FR2799061A1 - Module de variation de regime de moteur electrique, notamment d'un groupe moto-ventilateur d'une installation de refroidissement d'un moteur de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un module de variation de régime d'un moteur électrique, en particulier d'un groupe moto-ventilateur d'un véhicule automobile. Ce module comporte au moins deux résistances électriques et des moyens de commutation pour connecter ou non au moins l'une des résistances entre une source d'alimentation (V) et le moteur (M). Les moyens de commutation comportent alors deux commutateurs (K0, K1), qui en combinaison avec deux résistances (R0, R1), permettent d'obtenir quatre régime du moteur associés, distincts.

Description

<U>Module de variation de régime de moteur électrique, notamment</U> <U>d'un groupe moto-ventilateur d'une installation de refroi-</U> <U>dissement d'un moteur de véhicule automobile</U> L'invention concerne un module de variation régime d'un moteur électrique, en particulier d'un groupe moto-ventila- teur d'un véhicule automobile. Un tel groupe moto-ventilateur est agencé par exemple pour produire un flux d'air destiné à refroidir le moteur du véhicule. Des modules de ce type, connus, comprennent une pluralité de résistances électriques et un organe de commutation pour connecter ou non tout ou partie des résistances entre le moteur du groupe et une source d'alimentation électrique de ce moteur. Ainsi, un courant d'alimentation peut suivre un trajet résistif parmi une pluralité de trajets, défini en fonction des résistances qui sont connectées entre la source d'alimentation et le moteur électrique. En pratique, la source d'alimentation électrique est une source en tension, et chaque trajet résistif emprunté définit une résistance équivalente du circuit que forment les résistances connec tées. Il en résulte alors une tension aux bornes du moteur qui est fonction de la tension d'alimentation, d'une part, et de cette résistance équivalente, d'autre part. A cette tension électrique aux bornes du moteur correspond un régime associé du moteur. Généralement, les bornes des résistances precitées sont reliées des broches de connexion, elles-mêmes connectées à l'organe de commutation précité, lequel peut par exemple être commandé par des capteurs en température du moteur. Un inconvénient de ce type de module est lié au fait que l'intensité du courant d'alimentation qui traverse les résistances est particulièrement importante, et la liaison entre l'organe de commutation et les résistances nécessite un câblage en conséquence. Les dimensions requises pour l'organe de commutation et pour le câblage précité sont incompatibles avec les réductions de volume souhaitées dans certains véhicules automobiles actuels.

La présente invention vient améliorer la situation. Elle propose à cet effet une structure simplifiée des modules de variation de la technique antérieure. Elle porte alors sur un module de variation type décrit ci-avant, mais qui comporte, selon l'invention une paire de premiers et seconds moyens formant respectivement un premier et un second commutateurs, en combinaison avec au moins une première et une seconde résistance. Les premiers et seconds commutateurs sont connectés respectivement ' un premier point, agencé pour être relié à la source d'alimentation, et à un second point agencé pour être relié moteur. Les premiers et seconds commutateurs sont aptes à basculer chacun sur une première voie ou sur une seconde voie pour connecter ou non au moins une borne de résistance respectivement aux premier et second points précités, tandis les premières voies des premiers et seconds commutateurs sont connectés entre elles et que la première résistance connectée au premier point, d'une part, et à la première voie du premier commutateur d'autre part.

