FR2670962A1

FR2670962A1 - Procede et dispositif de surveillance et de commande d'un moteur a courant continu a commutation electronique.

Info

Publication number: FR2670962A1
Application number: FR9115951A
Authority: FR
Inventors: Brammer Rudiger
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1992-06-26
Anticipated expiration: 2011-12-20
Also published as: DE4040847A1; DE4040847C2; FR2670962B1

Abstract

Procédé de surveillance et de commande d'un moteur à courant continu à commutation électronique (M), dans lequel la marche du moteur est surveillée par la mesure d'une fréquence et/ou d'une tension qui correspond au courant consommé par le moteur ou à la fréquence de celui-ci et dans lequel il se produit un signal d'erreur qui indique que le moteur est bloqué lorsque la fréquence ou tension mesurée devient supérieure ou inférieure à des valeurs limites prédéterminées, caractérisé en ce que, en présence d'un signal d'erreur, le moteur est mis hors circuit et de nouveau mis en circuit de manière répétée, et dispositif correspondant comprenant des dispositifs de commutation C, de surveillance S, de commande de démarrage D, un régulateur R, une résistance série RS.

Description

La présente invention concerne un procédé de surveillance

et de commande d'un moteur à courant continu à commutation élec-

tronique dans lequel la marche du moteur est surveillée grâce à La mesure d'une fréquence et/ou d'une tension qui correspond soit au courant consommé par le moteur, soit à la fréquence de celui-ci et dans lequel il se produit un signal d'erreur qui indique que le moteur est bloqué ou ne fonctionne pas correctement lorsque la fréquence ou tension mesurée devient supérieure ou inférieure à des valeurs limites prédéterminées, ainsi qu'un dispositif pour la mise

en oeuvre de ce procédé.

La demande de brevet européen N O O 352 593 A 2 divulgue un dispositif de surveillance pour ventilateur dans lequel la marche d'un moteur à courant continu à commutation électronique qui entraîne le ventilateur est surveillé grâce à la mesure d'une

tension qui correspond à la fréquence du moteur en fonctionnement.

En particulier, le dispositif de surveillance détermine si la vitesse du moteur du ventilateur est supérieure ou inférieure à une vitesse minimale prédéterminée Lorsque la vitesse du moteur devient inférieure à la vitesse minimale prédéterminée il se produit un signal d'erreur qui entraîne la mise hors circuit d'un

ensemble électronique qui doit être refroidi par le ventilateur.

L'inconvénient de ce procédé est que, lorsque le moteur est bloqué ou ne fonctionne pas correctement, il se produit une mise hors circuit d'une fonction qui est liée au fonctionnement du moteur sans qu'aucune tentative ne soit faite pour remettre en

marche le moteur bloqué ou qui ne fonctionne pas correctement.

La mise hors circuit définitive entraîne non seulement l'interruption de l'utilisation de l'appareil qui est lié au fonctionnement du moteur mais également la nécessité d'une intervention coûteuse dans l'appareil pour remettre en marche le moteur bloqué ou dont le fonctionnement est perturbé, ou même pour

le changer totalement.

Sous ce rapport, il apparaît particulièrement gênant que la mise hors circuit se produise aussi lorsque le moteur ne fonctionne pas en réponse à un signal de mise en circuit, ce qui peut se produire très fréquemment dans le cas des moteurs à courant continu à commutation électronique Lorsque Leur rotor se trouve dans une zone morte soustraite à L'action des forces dont L'existence est déterminée par Le principe de ces moteurs et Lorsque Le rotor n'a pas été amené dans La position de départ

convenable Lors de La mise hors circuit.

Pour remédier à ces inconvénients, L'invention a pour objet de proposer un procédé et un dispositif, pour La mise en oeuvre du procédé, qui sont destinés à survei L Ler et à commander un moteur à courant continu à commutation électronique et qui permettent d'obtenir simplement et à peu de frais un démarrage du moteur avec une grande sécurité même Lorsque Le moteur a tendance à

se b Loquer ou présente des défauts de démarrage.

Se Lon L'invention, cet objet est atteint en ce que, en présence d'un signal d'erreur, Le moteur est mis hors circuit et

de nouveau en circuit de manière répétée.

