FR2494521A1 - Protection circuit for power transistor supplying cooling fan motor - uses voltage divider including positive and negative temp. coefficient thermistors to supply coil of relay which can bridge power transistor - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF POUR L'ALIMENTATION ELECTRIQUE P'UN MOTOVENTILATEUR
La présente invention a trait à un dispositif pour l'alimentation électrique d'un motoventilateur utilisable, par exemple, pour un véhicule automobile. Dans ce dispositif, le moteur est alimenté par l'intermédiaire d'un transistor de puissance et 11 invention concerne, plus particulièrement, des moyens permettant de protéger ledit transistor.DEVICE FOR POWER SUPPLY TO A MOTOR-FAN
The present invention relates to a device for the electrical supply of a fan motor which can be used, for example, for a motor vehicle. In this device, the motor is supplied via a power transistor and the invention relates more particularly to means making it possible to protect said transistor.
On sait que, pour diverses applications, notamment dans l'équipement des véhicules automobiles, on utilise des motoventilateurs qui peuvent etre amenés à fonctionner dans des conditions de température extremement variables, par exemple, pour une température ambiante comprise entre -30 et +60 C. Le moteur électrique d'un tel motoventilateur est généralement alimenté par l'intermédiaire d'un transistor de puissance disposé en série avec le moteur, la commande et le règlage du motoventilateur s'effectuant en agissant sur la polarisation de la base dudit transistor.Compte-tenu des conditions d'utilisation très larges du motoventilateur, il peut arriver que le rotor du moteur soit momentanement bloqué, par exemple par le gel ou par le serrage excessif d'un palier ; or, dans ce cas, lorsque lton établit l'alimentation du moteur, le moteur blo qué se comporte conme une faible résistance et, par conséquent, le transistor de puissance est soumis à une tension metteur/ collecteur voisine de la tension d'alimentation, c 'est-à-dire pour un équipement de véhicule automobile, voisine de la tension de la batterie ; de plus, le transistor est alors traversé par un fort courant de sorte qu'il fonctionne, à ce moment, dans des conditions tout-h-fait anormales (fort courant et forte différence de potentiel) ce qui crée très rapidement au niveau des jonctions internes du transistor des échauffements anormaux entrainant en quelques secondes la mise hors d'état du transistor. Pour tenter d'éviter cet inconvénient, on est amené à surdimensionner les transistors de puissance, ce qui augmente considérablement le prix de revient du circuit d'alimentation. It is known that, for various applications, in particular in the equipment of motor vehicles, motor fans are used which can be brought to operate under extremely variable temperature conditions, for example, for an ambient temperature of between -30 and +60 C. The electric motor of such a fan is generally supplied by means of a power transistor arranged in series with the motor, the control and adjustment of the fan being effected by acting on the polarization of the base of said transistor. Taking into account the very wide conditions of use of the fan motor, it can happen that the motor rotor is temporarily blocked, for example by freezing or by the excessive tightening of a bearing; however, in this case, when lton establishes the supply of the motor, the blocked motor behaves like a low resistance and, consequently, the power transistor is subjected to a transformer / collector voltage close to the supply voltage, that is to say for a motor vehicle equipment, close to the battery voltage; in addition, the transistor is then traversed by a strong current so that it operates, at this time, in completely abnormal conditions (high current and strong potential difference) which creates very quickly at the junctions abnormal overheating of the transistor causing the transistor to go out in a few seconds. To try to avoid this drawback, it is necessary to oversize the power transistors, which considerably increases the cost price of the supply circuit.
