FR2682831A1 - Dispositif de commande pour des moteurs electriques dans des vehicules. - Google Patents

Abstract

a) dispositif de commande pour des moteurs électriques dans des véhicules, b) dispositif de commande caractérisé en ce que le dispositif de circuit comprend en outre, au moins un des moyens de commutation suivants, qui protège le dispositif de commande des fonctionnements défectueux et des endommagements: des moyens qui font cesser de façon sure la commande du moteur électrique; des moyens qui, lors d'une commande du moteur par l'intermédiaire d'un circuit en pont, interrompent lors de la commande par l'intermédiaire de l'une des branches du pont, la commande simultanée par l'intermédiaire des autres branches; des moyens qui protègent le dispositif de circuit en cas de surtension ou bien de surintensité dans le domaine de la tension d'alimentation. c) L'invention se rapporte aux dispositifs de commande pour des moteurs électriques dans des véhicules.

Description

"Dispositif de commande pour des moteurs électriques dans des véhicules "

L'invention concerne un dispositif de com-

mande pour des moteurs électriques dans des véhicules, avec au moins un élément de calcul qui produit des signaux de commande pour l'actionnement du moteur électrique, avec un dispositif de circuit qui est branché entre l'élément de calcul et le moteur, et qui comprend au moins un élément de commutation

qui commande le moteur électrique et qui est alimen-

té par les signaux de commande, et qui comprend les moyens de commutation qui

adaptent à l'alimentation de l'élément de commuta-

tion, prévu à au moins un exemplaire, les signaux de

commande produits par l'élément de calcul.

Un tel dispositif de commande est connu par

le document DE-OS 36 25 091 (US 4 951 188) Le dispo-

sitif de commande décrit dans ces documents, commande le moteur électrique par l'intermédiaire d'au moins un élément de commutation avec les signaux de commande synchronisés Le dispositif de circuit qui se trouve entre une unité de calcul produisant les signaux de commande et le moteur électrique, comprend à côté de

l'élément de commutation prévu à au moins un exemplai-

re, un premier agencement de circuit, qui joue le rôle de circuit d'élévation de la tension pour commander

l'élément de commutation prévu au moins à un exemplai-

re Une capacité est alors chargée qui conduit, par l'intermédiaire de la tension de fonctionnement du dispositif de commutation, à une élévation de tension à l'entrée de commande de l'élément de commutation

prévu à au moins un exemplaire Le dispositif de cir-

cuit connu comprend d'autres agencements de circuits,

tels que des organes de détection de courant, des cir-

cuits de régulateurs de tension, ainsi qu'un circuit de diagnostic pour la surveillance du courant dans la

zone du moteur ou bien de l'élément de commutation.

Dans le document DE-OS 36 25 091, il n'est toutefois pas décrit de dispositions qui, en cas de

défauts de l'unité de calcul, interrompent la possibi-

lité de commande du moteur électrique, qui offrent une

protection contre les commandes erronées, qui convien-

nent pour permettre une protection contre l'inversion

de polarité, ou bien qui protègent les éléments cons-

titutifs fortement chargés, ou bien l'ensemble du dis-

positif de circuit pendant les états de surtension.

Comme les moteurs électriques sont mis en oeuvre dans des véhicules, de façon croissante, notamment en tant

qu'organes de commande, même dans des systèmes de com-

mande relevant de la sécurité, tels que les systèmes de réglage du glissement d'entraînement, ou bien les systèmes électroniques de la pédale d'accélérateur, il est imposé des exigences élevées en ce qui concerne la

sécurité de fonctionnement, la disponibilité et la dé-

pense au dispositif de circuit commandant le moteur

électrique en fonction des signaux de commande pro-

duits dans une unité de calcul Ces exigences concer-

nent notamment les points suivant résistance au court-circuit, Protection contre l'inversion de polarité, protection Load-Dump" (protection du circuit en cas de défaillance d'une borne de batterie), verrouillage contre les fonctionnement erronés, dépense réduite d'éléments constitutifs, bas niveau de prix,

possibilité de commande directe à partir d'un élé-

ment de calcul, possibilité de puissance moyenne à élever en cas de pertes propres réduites,

faible spectre de parasites du fait du rayonnement.

Comme indiqué plus haut, ces exigences peu-

vent tout au moins partiellement, n'être pas remplies

par le dispositif de circuit connu.

Le but de l'invention est en conséquence de proposer un dispositif de commande pour des moteurs

électriques dans des véhicules, qui remplisse ces exi-

gences, en ce qui concerne la sécurité de fonctionne-

ment, la disponibilité et la dépense.

Ceci est obtenu en ce que le dispositif de circuit comprend, en outre, au moins un des moyens de commutation suivants, qui protègent le dispositif de

commande des fonctionnements défectueux et des endom-

magements

des moyens qui font cesser de façon sure la comman-

de du moteur électrique, des moyens qui, lors d'une commande du moteur par l'intermédiaire d'un circuit en pont, interrompent, lors de la commande par l'intermédiaire de l'une des

branches du pont, la commande simultanée par l'in-

termédiaire des autres branches, des moyens qui protègent le dispositif de circuit en cas de surtension ou bien de surintensité dans le

domaine de la tension d'alimentation.

ainsi que grâce à d'autres caractéristiques de l'in-

vention, grâce aux dispositions mentionnées dans la

description ci-après.