IL est avantageux qu'en présence d'un signa L d'erreur Le moteur soit mis hors circuit et de nouveau en circuit de manière répétée car ceci permet d'obtenir de manière particulièrement simp Le et à peu de frais un démarrage du moteur avec une grande sécurité Lorsque ce Lui-ci ne démarre pas Lors de La mise en circuit, par exemp Le parce que Le rotor se trouve dans une zone morte soustraite à L'action des forces, dont L'existence très fréquente est déterminée par Le principe du moteur, et n'a pas été amené dans sa position norma Le de démarrage, par exemp Le parce que Le frottement dans Les pa Liers a augmenté avec L'âge du moteur ou bien parce que Le moteur osci L Le autour de sa position de départ par suite d'un manque d'impu Lsions de rotation pour un mouvement de rotation, du fait que La mise en hors circuit et La mise en circuit répétées du moteur permettent de supprimer avec une grande sécurité Les états perturbés cités ainsi que Les perturbations qui provoquent un b Locage tota L du moteur étant donné que d'une part plusieurs impulsions de démarrage sont envoyées au moteur et que d'autre part Lorsque Le moteur est mis hors circuit i L est très probab Le que ce Lui-ci occupe sa position de départ définie, ce qui peut être favorisé par exemp Le par des secousses de l'apparei L, en particulier dans Le cas d'une uti Lisation dans des véhicules automobiles. Le fait de réa Liser un nombre prédéterminé de processus de mise en circuit et de mise hors circuit offre L'avantage qu'i L est possib Le de déterminer de manière simp Le et peu coûteuse s'i L s'agit, concernant La marche du moteur, de perturbations faci Les à

écarter ou de perturbations qui doivent être écartées par une répa-

ration. IL est avantageux qu'au bout d'une durée prédéterminée

après chaque mise en circuit du moteur i L se produise une interro-

gation pour savoir s'il existe un signa L d'erreur, car Le choix approprié d'une durée prédéterminée permet de garantir que Le moteur dispose d'un temps suffisant pour commencer à fonctionner

correctement, et La tension mesurée au bout de La durée prédé-

terminée après chaque mise en circuit du moteur constitue une

indication sûre que Le moteur a démarré correctement.

Le fait qu'en présence d'un signa L d'erreur Le moteur soit mis hors circuit pendant une durée prédéterminée présente L'avantage de garantir de manière simp Le et peu coûteuse que Le moteur atteint une position d'arrêt Ceci est particulièrement important Lorsque Le moteur osci L Le autour de sa position de départ Lors d'une mise en circuit antérieure en L'absence d'impu Lsions de rotation nécessaires pour un mouvement de rotation, de sorte que, Lors d'une nouve L Le mise en circuit, i L s'étab Lit

avec une grande sécurité une marche correcte du moteur.

IL est avantageux qu'à La suite du nombre prédéterminé de processus de mise en circuit et de mise hors circuit i L se produise un signa L de commutation qui mette en service une fonction de mise hors circuit ou de mise en fonctionnement de secours car ceci permet de garantir que se Lon L'importance de La fonction de L'apparei L qui est Lié au fonctionnement correct du moteur i L se produise soit une mise hors circuit de L'apparei L pour éviter L'apparition de ma Lfonctionnements ou La destruction de L'apparei L, soit, dans Le cas des appareils en particulier pour véhicules automobiles qui sont importants pour La sécurité ou dont Les fonctions sont indispensables, des fonctions de fonctionnement de secours pour garantir un fonctionnement sûr et confortable même Lorsque Le moteur ne fonctionne pas Sous ce rapport, i L est particulièrement avantageux que La fonction de mise hors circuit ou La fonction de fonctionnement de secours soit mise hors circuit Lorsque Le moteur démarre de nouveau car ceci permet de garantir que dans Le cas d'une marche correcte du moteur à La suite d'une perturbation, Le fonctionnement de L'apparei L qui dépend de La

fonction du moteur soit rétab Li dans sa tota Lité.

IL est avantageux qu'en présence d'un signa L d'erreur, des signaux de mise en circuit soient produits pour Le moteur à des interva L Les prédéterminés car ceci constitue une tentative de remettre Le moteur en fonctionnement correct à des interva L Les judicieux dans Le temps même Lorsque La fonction de mise hors circuit ou La fonction de fonctionnement de secours a été mise en service, ce qui est particulièrement judicieux dans Le cas des moteurs à courant continu à commutation électronique étant donné que ceux-ci peuvent très souvent être remis en marche grâce à des secousses ou à de nouveaux signaux de mise en circuit à La suite

des perturbations évoquées ci-dessus.