La présente invention a pour but de proposer un circuit d'alimentation de motoventilateur, dans lequel le transistor de puissance, qui est mis en série avec le moteur du motoventilateur, se trouve protégé contre le risque d'échauffement excessif dans le cas où le rotor du moteur est bloqué. En ou tre, l'invention permet de protéger le transistor de puissance au moment du démarrage du motoventilateur, ce moment nécessitant énéralement un courant de démarrage plus important qu'au cours du fonctionnement normal, de sorte que l'on peut réduire la taille du transistor de puissance utilisé et réduire simul tanément le prix de revient du circuit d'alimentation associé au motoventilateur.Selon l'inventions on prévoit de pouvoir court-circuiter le transistor de puissance au moyen d'un relais électromagnétique, lorsque le moteur ne tourne pas et, à cet égard, on effectue le repérage de la rotation du moteur au moyen du flux d'air pulsE par le ventilateur, qui est entraidé par ledit moteur. Pour ce faire, on prévoit selon l'invention de disposer dans le flux d'air une thermistance, dont la température augmente par effet Joule au moment où le moteur est mis sous tension et dont la température est limitée par échange thermique conductif avec le flux d'air pulsé par le ventilateur si toutefois ce flux d'air existe ; si, au contraire, le moteur est bloqué et le flux d'air n'existe pas, dans ce cas la température de la thermistance atteint un niveau plus élevé.Ladite thermistance est associée électriquement à la bobine du relais permettant de court-circuiter le transistor, de façon que grace aux variations de résistance de la thermistance, suivant que le ventilateur fonctionne ou que le moteur est bloqué, le relais soit respectivement ouvert ou fermé. The object of the present invention is to provide a motor fan supply circuit, in which the power transistor, which is put in series with the motor of the motor fan, is protected against the risk of excessive heating in the case where the rotor of the engine is blocked. In addition, the invention makes it possible to protect the power transistor when the motorized fan starts up, this moment generally requiring a higher starting current than during normal operation, so that the size of the power transistor used and simultaneously reduce the cost price of the supply circuit associated with the fan. According to the invention, it is planned to be able to short-circuit the power transistor by means of an electromagnetic relay, when the motor is not running and, in this regard, the rotation of the motor is identified by means of the flow of pulsed air by the fan, which is supported by said motor. To do this, provision is made according to the invention to have a thermistor in the air flow, the temperature of which increases by the Joule effect when the motor is switched on and the temperature of which is limited by conductive heat exchange with the flow. air blown by the fan if this air flow exists; if, on the contrary, the motor is blocked and the air flow does not exist, in this case the temperature of the thermistor reaches a higher level. Said thermistor is electrically associated with the coil of the relay allowing to short-circuit the transistor, so that thanks to variations in resistance of the thermistor, depending on whether the fan is running or the motor is blocked, the relay is respectively open or closed.
I1 est clair, dans ces conditions, que la thermistance placée dans le flux d'air permet de court-circuiter le transistor si le moteur du motoventilateur est bloqué, ce qui évite la détérioration du transistor de puissance. Mais en outre, au moment où l'on établit l'alimentation du moteur, le relais se trouve en position fermée et, par conséquent, méme si le moteur n'est pas bloqué, le courant de démarrage du moteur traverse le relais et ne traverse pas le transistor, ce qui permet de réduire la taille dudit transistor.Le court-circuit du transistor est maintenu pendant le temps de réponse du relais et est ensuite supprimé, sauf si la thermistance a atteint une température telle que sa résistance ne permette pas à la bobine du relais d'être suffisamment alimentée pour provoquer l'ouverture dudit relais ; ce temps de maintien en court-circuit du transistor risque donc d'être fonction de la température ambiante qui agit sur l'échange thermique externe de la thermistance. On règle donc les temps de réponse du circuit de façon que, pour une température ambiante considérée comme un extremum, la fermeture du relais au moment du démarrage soit maintenue pendant le temps considéré comme souhaitable. It is clear, under these conditions, that the thermistor placed in the air flow makes it possible to short-circuit the transistor if the motor of the fan motor is blocked, which avoids the deterioration of the power transistor. But in addition, at the time when the supply of the motor is established, the relay is in the closed position and, therefore, even if the motor is not blocked, the starting current of the motor passes through the relay and does not not pass through the transistor, which allows the size of the transistor to be reduced.The short-circuit of the transistor is maintained during the response time of the relay and is then removed, unless the thermistor has reached a temperature such that its resistance does not allow the relay coil to be sufficiently supplied to cause the opening of said relay; this short-circuit holding time of the transistor therefore risks being a function of the ambient temperature which acts on the external heat exchange of the thermistor. The response times of the circuit are therefore adjusted so that, for an ambient temperature considered as an extremum, the closing of the relay at the time of starting is maintained for the time considered desirable.