La façon de procéder conforme à l'invention aboutit à un dispositif de commande pour des moteurs électriques qui satisfait aux critères précités.

Particulièrement avantageux en ce qui con-

cerne une réduction de la dépense, pour un tel dispo-

sitif de circuit, est un premier agencement du circuit

à l'aide duquel une surélévation de la tension est ob-

tenue par l'intermédiaire de la charge d'un condensa-

teur (pseudo pompe de charge) Ceci permet également la possibilité avantageuse d'une commande directe à partir d'un élément de calcul, sans qu'il y ait lieu de prévoir des éléments de circuit pour la formation

du signal de commande, de préférence pulsé.

En corrélation avec une commande par pont (pont complet, demi-pont) du moteur électrique, des

compléments du premier agencement de circuit, qui ver-

rouillent le dispositif de circuit contre des fonc-

tionnements défectueux, aussi bien en ce qui concerne une commande inversée du pont, qu'également en cas de défauts de l'élément de calcul, sont particulièrement avantageux. En outre, les dispositions décrites pour l'unité, la raideur des flancs et donc le rayonnement

parasite, sont également avantageuses.

Un autre avantage en ce qui concerne la pro-

tection contre les court-circuits résulte de l'inter-

rogation de potentiel sur les raccordements du moteur

par l'élément de calcul.

Un autre avantage est constitué par la pro-

tection, conformément à l'invention, de l'inversion de

polarité, grâce à laquelle une puissance de perte ré-

duite du dispositif de circuit peut être obtenue, tan-

dis qu'en outre, le condensateur électrolytique lis-

sant la tension du réseau de bord, est déchargé.

La protection, selon l'invention, en cas de

défaillance d'une borne de batterie est particulière-

ment avantageuse en ce qui concerne la dépense et l'aptitude au fonctionnement. D'autres avantages de l'invention résultent

d'autres caractéristiques de celle-ci et la descrip-

tion ci-après de formes de réalisation de l'invention.

L'invention va être exposée ci-après à l'ai-

de des formes de réalisation représentées sur les des-

sins ci-joints.

Les figures 1 à 3 montrent une unité de com-

mande à l'aide de laquelle sont présentées les dispo-

sitions selon l'invention.

Les figures 1 à 3 montrent un dispositif de

circuit à l'aide duquel les dispositions et les cir-

cuits selon l'invention, sont représentés en prenant pour exemple un système de commande pour un moteur électrique, auquel est relié un élément déterminant la puissance d'un moteur à combustion interne, tel qu'un

clapet d'étranglement ou une pompe d'injection.

Ce système de commande comprend au moins un élément de calcul 10, auquel sont appliquées, par

l'intermédiaire de liaisons d'entrée 12 à 14 en prove-

nance de dispositifs de mesure correspondants 16 à 18, des grandeurs de fonctionnement du véhicule et/ou de son unité d'entraînement En outre, l'unité de calcul

comporte d'autres liaisons d'entrée 28 et 20, tan-

dis que les liaisons 32, 34 et 36 sont des liaisons de sortie de l'unité de calcul 10 Ces liaisons trouvent

leur prolongement dans les figures 2 ou 3.

L'élément de calcul 10 produit en fonction

des grandeurs de fonctionnement appliquées par l'in-

termédiaire des liaisons d'entrée 12 et 14, des si-

gnaux de commande pour le dispositif de circuit repré-

sente sur les figures 2 et 3, et donc pour le moteur électrique Le signal de commande est alors pulsé avec un rapport de synchronisation modifiable en fonction des grandeurs de fonctionnement appliquées, auquel cas il est prévu dans un exemple de réalisation, qu'un bas niveau de signal a pour conséquence une circulation de courant à travers le moteur, c'est-à-dire une commande du moteur Un niveau élevé de signal représente alors une interruption de la circulation du courant Dans le cas d'un circuit en pont (pont complet ou demi-pont) pour la commande du moteur, les signaux de commande sont délivrés au dispositif de circuit 19 à partir de l'élément de calcul par l'intermédiaire de la liaison 32 pour un premier sens de rotation du moteur, et par l'intermédiaire de la liaison 34 pour l'autre sens de rotation. Selon la forme de réalisation du système de commande (régulation du glissement à l'entraînement, régulation du ralenti avec injection d'essence ou de

gazole et/ou commande de l'allumage, pédale électroni-

que d'accélérateur, régulateur de vitesse de marche)

il s'agit pour les grandeurs caractéristiques du fonc-

tionnement du moteur à combustion interne ou bien du véhicule, des vitesses de rotation des roues, de la température du moteur, de la tension de batterie, de la vitesse de rotation, de la position de la pédale

d'accélérateur, de la position du clapet d'étrangle-

ment ou de la pompe d'injection, et/ou de la vitesse

du véhicule Ces grandeurs de fonctionnement sont mi-

ses à la disposition de l'élément de calcul 10 à par-

tir des dispositifs de mesure correspondants 16 à 18.