Grâce au fait qu'une résistance série soit prévue dans La connexion entre Le dispositif de commutation et La borne de tension négative, que Le dispositif de survei L Lance soit re Lié d'une part à La connexion entre Le dispositif de commutation et La résistance série et d'autre part à un dispositif de commande de démarrage, et que Le dispositif de commande de démarrage soit re Lié à L'entrée de commande du dispositif de commutation, on dispose d'un dispositif simp Le et peu coûteux pour La mise en oeuvre du procédé, qui permet de mettre en circuit et de mettre hors circuit Le moteur de manière répétée par L'intermédiaire du dispositif de commutation dans Le cas d'un signa L d'erreur produit par Le dispositif de survei L Lance, pour remettre Le moteur dans un état de marche correcte Lorsque Le moteur a tendance à se b Loquer ou présente une

marche qui n'est pas correcte.

IL est avantageux que Le dispositif de commande de

démarrage comporte des temporisateurs et/ou des mémoires program-

mab Les pour produire des signaux de commande pour La mise en circuit et La mise hors circuit répétée du moteur car ainsi i L est possible de produire de manière simple et peu coûteuse des signaux de mise en circuit et de mise hors circuit qui dépendent du temps et de la présence d'un signal d'erreur et qui sont capables, à la suite des durées choisies, de mettre le moteur dans un état de fonctionnement correct Ceci permet également d'établir de manière particulièrement simple et peu coûteuse la limite des essais de

démarrage du moteur.

Le fait que le dispositif de commande de démarrage ou le dispositif de surveillance soit relié à un régulateur qui commande une séquence qui dépend du fonctionnement normal du moteur et qui présente une fonction de mise hors circuit ou de fonctionnement de secours offre l'avantage qu'après un nombre prédéterminé d'essais à la suite desquels il est sûr que le moteur ne peut plus démarrer correctement, il est possible de mettre en circuit, selon la fonction de l'appareil, une fonction de mise hors circuit pour l'appareil qui dépend du fonctionnement du moteur ou bien une

fonction de fonctionnement de secours.

Le procédé est utilisé de manière avantageuse pour la

surveillance et la commande de moteurs à courant continu à commuta-

tion électronique qui entraînent des ventilateurs dans les systèmes

de régulation de la température de L'habitacle des véhicules auto-

mobiles, en particulier les ventilateurs qui aèrent les capteurs de température de l'habitacle pour des systèmes de régulation de chauffage car ce procédé offre une surveillance et une commande

particulièrement simples, peu coûteuses et sûres du moteur.

On va maintenant décrire plus précisément un exemple non limitatif de mise en oeuvre de l'invention qui est représenté sous

forme de schéma fonctionnel dans la figure unique qui est annexée.

Le moteur à courant continu à commutation électronique M peut être relié d'une part à La borne de tension positive P et d'autre part à la borne de tension négative N par l'intermédiaire d'un dispositf de commutation C qui peut être par exemp Le sous

forme d'un commutateur de Hall ou d'un commutateur transis-

torisé Dans l'exemple de réalisation représenté ici, le dispo-

sitif de commutation C est commandé par un régulateur R qui peut remp Lir en outre d'autres fonctions de régulation pour Le

fonctionnement d'un apparei L comp Lexe ou de plusieurs appareils.

Dans La connexion entre Le dispositif de commutation C et La borne de tension négative N se trouve une résistance série RS Un dispositif de survei L Lance S est re Lié à La connexion entre Le dispositif de commutation C et La résistance série RS Le dispositif de survei L Lance S peut, suivant Les cas, mesurer une tension qui correspond à La chûte de tension aux bornes de La résistance RS et qui correspond soit au courant consommé par Le moteur M soit à La fréquence des impulsions de tension qui apparaissent aux bornes de La résistance RS et qui constituent une

mesure directe de La vitesse de rotation du moteur.

Pour garantir Le démarrage du moteur M, un petit aimant permanent situé sur Le stator amène Le rotor du moteur dans une position de départ définie Dans cette situation, Le commutateur de Ha LL, qui peut être uti Lisé par exemp Le, est fermé de sorte que, Lorsque La tension de fonctionnement (P-N) est appliquée, La bobine

est excitée et Le rotor reçoit une impulsion de démarrage suffi-

sante pour garantir La marche correcte du moteur.

IL peut exister une zone morte soustraite à L'action des forces du rotor, dont L'existence est déterminée par Le principe du moteur, et qui peut être située ici par exemp Le dans un domaine d'environ 900 par rapport à La position norma Le de départ Dans cette zone morte, Le commutateur de Ha LL n'est pas fermé de sorte que Le moteur M ne démarre pas La tai L Le de cette zone morte

augmente avec Le frottement dans Les pa Liers.

