EP1062715A1 - Bloc de moteur electrique, notamment pour vehicule automobile, integrant une electronique de commande - Google Patents

Bloc de moteur electrique, notamment pour vehicule automobile, integrant une electronique de commande

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EP1062715A1
EP1062715A1 EP99909004A EP99909004A EP1062715A1 EP 1062715 A1 EP1062715 A1 EP 1062715A1 EP 99909004 A EP99909004 A EP 99909004A EP 99909004 A EP99909004 A EP 99909004A EP 1062715 A1 EP1062715 A1 EP 1062715A1
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electric motor
card
forming
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EP99909004A
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Inventor
Frank Barrere
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Valeo Systemes dEssuyage SAS
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0852Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load directly responsive to abnormal temperature by using a temperature sensor

Definitions

  • the present invention relates to a block integrating a direct current electric motor and an electronics for controlling said motor.
  • An object of the invention is to further improve the protection against thermal increases locked rotor of an electric motor block incorporating control electronics
  • the invention provides a block of direct current electric motor comprising a connection plate and a card which carries electronics for controlling said motor, said card comprising current monitoring means for detecting the locking of the rotor of said motor, characterized in that said card and / or said plate carry means forming temperature sensor (s) and in that said card also comprises means which control the supply of the motor and which are connected to said sensor means ( s) of temperature, as well as to the current monitoring means, said control means cutting off the power to the motor when the locking of the motor rotor is detected and a temperature measured by the sensor means reaches a higher threshold value and restoring power to the motor when said temperature has at least fallen to a lower threshold value
  • FIG. 1 is a graph on which we have focused as a function of time on the one hand the intensity of the supply current in said motor in accordance with a known sequence making it possible to protect an electric motor block incorporating control electronics when a blockage of the motor rotor is detected, and d 'other hand the evolution of the temperature of the engine block during this supply sequence
  • - Figure 2 is a graph similar to that of Figure 1 which illustrates a supply sequence with protection means of the type of those proposed by the invention
  • FIG. 3 is a schematic representation of an electric motor block with integrated control electronics according to a possible embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the assembly incorporating protection means of the type of those proposed by the invention.
  • the protection proposed by the invention consists, when the rotor lock is detected, to cut the power to the motor when the temperature reaches a given threshold value T1 and to restore the power only when this temperature has dropped to a given threshold value T2.
  • the engine block comprises at least two temperature sensors, one on the electronic card, the other on the plate which carries the brushes.
  • the power supply to the electric motor is cut off when the temperature measured on the board reaches a value T P 1, or when the temperature measured on the electronic board reaches a value Tel.
  • the motor is then again supplied with power only when the temperature measured on the circuit board has at least dropped to a value Tp2 or lower, while the temperature measured on the electronic card has at least dropped to a value T c 2.
  • the cut-off temperature T P 1 is of the order of 200 ° C, while the cut-off temperature Tel is of the order of 130 ° C; the temperature T P 2 is of the order of 160 ° C., while the temperature T c 2 is of the order of 120 ° C.
  • FIGS. 3 and 4 An example of possible arrangement for the elements of the engine block is for example illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • the carcass of the electric motor has been referenced by 1, its axis of rotation by 2
  • connection-carrying plate 3 As can be seen more particularly in FIG. 4, this plate 3 itself carries on the one hand the brushes b of the motor and on the other hand tracks for connection to ground (carcass or radiators) or to battery voltage
  • It also carries a printed circuit card 4 on which are installed various circuits involved in the supply of the electric motor.
  • These different circuits consist for example of a circuit 5 for controlling the supply voltage supplied to the motor so as to maintain the speed of rotation at a set value C, of a driving circuit 6 which is controlled by the servo circuit 5, chopper and sawtooth generation circuits 7 and 8, means 9 for generating the voltages used by these different circuits from the battery voltage + bat, means 10 forming the capacity of decoupling
  • These circuits also include a temperature monitoring circuit 12 and a current monitoring circuit 13, both connected to a diagnostic circuit 14
  • the temperature monitoring circuit 12 includes, for example, a CTN resistor 15 which is mounted on the electronic card 4, as well as means with a bridge (s) and a comparator (s) for comparing the resistive value. of this CTN resistance at given thresholds
  • This circuit 12 further comprises resistive means which are connected to a CTN resistor 16 which is mounted on the plate 3 and with which these means define one or more bridges, for, with means forming differential comparators, compare the resistive value of this resistor CTN at given thresholds the sensor means that constitutes the resistor 16 are advantageously arranged in the vicinity of a shunt, a coil or coals
  • the current monitoring circuit 13 also includes a comparator assembly making it possible to compare the value of the voltage across a "shunt" 17 on the motor supply circuit with a given threshold.
  • the signals at the output of these different comparators are processed by the diagnostic circuit 14, which comprises on the one hand a power transistor of the MOSFET type which controls the supply of the electric motor, and on the other hand means for controlling this transistor as a function in particular of the signals at the output of the various Comparators In particular, when the rotor locks, the "shunt" 17 and the circuits
  • the plate 3 also includes means 18 for filtering the voltage + battery supply bat
  • the electric motor block which has just been described advantageously finds application in the case of an electric motor for heating, ventilating or air conditioning a motor vehicle.
  • the means 15, 16 forming the temperature sensor can be of the bimetallic strip type.

