EP3857702A1 - Filtrage électromagnétique d'un circuit de contrôle d'un moteur électrique - Google Patents

Filtrage électromagnétique d'un circuit de contrôle d'un moteur électrique

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EP3857702A1
EP3857702A1 EP19795272.4A EP19795272A EP3857702A1 EP 3857702 A1 EP3857702 A1 EP 3857702A1 EP 19795272 A EP19795272 A EP 19795272A EP 3857702 A1 EP3857702 A1 EP 3857702A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filtering
control circuit
electric motor
power
filtering device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19795272.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
William LAPIERRE
David Bonneau
Lucien Le Curieux-Belfond
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3857702A1 publication Critical patent/EP3857702A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/50—Reduction of harmonics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation

Definitions

  • the technical context of the present invention is that of protection against electromagnetic radiation. More particularly, the invention relates to a control circuit for an electric motor, in particular of the type used in ventilation assemblies for the front panel of a motor vehicle. The invention also relates to a motor-fan unit for a motor vehicle, controlled by such an engine control circuit.
  • Motor-fan units are known which make it possible to regulate an air flow sufficient to cool several elements of motor vehicles, such as for example a heat engine or an electric circuit.
  • Such motor-ventilator groups comprise a mobile fan in rotation and an electric motor for driving the fan in rotation, the electric motor being controlled by a control circuit.
  • the object of the present invention is to propose a new control circuit in order to respond at least in large part to the preceding problems and also to lead to other advantages. More particularly, an object of the invention is to reduce the electromagnetic emissions of such a control circuit during its operation.
  • Another aim is to reduce the mechanical bulk of the control circuit.
  • a motor control circuit of an electric motor comprising (i) a power bridge comprising at least one power branch , the power bridge being configured to drive the electric motor, and (ii) a filter device arranged in parallel with the at least one power branch in order to filter electromagnetic radiation from the power bridge, said filter device comprising at at least one filtering capacity, at least one filtering capacity of the filtering device being of the polymer-hybrid type.
  • the electric motor controlled by the electric switch is advantageously of the type of a direct current electric motor.
  • Each power branch of the power bridge comprises one or more - and preferably two - power switch.
  • Each power switch is configured to generate an electric pulse width modulated power signal to control the rotation and / or speed of rotation of the electric motor to which the control circuit is connected.
  • each power switch is alternately configured in a conducting conduction state - in which it has a very low resistance between its terminals - and in a blocking conduction state - in which it has a very high resistance between its terminals.
  • the switching of the power switch between its conducting and blocking conduction states thus makes it possible to generate the power signal of the pulse width modulation type and to be able to control its characteristics, such as for example a frequency and / or a duty cycle. of said power signal.
  • control circuit is a source of electromagnetic radiation, mainly due to the successive switching of power switch (s) of the power bridge.
  • the filtering device makes it possible to filter brutal variations of electric current which can appear during the rotation of the electric motor, and in particular during the opening or the closing of the power switches when they switch from their conduction state passing towards their blocking conduction state, or vice versa.
  • the filtering device has an electrical impedance which depends on the frequency of the electrical current flowing through it: for sudden variations in electrical current - when the electrical switching of the power switch is established - then the impedance the filtering device is very high.
  • the filtering device behaves essentially like a low-pass type filter, a cut-off frequency of which determines its behavior with respect to the electric current passing through it:
  • the cut-off frequency of the filtering device depends on the electrical characteristics of the components which form the filtering device, and in particular on those of at least one hybrid polymer filtering capacity.
  • the singular use of polymer-hybrid technology for the filtering device makes it possible to optimize its design, both electrical and dimensional.
  • the use of polymer-hybrid filtering capacity makes it possible to increase the volume capacitance of the filtering capacity or capacities of the filtering device.
  • the capacitance of the polymer-hybrid filtering capacity is, for a given volume, greater than that obtained for the same volume in another non-polymer-hybrid technology.
  • the polymer-hybrid technology thus makes it possible to improve the compactness of the filtering device of the control circuit in accordance with the first aspect of the invention.
  • control circuit according to the first aspect of the invention advantageously comprises at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements can be taken alone or in combination:
  • the power switch or switches are of the type of a field effect transistor. More particularly still, the power switch or switches are of the type of a MOSFET, an acronym for “Meta! Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ”and meaning insulated gate field effect transistor; a capacitance value of the at least one polymer-fiybrid filtering capacity is greater than 200 pF.
  • the capacitance value of the at least one polymer filtering capacity is approximately equal to 330 pF, to within +/- 10%; the at least one polymer-fiybrid filtering capacity is housed in a cylindrical casing whose diameter is less than or equal to 12 mm and / or a height is less than or equal to 12 mm.
