FR2806226A1 - Dispositif de commande d'un compresseur electrique pour circuit de climatisation - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de commande d'un compresseur (14) actionné par un moteur électrique (12) pour un circuit de climatisation (16) comprend un onduleur (24) propre à appliquer une fréquence variable au moteur électrique (12) sous le contrôle d'un circuit de commande (10) afin d'ajuster la vitesse du moteur électrique. Le circuit de commande (10) comprend un potentiomètre (36) et au moins un interrupteur commandé (52, 60) et autorise un mode de fonctionnement normal sous le contrôle du potentiomètre, ainsi qu'un mode de fonctionnement dégradé où la vitesse du moteur électrique est minimale et un mode de sécurité où le fonctionnement du moteur électrique est interdit. Le dispositif est simple à réaliser et peut être utilisé notamment dans les circuits de climatisation pour les véhicules automobiles.
Description
Dispositif de commande d'un compresseur électrique pour circuit de
climatisation L'invention concerne les circuits de climatisation, en
particulier pour les véhicules automobiles.
Un circuit de climatisation classique comprend essentielle-
ment un compresseur, un condenseur, un détendeur et un
évaporateur parcourus, dans cet ordre, par un fluide réfrigé-
rant. Ce dernier est comprimé en phase gazeuse par le compresseur, transformé en phase liquide dans le condenseur, détendu à basse pression par le détendeur, transformé en
phase gazeuse dans l'évaporateur, et ainsi de suite.
Dans un circuit de climatisation classique d'un véhicule automobile, le compresseur est entraîné par le moteur du véhicule par l'intermédiaire d'un mécanisme d'embrayage, si bien que le régime du compresseur est toujours proportionnel
à celui du moteur du véhicule.
Pour éviter cet inconvénient, il est connu aussi d'utiliser un compresseur électrique, c'est-à-dire un compresseur actionné par un moteur électrique au travers de moyens de commande appropriés, si bien que le régime du compresseur est
indépendant de celui du moteur du véhicule.
En ce cas, les moyens de commande associés au compresseur électrique comprennent habituellement une carte électronique de régulation propre à piloter le moteur électrique du
compresseur dans des conditions définies.
Toutefois, une telle carte électronique est complexe et coûteuse à réaliser et peut être en outre sujette à des dysfonctionnements.
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé-
nients précités.
Elle vise en particulier à procurer un dispositif de commande d'un compresseur actionné par un moteur électrique qui soit d'une conception particulièrement simple et robuste, et qui
ne nécessite pas l'utilisation d'une carte électronique.
Elle vise aussi à procurer un tel dispositif de commande qui, outre sa simplicité et sa fiabilité, garantit néanmoins des
conditions de sécurité du fonctionnement du compresseur.
L'invention propose à cet effet un dispositif de commande du type défini précédemment, lequel comprend un onduleur propre à appliquer une fréquence variable au moteur électrique sous le contrôle d'un circuit de commande, afin d'ajuster la vitesse du moteur électrique. Le circuit de commande comprend
un potentiomètre ayant des bornes extrêmes reliées respecti-
vement à une borne de masse et une borne de tension maximale de l'onduleur, ainsi qu'une borne de curseur reliée à une borne intermédiaire de l'onduleur au travers d'une ligne de commande. Cette ligne de commande est munie d'un premier interrupteur à deux positions pour commander un mode de fonctionnement normal sous le contrôle du potentiomètre et un
mode de fonctionnement dégradé.
De préférence, la ligne de commande est en outre reliée à la
masse par un deuxième interrupteur pour interdire le fonc-
tionnement du moteur électrique dans des conditions définies.
Ainsi, le dispositif de commande de l'invention est particu-
lièrement simple à réaliser puisqu'il comprend essentielle-
ment un circuit de commande avec un potentiomètre et au moins un interrupteur commandé, ce circuit de commande étant associé à un onduleur dont la sortie est reliée au moteur
électrique du compresseur.
Un tel dispositif est particulièrement fiable et procure un
fonctionnement dans des conditions maximales de sécurité.
Il évite le recours à une carte électronique complexe ou à un microprocesseur. Dans le mode de fonctionnement normal, la ligne de commande est reliée au potentiomètre, dont l'actionnement permet de
régler la fréquence d'alimentation du moteur électrique.
Le premier interrupteur est propre à commander un mode de fonctionnement dégradé, dans lequel la vitesse du moteur électrique du compresseur peut être amenée à une valeur
faible dans des conditions prédéfinies.
En outre, le deuxième interrupteur, s'il est présent, permet d'interdire le fonctionnement, c'est-à-dire d'arrêter le moteur électrique du compresseur, dans des conditions définies. Comme on le verra plus loin, le passage du premier interrupteur du mode de fonctionnement normal vers le mode de fonctionnement dégradé s'effectue automatiquement, et il en est de même pour la fermeture du deuxième interrupteur qui
interdit le fonctionnement du moteur électrique du compres-
seur. Autrement dit, la commande du premier interrupteur et du deuxième interrupteur s'effectuent sans aucune intervention
de l'utilisateur.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le premier interrupteur possède une première position dans laquelle la ligne de commande est reliée à la borne de
curseur du potentiomètre pour autoriser le mode de fonction-
nement normal et une deuxième position dans laquelle la ligne
de commande est reliée à un noeud d'un pont diviseur inter-
posé entre la borne de masse et la borne de tension maximale de l'onduleur et comprenant deux résistances, pour autoriser le mode de fonctionnement dégradé dans lequel la vitesse du
moteur électrique est à une valeur minimale.