Landscapes

  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Bloc de moteur électrique à courant continu comportant une platine (3) de connexion et une carte (4) qui porte une électronique pour la commande dudit moteur, ladite carte (4) comportant des moyens (13) de surveillance de courant pour détecter le blocage du rotor dudit moteur, caractérisé en ce que ladite carte (4) et/ou ladite platine (3) portent des moyens (15, 16) formant capteur(s) de température et en ce que ladite carte (4) comporte en outre des moyens (14) qui contrôlent l'alimentation du moteur et qui sont reliés auxdits moyens (15, 16) formant capteur(s) de température, ainsi qu'aux moyens de surveillance de courant (13), lesdits moyens de contrôle (14) coupant l'alimentation du moteur lorsque le blocage du rotor du moteur est détecté et qu'une température mesurée par les moyens (15, 16) formant capteur atteint une valeur seuil supérieure et rétablissant l'alimentation du moteur lorsque ladite température est au moins redescendue à une valeur seuil inférieure.

Description

BLOC DE MOTEUR ELECTRIQUE, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE, INTEGRANT UNE ELECTRONIQUE DE COMMANDE La présente invention est relative à un bloc intégrant un moteur électrique à courant continu et une électronique pour la commande dudit moteur
Le bloc de moteur électrique proposé par l'invention trouve notamment avantageusement application dans un groupe motoventilateur de véhicule automobile
Le blocage du rotor d'un moteur électrique à courant continu entraîne une forte augmentation du courant dans celui-ci
Sur les moteurs dépourvus d'électronique, cette brusque augmentation de courant détruit le fusible de ligne avant que l'élévation thermique, qui résulte de cette augmentation et de la disparition de la ventilation, n'endommage le moteur et en particulier son bobinage, ses balais ou encore les pistes de sa platine de connexion, etc
Par contre, dans le cas d'un bloc moteur intégrant une électronique de commande, celle-ci limite le courant dans le moteur électrique, ce qui peut empêcher la destruction du fusible de ligne dans des cas où cette destruction serait pourtant souhaitable pour éviter une élévation trop importante de la température au niveau des composants de puissance de l'électronique de commande et au niveau des éléments du moteur
Pour pallier cet inconvénient, il est connu, lorsque l'on détecte le blocage du rotor, de commander l'alimentation du moteur électrique selon une séquence de fonctionnement du type de celle illustrée sur la figure 1 , c'est à dire selon une succession de cycles d'ouverture et de fermeture, dont les durées t1 et t2 d'ouverture et de fermeture sont réalisées par des moyens de temporisation électroniques intégrés au bloc moteur et sont choisies de façon à empêcher une élévation thermique trop importante dans le bloc moteur Sur le graphe de la figure 1 , on a représenté l'intensité du courant traversant le moteur électrique pendant cette séquence d'alimentation, ainsi que l'évolution de la température Le début du blocage du rotor est indiqué par le trait en pointillés Généralement, la durée t2 pendant laquelle l'alimentation du moteur est coupée est généralement supérieure à la durée t1 pendant laquelle le moteur est alimenté
Il est aussi possible d'arrêter définitivement la commande du moteur après un certain nombre de cycles d'alimentation et de coupure t1 et t2
Un but de l'invention est d'améliorer encore la protection contre les élévations thermiques rotor bloqué d'un bloc de moteur électrique intégrant une électronique de commande
A cet effet, l'invention propose un bloc de moteur électrique à courant continu comportant une platine de connexion et une carte qui porte une électronique pour la commande dudit moteur, ladite carte comportant des moyens de surveillance de courant pour détecter le blocage du rotor dudit moteur, caractérisé en ce que ladite carte et/ou ladite platine portent des moyens formant capteur(s) de température et en ce que ladite carte comporte en outre des moyens qui contrôlent l'alimentation du moteur et qui sont reliés auxdits moyens formant capteur(s) de température, ainsi qu'aux moyens de surveillance de courant, lesdits moyens de contrôle coupant l'alimentation du moteur lorsque le blocage du rotor du moteur est détecté et qu'une température mesurée par les moyens formant capteur atteint une valeur seuil supérieure et rétablissant l'alimentation du moteur lorsque ladite température est au moins redescendue à une valeur seuil inférieure
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront encore de la description qui suit qui est purement illustrative et non limitative et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 , déjà analysée, est un graphe sur lequel on a porté en fonction du temps d'une part l'intensité du courant d'alimentation dans ledit moteur conformément à une séquence connue permettant de protéger un bloc de moteur électrique intégrant une électronique de commande lorsqu'un blocage du rotor du moteur est détecté, et d'autre part l'évolution de la température du bloc moteur pendant cette séquence d'alimentation , - la figure 2 est un graphe semblable à celui de la figure 1 qui illustre une séquence d'alimentation avec des moyens de protection du type de ceux proposés par l'invention , 3