Etant donné que, pour de nombreuses applications, i L est nécessaire que La marche du moteur M soit irréprochable et de pouvoir identifier un non démarrage du moteur, provoqué par exemp Le par un b Locage mécanique, La marche du moteur M est survei LLée et, dans Le cas d'une perturbation, Le démarrage est cependant possib Le grâce à La mise hors circuit et à La mise de

nouveau en circuit de La tension de fonctionnement (P, N).

L'identification d'un état de fonctionnement du moteur M

est accomplie par exemp Le par Le fait que Le dispositif de survei L-

Lance S mesure une tension qui correspond à La chute de tension aux bornes de la résistance série RS Cette tension est traitée par exemple par le fait qu'elle est soumise à un filtrage passe-bas puis à une conversion analogique/numérique après quoi la tension obtenue est examinée pour savoir si un domaine prédéterminé, qui

dépend de la tension de fonctionnement uti Lisée, est respecté.

Dans un autre exemple de réalisation, le signal de tension mesuré, c'està-dire la chute de tension aux bornes de la résistance série RS, peut être traité dans le but d'une mesure de

fréquence et être envoyé à un compteur de fréquence.

Lorsqu'un seuil supérieur est franchi vers les valeurs supérieures, c'est-à-dire lorsque le moteur M est bloqué tandis que le commutateur de Hall est fermé, ou lorsque un seuil inférieur est franchi vers les valeurs inférieures, c'est-à-dire lorsque le moteur M est bloqué tandis que le commutateur de Hall est ouvert, ou dans le cas d'oscillations autour de la position de démarrage, il se produit un signal d'erreur Ce signal d'erreur est transmis au dispositif de commande de démarrage D qui est relié électriquement au dispositif de surveillance S et qui peut faire partie du régulateur R, et qui commande Le dispositif de commutation C en présence d'un signal d'erreur de telle manière que Le moteur M est mis hors circuit La mise hors circuit du moteur M a lieu ici sur une durée prédéterminée pour garantir que le moteur a atteint un état de repos Cette durée, qui peut être introduite au préalable dans le dispositif de commande de démarrage D par des temporisateurs ou une mémoire programmable, peut être d'environ 3 secondes à titre d'exemple Pour d'autres applications, cette durée peut être choisie plus courte ou plus longue. Cette durée étant écou Lée, le dispositif de commande de démarrage D produit un signal de mise en circuit pour le moteur M de sorte que Le dispositif de commutation C met Le moteur M en liaison avec la tension d'alimentation (P, N) Au bout d'une durée prédéterminée après chaque mise en circuit du moteur le dispositif de commande de démarrage D émet une interrogation pour savoir si le dispositif de surveillance S a produit un signal d'erreur La durée prévue à cet effet, qui est ici d'environ 10 S à titre d'exemple et qui peut être choisie plus courte ou plus Longue selon les applications, permet de garantir un démarrage correct du moteur M avec une grande sécurité en l'absence de perturbations pendant cette durée La mise hors circuit permet au rotor de quitter sa zone morte, par exemple grâce à des vibrations, et d'occuper sa position de départ prédéterminé par l'aimant permanent Ceci est valable également pour le cas o le rotor n'a pas reçu l'impulsion de rotation nécessaire pour un mouvement de rotation et oscille

seulement autour de sa position de départ Selon la forme de réali-

sation choisie, les signaux provenant du dispositif de commande de démarrage D peuvent être envoyés directement au dispositif de commutation C ou au régulateur R qui commande alors le dispositif de commutation C De plus, le dispositif de surveillance S peut

être relié électriquement au régulateur R pour transmettre à celui-

ci un signal d'erreur.

A la suite d'un nombre prédéterminé du processus de mise en circuit et de mise hors circuit, nombre qui dépend du fait qu'il est possible de déterminer qu'un démarrage du moteur n'est plus possible, le régulateur R produit un signal de commutation qui met en service une fonction de mise hors circuit ou une fonction de fonctionnement de secours Dans l'exemple de mise en oeuvre choisi ici, le nombre de processus de mise en circuit et de mise hors circuit est d'environ 5 Ce nombre peut varier en fonction de

l'utilisation La fonction de mise hors circuit ou de fonction-

nement de secours est mise en service selon les fonctions qui peuvent être commandées par le régulateur R en plus de la commande du moteur M, et les fonctions commandées par le régulateur R dépendent du fonctionnement du moteur M La mise en service d'une fonction de fonctionnement de secours pour les fonctions qui sont commandées par le régulateur R permet d'éviter, dans le cas d'une panne du moteur M, qu'il soit nécessaire de mettre hors circuit la totalité de l'appareil électrique ou plusieurs appareils, et de maintenir des fonctions importantes pour la sécurité ou pour le

confort, par exemple dans le cas des véhicules automobiles.