Ainsi, en fonction du basculement des commutateurs sur l'une ou l'autre deux voies précitées, le courant d'alimentat ion du moteur peut suivre quatre trajets résistifs différents entre les premiers et seconds points précités, ces quatre trajets correspondant alors à quatre régimes du moteur associés, distincts. Comme on verra plus loin, parmi les différentes configu rations possibles des commutateurs, certaines contribuent à ce que le moteur ne soit pas alimenté. I1 est à noter alors qu'un régime du moteur nul sera considéré dans ce qui suit comme un regime particulier du moteur. Selon une caractéristique avantageuse de 1 invention, les premiers et seconds moyens précités, formant commutateurs, comportent des composants agencés pour opérer avec un courant électrique de commande sensiblement plus faible que le courant d'alimentation électrique du moteur. Préférentiellement, les composants précités sont des relais à enroulements comprenant des bobines à inductance. Ainsi, le câblage nécessaire entre l'organe de commutation précité et les bornes des résistances est limité, du fait d'un faible courant de commande le traversant. Selon premier mode de réalisation de la présente inven tion, les secondes voies des premiers et seconds commutateurs sont connectées entre elles, tandis que leurs premières voies sont connectées entre elles par l'intermédiaire de la seconde résistance précitée. Selon second mode de réalisation, la seconde résistance est connectée, d'une part, à la seconde voie du premier commutateur et, d'autre part, au second point précité, tandis que la seconde voie du second commutateur n' pas connec tée. Selon troisième mode de réalisation de la présente inven tion, les secondes voies respectives des premiers et seconds commutateurs sont connectées entre elles par l'intermédiaire de la seconde résistance précitée. Selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention, les secondes voies des premiers et seconds commutateurs sont connectées entre elles, leurs premières voies sont connectées entre elles par l'intermédiaire de la seconde résistance précitée, et la première résistance est connectée à la première voie du premier commutateur par l'intermédiaire de la seconde résistance. Ainsi, agencements décrits ci-avant de deux commutateurs en combinaison avec deux résistances, permettent avantageu sement obtenir quatre alimentations différentes du moteur et quatre régimes associés, distincts. Préférentiellement, les résistances précités sont réalisées sous forme de couches résistives sérigraphiées sur un substrat isolé. Avantageusement, ce substrat est réalisé dans un materiau thermiquement conducteur, et il est interposé dans une veine d'air dans laquelle circule un flux d'air, pour refroidir les résistances sérigraphiées. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple, et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue partielle d'un module de variation de régime d'un moteur selon l'invention ; - la figure 2 représente partiellement le schema électrique équivalent d'un module selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 3 représente partiellement le schema électrique équivalent d'un module selon un second mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 4 représente partiellement un schema électrique d'un module selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; et - la figure 5 représente partiellement un schema électrique d'un module selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention.

La description détaillée ci-après et les dessins annexés comprennent pour l'essentiel des éléments de caractère certain. Ils pourront non seulement servir mieux faire comprendre l'invention, mais aussi contribuer sa défini tion, le cas échéant.

On se réfere tout d'abord à la figure 1 pour décrire un module de variation de régime d'un moteur, en particulier d'un groupe moto-ventilateur dans l'exemple décrit. Ce groupe est propre à produire un flux d'air pour refroidir le moteur d'un véhicule automobile (non représenté). Le module comporte deux résistances ohmiques et R1, dans l'exemple. Ces résistances sont réalisées sous la forme de couches minces résistives RO et R1 déposées sur un substrat S. En pratique, le matériau résistif précité comporte des fils de verre imprégnés, tandis que le substrat S est avantageusement réalisé dans un matériau thermiquement conducteur. En pratique, ce matériau comporte de l'aluminium, du laiton, de l'acier, ou encore des céramiques aptes à opérer à hautes températures. De façon classique, sur l'axe du moteur électrique du groupe moto-ventilateur est fixée une hélice qui comporte une pluralité de pales (non représentées). La rotation de ces pales produit un flux d'air destiné à refroidir le moteur du véhicule. I1 est alors prévu d'interposer le substrat S, portant les résistances, dans une veine d'aération que produit la rotation des pales, de manière à évacuer de la chaleur que dégage les résistances par effet Joule lorsqu'un courant d'alimentation les traverse. Un film isolant est par ailleurs déposé entre les résistances et le substrat S. I1 est prévu en outre sur le boîtier 50 du module des protubé rances 5 et 51b comportant des évidements 52a et 52b propres à coopérer avec des moyens de fixation, tels que des vis, pour immobiliser le module dans la veine d'aération précitée.