  • the diameter and / or the height of the housing housing the at least one polymer filtering capacity is approximately equal to 10 mm, to within +/- 10%; according to a first embodiment, each filtering capacity of the filtering device is of the polymer-hybrid type.
  • a first part of the filtering capacities is of the electrolytic type, and a second part of the filtering capacities is of the polymer-hybrid type; the filtering device comprises a filtering inductor.
  • This advantageous configuration makes it possible to optimize the frequency behavior of the filtering device.
  • the combined use of polymer-hybrid technology for the filtering capacity (s) makes it possible to reduce an inductance value of the filtering inductance.
  • this advantageous configuration makes it possible to reduce the costs of the filtering device as well as its size and its weight; only one of the filtering capacities of the filtering device is of the polymer-hybrid type, the filtering capacity of the polymer-hybrid type being located opposite the filtering inductance with respect to the power bridge.
  • part of the filtering capacities of the filtering device are of the polymer-hybrid type, the filtering capacity situated opposite the filtering inductance with respect to the power bridge being part of those of the polymer-hybrid type; an inductance value of the filtering inductance is between 24-75 pH and 62.5 pH for a cutoff frequency greater than or equal to 100 kHz; the filtering inductor is arranged in parallel with the at least one filtering capacity; the filtering device is of the type of a PI filter, said PI filter being formed by the filter inductor located between two filtering capacitors arranged in parallel with one another.
  • the filter device comprises a number of filtering capacity equal to a number of output branches of the power bridge.
  • the control circuit is three phase, the number of power branches of the power bridge being equal to three, and the number of filtering capacities being equal to three.
  • a motor-fan unit for a motor vehicle comprising (i) a fan driven in rotation by an electric motor, and (ii) a control circuit in accordance with first aspect of the invention or according to any one of its improvements, said control circuit being configured to drive the electric motor.
  • the control circuit is configured to control a speed of rotation and / or a direction of rotation of the electric motor and, consequently, of the associated fan.
  • the motor-fan unit conforming to the second aspect has a higher level of electromagnetic compatibility compared to the earlier motor-fan groups, for a reduced bulk thanks to the use of the polymer-hybrid capacity (s) in the filtering device.
  • FIGURE 1 illustrates an electrical diagram of an electric motor controlled by a control circuit according to the first aspect of the invention
  • FIGURE 2 illustrates an exemplary embodiment of such a control circuit according to the first aspect of the invention.
  • the characteristics, the variants and the various embodiments of the invention can be associated with one another, according to various combinations, insofar as they are not incompatible or mutually exclusive of each other.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described below in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
  • FIGURE 1 illustrates an electrical system intended to be installed for example in a motor vehicle not shown, and of which an electrical energy - represented by a voltage U bat - is supplied by a battery 2 via an on-board network 21.
  • an electrical system forms a motor-fan unit 8 in accordance with the third aspect of the invention.
  • Such a fan-motor unit 8 comprises an electric motor 4 controlled by a control circuit 1, a rotor of the electric motor 4 being mechanically coupled to a shaft 52 driving in rotation a propeller 51 of a fan 5 ⁇
  • the control circuit 1 is in accordance with the first aspect of the invention and will be described later with reference to FIGURE 2.
  • the electric motor 4 controlled by the control circuit 1 can be of any type, and in particular of the type of a direct current motor for example.
  • the electric motor 4 comprises an armature element 41 and an inductor element 42.
  • the armature element 41 is a rotor of the electric motor 4; and the inductor element 42 is a stator of said electric motor 4 ⁇
  • the inductor element 42 comprises a number N of electric windings 421.
  • N is equal to 3 ⁇
  • the electrical windings 421 of the inductor element 42 are arranged in an electrical configuration called "star", all the electrical windings 421 being electrically connected together at a common electrical terminal.
  • other electrical configurations can be envisaged, such as for example a triangle or ring configuration.
  • the electric motor 4 is controlled by a control circuit 1 which makes it possible to selectively or collectively generate phase currents i A , i B , i c from each of the electric windings 421 of the inductor element 42 of said electric motor 4 ⁇
  • the circuit control 1 is itself controlled by a control module 3 which generates one or more control signals s c for the attention of control circuit 1, as will be described in more detail with reference to FIGURE 2.
  • the control module 3 is also configured to determine an induced current i rot at the induced element 41 of the electric motor 4 ⁇
  • the control circuit 1 is placed in derivation of the battery 2 of the motor vehicle, between a positive terminal and a ground terminal M, through the on-board network 21.
  • the ground terminal M is advantageously electrically connected to a chassis of the vehicle automotive for electrical safety reasons.