Si la thermistance est une thermistance à coefficient thermique positif mise en série avec la bobine du relais, le règlage du temps de réponse de la thermistance au moment du démarrage, est avantageusement effectué en choisissant, de façon appropriée, la valeur d'une résistance placée en parallèle aux bornes de la bobine du relais. Dans le dispositif selon l'invention, le refroidissement de la thermistance associée à la bobine du relais, par conduction dans le flux d'air pulsé par le ventilateur, est d'autant moins efficace que la température ambiante est plus importante. Il en résulte que, si l'on utilise une thermistance à coefficient thermique positif comportant un seuil de variation de resistance pour une température donnée , cette température risque de se trouver atteinte, malgré le fonctionnement normal du motoventilateur, si la température ambiante devient très élevée.Pour éviter cet inconvénient, on propose, selon l'invention, de disposer en parallèle aux bornes de la thermistance à coefficient thermique positif, une thermistance à coefficient thermique négatif, qui n'intervient pratiquement pas lorsque la température ambiante est basse, car elle présente alors une grande résistance, mais qui intervient lorsque la température ambiante est élevée, car elle présente alors une faible résistance et diminue le courant à travers l'autre therrnistance en en réduisant l'échauffement. If the thermistor is a thermistor with a positive thermal coefficient placed in series with the coil of the relay, the adjustment of the response time of the thermistor at the time of start-up is advantageously carried out by choosing, appropriately, the value of a resistance placed parallel to the terminals of the relay coil. In the device according to the invention, the cooling of the thermistor associated with the relay coil, by conduction in the air flow pulsed by the fan, is all the less effective as the ambient temperature is higher. It follows that, if a thermistor with a positive thermal coefficient is used comprising a resistance variation threshold for a given temperature, this temperature may be reached, despite the normal operation of the fan, if the ambient temperature becomes very high .To avoid this drawback, it is proposed, according to the invention, to have in parallel at the terminals of the thermistor with a positive thermal coefficient, a thermistor with a negative thermal coefficient, which practically does not occur when the ambient temperature is low, because it then has a high resistance, but which occurs when the ambient temperature is high, because it then has low resistance and decreases the current through the other resistance by reducing the heating.
La présente invention a, en conséquence, pour objet, un dispositif pour l'alimentation électrique d'un motoventilateur comportant un transistor de puissance branché en série avec le moteur dudit motoventilateur, caractérisé par le fait qu'un relais électromagnétique pouvant assurer la mise en court-circuit du transistor est disposé aux bornes de celui-ci, la bobine dudit relais étant associée à au moins une thermistance placée sur le trajet du flux d'air pulsé par le ventilateur du motoventilateur. The present invention therefore has as an object a device for the electrical supply of a motor-driven fan comprising a power transistor connected in series with the motor of said motor-driven fan, characterized in that an electromagnetic relay capable of ensuring the activation short-circuit of the transistor is placed at the terminals thereof, the coil of said relay being associated with at least one thermistor placed on the path of the flow of air pulsed by the fan of the fan motor.
D > ns un mode préféré de réalisation, la bobine du relais est branchée en série avec au moins une thermistance à coefficient thermique positif ; la bobine du relais est branchée en série avec deux thermistances montées en parallèle, dont l'une est à coefficient thermique positif et l'autre à coefficient thermique nXgatif ; les deux thermistances montées en parallèle sont placées toutes deux sur le trajet du flux d'air pulsé par le ventilateur ; une résistance est branchée en paral lèle aux bornes de la bobine du relais relais---------------- ------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------
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l'our mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représentée sur le dessin annexé.In a preferred embodiment, the relay coil is connected in series with at least one thermistor with a positive thermal coefficient; the relay coil is connected in series with two thermistors mounted in parallel, one of which has a positive thermal coefficient and the other has a nXgative thermal coefficient; the two thermistors mounted in parallel are both placed on the path of the flow of air blown by the fan; a resistor is connected in parallel to the terminals of the coil of the relay relay ---------------- ------------------- ----------------------------------------- --------- ---------------------------------------------------------- -
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to better understand the object of the invention, we will now describe, by way of purely illustrative and non-limiting example, an embodiment shown in the accompanying drawing.
Sur ce dessin
La figure unique représente le schéma électrique d'un circuit d'alimentation selon l'invention.On this drawing
The single figure shows the electrical diagram of a supply circuit according to the invention.