Les résistances sérigraphiées forment ainsi des motifs de longueur, de largeur, et d'épaisseur respectives choisies. Ainsi, les valeurs ohmiques de chaque résistance RO et R1 peuvent être déterminées à partir de la loi d'Ohm connue de l'homme du métier R = pl/(eL) où p est la résistivité du matériau, 1 la longueur du motif, e, son épaisseur et L, sa largeur. Dans l'exemple représenté sur la figure 1 et correspondant au premier mode de réalisation précité, les deux résistances RO et R1 sont montées en série, leurs motifs respectifs étant joints. Les bornes de la résistance RO sont formées par des pistes conductrices P1 et P2, préférentiellement réalisées dans un matériau comportant du cuivre. Les bornes de la résistance R1 sont formées par les pistes électriquement conductrices P2 et P4, réalisées dans le même matériau, dans l'exemple. Selon l'invention, le module comporte des moyens formant commutateurs et réalisés sous la forme de relais à enroule ments, dans l'exemple décrit. Ainsi, le module représenté sur la figure 1 comporte une première bobine à inductance BO et une seconde bobine à inductance B1. Chacune de ces bobines est agencée pour coopérer avec un élément conducteur mobile, apte à basculer entre deux positions, une position de travail (courant électrique de commande circulant dans la bobine associée) et une position de repos (courant de commande négligeable). En pratique, l'élément mobile peut être une lame de torsion conductrice (non représentée), apte à passer d'une position de repos dans laquelle elle est en contact avec une piste conductrice à une position de travail dans laquelle elle est en contact avec une autre piste conductri ce, sous l'action d'un flux magnétique généré par la circula tion d'un courant électrique dans la bobine en regard de la lame. Sur la face arrière du module représenté sur la figure 1, apparaissent des fils de connexion 41 et 42 pour alimenter en courant de commande la bobine B1. I1 est prévu également pour la bobine BO deux fils d'alimentation (non représentés). Par ailleurs, chaque élément conducteur mobile est en permanence connecté à une piste conductrice choisie. Ainsi, les bobines à inductance BO et B1 en coopération avec les éléments mobiles conducteurs, forment deux commutateurs aptes occuper deux positions pour connecter ou non au moins l'une des bornes des résistances RO ou R1 à des points choisis A,B;C,D;E,G (figures 2, 3, 4) du circuit électrique équivalent. On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire le schéma électrique équivalent du module représenté sur la figure 1, selon le premier mode de réalisation précité. Une source d'alimentation électrique délivre une tension V de 12 volts dans l'exemple décrit. Cette source est connectée à un fusible F de protection du module. En pratique, ce fusible est un thermo-fusible apte à arrêter la circulation du courant d'alimentation au-dessus d'une température prédéter minée (par exemple voisine de 180 Celsius). En variante, ce fusible peut être une résistance dite "à coefficient en température positif", dont la valeur ohmique croît avec la température. Ce fusible est relié à un premier point A circuit. Comme le montre la figure 2, le schéma électrique équivalent comporte deux commutateurs KO et K1, à deux voies référencées 1 (position repos, par exemple) et 2 (position travail), respectivement connectées aux points A et B. La résistance RO est connectée d'une part au point A et d'autre part à la voie 1 du commutateur K0. La résistance R1 est connectée entre la voie 1 du commutateur KO et la voie 1 du commutateur Kl. est prévu ensuite une connexion directe entre la voie 2 du commutateur KO et la voie 2 du commutateur K1. En pratique, cette connexion directe est formée par la piste P2 représen tée sur la figure 1, de résistance propre, négligeable par rapport aux résistances RO et R1. La liaison partant de la voie 1 du commutateur KO à la résistance R0, d'une part, et à la résistance R1, d'autre part, est assurée par la piste P3 représentée sur la figure 1. Enfin, la liaison entre la résistance R1 et la voie 1 du commutateur K1 est assurée par la piste conductrice P4, tandis que la connexion de la résistance RO au point A est assurée par la piste P1. Lorsque le commutateur KO est sur la voie tandis que le commutateur K1 est sur la voie 2, le circuit entre les points A et B est ouvert, et le point B n'est pas alimenté électri quement. Le régime du moteur M est nul. Lorsque le commutateur KO est dans la position 2 tandis que le commutateur K1 est dans la position 1, le courant électri que issu du point A circule dans les résistances RO et R1 en série et parvient au point B. Le circuit a pour résistance équivalente la somme des résistances RO et . En conséquen ce, le moteur M fonctionne suivant un régime faible. Lorsque le commutateur KO et le commutateur K1 sont dans leur position 1, la résistance RO est court-circuitée et le courant circule entre les points A et B par l'intermédiaire de la résistance R1. Le régime associé du moteur correspond un régime moyen. Lorsque les deux commutateurs KO et K1 sont dans leur position 2, les deux résistances RO et R1 sont court- circuitées et le courant circule directement du point A au point B. La résistance du circuit équivalent est négligeable par rapport aux résistances RO et R1. Le régime du moteur correspond à un régime maximal.