  • a control circuit 1 according to the first aspect of the invention comprises a power bridge 12 and a filter device 13.
  • the power bridge 12 comprises at least one power branch A, B, C, in order to generate at least one phase current i A , i B , i c for each of the electric windings 421 of the inductor element 42 of said electric motor 4 ⁇ All the power branches A, B, C are placed in derivation from each other on the one hand, and polarized by the voltage LJ bat delivered by the battery 2 of the motor vehicle.
  • the power bridge 12 comprises three branches of powers A, B, C, each of the branches of power A, B, C being associated with one of the electrical windings 421.
  • Each power branch A, B, C comprises two power switches 121.
  • Each power switch 121 is configured to generate the corresponding phase current i A , i B , i c .
  • the phase current i A , i B , i c generated by the power switches of each branch A, B, C of the control circuit 1 is of the type of a signal with pulse width modulation in order to control the rotation and / or the speed of rotation of the electric motor 4 ⁇
  • each power switch 121 is alternately configured in a passing conduction state - in which it has a very low resistance between its terminals - and in a blocking conduction state - in which it has a very high resistance between its terminals.
  • the switching of the power switches 121 between its conducting and blocking conduction states is controlled by the control module 3 and makes it possible to control the characteristics of the corresponding phase currents i A , i B , i c , such as for example a frequency and / or a cyclical report.
  • Each power switch 121 is advantageously of the type of a power transistor, such as for example a MOS, a MOSFET, preferably N-doped as in the example illustrated in FIGURE 2.
  • the two power switches 121 are advantageously electrically connected at a common terminal, for example via a drain terminal of a first power transistor and via a source terminal of a second power transistor of the same power branch A, B, C. Thereafter, the terminal common to both power components 121 is then electrically connected to one of the electric windings 421 of the electric motor 4 in order to control an electric current which passes through it.
  • the filter device 13 is configured to perform low-pass filtering.
  • the filtering device 13 comprises at least one filtering capacity 132A, 132B, 132C, 132D.
  • Each filtering capacity 132A-132D is placed in derivation of the power bridge 12 on the one hand, and parallel to the voltage U bat delivered by the battery 2 of the motor vehicle on the other hand.
  • the filtering device 13 is advantageously of the type of a PI filter. It comprises a first group of filter capacitors 1321 and a second group of filter capacitors 1322. The first 1321 and the second 1322 group of filter capacitors are separated by a filter choke 131 placed in series therebetween.
  • An inductance value of the filtering inductor 131, and a capacitance value for each of the filtering capacities 132A-132D are advantageously chosen in order to determine a cut-off frequency of the filtering device 13, according to the desired effects and the electrical and dynamic characteristics of the electric motor 4 and / or of the control circuit 1, and in particular of the power bridge 12.
  • At least one of the filtering capacities 132A-132D is of the polymer-hybrid type in order to reduce its dimensions and in order to increase its capacitance, as mentioned above.
  • only the filtering capacity 132D of the second group 1322 of filtering capacities is of the polymer-hybrid type.
  • only the filtering capacity situated on the side of the electric battery 2 with respect to the filtering inductor 131 is of the polymer-hybrid type.
  • At least part of the filtering capacities 131A-132C of the first group 1321 is of the polymer-hybrid type. Also preferably, all the filtering capacities 131A-132C of the first group 1321 are of the polymer-hybrid type.
  • the invention aims to replace each filter capacity 132A-132D of the first 1321 and / or second 1322 group whose capacitance value is greater than 100 pF with a capacity of the polymer-hybrid type.
  • This advantageous configuration makes it possible in return to undersize the filtering inductor 131 by reducing its inductance value, thus making it possible to reduce both the manufacturing costs of the control circuit 1 and the dimensional size of the filtering device 13
  • the filtering capacity (s) of the type polymer-hybrid used in the filtering device 13 have a capacitance value equal to approximately 330 pF.
  • the invention relates to a control circuit 1 of an electric motor 4, the control circuit 1 comprising a filtering device 13 in order to filter the high frequencies capable of generating disturbing electromagnetic radiation when driving the electric motor 4
  • the filtering device 13 comprises one or more filtering capacities 132A-132D placed in derivation of a power bridge 12 driving the electric motor 4, at least part of the filtering capacities 132A-132D being of the type polymer-hybrid in order to improve the dynamic performance of the filtering device 13 and to reduce its size.
  • the filtering device 13 comprises one or more filtering capacities 132A-132D placed in derivation of a power bridge 12 driving the electric motor 4, at least part of the filtering capacities 132A-132D being of the type polymer-hybrid in order to improve the dynamic performance of the filtering device 13 and to reduce its size.