L'élément de calcul 10 forme à partir de ces signaux d'entrée dans l'exemple de réalisation considéré, de la façon connue à partir de l'état de la technique,

les signaux de commande pour le sens de rotation res-

pectif du moteur électrique, et pour le réglage de la puissance souhaitée Par l'intermédiaire de la liaison de sortie 36, l'élément de calcul 10 est en situation,

en cas de défaut, de couper la commande Par l'inter-

médiaire des liaisons d'entrée 28 et 30, des poten- tiels sont appliqués à l'élément de calcul dans la

zone des bornes du moteur, ces potentiels étant ex-

ploités dans l'élément de calcul 10 en ce qui concerne un état défectueux dans le domaine du dispositif de

circuit.

Les figures 2 et 3 représentent comme exem-

ple du dispositif de circuit, un circuit à pont com-

plet Il comprend essentiellement un premier circuit

pour la commande du moteur électrique dans un pre-

mier sens de rotation, ainsi qu'un premier circuit de

constitution 22 comparable pour l'autre sens de rota-

tion Les deux circuits 20 et 22 comprennent alors des dispositions pour la surélévation de tension, pour le verrouillage contre les défauts de fonctionnement, pour la réduction du spectre de parasites, etc Il est en outre représenté un second circuit 24 réalisant

la protection contre l'inversion des polarités du dis-

positif de commande avec de faibles pertes propres et

une dépense réduite Le troisième élément est un cir-

cuit 26 à pont complet proprement dit, qui comprend

les dispositions pour détecter les potentiels au voi-

sinage des bornes du moteur ainsi que des dispositions pour la protection des circuits lors de la défaillance

d'une borne de batterie.

Les fonctions ou les circuits précités peu-

vent alors, selon la forme de réalisation respective, être mis en oeuvre dans des systèmes de commande selon

un groupement choisi à volonté.

La liaison de sortie 32 de l'élément de cal-

cul 10 est appliquée selon la figure 2 au premier cir-

cuit 20, tandis que la liaison de sortie 34 est appli-

quée au circuit 22 constitué de façon identique dans

l'exemple de réalisation représenté Pour la simplifi-

cation de la description, les éléments constitutifs du

circuit 22, qui sont identiques à ceux du circuit 20, sont désignés par les mêmes références munies d'un

trait, et ne sont pas explicités plus en détail L'a-

gencement, le câblage et le fonctionnement de ces élé-

ments constitutifs découlent alors de la description

ci-après du circuit 20.

La liaison d'entrée 22 aboutit à l'anode d'une diode 38 dont la cathode est reliée au point de

raccordement 40 Du point de raccordement 40 une liai-

son 42 aboutit au circuit 22, tandis qu'une autre liaison 44 va du point de raccordement 40 au point de

raccordement 46.

Du point de raccordement 46, une résistance 48 aboutit au point de raccordement 50 qui est relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 52 et à la base d'un transistor 58 par l'intermédiaire d'une liaison 56 Le raccordement d'émetteur du transistor

58 est branché à la masse, le raccordement du collec-

teur est branché au point de raccordement 60 De ce point de raccordement 60, une liaison aboutit par

l'intermédiaire d'une résistance 62 au point de rac-

cordement 64 qui est relié au pôle positif 66 de la

tension de fonctionnement et à l'anode d'une diode 68.

La cathode de la diode 68 est reliée par un point de raccordement 70 à partir duquel, une première liaison 72 aboutit au point de raccordement 74, tandis qu'une

autre liaison relie le point de raccordement 70 à l'a-

node de la diode 76 La cathode de la diode 76 est re-

liée au point de raccordement 78 Le point de raccor-

dement 74 est alimenté par un condensateur 80 et par

une résistance 82.

Du point de raccordement 60 une liaison 84

aboutit au point de raccordement 86 Ce point de rac-

cordement 86 s'applique à une résistance 88 qui relie le point de raccordement 86 au condensateur 80 Du point de raccordement 86, une liaison 90 aboutit en

outre au point de raccordement 92 Au point de raccor-

dement 92 s'applique la cathode d'une diode 94, catho-

de à laquelle s'applique la liaison 42 ' qui vient du circuit 22 En outre, au point de raccordement 92 s'applique l'anode d'une diode 96 dont la cathode est reliée à un condensateur 98 Une résistance 100 est

branchée en parallèle sur la diode 96.

Du condensateur 98 une liaison 102 aboutit au point de liaison 104, auquel s'applique la liaison 106, une des liaisons de sortie de l'agencement de

circuit 20, ainsi que l'anode de la diode 108.

De la résistance 82, une liaison 110 aboutit

au point de liaison 112 auquel est raccordé le collec-

teur d'un transistor 114 Du point de liaison 112 une

autre liaison 116 aboutit au point de liaison 118 au-

quel est raccordé l'anode d'une diode de Zener 120.

Les cathodes des diodes 108 et 120 sont reliées con-

jointement au point de liaison 122 Du point de liai-

son 118, la liaison de sortie 124 du circuit 20, abou-

tit au circuit 26.

Au point de liaison 78 est raccordée, par l'intermédiaire d'une résistance 126, une liaison d'entrée 128 du circuit 20, liaison qui relie cet agencement au circuit 24 Du point de liaison 78, la

liaison 128 va au circuit 22, dont elle constitue éga-

lement la liaison d'entrée.

Du point de liaison 46, une liaison 132 aboutit par l'intermédiaire d'une résistance 130 au

point de liaison 134, sur lequel est branchée une ré-

sistance 136 reliée à la masse Du point de liaison 137, une liaison 138 va à la base du transistor 114,

dont l'émetteur est relié à la masse, et dont le col-

lecteur est relié au point de liaison 112.