- la figure 3 est une représentation schématique d'un bloc de moteur électrique à électronique de commande intégrée conforme à un mode de réalisation possible de l'invention ;
- la figure 4 est un schéma bloc illustrant le montage intégrant des moyens de protection du type de ceux proposés par l'invention.
Comme le montre la figure 2, la protection proposée par l'invention consiste, lorsque le blocage du rotor est détecté, à couper l'alimentation du moteur lorsque la température atteint une valeur seuil T1 donnée et à ne rétablir l'alimentation que lorsque cette température est redescendue à une valeur seuil T2 donnée.
A cet effet, on utilise avantageusement sur la platine de connexion ou sur le circuit imprimé qui porte l'électronique de commande, un capteur du type à résistance variable avec la température, par exemple un capteur à résistance à coefficient de température négatif (CTN). Et de façon particulièrement préféré, le bloc moteur comporte au moins deux capteurs de température, l'un sur la carte électronique, l'autre sur la platine qui porte les balais.
On sait en effet que par construction, la platine porte balais et le moteur électrique sont fortement découplés thermiquement de la carte qui porte l'électronique.
Ainsi, l'alimentation du moteur électrique est coupée lorsque la température mesurée sur la platine atteint une valeur TP1 , ou lorsque la température mesurée sur la carte l'électronique atteint une valeur Tel .
Et le moteur n'est alors à nouveau alimenté que lorsque la température mesurée sur la platine est au moins redescendue à une valeur Tp2 ou inférieure, tandis que la température mesurée sur la carte électronique est quant à elle au moins redescendue à une valeur Tc2.
Par exemple, la température de coupure TP1 est de l'ordre de 200°C, tandis que la température de coupure Tel est de l'ordre de 130°C ; la température TP2 est de l'ordre de 160°C, tandis que la température Tc2 est de l'ordre de 120°C.
Un exemple d'agencement possible pour les éléments du bloc moteur est par exemple illustré sur les figures 3 et 4. Sur la figure 3, la carcasse du moteur électrique a été référencée par 1 , son axe de rotation par 2
La carcasse 1 est fermée à une extrémité par une platine porte connexions 3 Ainsi qu'on peut le voir plus particulièrement sur la figure 4, cette platine 3 porte elle-même d'une part les balais b du moteur et d'autre part des pistes de connexion à la masse (carcasse ou radiateurs) ou à la tension de la batterie
Elle porte également une carte 4 à circuit imprimé sur laquelle sont implantés différents circuits intervenant dans l'alimentation du moteur électrique
Ces différents circuits sont par exemple constitués d'un circuit 5 pour asservir la tension d'alimentation délivrée au moteur de façon à maintenir la vitesse de rotation sur une valeur de consigne C, d'un circuit d'attaque 6 qui est commandé par le circuit d'asservissement 5, de circuits hacheur et de génération de dents de scie 7 et 8, de moyens 9 pour la génération des tensions utilisées par ces différents circuits à partir de la tension + bat de la batterie, de moyens 10 formant capacité de découplage
Ces circuits comportent également un circuit 12 de surveillance de température et un circuit 13 de surveillance de courant, tous deux reliés à un circuit de diagnostique 14
Le circuit 12 de surveillance de température comporte par exemple une résistance CTN 15 qui est montée sur la carte électronique 4, ainsi que des moyens à pont(s) dιvιseur(s) et comparateur(s) dιfférentιel(s) pour comparer la valeur résistive de cette résistance CTN à des seuils donnés
Ce circuit 12 comporte en outre des moyens résistifs qui sont reliés à une résistance CTN 16 qui est montée sur la platine 3 et avec laquelle ces moyens définissent un ou des ponts dιvιseur(s), pour, avec des moyens formant comparateurs différentiels, comparer la valeur résistive de cette résistance CTN à des seuils donnés les moyens formant capteur que constitue la résistance 16 sont avantageusement disposés au voisinage d'un shunt, d'une bobine ou de charbons Le circuit 13 de surveillance de courant comporte également un montage comparateur permettant de comparer à un seuil donné la valeur de la tension aux bornes d'un "shunt" 17 sur le circuit d'alimentation du moteur Les signaux en sortie de ces différents comparateurs sont traités par le circuit de diagnostique 14, qui comporte d'une part un transistor de puissance de type MOSFET qui contrôle l'alimentation du moteur électrique, et d'autre part des moyens pour commander ce transistor en fonction notamment des signaux en sortie des différents comparateurs En particulier, lors d'un blocage du rotor, le "shunt" 17 et les circuits
13 et 14 détectent l'élévation du courant d'alimentation au dessus d'un seuil donné
Et les résistances CTN 15 et 16, en combinaison avec les circuits 12 et 14, permettent de commander l'alimentation du moteur électrique selon une séquence du type de celle qui a été décrite précédemment en référence à la figure 2
Enfin, la platine 3 comporte également des moyens 18 pour filtrer la tension +bat d'alimentation de la batterie
Le bloc de moteur électrique qui vient d'être décrit trouve avantageusement application dans le cas d'un moteur électrique de chauffage, ventilation ou climatisation de véhicule automobile
En variante, les moyens 15, 16 formant capteur de température peuvent être de type bilame