En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 le moteur électrique d'un motoventilateur, dont le ventilateur 2 est entrainé en rotation par le rotor du moteur 1. L'une des bornes du moteur 1 est reliée à l'alimentation positive, c'est-à-dire à la borne positive de la batterie du véhicule sur lequel est monté le motoventilateur 1-2. L'autre borne du moteur 1 est reliée à l'émetteur d'un transistor de puissance 3, dont le collecteur est relié à la masse (polarité négative de la batterie). La base du transistor 3 est reliée à l'aliventa- tion positive par une résistance 4 et à la masse par un potentiomètre variable 5, qui permet le règlage du niveau d'alimentation du moteur 1 et, par conséquent, de sa vitesse de rotation.Un tel dispositif d'alimentation de motoventilateur est bien connu dans l'état de la technique. Referring to the drawing, it can be seen that the electric motor of a fan motor has been designated by 1, the fan 2 of which is rotated by the rotor of the motor 1. One of the terminals of the motor 1 is connected to positive supply, that is to say to the positive terminal of the battery of the vehicle on which the fan 1-2 is mounted. The other terminal of the motor 1 is connected to the emitter of a power transistor 3, the collector of which is connected to ground (negative polarity of the battery). The base of the transistor 3 is connected to the positive supply by a resistor 4 and to the ground by a variable potentiometer 5, which allows the adjustment of the power level of the motor 1 and, consequently, of its speed of rotation. Such a fan supply device is well known in the state of the art.
Aux bornes du transistor 3, on a disposé un relais désigné par 6 dans son ensemble. Le relais 6 comporte un contacteur mobile 7 dont la position est commandée par une bobine électromagnétique 8, le contacteur mobile 7 étant poussé vers les bornes 9 du relais, par une force élastique exercée par un ressort dans le sens de la flèche F. Lorsque le contacteur mobile 7 vient s'appuyer sur les bornes 9, le transistor 3 est mis en court-circuit. Par contre, lorsque la bobine 8 est suffisamment alimentée, le contacteur mobile 7 se déplace à l'encontre de la force élastique F, qui agit sur lui, et n'établit plus le contact entre les deux bornes 9, de sorte que le transistor 3 n'est plus court-circuité.Aux bornes de la bobine 8, on a disposé une résistance 10 et l'ensemble 8-10 est relié, d'un cote, à l'alimentation positive et, de l'autre, à la masse par l'intermédiaire de deux thermistances 11 et 12 disposées en parallèle. La thermistance 11 est une thermistance à coefficient thermique positif ayant son seuil de variation de résistance à 1300C environ. La thermistance 12 est une thermistance à coefficient thermique négatif. Les deux thermistances 11 et 12 sont disposées dans le flux d'air, qui est pulsé par le ventilateur 2 et qui est conduit selon la flèche G par un canal 13 sur lesdites thermistances ll et 12. At the terminals of transistor 3, there is a relay designated by 6 as a whole. The relay 6 comprises a movable contactor 7 whose position is controlled by an electromagnetic coil 8, the movable contactor 7 being pushed towards the terminals 9 of the relay, by an elastic force exerted by a spring in the direction of the arrow F. When the mobile contactor 7 comes to bear on the terminals 9, the transistor 3 is short-circuited. On the other hand, when the coil 8 is sufficiently supplied, the movable contactor 7 moves against the elastic force F, which acts on it, and no longer establishes contact between the two terminals 9, so that the transistor 3 is no longer short-circuited. At the terminals of the coil 8, a resistor 10 has been arranged and the assembly 8-10 is connected, on one side, to the positive supply and, on the other, to the mass by means of two thermistors 11 and 12 arranged in parallel. The thermistor 11 is a thermistor with a positive thermal coefficient having its resistance variation threshold at approximately 1300C. Thermistor 12 is a thermistor with a negative thermal coefficient. The two thermistors 11 and 12 are arranged in the air flow, which is pulsed by the fan 2 and which is led along the arrow G by a channel 13 on said thermistors ll and 12.
Le fonctionnement du circuit, qui vient d'étire décrit, est facilement explicable. Lorsque la ligne d'alimentation positive n'est pas alimentée, le contacteur mobile 7 du relais 6 court-circuite le transistor 3. Quand on établit la tension de la batterie sur la ligne d'alimentation positive, l'alimentation du moteur 1 ne passe pas par le transistor 3. Si le moteur 1 n'est pas bloqué, il est entrafné en rotation immédiatement. A l'instant du démarrage, la thermistance ll est à basse température mais cette température augmente par effet
Joule, la vitesse de cette élévation de température étant notamment fonction de la valeur de la résistance 10.Des que le moteur 1 est aliments la bobine 8 l'est aussi et le relais 6 s'ouvre après avoir, grâce à son temps de réponse, protégé le transistor 3 du courant de démarrage nécessaire au moteur 1.The operation of the circuit, which has just been described, is easily explained. When the positive supply line is not supplied, the movable contactor 7 of the relay 6 short-circuits the transistor 3. When the battery voltage is established on the positive supply line, the supply to the motor 1 does not not go through transistor 3. If the motor 1 is not blocked, it is rotated immediately. At the time of start-up, the thermistor ll is at low temperature but this temperature increases by effect
Joule, the speed of this temperature rise being in particular a function of the value of the resistance 10. As soon as the motor 1 is feed the coil 8 is also and the relay 6 opens after having, thanks to its response time , protects transistor 3 from the starting current necessary for motor 1.