  • the different characteristics, forms, variants and embodiments of the invention can be associated with each other in various combinations insofar as they are not incompatible or mutually exclusive of each other.

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Abstract

L'invention concerne un circuit de contrôle (1) d'un moteur électrique (4), le circuit de contrôle (1) 5 comprenant un dispositif de filtrage (13) afin de filtrer les hautes fréquences susceptibles de générer un rayonnement électromagnétique perturbant lors du pilotage du moteur électrique (4). À cet effet, le dispositif de filtrage (13) comprend une ou plusieurs capacités de filtrage (132A-(132D) placées en dérivation d'un pont de puissance (12) pilotant le moteur électrique 4, au moins une partie des capacités de filtrage (132A-132D) étant du type polymère-hybride afin d'améliorer les performances 10 dynamiques du dispositif de filtrage (13) et de réduire son encombrement. L'invention concerne aussi un groupe moto-ventilateur (8) pour véhicule automobile comprenant un tel circuit de contrôle (1).

Description

« Filtrage électromagnétique d’un circuit de contrôle d’un moteur électrique »
Domaine technique
Le contexte technique de la présente invention est celui de la protection contre les rayonnements électromagnétique. Plus particulièrement, l’invention a trait à un circuit de contrôle d’un moteur électrique, notamment du type de ceux utilisés dans des ensembles de ventilation de face avant de véhicule automobile. L’invention concerne aussi un groupe moto-ventilateur pour véhicule automobile, piloté par un tel circuit de contrôle moteur.
État de la technique antérieure
On connaît des groupes moto-ventilateurs permettant de réguler un débit d’air suffisant pour refroidir plusieurs éléments des véhicules automobiles, tels que par exemple un moteur thermique ou un circuit électrique. De tels groupes moto-ventilateurs comprennent un ventilateur mobile en rotation et un moteur électrique pour entraîner en rotation le ventilateur, le moteur électrique étant piloté par un circuit de contrôle.
L’intégration toujours plus nombreuse d’équipements électriques dans un véhicule automobile conduit à davantage de proximité entre eux. Dès lors, le fonctionnement même des différents équipements électriques peut perturber les équipements électriques voisins. Aussi, les constructeurs automobiles imposent des contraintes de compatibilité électromagnétique (CEM) toujours plus grandes afin de garantir une fiabilité de fonctionnement des véhicules automobiles d’une part, et des différentes fonctionnalités proposées d’autre part.
Ces exigences de compatibilité électromagnétique s’imposent aussi au circuit de contrôle du moteur électrique des groupes moto-ventilateurs. En effet, la génération d’un signal de commande à modulation de largeur d’impulsion génère un rayonnement électromagnétique qui est susceptible de perturber les autres équipements électriques.
La présente invention a pour objet de proposer un nouveau circuit de contrôle afin de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d’autres avantages. Plus particulièrement, un but de l’invention est de réduire les émissions électromagnétiques d’un tel circuit de contrôle durant son fonctionnement.
Un autre but est de réduire l’encombrement mécanique du circuit de contrôle.
Exposé de l’invention Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec un circuit de contrôle moteur d’un moteur électrique, le circuit de contrôle comprenant (i) un pont de puissance comprenant au moins une branche de puissance, le pont de puissance étant configuré pour piloter le moteur électrique, et (ii) un dispositif de filtrage disposé en parallèle de l’au moins une branche de puissance afin de filtrer un rayonnement électromagnétique du pont de puissance, ledit dispositif de filtrage comprenant au moins une capacité de filtrage, au moins une capacité de filtrage du dispositif de filtrage étant du type polymère-hybride.
Le moteur électrique piloté par le commutateur électrique est avantageusement du type d’un moteur électrique à courant continu.
Chaque branche de puissance du pont de puissance comprend un ou plusieurs — et préférentiellement deux — commutateur de puissance. Chaque commutateur de puissance est configuré pour générer un signal électrique de puissance à modulation de largeur d’impulsion afin de contrôler la rotation et/ou la vitesse de rotation du moteur électrique auquel le circuit de contrôle est relié. A cet effet, chaque commutateur de puissance est alternativement configuré dans un état de conduction passant— dans lequel il présente une résistance très faible entre ses bornes— et dans un état de conduction bloquant— dans lequel il présente une résistance très élevée entre ses bornes. Le basculement du commutateur de puissance entre ses états de conduction passant et bloquant permet ainsi de générer le signal de puissance du type à modulation de largeur d’impulsion et de pouvoir contrôler ses caractéristiques, telles que par exemple une fréquence et/ou un rapport cyclique dudit signal de puissance.