Les liaisons de sortie 106 et 124 du circuit 20, correspondent aux liaisons de sortie 140 et 142 de

l'agencement de circuit 22.

En outre, est indiquée sur la figure 2, la liaison de sortie 36 de l'unité de calcul 10, liaison qui aboutit à un point de liaison 144 sur lequel est branchée une résistance 146 reliée au pâle positif 66 de la tension d'alimentation Du point de liaison 144, la liaison 36 aboutit à la base du transistor 148 dont l'émetteur est à la masse, et dont le collecteur est relié avec les points de liaison 122 du circuit 20, ou

bien 122 ' du circuit 22.

Sur la figure 3 est représenté le circuit 24

pour la réalisation d'une protection contre l'inver-

sion de polarité Du point de raccordement 200 de la batterie, ou bien de la tension du réseau de bord, une liaison 202 aboutit au point de raccordement 204 auquel un condensateur 206 est relié à la masse Du

point de raccordement 204, une liaison 208 va, en ou-

tre, au point de raccordement 210 auquel aboutit une liaison 212 vers le point de raccordement 214, tandis qu'une autre liaison 216 aboutit, par l'intermédiaire de la résistance 218, au point de raccordement 220 Du point de raccordement 220, une liaison 222 aboutit à la base d'un transistor 224 dont l'émetteur est relié au point de raccordement 214, et dont le collecteur est relié à un point de raccordement 226 En outre, du

point de raccordement 220, une liaison 228 va à la ca-

thode de la diode 230, dont l'anode est branchée à la masse par l'intermédiaire de la résistance 232 Au point de raccordement 226, s'applique la liaison de sortie 128 du circuit 24, tandis que sur l'autre côté, il une liaison 234 aboutit à la grille du transistor de commutation 236 Les raccordements de source et de

drain de ce transistor sont reliés au point de raccor-

dement 214 ou bien à un point de raccordement 238 De celui-ci, une liaison 240 part vers le circuit 26, une autre liaison 242 aboutit par un point de raccordement 244 auquel sont reliés un premier condensateur 246 et un condensateur électrolytique 248 (Elko) reliés à la

masse Le condensateur électrolytique est alors rac-

cordé par son pâle positif au point de liaison 244.

La liaison 240 aboutit dans l'agencement de circuit 26 à un point de liaison 250 De ce point de liaison 250, une liaison 252 va au raccordement de drain 254 du transistor de commutation 256, tandis qu'une seconde liaison 258 va au raccordement de drain 260 du transistor de commutation 262 La liaison 124, une des liaisons de sortie de l'agencement de circuit , aboutit, par l'intermédiaire d'une résistance 264, d'un point de liaison 266 et du point de liaison 268, auquel une résistance 270 est branchée à la masse, à

un raccordement de grille du transistor 256 La liai-

son 142, la liaison de sortie du circuit 22, aboutit

par l'intermédiaire du point de liaison 272 au raccor-

dement de grille du transistor 262 Du point de liai-

son 266, une liaison aboutit au point de liaison 258

par l'intermédiaire de deux diodes 274 et 276 bran-

chées l'une sur l'autre par la cathode, la diode 274 étant une diode de Zener Le raccordement de source du

transistor de commutation 256 aboutit au point de rac-

cordement 278, tandis que le raccordement de source du

transistor de commutation 262 aboutit au point de rac-

cordement 280 Si dans le cadre d'un exemple de réali-

sation pour un circuit de commande à demi pont, on re-

nonce au transistor 262, il est inséré à sa place une

diode 261 dont la cathode est reliée au point de rac-

cordement 250, et dont l'anode est reliée au point de

raccordement 280.

Entre les points de raccordement 278 et 280,

est disposé le moteur électrique 282.

A partir du point de raccordement 272, une résistance 288 est branchée à la masse A partir du point de raccordement 278, une liaison 290 aboutit au point de raccordement 292, sur lequel une résistance 294 est branchée à la masse En outre, du point de

raccordement 292, la liaison 28 aboutit par l'intermé-

diaire du point de raccordement 296, auquel une résis-

tance 298 est branchée à la masse, à l'unité de calcul En outre, du point de raccordement 278 une liaison 300 aboutit au raccordement de drain 302 du transistor de commutation 304 La grille de celui-ci est reliée

par l'intermédiaire d'une liaison 306 et par l'inter-

médiaire des points de raccordement 308 et 310, aux-

quels une résistance 312, ainsi qu'une diode de Zener 314 sont branchées à la masse, à la liaison 140, la

liaison de sortie du circuit 22.

De façon analogue, ici, dans le cas d'un demi pont, il est inséré au lieu du transistor 304,

une diode 303 dont la cathode est connectée à la liai-

son 300 et dont l'anode est reliée au point 318 Si l'autre diagonale est choisie comme demi pont, il y a lieu de procéder, de façon correspondante, en ce qui

concerne les transistors 256 et 322.