on se réfère maintenant à la figure 3 pour décrire le circuit électrique équivalent d'un module selon un second mode de réalisation de l'invention. Dans ce second mode, les voies 1 des premier et second commutateurs KO et K2 sont directement connectées et la voie 2 du premier commutateur KO est reliée au second point D par l'intermédiaire de la seconde résis tance R2, tandis que la voie 2 du second commutateur K2 n'est pas connectée. Lorsque le commutateur KO est dans la position 1 tandis que le commutateur K2 est dans la position 2, le circuit électri que entre les points C et D est ouvert et le point D n' pas alimente électriquement. Le régime du moteur M est nul. Lorsque les deux commutateurs KO et K2 sont dans leur position 2, le courant d'alimentation circule entre les points C et D en passant par la résistance R2. Le régime du moteur M correspond à un régime faible. Lorsque le commutateur KO est dans la position 2 tandis que le commutateur K2 est dans la position 1, la résistance équivalente du circuit correspond aux deux résistances RO et R2 mises en parallèle. Le régime du moteur correspond à régime moyen. Lorsque deux commutateurs KO et K2 sont dans leur position 1, le courant circule directement entre les points C et D et le régime du moteur M est maximal. On se réfère enfin à la figure 4 pour décrire le schéma électrique d'un module selon un troisième mode de réalisation de l'invention, dans lequel la valeur de la résistance RO choisie inférieure à la valeur de la résistance R3. Dans ce troisième mode, les voies 1 des commutateurs KO et K3 sont directement connectées et les voies 2 sont connectées l'intermédiaire de la seconde résistance R3. Lorsque le commutateur KO est dans la position 1 tandis que le commutateur K3 est dans la position 2, le circuit entre les points E et G est ouvert, et le régime du moteur M est nul. Lorsque les deux commutateurs KO et K3 sont dans leur position 2, le courant circule entre E et G l'intermédiaire de la résistance R3 et le régime du moteur M correspond à un régime faible (R3 > RO). Lorsque le commutateur KO est dans la position 2 tandis que le commutateur K3 est dans la position 1, le courant d'alimentation circule entre les points E et G traversant la résistance R0. Le régime du moteur M correspond à un régime moyen. Enfin, lorsque les deux commutateurs KO et K3 sont dans leur position 1, le courant circule directement entre les points E et G et le régime du moteur M est maximal. on se réfère enfin à la figure 5 pour décrire le schéma électrique d'un module selon un quatrième mode réalisation de l'invention. Dans ce quatrième mode, les voies 2 des commutateurs KO et K4 sont directement connectées et les voies 1 sont connectées par l'intermédiaire de la seconde résistance R4. Ce quatrième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation décrit ci-avant, par le fait que la première résistance RO est directement connectée à la voie 1 du second commutateur K4. Par conséquent, la première résistance RO est connectée à la voie 1 du premier commuta teur KO par l'intermédiaire de la seconde résistance R4. Lorsque le commutateur KO est dans la position 1 tandis que commutateur K4 est dans la position 2, le circuit entre les points H et I est ouvert, et le régime du moteur M est nul. Lorsque le commutateur KO est dans la position 2 tandis que le commutateur K4 est dans la position 1, le courant d'alimentation circule entre les points H et I en traversant la résistance R0. Le régime du moteur M correspond à un régime faible. Lorsque les deux commutateurs KO et K4 sont dans leur position 1, le courant circule entre H et I par l'intermédiaire d'une résistance équivalente à la mise en parallèle des résistances RO et R4. Le régime du moteur M correspond à un régime moyen. Enfin, lorsque les deux commutateurs KO et K4 sont dans leur position 2, le courant circule directement entre points H et I et le régime du moteur M est maximal. Ainsi, avec deux commutateurs aptes à occuper chacun deux positions, on génère par combinaison avec deux résistances, quatre régimes moteur distincts. Avantageusement, les courants de commande circulant dans les bobines BO et B1 sont d'intensité faible par rapport au courant d'alimentation du moteur M. En pratique, 1 organe de commutation précité opère en fonction de commandes électro niques générées par activation de l'organe de commande dans l'habitacle du véhicule. Les courants électriques associés â de telles commandes électroniques sont typiquement de l'ordre de quelques centaines de milliampères, tandis que le courant d alimentation du moteur est de quelques ampères à quelques dizaines d'ampères. I1 peut être prévu en outre de disposer une diode en paral lèle avec chaque bobine à induction en vue d'améliorer son comportement électrique (diode dite de "roue libre"). Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites précédemment titre exemple. Elle s'étend à d'autres variantes. Ainsi, on comprendra que les moyens formant commutateurs et comprenant des relais â bobines d'induction peuvent aussi comprendre des transistors, par exemple à effet de champ pour assurer les fonctions de commutation. Dans cette configura tion, les transistors sont préférentiellement des transistors de puissance, par exemple de technologie MOS, et peuvent être intégrés directement sur le substrat S.