Le procédé et Le dispositif pour La mise en oeuvre du procédé peuvent être uti Lisés de manière avantageuse par exemp Le pour La survei L Lance et La commande de moteurs à courant continu à commutation électronique qui entraînent des ventilateurs dans Les

systèmes de régulation de La température de L'habitac Le des véhi-

cu Les automobiles et en particulier Les ventilateurs qui a Li-

mentent Les capteurs de température de L'habitac Le pour des systèmes de régulation de chauffage Dans ce type d'utilisation,

Lorsque Le moteur M ne démarre pas à La suite d'un nombre prédé-

terminé d'essais de démarrage, La régulation de La température de L'habitac Le peut être assurée par une modification correspondante des paramètres de régulation ou par La mise en service d'un

fonctionnement de secours.

Même Lorsque La fonction de mise hors circuit ou de fonctionnement de secours est activée Les signaux de mise en circuit pour Le moteur M peuvent être produits à des interva L Les prédéterminés pour mettre Le moteur dans un état de fonctionnement correct. Lorsque Le moteur M fonctionne de nouveau correctement La fonction de mise hors circuit ou de fonctionnement de secours

est désactivée.

Claims

REVENDICATIONS

1 Procédé de surveillance et de commande d'un moteur à courant continu à commutation électronique, dans Lequel La marche du moteur est surveillée par La mesure d'une fréquence et/ou d'une tension qui correspond au courant consommé par Le moteur ou à La fréquence de celui-ci et dans lequel il se produit un signal d'erreur qui indique que le moteur est bloqué ou ne fonctionne pas correctement lorsque La fréquence ou tension mesurée devient supérieure ou inférieure à des valeurs Limites prédéterminées, caractérisé en ce que, en présence d'un signal d'erreur, Le moteur est mis hors circuit *et de nouveau mis en circuit de manière répétée. 2 Procédé selon La revendication 1, caractérisé en ce qu'un nombre prédéterminé de processus de mise en circuit et de

mise hors circuit sont réalisés.

3 Procédé selon La revendication 2, caractérisé en ce qu'au bout d'une durée prédéterminée après chaque mise en circuit du moteur il se produit une interrogation pour savoir s'il existe

un signal d'erreur.

4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'en présence d'un signal d'erreur le moteur est mis hors circuit

pendant une durée prédéterminée.

Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'après le nombre prédéterminé de processus de mise en circuit et de mise hors circuit il se produit un signal de commutation qui met en service une fonction de mise hors circuit ou de fonctionnement

de secours.

6 Procédé selon La revendication 5, caractérisé en ce qu'en présence d'un signal d'erreur, des signaux de mise en circuit

sont produits pour le moteur à des intervalles prédéterminés.

7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fonction de mise hors circuit ou de fonctionnement de

secours est mise hors circuit lorsque le moteur démarre de nouveau.

8 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon

L'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un

moteur à courant continu à commutation électronique (M) qui peut être relié à une alimentation en tension (P, N) par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation C et un dispositif de surveillance (S), caractérisé en ce qu'une résistance série (RS) est disposée dans la connexion entre le dispositif de commutation (C) et la borne de tension négative (N), en ce que le dispositif de surveillance (S) est relié d'une part à la connexion entre le dispositif de commutation (C) et la résistance série (RS) et d'autre part à un dispositif de commande de démarrage (D), et en ce que le dispositif de commande de démarrage (D) est relié à

l'entrée de commande du dispositif de commutation (C).

9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce

que le dispositif de commande de démarrage (D) comporte des tempo-

risateurs et/ou des mémoires programmables pour produire des signaux de commande pour la mise en circuit et la mise hors circuit

répétées et commandées en fonction du temps du moteur (M).

Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de commande de démarrage (D) ou le dispositif de surveillance (S) est relié à un régulateur (R) qui commande une séquence qui dépend du fonctionnement correct du moteur et qui présente une fonction de mise hors circuit ou de fonctionnement de secours.

11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

7, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre pour la surveillance

et la commande de moteurs à courant continu à commutation électro-

nique qui entraînent des ventilateurs dans des systèmes de régu-

lation de la température de l'habitacle des véhicules automobiles, en particulier des ventilateurs qui alimentent des capteurs de température de l'habitacle pour des systèmes de régulation de chauffage.