Le raccordement de source du transistor de commutation 304 est en outre relié à la liaison 316 qui, par l'intermédiaire d'un point de liaison 318, qui est relié à la masse, relie le transistor 304 avec

le raccordement de source 320 d'un quatrième transis-

tor de commutation 322 La grille du transistor 322 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 324 et des points de liaison 326, 328 et 330 à la liaison 106, la liaison de sortie du circuit 20 Sont alors reliées à la masse, une résistance à partir du point de liaison 326 et une diode de Zener à partir du point

de liaison 330 Le raccordement de drain 332 du trans-

istor de commutation 322 est relié au point de raccor- dement 280 par l'intermédiaire de la liaison 334 et du point de raccordement 336 Du point de raccordement 336, une liaison 340 aboutit par l'intermédiaire de deux diodes 342 et 344 branchées réciproquement par leur cathode, au point de liaison 328, la diode 344 étant une diode de Zener Au point de liaison 336 est

en outre raccordée la liaison 30 qui, par l'intermé-

* diaire du point de liaison 346, auquel une résistance

348 aboutit au pôle positif 66 de la tension d'alimen-

tation, et par l'intermédiaire du point de raccorde-

ment 350, auquel une résistance 352 est branchée à la

masse, aboutit en retour à l'élément de calcul 10.

Les transistors de commutation 256, 262, 304

et 322 forment un circuit à pont complet pour la com-

mande du moteur électrique 282 Dans ce cas, le moteur tourne dans le premier sens de rotation lorsque les commutateurs 256 et 322 sont fermés, et dans l'autre sens de commutation lorsque les commutateurs 262 et 304 sont fermés A partir des résistances 294 et 348, les potentiels des bornes du moteur sont détectés et sont ramenés par l'intermédiaire des liaisons 28 et 30

à l'élément de calcul pour l'exploitation des défauts.

On va expliciter ci-après les modes de fonc-

tionnement du dispositif de circuit représenté sur les

figures 1 à 3.

Comme mentionné plus haut, dans l'exemple de réalisation représenté, la phase de non commande, c'est-à-dire de la circulation de courant interrompue

à travers le moteur 282, est caractérisée par un ni-

veau positif du signal sur les liaisons 32 ou bien 34, tandis que la phase de la commande, c'est-à-dire de

l'alimentation en courant du moteur 282, est caracté-

risée par un bas niveau du signal se situant au voisi-

nage du potentiel de la masse.

Par l'intermédiaire de la liaison d'entrée 128, les circuits 20 et 22 sont reliés à l'agencement de circuit 24 et à la batterie ou bien au raccordement

du réseau de bord du système de commande Le pôle po-

sitif 66 représente la tension de fonctionnement du

système de commande.

On va tout d'abord décrire les dispositions de circuit qui garantissent la possibilité de commande directe des transistors de commutation 256, 262, 304 et 332 et qui apporte une participation importante à

la réduction de la dépense en ce qui concerne le nom-

bre des éléments constitutifs et les coûts.

L'élément de calcul commande le moteur élec-

trique dans un premier sens de rotation essentielle-

ment par l'intermédiaire de la liaison 32, de la diode 38, de la résistance 48, du transistor 58, de la diode 96, de la liaison 106, de la résistance 324 et du

transistor de commutation 322, ainsi que par l'inter-

médiaire de la liaison 32, de la diode 38, de la ré-

sistance 48, du transistor 58, de la résistance 88, du condensateur 80, de la résistance 82, de la liaison

124, de la résistance 264 et du transistor de commuta-

tion 256 Il en va de façon analogue pour l'autre sens

de rotation du moteur qui est déterminé par l'intermé-

diaire des transistors de commutation 262 et 304.

Dans l'état déconnecté, c'est-à-dire pour un niveau de signal élevé sur la liaison 32 (il en va de même pour la liaison 34 de l'agencement de circuit 22), les transistors 58 et 114 sont à l'état fermé Le potentiel au point de raccordement 60 se situe en conséquence, au voisinage du potentiel de la masse, le condensateur 80 est chargé par l'intermédiaire de la

résistance 88 et de la diode 68 à la valeur de la ten-

sion de fonctionnement ( 66) (tension de fonctionnement

de par exemple 10 à 12 volts) Du fait que le transis-

tor 58 est fermé et que le point de raccordement 60 se trouve au voisinage du potentiel de la masse, il y a dans la suite des liaisons 84, 90, 102, lorsque le condensateur 98 comme décrit ci-après est déchargé, un bas niveau de signal, grâce à quoi également, sur la liaison de sortie 106 du circuit 20 (liaison de sortie du circuit 22) il y a un bas niveau de signal et l'élément de commutation 322 ( 304) du circuit 26 n'est

pas actionné, c'est-à-dire n'est pas fermé.

Du fait que le transistor 114 est également fermé, le point de raccordement 112 et donc la liaison de sortie 124 se trouvent également au voisinage du potentiel de la masse Il en résulte sur la liaison de sortie 124 du circuit 20 (ou bien sur la liaison de sortie 142 du circuit 22) un bas niveau de signal, de sorte que l'élément de commutation 256 ( 262) n'est pas

actionné pour la commande du moteur électrique, c'est-

à-dire n'est pas fermé.

Comme dans cet état de fonctionnement, tous les éléments de commutation du circuit 26 ne sont pas

actionnés, la circulation du courant à travers le mo-

teur 282 par l'intermédiaire de la liaison 240 et par l'intermédiaire du moteur au point de masse 318, est interrompue, le système se trouve en conséquence, à

l'état de non commande.