Durant son fonctionnement, le circuit de contrôle est source de rayonnement électromagnétique, principalement du fait des commutations successives de(s) commutateur(s) de puissance du pont de puissance.
Le dispositif de filtrage permet de filtrer des variantions brutales de courant électrique qui peuvent apparaître lors de la rotation du moteur électrique, et notamment lors de l’ouverture ou de la fermeture des commutateurs de puissance lorsqu’ils commutent depuis leur état de conduction passant vers leur état de conduction bloquant, ou inversement. En effet, le dispositif de filtrage présente une impédance électrique qui dépend de la fréquence du courant électrique qui la traverse : pour des variations brutales de courant électrique — au moment de l’établissement de la commutation électrique du commutateur de puissance— alors l’impédance électrique du dispositif de filtrage est très élevée. En revanche, pour des variations plus faibles de courant électrique — lorsque le commutateur de puissance a commuté dans l’un de ses états de conduction — alors l’impédance électrique du dispositif de filtrage est très faible. En d’autres termes, le dispositif de filtrage se comporte essentiellement comme un filtre du type passe-bas dont une fréquence de coupure détermine son comportement vis-à-vis du courant électrique le traversant :
— au-delà de la fréquence de coupure, alors l’impédance électrique vue par le courant électrique traversant le dispositif de filtrage est très grande, et le courant électrique traversant ledit dispositif de filtrage est ainsi fortement atténué ;
— en-deçà de la fréquence de coupure, alors l’impédance électrique vue par le courant électrique traversant le dispositif de filtrage est très faible, et le courant électrique traversant ledit dispositif de filtrage est peu ou pas du tout atténué.
Comme il sera détaillé ultérieurement, la fréquence de coupure du dispositif de filtrage dépend des caractéristiques électriques des composants qui forment le dispositif de filtrage, et notamment de celles de l’au moins une capacité de filtrage hybride polymère.
Conformément à l’invention, l’utilisation singulière de la technologie polymère-hybride pour le dispositif de filtrage permet d’optimiser son dimensionnement, à la fois électrique et dimensionnel. En effet, l’utilisation de capacité de filtrage polymère-hybride permet d’augmenter la capacitance volumique de la ou des capacités de filtrage du dispositif de filtrage. En d’autres termes, la capacitance de la capacité de filtrage polymère-hybride est, pour un volume donné, supérieure à celle obtenue pour un même volume dans une autre technologie non polymère-hybride. La technologie de polymère-hybride permet ainsi d’améliorer la compacité du dispositif de filtrage du circuit de contrôle conforme au premier aspect de l’invention.
En outre, l’utilisation de la technologie de polymère-hybride pour la ou les capacités de filtrage permet offre de meilleures performances en termes de filtrage électromagnétique, notamment en basse fréquence.
Le circuit de contrôle conforme au premier aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
— le ou les commutateurs de puissance du pont de puissance sont du type d’un transistor de puissance. Selon un mode particulier de réalisation, le ou les commutateurs de puissance sont du type d’un transistor à effet de champ. Plus particulièrement encore, le ou les commutateurs de puissance sont du type d’un MOSFET, acronyme anglais pour « Meta! Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » et signifiant transistor à effet de champ à grille isolée ; une valeur de capacitance de l’au moins une capacité de filtrage polymère-fiybride est supérieure à 200 pF. Préférentiellement, la valeur de capacitance de l’au moins une capacité de filtrage polymère est approximativement égale à 330 pF, à plus ou moins 10% près ; l’au moins une capacité de filtrage polymère-fiybride est logée dans un boîtier cylindrique dont un diamètre est inférieur ou égal à 12 mm et/ou une hauteur est inférieure ou égale à 12 mm. Préférentiellement, le diamètre et/ou la hauteur du boîtier logeant l’au moins une capacité de filtrage polymère est approximativement égale à 10 mm, à plus ou moins 10% près ; selon un premier mode de réalisation, chaque capacité de filtrage du dispositif de filtrage est du type polymère-hybride. Selon un deuxième mode de réalisation alternatif, une première partie des capacités de filtrage est du type électrolytique, et une deuxième partie des capacités de filtrage est du type polymère-hybride ; le dispositif de filtrage comprend une inductance de filtrage. Cette configuration avantageuse permet d’optimiser le comportement fréquentiel du dispositif de filtrage. L’utilisation combinée de la technologie polymère-hybride pour la ou les capacités de filtrage permet de diminuer une valeur d’inductance de l’inductance de filtrage. Consécutivement, cette configuration avantageuse permet de réduire les coûts du dispositif de filtrage ainsi que son encombrement et son poids ; une seule des capacités de filtrage du dispositif de filtrage est du type polymère-hybride, la capacité de filtrage du type polymère-hybride étant située à l’opposé de l’inductance de filtrage par rapport au pont de puissance. Eventuellement, une partie des capacités de filtrage du dispositif de filtrage