais) en fonction de la vitesse mesurée du moteur électrique 2. La table de correspondance est mémorisée dans une mémoire du système électrique à moteur 1. La valeur maximale PWMmax est déterminée par plusieurs tables de correspondance (« Look Up Table » en anglais) en fonction de la vitesse mesurée du moteur électrique 2, chaque table étant associée par exemple à un type de météo (par exemple pluie, soleil, froid). PWMmax_table désigne une valeur issue de la table. La valeur maximale PWMmax est modulée avec la valeur de tension de la batterie. Si la tension de la batterie est faible, on augmente la valeur maximale et, si la tension de batterie est forte, on la réduit. Vbat_ref est la valeur nominale de la tension de la batterie, étant par exmeple égale à 13.5V. Vbat_measured est la valeur mesurée de la tension de la batterie au moment de la limitation. Nous avons : PWMmax = PWMmax_table * Vbat_ref/Vbat_measured Dans un exemple de réalisation de l’invention, la valeur maximale PWMmax est déterminée en fonction de la vitesse de rotation mesurée du moteur électrique 2 et d’un autre paramètre du moteur, par exemple la température. La vitesse de rotation V est mesurée périodiquement, par exemple toutes les 10 ms. La vitesse de rotation V est évaluée dans le dernier intervalle de temps (10 ms). Le procédé comporte l’étape d’évaluer la variation de vitesse dans le créneau temporel suivant (à +10 ms), en tenant compte de la variation de vitesse dans le créneau temporel précédent. La valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie constante au moins sur une première plage P1 de vitesses de rotation, puis croissante sur une deuxième plage P2 de vitesses de rotation, puis constante sur une troisième plage P3 de vitesses de rotation, quand la vitesse de rotation du moteur électrique augmente, comme on peut le voir sur la courbe de la FIG. 3 . Ainsi la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie croissante sur la plage P2 de vitesses de rotation, quand la vitesse de rotation du moteur électrique 2 augmente. Par exemple, la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie égale à 70% (rapport cyclique) quand la vitesse de rotation mesurée du moteur électrique 2 est nulle. L’invention impose que, lorsque le moteur électrique 2 tourne à des vitesses de rotation réduites, la vitesse de rotation autorisée est plafonnée. Dans cette plage P2, la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) croit linéairement avec la vitesse de rotation, comme on peut le voir sur le graphe de la FIG. 3 . On a représenté sur la FIG. 4 deux courbes C1 et C2 avec, en abscisse, le temps et, en ordonnée, le courant électrique, en cas de soudaine augmentation de la charge (suite notamment à un dysfonctionnement au niveau du pare-brise, par exemple un blocage STA appelé « stall » en anglais). La courbe C1 correspond à un système classique sans limitation du PWM, et la courbe C2 est obtenue avec le système 1 selon l’invention, avec limitation du PWM. On voit que la courbe C2 permet une réduction du courant à 45 A au lieu de 65 A pour la courbe C1. La comparaison entre les courbes C1 et C2 montre que nous réduisons le courant de 20A avec la nouvelle protection grâce au système 1 selon l’invention. Le système 1 peut comporter au moins un capteur de mesure de la vitesse de rotation du moteur électrique, et l’information relative à la vitesse de rotation du moteur électrique est délivrée par ce capteur, notamment en temps réel, ou le système comporte au moins un capteur de mesure de la position de l’axe de sortie du moteur, et l’information relative à la vitesse de rotation du moteur électrique est obtenue par dérivation de deux dernières positions. D’autres profil de correspondance entre la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) et la vitesse de rotation sont bien entendu envisageables. La valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie dépendante par paliers de la vitesse de rotation. Les paliers (chacun étant de valeur constante) augmentent quand la vitesse de rotation de rotation augmente. Procédé de commande d’un système électrique à moteur (1), ce système électrique à moteur (1) comportant : un moteur électrique (2) configuré pour être alimenté par plusieurs phases électriques (Iphase A, Iphase B et Iphase C), notamment le moteur électrique (2) étant de type triphasé ; un circuit de commande (3) configuré pour commander la fourniture des phases électriques au moteur électrique (2), ce circuit de commande (3) comprenant des interrupteurs (5), notamment de type transistor, ces interrupteurs (5) étant notamment des MOSFET ; une unité électronique de contrôle (7) configurée pour fournir des signaux PWM aux interrupteurs (5) du circuit de commande (3) pour les contrôler ; le procédé comportant les étapes suivantes : mesurer la vitesse de rotation (V) du moteur électrique (2) ; associer à cette vitesse de rotation mesurée du moteur électrique (2) une valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) ; contrôler la vitesse de rotation du moteur électrique (2) par des signaux PWM dont la valeur est inférieure à la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax), notamment la rapport cyclique du PWM est plus petit que le rapport cyclique du PWMmax. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la valeur maximale (PWMmax) est déterminée par une table de correspondance en fonction de la vitesse mesurée du moteur électrique (2), la table de correspondance étant notamment mémorisée dans une mémoire du système électrique. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la valeur maximale (PWMmax) est déterminée par plusieurs tables de correspondance en fonction de la vitesse mesurée du moteur électrique (2), chaque table étant associée par exemple à un type de météo. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la valeur maximale (PWMmax) est déterminée en fonction de la vitesse de rotation mesurée du moteur électrique (2) et d’un autre paramètre du moteur, par exemple la température. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la vitesse de rotation (V) est mesurée périodiquement, par exemple toutes les 10 ms, et notamment la vitesse de rotation est évaluée dans le dernier intervalle de temps (10 ms). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le procédé comporte l’étape d’évaluer la variation de vitesse dans le créneau temporel suivant (à +10 ms), en tenant compte de la variation de vitesse dans le créneau temporel précédent. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie croissante au moins sur une plage de vitesses de rotation, quand la vitesse de rotation du moteur électrique (2) augmente. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax) est choisie constante au moins sur une première plage (P1) de vitesses de rotation, puis croissante sur une deuxième plage (P2) de vitesses de rotation, puis constante sur une troisième plage (P3) de vitesses de rotation, quand la vitesse de rotation du moteur électrique (2) augmente Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système comporte au moins un capteur de mesure de la vitesse de rotation du moteur électrique (2), et l’information relative à la vitesse de rotation du moteur électrique (2) est délivrée par ce capteur, notamment en temps réel, ou un capteur de mesure de la position de l’axe de sortie du moteur, et l’information relative à la vitesse de rotation du moteur électrique (2) est obtenue par dérivation de deux dernières positions. Système électrique à moteur notamment configuré pour actionner un balai d’essuyage d’un véhicule, notamment d’un véhicule automobile, ce système électrique à moteur comportant : un moteur électrique (2) configuré pour être alimenté par plusieurs phases électriques (Iphase A, Iphase B et Iphase C), notamment le moteur électrique (2) étant de type triphasé ; un circuit de commande (3) configuré pour commander la fourniture des phases électriques au moteur électrique (2), ce circuit de commande (3) comprenant des interrupteurs (5), notamment de type transistor, ces interrupteurs (5) étant notamment des MOSFET ; une unité électronique de contrôle (7) configurée pour fournir des signaux PWM aux interrupteurs (5) du circuit de commande (3) pour les contrôler, l’unité électronique de contrôle (7) étant configurée pour recevoir une mesure de la vitesse de rotation du moteur électrique (2) et associer à cette vitesse de rotation mesurée du moteur électrique (2) une valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax), l’unité électronique de contrôle (7) étant en outre configurée pour contrôler la vitesse de rotation du moteur électrique (2) par des signaux PWM dont la valeur est inférieure à la valeur maximale de signal de contrôle (PWMmax).