A l'état de commande, c'est-à-dire lorsque pour une période de temps prédéfinie pour un taux

d'impulsion déterminé sur la liaison 32 ( 34), le po-

tentiel passe au voisinage du potentiel de la masse, les transistors 58 et 114 sont bloqués De ce fait, le

potentiel au point de raccordement 60 atteint la ten-

sion de fonctionnement ( 10 à 12 volts), grâce à quoi

le point de raccordement 74 et donc le point de rac-

cordement 112, lorsque le transistor 114 est également ouvert, sont élevés du fait de l'énergie emmagasinée dans le condensateur 80 (tension decondensateur au niveau de la tension de fonctionnement) à un potentiel qui correspond à peu près au double de la tension de fonctionnement (environ 20 volts) De ce fait, sur la liaison de sortie 124 du circuit 20 (de façon analogue sur la canalisation de sortie 142 du circuit 22), il y

a un niveau de signal élevé qui se traduit par la fer-

meture du transistor de puissance 256 ( 262), c'est-à-

dire par son actionnement.

Lorsque le condensateur 98 est déchargé dans l'état de non commande, il y a au début de la phase de commande, après l'ouverture du transistor 58 du fait du potentiel élevé au point de raccordement 60 sur la liaison de sortie 106 du circuit 20 (de façon analogue sur la liaison de sortie 140 du circuit 22 lors de la commande dans l'autre sens de rotation), un niveau de signal élevé qui entraîne l'actionnement (fermeture)

du transistor de puissance 322 ( 304).

De ce fait, le moteur électrique 282 est traversé par le courant et tourne dans un des sens en fonction du sens du courant (transistors 256 et 322 actionnés) ou bien dans l'autre sens (transistors 262 et 304 actionnés) Le système se trouve à l'état de commande. Après le changement du niveau du signal sur la liaison 32 ( 34) le condensateur 80 est déchargé par l'intermédiaire de la résistance 270 Simultanément, le condensateur 98 est chargé par l'intermédiaire de la résistance 226 Ces modifications de l'état de charge sont alors faibles en comparaison de la durée

du bas niveau du signal actif, de sorte que l'action-

nement des transistors de commutation du circuit 26

est assuré pour cette durée.

Les dispositions décrites ci-dessus permet-

tent la commande directe des transistors de commuta-

tion à partir de l'élément de calcul 10 et un nombre

réduit d'éléments constitutifs De ce fait, l'encom-

brement et également les coûts sont abaissés En ou-

tre, le circuit représenté peut être mis en oeuvre de façon universelle pour différents étages excitateurs,

tels que des ponts complets, des demi ponts ou des ex-

citateurs individuels, et peuvent être adaptés à dif-

férents utilisateurs électriques.

En outre, des dispositions avantageuses sont

prises pour empêcher et verrouiller des fonctionne-

ments défectueux du dispositif de circuit et/ou de l'élément de calcul 10 ainsi que les effets de ces fonctionnements. Les modifications de l'état de charge des condensateurs 80 et 98 à l'état de commande, ont pour conséquence que la tension à la grille des transistors de commutation est réduite d'une façon définie S'il

se trouve, par suite d'un défaut de l'élément de cal-

cul 10, qui n'effectue plus aucun changement correct du niveau de signal, que la commande des transistors

de commutation subsiste trop longtemps, alors les pro-

cessus de décharge et de charge des condensateurs 80 et 98 sont poursuivis jusqu'à ce que les niveaux des signaux sur les liaisons de sortie 124 ( 142) et 106

( 140) du circuit 20 ( 22) présentent une valeur de ten-

sion qui soit inférieure au seuil de tension des transistors de commutation, ceux-ci étant ouverts et la circulation du courant à travers le moteur étant

interrompue Ainsi, le dispositif de circuit se décon-

necte de lui-même, une commande prolongée défectueuse du moteur est évitée et celui-ci est amené de façon

sûre à l'état d'arrêt.

De telles dispositions sont nécessaires dans le cas d'une pédale électronique d'accélérateur ou pour la régulation de glissement de l'entraînement, car une commande prolongée du moteur dans le premier cas pourrait signifier une accélération du véhicule

et, dans l'autre cas, une perte erronée de puissance.

En outre, en cas de défaut, il ne doit pas s'effectuer un actionnement simultané du moteur dans les deux sens de rotation De ce fait, la tension de batterie serait court-circuitée Pour cette raison, il

est prévu, conformément à l'invention, des disposi-

tions grâce auxquelles les deux branches de commande

se verrouillent réciproquement et un actionnement si-

multané est évité.

A l'état de non commande, le condensateur 98

est complètement déchargé La diode 94 ou bien la dio-

de 94 ' est bloquée par le niveau élevé du signal s'ap-

pliquant sur la liaison 42 ou bien 42 ' dans le cas de

non commande dans le deuxième sens de rotation A l'é-

tat de commande, c'est-à-dire avec un bas niveau de signal sur la liaison 32 ou 34, cette diode ne permet plus une augmentation des niveaux du signal au point

de raccordement 92 ou bien 92 ' et au point de raccor-

dement 86 ou bien 86 ' car elle commute dans le sens de passage et interrompt une commande des éléments de commutation. La diode 94 ou bien 94 ' bloque la commande possible dans le deuxième sens de rotation pendant la

phase de commande dans le premier sens de rotation.

Une commande erronée par l'intermédiaire de la liaison 34 ou bien 32 et le circuit 22 ou bien 20 verrouille

de façon efficace.

Pour reconnaître des états défectueux dans

le dispositif de circuit, notamment des courts-

circuits et des défauts électriques analogues, les po-

tentiels aux bornes du moteur sont détectés par l'in-

termédiaire des résistances 294 et 348 et sont appli-

qués par l'intermédiaire des liaisons 28 et 30 à l'é-

lément de calcul Dans cet élément, des états défec-

tueux sont déduits des valeurs de potentiels en se ré-

férant à la situation momentanée de la commande.

En cas de défauts, et après l'arrêt du mo-

teur, l'élément de calcul peut, par l'intermédiaire

d'un signal de tension approprié, interrompre impéra-

tivement la commande et déconnecter le dispositif de

circuit par fermeture du transistor 148.

Grâce à la diode 96 et à la résistance 100,

des constantes de temps de mise en route et des cons-

tantes de temps d'arrêt des processus de charge de condensateurs, sont déterminées On peut ainsi régler

des raideurs de flancs différentes du signal de com-

mande pulsé et minimiser le rayonnement parasite émis.

En corrélation avec le circuit 26, ce que l'on appelle la "protection Load-Dump", qui protège le

circuit lorsque le raccordement de batterie est dé-

faillant, revêt une importance particulière Si un

raccordement de la batterie est défaillant, le généra-

teur du moteur produit alors une tension très élevée qui endommage les éléments constitutifs électroniques, notamment aussi des transistors de puissance, et qui

entraîne éventuellement leur destruction.

Si un tel cas de défaut intervient, le

transistor 256 est alors rendu passant par l'intermé-

diaire de la diode de Zener 274 et de la diode 276 du fait de la tension élevée au point de raccordement 250, c'est-à-dire qu'il est commandé dans le sens d'un actionnement Ainsi, il y a aussi bien au point de

raccordement 254 qu'à la grille du transistor, un ni-

veau de signal élevé, le transistor 256 fonctionne

alors comme une diode de Zener et peut, par l'intermé-

diaire de sa voie drain-source recevoir et stabiliser une tension d'environ 40 volts La diode 342 et la diode de Zener 344 en combinaison avec le transistor 322 montrent des effets analogues Ce transistor peut également accepter une tension d'environ 40 volts, la

différence par rapport à la tension s'appliquant ef-

fectivement est reçue par le moteur 282 De cette fa-

çon, l'impulsion de surtension qui prend naissance du fait de la défaillance de la batterie, est répartie sur deux transistors ainsi que sur le moteur Il est ainsi possible d'accepter des surtensions importantes,

au voisinage de 120 volts, sans endommager le circuit.

De cette façon, une protection Load-Dump

peut être réalisée dans un étage terminal de pont pra-

tiquement sans prélever d'énergie Le circuit s'adapte à la tension intervenant dans ce cas de défaut Si dans le cas Load-Dump la tension dépasse 80 volts, c'est-à-dire la somme des tensions susceptibles d'être stabilisées par les transistors, il se produit alors à travers les transistors, une circulation de courant qui produit une puissance de perte Le point de mise

en oeuvre de ce prélèvement de courant peut être adap-

té en modifiant la tension Zener des transistors.

L'agencement de circuit 24 réalise une pro-

tection contre l'inversion de polarité, il entraîne une réduction avantageuse de la puissance de perte et il protège le condensateur électrolytique 248 lissant

la tension du réseau de bord.

La protection contre l'inversion de polarité est essentiellement réalisée par le transistor 236 Si

le moteur doit recevoir du courant, alors le transis-

tor 236 est mis en circuit par l'intermédiaire des diodes 68 et 76, ainsi que de la résistance 126 A cet

instant, le transistor serait exploité de façon inver-

se De ce fait, la diode parasitaire (source-drain) du

transistor est très fortement déchargée, car le cou-

rant circule par l'intermédiaire de la voie drain-

source Il apparait seulement une puissance de perte nettement diminuée Dans le cas de non commande du mo- teur, un courant circule en revenant dans le réseau par l'intermédiaire du transistor 236 fonctionnant alors normalement, cependant que dans le cas d'un demi pont, le circuit de courant est fermé par les diodes 261 et 303 ou bien que dans le cas d'un pont complet, il est fermé par les diodes parasitaires source-drain des transistors de la contre diagonale Ainsi, jusqu'à % de l'énergie stockée dans le bobinage du moteur, peut être ramenée dans le réseau à alimenter Si la tension de batterie est raccordée avec inversion de polarité au point de raccordement 200, la commande du transistor 236 par l'intermédiaire de la résistance 218, de la diode 230 ainsi que du transistor 224, est

déconnectée Ainsi, le pont est protégé de la destruc-

tion par court-circuit du circuit d'alimentation par

l'intermédiaire du transistor 224.

Le condensateur électrolytique 248 qui est exploité sur le réseau de bord, est en règle générale fortement chargé Ce condensateur a pour fonction de lisser les ondulations du réseau de bord produites par le système de commande, et s'il n'était pas découplé du réseau de bord, il lisserait également ce réseau de

bord en dehors du fonctionnement du système de comman-

de et produirait ainsi une perte de puissance inutile.