sont du type polymère-hybride, la capacité de filtrage située à l’opposé de l’inductance de filtrage par rapport au pont de puissance faisant partie de celles du type polymère-hybride ; une valeur d’inductance de l’inductance de filtrage est comprise entre 24-75 pH et 62.5 pH pour une fréquence de coupure supérieure ou égale à 100 kHz ; l’inductance de filtrage est disposée en parallèle de l’au moins une capacité de filtrage ; le dispositif de filtrage est du type d’un filtre en PI, ledit filtre en PI étant formée par l’inductance de filtrage située entre deux capacités de filtrage disposées en parallèle l’une par rapport à l’autre. Cette configuration avantageuse permet de réaliser un filtre passe-bas dont une fréquence de coupure est déterminée par des valeurs d’impédance de l’inductance de filtrage et des capacités de filtrage ; — le dispositif de filtrage comprend un nombre de capacités de filtrage égal à un nombre de branches de puissance du pont de puissance. En particulier, selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le circuit de contrôle est triphasé, le nombre de branches de puissance du pont de puissance étant égal à trois, et le nombre de de capacités de filtrage étant égal à trois.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un groupe moto-ventilateur pour véhicule automobile, ledit groupe moto-ventilateur comprenant (i) un ventilateur entraîné en rotation par un moteur électrique, et (ii) un circuit de contrôle conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements, ledit circuit de contrôle étant configuré pour piloter le moteur électrique.
Le circuit de contrôle est configuré pour contrôler une vitesse de rotation et/ou un sens de rotation du moteur électrique et, consécutivement, du ventilateur associé. Comme détaillé précédemment, le groupe moto-ventilateur conforme au deuxième aspect présente un niveau supérieur de compatibilité électromagnétique par rapport aux groupes moto-ventilateur antérieurs, pour un encombrement réduit grâce à l’utilisation de la ou des capacité (s) polymère-hybrides dans le dispositif de filtrage.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers 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 :
— la FIGURE 1 illustre un schéma électrique d’un moteur électrique piloté par un circuit de contrôle conforme au premier aspect de l’invention ;
— la FIGURE 2 illustre un exemple de réalisation d’un tel circuit de contrôle conforme au premier aspect de l’invention.
Bien entendu, les caractéristiques, les 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 des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Description détaillée de l’invention
La FIGURE 1 illustre un système électrique destiné à être installé par exemple dans un véhicule automobile non représenté, et dont une énergie électrique — représentée par une tension Ubat— est fournie par une batterie 2 via un réseau de bord 21. Dans l’exemple illustré sur la FIGURE 1, un tel système électrique forme un groupe moto-ventilateur 8 conforme au troisième aspect de l’invention.
Un tel groupe moto-ventilateur 8 comprend un moteur électrique 4 piloté par un circuit de contrôle 1, un rotor du moteur électrique 4 étant couplé mécaniquement à un arbre 52 entraînant en rotation une hélice 51 d’un ventilateur 5· Le circuit de contrôle 1 est conforme au premier aspect de l’invention et sera décrit ultérieurement en référence à la FIGURE 2.
Le moteur électrique 4 piloté par le circuit de contrôle 1 peut être de tout type, et notamment du type d’un moteur à courant continu par exemple. Le moteur électrique 4 comprend un élément induit 41 et un élément inducteur 42. Dans l’exemple illustré sur la FIGURE 1, l’élément induit 41 est un rotor du moteur électrique 4 ; et l’élément inducteur 42 est un stator dudit moteur électrique 4· De manière avantageuse, l’élément inducteur 42 comprend un nombre N d’enroulements électriques 421. Dans l’exemple illustré sur la FIGURE 1, N est égale à 3· Selon une réalisation particulière de l’invention, les enroulements électriques 421 de l’élément inducteur 42 sont disposés selon une configuration électrique dite « en étoile », tous les enroulements électriques 421 étant électriquement reliés entre eux au niveau d’une borne électrique commune. Alternativement, d’autres configurations électriques sont envisageables, telles que par exemple une configuration en triangle ou en anneau.
Le moteur électrique 4 est piloté par un circuit de contrôle 1 qui permet de générer sélectivement ou collectivement des courants de phase iA, iB, ic de chacun des enroulements électriques 421 de l’élément inducteur 42 dudit moteur électrique 4· Le circuit de contrôle 1 est lui-même piloté par un module de commande 3 qui génère un ou plusieurs signaux de commande sc à l’attention du circuit de contrôle 1, comme il sera décrit plus en détail en référence à la FIGURE 2. En outre, le module de commande 3 est aussi configuré pour déterminer un courant induit irot au niveau de l’élément induit 41 du moteur électrique 4· Le circuit de contrôle 1 est placé en dérivation de la batterie 2 du véhicule automobile, entre une borne positive et une borne de masse M, à travers le réseau de bord 21. La borne de masse M est avantageusement reliée électriquement à un châssis du véhicule automobile pour des raisons de sécurité électrique.