Le flux d'air pulsé par le ventilateur 2 évite que la thermis tance 11 n'atteigne son seuil de température pour des valeurs moyennes ou basses de la température ambiante. Par contre, si la température ambiante est élevée, la résistance de la thermistance 12 décroit, ce qui permet de maintenir une alimentation suffisante dans la bobine 8, même si la thermistance 11 a dépassé son seuil de variation de résistance.The flow of air pulsed by the fan 2 prevents the thermis tance 11 from reaching its temperature threshold for medium or low values of the ambient temperature. On the other hand, if the ambient temperature is high, the resistance of the thermistor 12 decreases, which makes it possible to maintain a sufficient supply in the coil 8, even if the thermistor 11 has exceeded its resistance variation threshold.
Si, au moment où l'on établit l'alimentation électrique,le moteur 1 est bloqué, aucune ventilation ne vient balayer la thermistance 11 et, par conséquent, la température de cette thermistance augmente assez rapidement, de sorte que, quelle que soit la température ambiante, le seuil de 1300C est atteint et que la résistance de la thermistance ll devient très forte ; il en résulte que le courant, qui traverse la bobine 8, est insuffisant pour assurer l'ouverture du relais 6. On voit donc que, si le moteur 1 est bloqué, le relais 6 maintient le court-circuit du transistor 3, qui est ainsi totalement protégé ; le moteur 1 s'échauffe par passage du courant dans ses bobinages et, généralement se débloque, auquel cas on revient au type de fonctionnement précédemment décrit. If, at the time when the electrical supply is established, the motor 1 is blocked, no ventilation sweeps over the thermistor 11 and, consequently, the temperature of this thermistor increases fairly quickly, so that, whatever the ambient temperature, the threshold of 1300C is reached and the resistance of the thermistor ll becomes very strong; it follows that the current, which flows through the coil 8, is insufficient to ensure the opening of the relay 6. It can therefore be seen that, if the motor 1 is blocked, the relay 6 maintains the short-circuit of the transistor 3, which is thus fully protected; the motor 1 heats up by passing current through its windings and, generally unlocks, in which case we return to the type of operation described above.
Il convient de noter que, si la thermistance 11 doit nécessairement entre placée dans k flux d'air pulsé envoyé par le ventilateur 2, par contre la thermistance 12 doit simplement être susceptible de repérer la température ambiante et peut très bien ne pas entre disposée dans le flux d'air pulsé. Cependants dans la réalisation décrite, les deux thermistances 11 et 12 ont été supposées être placées toutes les deux dans le flux d'air dirigé selon la flèche G. It should be noted that, if the thermistor 11 must necessarily be placed in k flow of forced air sent by the fan 2, on the other hand the thermistor 12 must simply be capable of locating the ambient temperature and may very well not be disposed in the forced air flow. However in the embodiment described, the two thermistors 11 and 12 were assumed to be placed both in the air flow directed according to arrow G.
On voit que le dispositif selon l'invention permet d'éviter le risque de destruction du transistor de puissance 3 cans le cas ou le moteur 1 est bloqué, et permet, en outre, de réduire le dimensionnement du transistor 3, puisqu'on lui évite le passage du courant de démarrage. On accroit donc ainsi la fiabilité du dispositif d'alimentation d'un motoventilateur, tout en réduisant son prix de revient. We see that the device according to the invention avoids the risk of destruction of the power transistor 3 in the case where the motor 1 is blocked, and also makes it possible to reduce the dimensioning of the transistor 3, since it is prevents the passage of starting current. This therefore increases the reliability of the power supply device of a fan motor, while reducing its cost price.
Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit ntest aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. It is understood that the embodiment described above is in no way limiting and may give rise to any desirable modifications, without departing from the scope of the invention.
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1539150A (en) * | 1967-08-02 | 1968-09-13 | Ferodo Sa | Temperature control device for thermal engine cooling systems |
-
1980
- 1980-11-17 FR FR8024352A patent/FR2494521A1/en active Granted
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FR1539150A (en) * | 1967-08-02 | 1968-09-13 | Ferodo Sa | Temperature control device for thermal engine cooling systems |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2494521B1 (en) | 1984-11-16 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |