FR2759108A1

FR2759108A1 - Serrure electrique de portiere de vehicule automobile comportant une alimentation de secours consommee avec une faible perte thermique

Info

Publication number: FR2759108A1
Application number: FR9701214A
Authority: FR
Inventors: Vincent Portet; Olivier Lasson
Original assignee: Valeo Systemes de Fermetures SA
Current assignee: Valeo Systemes de Fermetures SA
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: FR2759108B1

Abstract

Ensemble constitué d'une serrure électrique de portière de véhicule automobile associée à ses moyens de commande et d'alimentation, l'ouverture de ladite serrure étant assurée électriquement par la manoeuvre d'un moteur (2) , ladite serrure étant en cas de dysfonctionnement de la batterie (1) , susceptible d'être ouverte grâce à une alimentation de secours, qui assure la charge d'un condensateur (9) jusqu'à ce que sa tension Uc atteigne une valeur initiale (Uc) i supérieure à la tension nominale Un d'utilisation du moteur (2) ; pour réduire les pertes thermiques du moteur (2) en alimentation de secours, on propose un circuit permettant de hacher la tension Uc fournie par le condensateur (9) avec un rapport cyclique variable, la fréquence choisie pour le hachage assurant le lissage du courant d'alimentation correspondant par la self du bobinage du moteur (2) , la valeur du rapport cyclique limitant la tension d'alimentation moyenne U du moteur, de façon que U n tant que Uc n et étant maintenue égale à 1 pour Uc < Un.

Description

SERRURE ELECTRIQUE DE PORTIERE DE VEHICULE
AUTOMOBILE COMPORTANT UNE ALIMENTATION DE
SECOURS CONSOMMÉE AVEC UNE FAIBLE PERTE
THERMIQUE.

La présente invention a trait à un ensemble constitué d'une serrure électrique de portière de véhicule automobile associée à ses moyens de commande et d'alimentation.

Dans EP-A-694 664, on a déjà décrit un ensemble de ce type, l'ouverture de ladite serrure étant assurée électriquement par la manoeuvre d'un moteur alimenté par la batterie du véhicule, ladite serrure étant, en cas de dysfonctionnement de l'alimentation électrique fournie par ladite batterie, susceptible d'être ouverte grâce à l'alimentation électrique fournie par une source d'énergie de secours, qui assure la charge d'un condensateur jusqu'à une tension (Uc)i définie de façon que le stockage d'énergie soit suffisant pour la manoeuvre dudit moteur.

Dans un tel dispositif, le condensateur est chargé à une tension (Uc)i qui, pour assurer un stockage d'énergie suffisant, est nettement supérieure à la tension nominale Un du moteur.

Généralement, le moteur comporte un rotor bobiné qui joue le rôle d'induit, l'inducteur étant constitué par des aimants permanents portés par le stator. Lorsque l'on démarre le moteur, le système mécanique qui est associé au moteur, est prévu pour qu'au début de sa rotation, le moteur n'ait à vaincre aucun couple résistant significatif sauf celui qui résulte de l'inertie des pièces en mouvement. Il en résulte qu'il n'est pas nécessaire d'appliquer au rotor un couple moteur élevé pour atteindre rapidement la vitesse nominale. Si l'on branche directement le condensateur chargé aux bornes du moteur, le courant qui va passer dans le rotor va être très élevé en raison de la valeur importante de (Uc)i et ce courant sera inutilement consommé en pertes thermiques dans le bobinage rotorique. La charge du condensateur provenant d'une pile de secours dont la capacité énergétique est limitée, il est important d'économiser au mieux l'énergie que le condensateur fournit au moteur à chaque séquence de décharge du condensateur et, dans ce but, selon l'invention, on propose de limiter la tension fournie au moteur par le condensateur de façon à éviter les pertes thermiques excessives dans le rotor du moteur.

La présente invention a, en conséquence, pour objet un ensemble constitué d'une serrure électrique de portière de véhicule automobile associée à ses moyens de commande et d'alimentation, l'ouverture de ladite serrure étant assurée électriquement par la manoeuvre d'un moteur alimenté par la batterie du véhicule, ladite serrure étant en cas de dysfonctionnement de l'alimentation électrique fournie par ladite batterie, susceptible d'être ouverte grâce à l'alimentation électrique fournie par une source d'énergie de secours, qui assure la charge d'un condensateur jusqu'à ce que sa tension Uc atteigne une valeur initiale (UC)j supérieure à la tension nominale Un d'utilisation du moteur, de façon que le stockage d'énergie soit suffisant pour la manoeuvre dudit moteur, caractérisé par le fait que, pour réduire les pertes thermiques du moteur en alimentation de secours, il comprend un circuit permettant de hacher la tension Uc fournie par le condensateur avec un rapport cyclique variable, la fréquence choisie pour le hachage assurant le lissage du courant d'alimentation correspondant par la self du bobinage du moteur, la valeur du rapport cyclique limitant la tension d'alimentation moyenne U du moteur de façon que U s Un tant que Uc 1 Un et étant maintenue égale à 1 pour Uc < Un.

Selon un mode préféré de réalisation, la tension d'alimentation U est coupée dès que U < Umin avec 0 < Umin < Un. On arrête ainsi la décharge du condensateur à un niveau de tension au dessous duquel le transfert d'énergie vers le moteur ne serait que de faible importance ; en général, la tension Umin est d'environ 7 volts pour une tension Un de 12 volts.

Avantageusement, pour obtenir le hachage de la tension
Uc, le circuit comporte un comparateur recevant d'une part un signal en dents de scie de valeur moyenne Ug et, d'autre part, un signal proportionnel à Uc, le coefficient de proportionnalité étant égal à Uo/(UC)i, la tension de sortie du comparateur pilotant l'ouverture et la fermeture d'un transistor disposé en série sur l'alimentation du moteur, dès lors que le pilotage dudit transistor est autorisé par un microprocesseur.

On peut prévoir, pour éviter qu'en fin de course, le rotor du moteur ne soit entraîné par inertie, que le moteur soit associé à un organe mécanique qui, à chaque fin de course, provoque la manoeuvre d'un contact assurant la mise en court-circuit du bobinage du moteur après que son alimentation ait été coupée la mise en court-circuit peut être supprimée après un temps donné grâce à une commande issue d'un microprocesseur, sans modifier la position du contact manoeuvré par l'organe mécanique. De préférence, le démarrage du moteur s'effectue au travers d'une résistance soit à partir de la batterie, soit à partir du condensateur jusqu'à la modification de la position de contact manoeuvré par l'organe mécanique.

Pour 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 représenté sur le dessin annexé.

Sur ce dessin
- la figure 1 représente, schématiquement, un circuit d'alimentation de secours d'un moteur associé à une serrure électrique selon l'invention
- la figure 2 représente la courbe de variation de la tension moyenne U aux bornes du moteur, que l'on veut imposer pendant la décharge du condensateur, qui constitue la source de l'alimentation de secours du moteur
- la figure 3 représente la tension instantanée U aux bornes du moteur en fonction du temps lorsque l'on réalise le hachage de l'alimentation de secours, ainsi que la courbe correspondante du courant i dans le rotor du moteur
- la figure 4 représente un circuit permettant, en association avec un microprocesseur, de réaliser un ensemble selon l'invention.

En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 2 le moteur électrique associé à l'ensemble selon l'invention. Le moteur 2 est susceptible d'être alimenté par la batterie I du véhicule, et en cas de disfonctionnement de l'alimentation normale, le moteur 2 peut être alimenté par une source de secours constituée par une pile 7. La pile 7 permet la charge d'un condensateur 9 par l'intermédiaire d'un circuit qui comprend une diode 5, une self 6 et un transistor 8. La charge progressive du condensateur 9 est effectuée en commandant la charge du transistor 8 par un microprocesseur 3, de sorte qu'à chaque fois que le transistor 8 se bloque, la bobine 6 se décharge à travers la diode 5 dans le condensateur 9. Une telle alimentation de secours a déjà été décrite en détail dans une demande de brevet français déposée par la même société demanderesse le même jour que la présente demande.

Le condensateur 9 est chargé à 25 volts pour pouvoir stocker une quantité d'énergie suffisante pour assurer l'entraînement du moteur 2 sur toute la course nécessaire à la manoeuvre de la serrure électrique. La tension nominale Un du moteur 2 est de 12 volts. Si, en cas de disfonctionnement de l'alimentation normale fournie par la batterie 1, on branchait directement le condensateur 9 aux bornes du moteur 2, il s'en suivrait une dissipation de l'énergie sous forme d'effet
Joule dans le bobinage rotorique du moteur étant donné qu'à son démarrage le moteur n'a pas à vaincre de couple résistant et que la montée en vitesse est simplement limitée par les forces d'inertie ; le système mécanique associé au moteur 2 est ainsi fait que le couple résistant n'est appliqué au rotor qu'après la phase de démarrage du moteur.

On désire donc que la tension moyenne U appliquée aux bornes du moteur ait au cours de la décharge du condensateur 9 une courbe de variation telle que celle représentée sur la figure 2 : sur le segment AB, on constate que la tension s'établit à partir de la valeur O sur le segment BC, on a un palier correspondant à la tension nominale
Un du moteur, et ce palier est maintenu tant que la tension Uc aux bornes du condensateur 9 reste supérieure à la tension Un. Sur le même graphique de la figure 2, on a tracé en pointillés la tension U qui serait obtenue en branchant directement le condensateur 9 aux bornes du moteur 2 la partie montante de cette courbe correspond à l'établissement de l'alimentation et la partie descendante correspond à la décharge du condensateur. Lorsque le condensateur 9 s'est progressivement déchargé dans le moteur 2, la tension aux bornes du condensateur arrive à être égale à la tension Un et à partir de ce moment, on fait en sorte que la tension U aux bornes du moteur soit égale à la tension aux bornes du condensateur, ce qui correspond au segment de courbe CD sur la figure 2. Quand on arrive à la fin de la décharge du condensateur, la quantité d'énergie transférée au moteur est, de toutes façons, faible et, par conséquent, on décide, si la tension
U atteint une valeur minimum Umin, de couper l'alimentation du moteur 2, étant entendu que le condensateur est dimensionné de façon suffisante pour que cette coupure n'intervienne genéralement pas avant que le moteur 2 n'ait complètement rempli sa fonction dans la serrure.

En d'autres termes, on désire. en déchargeant le condensateur 9, imposer aux bornes du moteur 2 une courbe de tension
U correspondant au tracé A-B-C-D-E représenté sur la figure 2.

Pour atteindre ce but, selon l'invention, on procède à un hachage de la tension fournie par le condensateur 9 et l'on choisit la fréquence de hachage de façon que les variations de tension n'entraînent dans le bobinage rotorique qu'une faible variation du courant instantané i autour d'une valeur moyenne im en raison de la grande valeur selfique du bobinage du rotor. Lorsqu'on fait varier le rapport cyclique du hachage de la tension Uc fournie par le condensateur, on fait varier la tension moyenne U aux bornes du moteur. Tant que la tension instantanée du condensateur Uc est supérieure à la tension nominale Un du moteur, on maintient U < Un en agissant sur le rapport cyclique. Lorsque Uc < Un, on maintient le rapport cyclique égal à 1 et lorsque U < Umin, on considère que l'échange énergétique ultérieur est négligeable et on arrête la décharge du condensateur, ce qui correspond au segment DE de la figure 2. Au point A du graphique, le rapport cyclique est nul. Au point B, il est égal au rapport Un/Uc, c'est-à-dire, dans l'exemple décrit, approximativement à 0,5. On peut agir sur la pente du segment AB en agissant sur la vitesse de variation du rapport cyclique entre 0 et 1/2.

Sur le segment de courbe CD, le rapport cyclique est égal à 1.

On voit que, de cette façon, on limite la valeur du courant rotorique i et donc les pertes thermiques que l'on constaterait en l'absence de cette régulation. Sur la figure 1, on a donné le schéma d'un circuit permettant la mise en oeuvre de l'invention. Dans ce schéma, on voit que le moteur 2 est commandé par un interrupteur 4 et alimenté par la batterie 1 du véhicule. L'interrupteur 4 est relié à un contrôleur de rapport cyclique 10 lui-même connecté au condensateur 9 de l'alimentation de secours. Entre le condensateur 9 et le contrôleur 10, on a interposé une diode 11 en parallèle avec une résistance 12. La batterie 1 du véhicule est reliée par l'intermédiaire d'une diode 13 à l'une des bornes du moteur et au point commun de la diode 11 et de la résistance 12. Une diode dite "de roue libre" 14 est mise en place en parallèle aux bornes du moteur 2. L'interrupteur 4 est constitué par un transistor MOS référencé 16 sur la figure 4 et aux bornes de l'interrupteur 4, on a représenté la diode 15 qui est la diode intrinsèque du transistor MOS 16.

La réalisation pratique du schéma de la figure 1, qui vient d'être décrite, peut être effectuée comme représenté sur la figure 4. En se référant aux figures 1 et 4, on voit que lorsque l'on ouvre l'interrupteur 4, on coupe le courant moteur, mais la self du rotor prolonge le courant dans le rotor grâce à la diode de roue libre 14 grâce à celà, le courant rotorique i est lissé autour d'une valeur moyenne malgré le hachage de la tension d'alimentation. La tension instantanée U aux bornes du moteur est égale à la tension Uc aux bornes du condensateur, lorsque le transistor 16 est passant ; si le rapport cyclique est NS la tension moyenne U aux bornes du moteur sera égale à Uc/N.

On génère une tension en dents de scie par l'amplificateur opérationnel 17, et on envoie cette tension sur le point 18 du circuit.

L'amplificateur opérationnel 19 fonctionne en comparateur. Il reçoit sur sa borne négative 19a une fraction de la tension Uc du condensateur 9, fraction qui est déterminée par le rapport des résistances 20 et 21.

Sur sa borne positive 19b, I'amplificateur opérationnel 19 reçoit la tension du point 18, c'est-à-dire la tension en dents de scie qui est centrée sur une valeur moyenne UO. On compare les tensions reçues sur les bornes 19a et 19b en adoptant comme coefficient de proportionnalité appliqué à la tension Uc le rapport UO(Uc)i.

Initialement, lorsque le condensateur est chargé au maximum, ce rapport est d'environ 1/2. On obtient donc, à la sortie de l'amplificateur opérationnel 19, une tension en créneau ayant un rapport cyclique passant de 1/2 à 1 quand la tension Uc du condensateur 9 passe de (Uc)i à U0 et restant à 1 lorsque Uc continue de décroître.

I1 convient de remarquer que la présence de la diode 13 évite la décharge du condensateur 9 dans la batterie 1; elle constitue aussi une protection dans le cas d'inversion accidentelle de polarité au niveau de la batterie 1. Par ailleurs, la résistance 12 (voir figure 1) permet de maintenir une tension de condensateur supérieure à la tension de la pile 7, ce qui évite la décharge permanente de la pile 7 en vue de compenser les fuites de condensateur 9. Enfin, la diode 5, dont le rôle essentiel est de maintenir la charge du condensateur 9 quand le transistor 8 est passant, a également pour effet d'empêcher le condensateur 9 et la batterie 1 de renvoyer sur la pile 7 un courant, ce qui entraînerait sa destruction.

Pour que le moteur 2 puisse fonctionner, il faut nécessairement que le transistor 22 soit non passant ; ce transistor a son émetteur relié à la borne d'entrée 3a d'un microprocesseur 3 et son collecteur relié à la commande du transistor 16. Lorsque le microprocesseur 3 met une tension de 5 volts sur sa borne 3b et une tension de niveau 0 sur sa borne 3a le transistor 22 est saturé et le point 23 est à une tension nulle : le point 23 est relié à la sortie de l'amplificateur opérationnel 19 par l'intermédiaire d'une résistance 24 qui évite le court-circuit. Quand la tension est nulle au point 23, le moteur 2 est à l'arrêt mais le module 17, 19 est en fonctionnement.

Pour que le moteur démarre, on envoie une tension de niveau 1 sur la borne 3a ; le transistor 22 se bloque et la tension au point 23 est fournie par la sortie de l'amplificateur opérationnel 19, ce qui va permettre de commander l'ouverture et la fermeture du transistor 16 avec un rapport cyclique évoluant de 1/2 à 1.

Quand on désire arrêter le moteur, soit que sa tension d'alimentation soit devenue inférieure à Umin, soit que l'on soit arrivé en fin de course de son action dans la serrure, on met en oeuvre un dispositif mécanique non représenté sur le dessin, dispositif qui consiste essentiellement en un disque rotatif porté par le rotor du moteur sur lequel on met en place deux bossages de came diamétralement opposés, lesdits bossages étant susceptibles de coopérer avec un microcontact fixe. Sur la figure 4, le microcontact a été désigné par 25 : il permet d'établir une liaison électrique soit entre les bornes 25a et 25c, soit entre les bornes 25a et 25b.

Lorsque l'on coupe l'alimentation du moteur en agissant sur le transistor 16, c'est-à-dire en établissant une tension de niveau 0 sur la borne 3a du microprocesseur 3, on doit freiner le rotor du moteur à la coupure pour éviter que le moteur n'effectue par inertie un déplacement sur une course supplémentaire. On va donc mettre le rotor en courtcircuit en amenant le microcontact 25 dans la position représentée sur la figure 4 (contact 25a 25b) et, simultanément, le microprocesseur, par sa borne 3c reliée à la base du transistor 26, amène le transistor 26 en position passante. Les transistors 26 et 27 sont en montage
Darlington et, par conséquent, le transistor 27 devient passant, ce qui réalise bien la mise en court-circuit du rotor puisqu'il existe une diode intrinsèque 15 en parallèle sur le transistor MOS 16. Le court-circuit est ainsi maintenu pendant 50 millisecondes après quoi le microprocesseur 3 commande le blocage des transistors 26, 27 pour éviter qu'un courant passe en permanence à travers la résistance 28 mise aux bornes des contacts 25a, 25c du microcontact 25, en série avec la diode 13. Cette résistance 28 permet de redémarrer le moteur en établissant plus ou moins rapidement la tension à ses bornes ; en effet, lorsque l'on a rendu passant le transistor 16 par une commande lancée par le microprocesseur 3 sur sa borne 3a le microcontact 25 est toujours dans la position représentée sur la figure 4, de sorte que l'alimentation du moteur s'effectue à travers la résistance 28 et l'une ou l'autre des diodes 11 ou 13 à partir des sources 1 ou 9 selon que l'on se trouve en alimentation normale ou en alimentation de secours ; le moteur 2 est donc alimenté par un faible courant, ce qui amène la came qui manoeuvrait le microcontact 25 à échapper audit microcontact d'où l'ouverture de la liaison 25a 25b et la fermeture de la liaison 25a 25c ce qui permet de revenir au régime d'alimentation normal du moteur, que ce soit par la batterie 1 ou par le condensateur 9.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Ensemble constitué d'une serrure électrique de portière de véhicule automobile associée à ses moyens de commande et d'alimentation, l'ouverture de ladite serrure étant assurée électriquement par la manoeuvre d'un moteur (2) alimenté par la batterie (1) du véhicule, ladite serrure étant en cas de dysfonctionnement de l'alimentation électrique fournie par ladite batterie (1), susceptible d'être ouverte grâce à l'alimentation électrique fournie par une source (7) d'énergie de secours, qui assure la charge d'un condensateur (9) jusqu'à ce que sa tension Uc atteigne une valeur initiale (Uc)i supérieure à la tension nominale Un d'utilisation du moteur (2), de façon que le stockage d'énergie soit suffisant pour la manoeuvre dudit moteur (2), caractérisé par le fait que, pour réduire les pertes thermiques du moteur (2) en alimentation de secours, il comprend un circuit permettant de hacher la tension Uc fournie par le condensateur (9) avec un rapport cyclique variable, la fréquence choisie pour le hachage assurant le lissage du courant d'alimentation correspondant par la self du bobinage du moteur (2), la valeur du rapport cyclique limitant la tension d'alimentation moyenne U du moteur, de façon que U < Un tant que Uc 1 Un et étant maintenue égale à 1 pour Uc < Un.

2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tension d'alimentation U est coupée si U < Umin avec 0 < Umin < Un.

3 - Ensemble selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que, pour obtenir le hachage de la tension Uc, le circuit comporte un comparateur (19) recevant d'une part un signal en dents de scie de valeur moyenne Uo et, d'autre part, un signal proportionnel à Uc, le coefficient de proportionnalité étant égal à Uo/(UC)i, la tension de sortie du comparateur (19) pilotant l'ouverture et la fermeture d'un transistor (16) disposé en série sur l'alimentation du moteur (2), dès lors que le pilotage dudit transistor (16) est autorisé par un microprocesseur (3).

4 - Ensemble selon l'une des revendications I à 3, caractérisé par le fait que le moteur (2) est associé à un organe mécanique qui, à chaque fin de course, provoque la manoeuvre d'un contact (25) assurant la mise en court-circuit du bobinage du moteur (2) après que son alimentation ait été coupée.

S - Ensemble selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la mise en court-circuit du moteur (2) est supprimée après un temps donné grâce à une commande issue d'un microprocesseur (3), sans modifier la position du contact (25) manoeuvré par l'organe mécanique.

6 - Ensemble selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le démarrage du moteur s'effectue au travers d'une résistance (28) soit à partir de la batterie (l), soit à partir du condensateur (9) jusqu'à la modification de la position du contact (25) manoeuvré par l'organe mécanique.