De manière plus générale, la configuration des résistances réalisées sous la forme de couches déposées sur un substrat, est décrite ici à titre d'exemple. Les résistances du module peuvent être par exemple des résistances classiques, réali- sées dans un matériau comportant des céramiques, ou encore sous la forme de résistances bobinées en fil résistif dans l'air ou dans du ciment réfractaire. I1 est décrit ci-avant une connexion directe entre certaines voies des commutateurs. I1 peut être prévu de connecter ces voies par 1 intermédiaire d'une résistance de valeur ohmique préférentiellement faible. Ainsi, le nombre de résistances prévues peut varier suivant les applications visées du module selon l'invention. I1 peut être prévu en outre d'associer une pluralité de circuits selon les premier, second et/ou troisième modes de réalisa tion précités en connectant une pluralité de paires de commutateurs associés chacune à au moins deux résistances. Dans ce cas, le nombre de régimes de moteur croît sensible ment comme le double du nombre de circuits reliés (hormis le régime nul et le régime maximal précités). En outre, peut être souhaité de faire fonctionner deux moteurs électriques distincts du groupe moto-ventilateur, partir d'un même module. La présente invention prévoit alors un module agencé pour faire varier le régime d'un premier et d'un second moteur électrique, et qui comporte, en conséquen ce, des troisièmes moyens formant un troisième commutateur connecté à un troisième point, lequel est agencé pour être relié au second moteur tandis que le second point B est agencé pour être relié au premier moteur. De plus, l'une des voies au moins du troisième commutateur est connectée à une voie du premier commutateur de sorte que le troisième point est relié ou non au premier point A. On définit ainsi quatre trajets résistifs différents entre les premier et second points et quatre trajets résistifs différents entre les premier et troisième points, ce qui permet d'obtenir huit régimes de ventilation distincts.