En référence à la FIGURE 2, un circuit de contrôle 1 conforme au premier aspect de l’invention comprend un pont de puissance 12 et un dispositif de filtrage 13.
Le pont de puissance 12 comprend au moins une branche de puissance A, B, C, afin de générer au moins un courant phase iA, iB, ic pour chacun des enroulements électriques 421 de l’élément inducteur 42 dudit moteur électrique 4· Toutes les branches de puissance A, B, C sont placées en dérivation des unes des autres d’une part, et polarisée par la tension LJbat délivrée par la batterie 2 du véhicule automobile. Dans l’exemple illustré sur la FIGURE 2, en correspondance avec le groupe moto-ventilateur 8 illustré sur la FIGURE 1, le pont de puissance 12 comprend trois branches de puissances A, B, C, chacune des branches de puissance A, B, C étant associée à l’un des enroulements électriques 421.
Chaque branche de puissance A, B, C comprend deux commutateurs de puissance 121. Chaque commutateur de puissance 121 est configuré pour générer le courant de phase iA, iB, ic correspondant. Le courant de phase iA, iB, ic généré par les commutateurs de puissance de chaque branche A, B, C du circuit de contrôle 1 est du type d’un signal à modulation de largeur d’impulsion afin de contrôler la rotation et/ou la vitesse de rotation du moteur électrique 4· A cet effet, chaque commutateur de puissance 121 est alternativement configuré dans un état de conduction passant — dans lequel il présente une résistance très faible entre ses bornes— et dans un état de conduction bloquant— dans lequel il présente une résistance très élevée entre ses bornes. Le basculement des commutateurs de puissance 121 entre ses états de conduction passant et bloquant est piloté par le module de commande 3 et permet contrôler les caractéristiques des courants de phase iA, iB, ic correspondants, telles que par exemple une fréquence et/ou un rapport cyclique.
Chaque commutateur de puissance 121 est avantageusement du type d’un transistor de puissance, tel que par exemple un MOS, un MOSFET, préférentiellement dopé N comme dans l’exemple illustré sur la FIGURE 2.
Pour chaque branche de puissance A, B, C les deux commutateurs de puissance 121 sont avantageusement reliés électriquement au niveau d’une borne commune, par exemple via une borne drain d’un premier transistor de puissance et via une borne source d’un second transistor de puissance d’une même branche de puissance A, B, C. Par la suite, la borne commune aux deux composants de puissance 121 est ensuite électriquement reliée à l’un des enroulements électrique 421 du moteur électrique 4 afin de contrôler un courant électrique qui le traverse.
Afin de filtrer un rayonnement électromagnétique du pont de puissance 12 durant son fonctionnement, le dispositif de filtrage 13 est configuré pour réaliser un filtrage passe-bas. A cet effet, le dispositif de filtrage 13 comprend au moins une capacité de filtrage 132A, 132B, 132C, 132D. Chaque capacité de filtrage 132A-132D est placé en dérivation du pont de puissance 12 d’une part, et parallèle de la tension Ubat délivrée par la batterie 2 du véhicule automobile d’autre part.
Dans l’exemple illustré sur la FIGURE 2, le dispositif de filtrage 13 est avantageusement du type d’un filtre en PI. Il comprend un premier groupe de capacités de filtrage 1321 et un deuxième groupe de capacités de filtrage 1322. Le premier 1321 et le deuxième 1322 groupe de capacités de filtrage sont séparés par une inductance de filtrage 131 placée en série entre eux.
Une valeur d’inductance de l’inductance de filtrage 131, et une valeur de capacitance pour chacune des capacités de filtrage 132A-132D sont avantageusement choisies afin de déterminer une fréquence de coupure du dispositif de filtrage 13, en fonction des effets recherchés et des caractéristiques électriques et dynamiques du moteur électrique 4 et/ou du circuit de contrôle 1, et notamment du pont de puissance 12.
Conformément à l’invention selon son premier aspect, au moins une des capacités de filtrage 132A- 132D est du type polymère-hybride afin de réduire ses dimensions et afin d’augmenter sa capacitance, comme évoqué précédemment. Selon un premier mode de réalisation possible, seule la capacité de filtrage 132D du deuxième groupe 1322 de capacités de filtrage est du type polymère- hybride. En d’autres termes, selon le premier mode de réalisation, seule la capacité de filtrage située du côté de la batterie électrique 2 par rapport à l’inductance de filtrage 131 est du type polymère- hybride.