Claims

REVENDICATIONS
1 Bloc de moteur électrique à courant continu comportant une platine (3) de connexion et une carte (4) qui porte une électronique pour la commande dudit moteur, ladite carte (4) comportant des moyens (13) de surveillance de courant pour détecter le blocage du rotor dudit moteur, caractérisé en ce que ladite carte (4) et/ou ladite platine (3) portent des moyens (15, 16) formant capteur(s) de température et en ce que ladite carte (4) comporte en outre des moyens (14) qui contrôlent l'alimentation du moteur et qui sont reliés auxdits moyens (15, 16) formant capteur(s) de température, ainsi qu'aux moyens de surveillance de courant (13), lesdits moyens de contrôle (14) coupant l'alimentation du moteur lorsque le blocage du rotor du moteur est détecté et qu'une température mesurée par les moyens (15, 16) formant capteur atteint une valeur seuil supérieure et rétablissant l'alimentation du moteur lorsque ladite température est au moins redescendue à une valeur seuil inférieure
2 Bloc de moteur électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (16) formant capteur de température disposés sur la platine (3), ainsi que des moyens (15) formant capteur de température disposés sur la carte (4) électronique
3 Bloc de moteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la carte (4) électronique comporte des moyens pour couper l'alimentation du moteur électrique lorsque la température de la platine (3) atteint une valeur donnée TP1 ou lorsque la température de la carte (4) électronique atteint une valeur donnée Tel et pour n'alimenter à nouveau ledit moteur que lorsque la température mesurée sur la platine (3) est au moins redescendue à une valeur donnée TP2 ou inférieure, tandis que la température mesurée sur la carte (4) électronique est quant à elle au moins redescendue à une valeur donnée Tc2
4 Bloc de moteur électrique selon la revendication 3, caractérise en ce que la température de coupure TP1 est de l'ordre de 200°C, tandis que la température TP2 est de 160°C 7
5. Bloc de moteur électrique selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que, tandis que la température de coupure Tel est de l'ordre de 130°C, tandis que la température Tc2 est de l'ordre de 120°C.
6. Bloc de moteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (15, 16) formant capteur de température comportent au moins une résistance variable en fonction de la température.
7. Bloc de moteur électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens (15, 16) formant capteur de température comportent au moins une résistance de type CTN.
8. Bloc de moteur électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens (15, 16) formant capteur de température sont de type bilame.
9. Bloc de moteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (16) formant capteur sont disposés au voisinage d'un shunt, d'une bobine ou de charbons.
10. Bloc de moteur électrique chauffage, ventilation ou climatisation de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est constitué par un bloc selon l'une des revendications précédentes.
EP99909004A 1998-03-13 1999-03-12 Bloc de moteur electrique, notamment pour vehicule automobile, integrant une electronique de commande Withdrawn EP1062715A1 (fr)

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