Enfin, le moteur électrique, décrit ci-avant, fait partie d'un groupe moto-ventilateur d'un véhicule automobile. En variante, ce moteur peut être associé à un pulseur d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation de ce véhicule.

Claims (12)

<U>Revendications</U>

1. Module de variation de régime d'au moins un moteur électrique (M), notamment d un groupe moto-ventilateur de véhicule automobile, du type comprenant une pluralité de résistances (RO,R2) électriques et un organe de commutation apte à connecter ou non tout ou partie des résistances, d'une part, au moteur et, d'autre part, à une source d'alimentation électrique (V) du moteur, de manière à définir une pluralité de trajets résistifs d'un courant d'alimentation du moteur et une pluralité de régimes associés du moteur, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison avec au moins une première et une seconde résistances (RO,R1), une paire de premiers et seconds moyens (BO,B1) formant respecti vement un premier et un second commutateurs (KO,K1), connec tés respectivement à un premier point (A) agencé pour être relié à la source d'alimentation (V) et à un second point (B) agencé pour être relié au moteur (M), et aptes à basculer chacun sur une première voie (KO-1,K1-1) ou sur une seconde voie (KO-2,K1-2) pour connecter ou non au moins une borne de résistance respectivement aux premier (A) et second (B) points, tandis que les premières voies (KO-1,K1-1) des premier et second commutateurs sont connectées entre elles et que la première résistance (RO) est connectée au premier point (A) d'une part et à la première voie du premier commutateur (K0-1) d'autre part, ce qui permet de définir au moins quatre trajets résistifs différents entre lesdits premier et second points, et au moins quatre régimes du moteur associés, distincts.

2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les secondes voies (KO-2,K1-2) des premier et second commutateurs sont connectées entre elles, tandis que les premières voies (KO-1,K1-1) sont connectées entre elles par l'intermédiaire de la seconde résistance (R1).

3. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde résistance (R2) est connectée, d'une part, à la seconde voie du premier commutateur (K0-2) et, d'autre part, au second point (D) tandis que la seconde voie du second commutateur (K2-2) n'est pas connectée.

4. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les secondes voies des premier et second commutateurs (KO-2,K3-2) sont connectées entre elles par l'intermédiaire de la seconde résistance (R3).

5. Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première résistance (RO) est connectée à la première voie premier commutateur (K0-1) par l'intermédiaire de la seconde résistance (R4).

6. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les résistances sont réalisées sous la forme de couches résistives sérigraphiées sur un substrat isolé (S).

7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que substrat (S) est réalisé dans un matériau thermiquement conducteur, et en ce qu'il est interposé dans une veine d'air dans laquelle circule un flux d'air.

8. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens formant commutateurs (KO,K1) comportent des composants électriques (BO,B1) agencés pour opérer avec un courant électrique de commande sensiblement plus faible que le courant d'alimen tation électrique du moteur (M).

9. Module selon la revendication 8, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens formant commutateurs (KO,K1) comportent chacun un relais à enroulements comprenant une bobine à inductance (BO,B1).

10. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier point (A,C,E) est relié ou non la source d'alimentation électrique (V) par l'intermédiaire d'un fusible de protection (F) du module.

11. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de paires de moyens formant commutateurs (KO,K1; KO,K2; KO,K3), associée chacune à au moins deux résistances (RO,R1 ; RO,R2 ; RO,R3), et connectées les unes aux autres.

12. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour faire varier le régime d'un premier et d'un second moteur électrique comporte le groupe moto-ventilateur, en ce 'il comporte en outre des troisièmes moyens formant un troisième commutateur, connecté à un troisième point agencé pour être connecté au second moteur tandis que ledit second point (B) est agencé pour être connecté au premier moteur, et en ce que l'une des voies au moins du troisième commuta teur est reliée à l'une des voies du premier commutateur (K0), ce qui permet de définir quatre trajets résistifs différents entre lesdits premier (A) et second points (B) et quatre trajets résistifs différents entre lesdits premier (A) troisième points, en vue d'obtenir huit régimes de ventila tion distincts.