Selon un deuxième mode de réalisation possible, complémentaire au premier mode de réalisation, au moins une partie des capacités de filtrage 131A-132C du premier groupe 1321 est du type polymère- hybride. Préférentiellement encore, toutes les capacités de filtrage 131A-132C du premier groupe 1321 sont du type polymère-hybride.
De manière astucieuse, l’invention vise à remplacer chaque capacité de filtrage 132A-132D du premier 1321 et/ou deuxième 1322 groupe dont une valeur de capacitance est supérieure à 100 pF par une capacité de type polymère-hybride. Cette configuration avantageuse permet en contrepartie de sous- dimensionner l’inductance de filtrage 131 en réduisant sa valeur d’inductance, permettant ainsi de réduire à la fois les coûts de fabrication du circuit de contrôle 1 et l’encombrement dimensionnel du dispositif de filtrage 13. De manière tout à fait particulière, la ou les capacités de filtrage du type polymère-hybride utilisées dans le dispositif de filtrage 13 ont une valeur de capacitance égale à environ 330 pF.
En synthèse, l’invention concerne un circuit de contrôle 1 d’un moteur électrique 4, le circuit de contrôle 1 comprenant un dispositif de filtrage 13 afin de filtrer les hautes fréquences susceptibles de générer un rayonnement électromagnétique perturbant lors du pilotage du moteur électrique 4· A cet effet, le dispositif de filtrage 13 comprend une ou plusieurs capacités de filtrage 132A-132D placées en dérivation d’un pont de puissance 12 pilotant le moteur électrique 4, au moins une partie des capacités de filtrage 132A-132D étant du type polymère-hybride afin d’améliorer les performances dynamiques du dispositif de filtrage 13 et de réduire son encombrement. Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes 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 des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims

Revendications
1. Circuit de contrôle (l) d’un moteur électrique (4), le circuit de contrôle (l) comprenant :
— un pont de puissance (12) comprenant au moins une brandie de puissance (A, B, C), le pont de puissance (12) étant configuré pour piloter le moteur électrique (4) ; “ un dispositif de filtrage (13) disposé en parallèle de l’au moins une branche de puissance (A,
B, C) afin de filtrer un rayonnement électromagnétique du pont de puissance (12), ledit dispositif de filtrage (13) comprenant au moins une capacité de filtrage (132A-I32D) ;
caractérisé en ce qu’au moins une capacité de filtrage (132A-I32D) du dispositif de filtrage (13) est du type polymère-bybride.
2. Circuit de contrôle (l) selon la revendication précédente, dans lequel une valeur de capacitance de l’au moins une capacité de filtrage (132A-I32D) polymère-bybride est supérieure à 200 pF.
3. Circuit de contrôle (l) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une capacité de filtrage (132A-I32D) polymère-bybride est logée dans un boîtier cylindrique dont un diamètre est inférieur ou égal à 12 mm et/ou une hauteur est inférieure ou égale à 12 mm.
4. Circuit de contrôle (l) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque capacité de filtrage (132A-I32D) du dispositif de filtrage (13) est du type polymère- bybride.
5. Circuit de contrôle (l) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de filtrage (13) comprend une inductance de filtrage (l3l) -
6. Circuit de contrôle (l) selon la revendication précédente, dans lequel l’inductance de filtrage (l3l) est disposée en parallèle de l’au moins une capacité de filtrage (132A-I32D).
7. Circuit de contrôle (l) selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel le dispositif de filtrage (13) est du type d’un filtre en PI, ledit filtre en PI étant formée par l’inductance de filtrage (131) située entre deux capacités de filtrage (132A-I32D) disposées en parallèle l’une par rapport à l’autre.
8. Circuit de contrôle (l) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de filtrage (13) comprend un nombre de capacités de filtrage (132A-I32D) égal à un nombre de branches de puissance (A, B, C) du pont de puissance (12).
9. Circuit de contrôle (l) selon la revendication précédente, dans lequel le nombre de branches de puissance (A, B, C) du pont de puissance (12) est égal à trois, et le nombre de de capacités de filtrage (132A-I32D) est égal à trois.
10. Groupe moto-ventilateur (8) pour véhicule automobile, ledit groupe moto-ventilation (8) comprenant :
— un ventilateur (5) entraîné en rotation par un moteur électrique (4) ; et
— un circuit de contrôle (l) selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit circuit de contrôle (l) étant configuré pour piloter le moteur électrique (4).
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