De ce fait, l'espérance de durée de vie de cet élément constitutif serait abaissée Dans des étages terminaux qui ne sont pas constamment en exploitation, il est

souhaitable de protéger le condensateur électrolyti-

que En conséquence, le transistor 236 est déconnecté

en cas de non commande et le condensateur 248 est dé-

couplé du réseau de bord En conséquence, ce condensa-

teur n'effectue plus le lissage inutile du réseau de

bord, la puissance perdue dans le condensateur élec-

trolytique peut ainsi être très efficacement réduite, et ainsi la durée de vie du condensateur peut égale-

ment être augmentée.

Les dispositions selon l'invention décrites

ci-dessus en corrélation peuvent, dans d'autres exem-

ples de réalisation, trouver leur application indivi-

duellement ou selon une combinaison quelconque.

En outre, l'application des dispositions se-

lon l'invention, est avantageuse en liaison avec d'au-

tres moteurs électriques dans les véhicules.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande pour des moteurs électriques dans des véhicules,

avec au moins un élément de calcul ( 10) qui pro-

duit des signaux de commande pour l'actionnement du moteur électrique, avec un dispositif de circuit ( 20) branché entre l'élément de calcul ( 10) et le moteur, qui comprend au moins un élément de commutation ( 256, 322) qui commande le moteur électrique ( 282) et est alimenté par les signaux de commande, et qui comprend les moyens de commutation adaptant à l'alimentation de l'élément de commutation, prévu à

au moins un exemplaire, les signaux de commande pro-

duits par l'élément de calcul,

dispositif de commande caractérisé en ce que le dispo-

sitif de circuit ( 20) comprend en outre au moins un des moyens de commutation suivants, qui protège le dispositif de commande des fonctionnements défectueux et des endommagements:

des moyens qui font cesser de façon sure la comman-

de du moteur électrique, des moyens qui, lors d'une commande du moteur par l'intermédiaire d'un circuit en pont, interrompent, lors de la commande par l'intermédiaire de l'une des

branches du pont, la commande simultanée par l'in-

termédiaire des autres branches, des moyens qui protègent le dispositif de circuit en cas de surtension ou de surintensité dans le domaine

de la tension dtalimentation.

2. Dispositif de commande selon la revendi-

cation 1, caractérisé en ce qu'au moins un élément de commutation, pour la commande du moteur électrique ( 282), dispose d'au moins un raccordement de commande

et d'au moins un raccordement de tension d'alimenta-

tion, qui sont reliés entre eux, de préférence par l'intermédiaire d'une diode, de façon que l'élément de

commutation prévu en au moins un exemplaire, soit com-

mandé dans le cas d'une surtension de la tension d'a-

limentation.

3. Dispositif de commande selon l'une quel-

conque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce

que pour la protection contre l'inversion de polarité, il est prévu un élément de commutation qui est câblé

de façon telle qu'il est fermé dans le cas o le mo-

teur électrique est commandé et dans le cas o il

ntest pas commandé, et qui conduit le courant d'ali-

mentation au moteur, ou bien le courant en retour du moteur, tandis qu'en cas d'inversion de polarité, il

ouvre la liaison d'alimentation.

4. Dispositif de commande selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que

le dispositif de circuit comprend un circuit en pont ( 256, 262, 304, 322) avec au moins deux éléments de commutation, qui actionne le moteur respectivement dans un sens de rotation, tandis qu'il est prévu des moyens de commutation, de préférence des diodes, qui

pendant l'actionnement du moteur dans un sens de rota-

tion, bloquent l'actionnement dans l'autre sens.

5 Dispositif de commande selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que

l'élément de calcul dispose d'au moins une sortie qui est reliée avec au moins un élément de commutation qui, dans le cas de non-commande, prend un état de commutation grâce auquel un condensateur est chargé,

et qui dans le cas de commande, prend un état de com-

mutation grâce auquel le condensateur est déchargé, de sorte que la commande est impérativement terminée ou interrompue.

6. Dispositif de commande selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que

le dispositif de circuit comprend un circuit de pont

complet avec quatre éléments de commutation, qui com-

mandés respectivement par paires, actionnent le moteur dans deux sens de rotation.

7. Dispositif de commande selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que

les deux éléments de commutation sont actionnés pour

un sens de rotation en fonction d'un signal de comman-

de, auquel cas le signal de commande, commande au moins deux éléments de commutation (transistors 58,

114) tandis que dans le cas de non commande, le pre-

mier élément de commutation prend un état de commuta-

tion grâce auquel un condensateur est chargé, et le

second élément de commutation amène la liaison de com-

mande au niveau du signal de non commande, et dans le cas de commande, le premier élément de commutation

prend un état de commutation grâce auquel le condensa-

teur est déchargé, et le second élément de commutation

permet la commande.

8. Dispositif de commande selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce

qu'il est prévu des dispositions techniques de circuit

grâce auxquelles les constantes de temps de modifica-

tion du signal de commande pulsé, peuvent être réglées

de façon différente.

9. Dispositif de commande selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce

qu'un élément déterminant la puissance d'un moteur à combustion interne, est commandé par le dispositif de circuit.

10. Dispositif de commande selon l'une

quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce

que le condensateur électrolytique ( 248) lissant les

ondulations du réseau de bord, est raccordé à l'élec-

trode de drain du transistor de commutation pour la

réalisation de la protection contre l'inversion de po-

larité.