Selon une première variante, les deux résistances du pont
diviseur sont distinctes du potentiomètre.
Selon une deuxième variante, le potentiomètre constitue l'une
des deux résistances du pont diviseur.
Ainsi, lorsque le premier interrupteur passe de la première position à la deuxième position, la vitesse du moteur
électrique est automatiquement fixée à une valeur choisie.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de commande comprend un détecteur associé au circuit de
climatisation et propre à faire passer le premier interrup-
teur du mode de fonctionnement normal au mode de fonctionne-
ment dégradé en fonction d'au moins un paramètre lié au
circuit de climatisation.
Avantageusement, ce détecteur est un capteur de température associé à l'évaporateur du circuit de climatisation et propre
à détecter une température de détection de givrage.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend au moins un détecteur propre à fermer le second interrupteur en fonction d'au moins un paramètre associé au circuit de climatisation et/ou à un circuit
électrique.
Avantageusement, le détecteur est un capteur de pression associé au circuit de climatisation et propre à détecter un
seuil de haute pression et/ou de basse pression.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le détecteur
détecte l'arrêt de la climatisation.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le potentiomètre est piloté directement ou indirectement par une
commande manuelle réglable par un opérateur.
Dans le cas d'un circuit de climatisation pour véhicule automobile, le potentiomètre sera placé sur l'appareil de climatisation ou derrière le tableau de commande. La commande manuelle sera placée sur la planche de bord du véhicule et réalisée par exemple sous la forme d'un curseur ou d'un
bouton rotatif.
Avantageusement, la commande manuelle est propre à procurer un réglage continu de la vitesse du moteur électrique du compresseur entre une vitesse minimale correspondant à un mode "tout chaud" et une vitesse maximale correspondant à un mode "tout froid", lorsque le dispositif est dans le mode de
fonctionnement normal.
De préférence, le potentiomètre est relié à la borne de tension maximale de l'onduleur par l'intermédiaire d'une
résistance de protection.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre
d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un circuit de commande selon une forme de réalisation préférée de l'invention, utilisé pour la commande d'un compresseur électrique dans un circuit de climatisation de véhicule automobile; et la figure 2 représente un schéma de principe d'un circuit
de commande selon une autre forme de réalisation de l'inven-
tion. On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre un circuit de commande 10 selon l'invention utilisé pour commander un moteur électrique 12 d'un compresseur 14, lequel fait partie
d'un circuit de climatisation 16 de véhicule automobile.
Le circuit 16 comprend, outre le compresseur 14, un conden-
seur 18, un détendeur 20 et un évaporateur 22. Ces composants sont propres à être parcourus par un fluide réfrigérant, dans
cet ordre, comme indiqué par les flèches. Le fluide réfrigé-
rant en phase gazeuse est comprimé par le compresseur 14, condensé ensuite en phase liquide dans le condenseur 18, détendu à basse pression par le détendeur 20 puis transformé en phase gazeuse dans l'évaporateur 22. Ce dernier est propre à être balayé par un flux d'air pour produire un flux d'air réfrigéré ou climatisé qui est envoyé dans l'habitacle (non
représenté) du véhicule.
Le moteur électrique 12 est un moteur triphasé de type synchrone alimenté à partir d'un onduleur 24 propre à délivrer une tension alternative de fréquence choisie. Cet onduleur possède trois sorties 26 reliées au moteur 12 par trois lignes 28 correspondant respectivement aux trois phases. L'onduleur 24 est relié à une source d'alimentation
, telle qu'une batterie de puissance ou un groupe alterna-
teur, propre à délivrer une tension continue Uht.
La commande de l'onduleur 24 comporte trois bornes: une borne de masse 30 correspondant à une tension nulle (U = 0 volt), une borne de tension maximale 32 correspondant à une tension maximale (U = U max) générée par l'onduleur, ainsi qu'une borne intermédiaire 34, appelée borne de curseur, correspondant à une tension variable (U = U var), comprise
entre 0 volt et U max.
Dans l'exemple, la tension maximale U max est de 5 volts et la fréquence d'alimentation du moteur peut varier entre 0 Hz pour la tension U = 0 jusqu'à 150 Hz pour la tension U max = volts. Le circuit de commande 10 comprend un potentiomètre 36 ayant des bornes extrêmes 38 et 40 reliées respectivement aux bornes 30 et 32 de l'onduleur par des lignes 42 et 44. Sur la ligne 44 est montée une résistance de protection 46. Le potentiomètre comprend en outre une borne de curseur 48 reliée à la borne intermédiaire 34 de l'onduleur au travers d'une ligne de commande 50, laquelle est munie d'un premier
interrupteur 52.
Le potentiomètre 36 est relié à une commande manuelle 54 prévue sur la planche de bord du véhicule automobile. La commande manuelle 54 comprend dans l'exemple une manette 56 du type curseur propre à être déplacée en translation, ou en rotation, entre deux positions extrêmes: une position dite "tout froid" (symbole F) et une position "tout chaud" (symbole C). la manette 56 permet de régler le rhéostat du potentiomètre de façon continue entre les deux positions extrêmes pour faire varier la tension appliquée à l'onduleur 24, de façon continue, entre une valeur minimale, qui n'est pas nécessairement nulle et une valeur maximale correspondant
à la tension maximale (ici de 5 volts).
La manette 56 de la commande 54 peut être reliée directement au rhéostat du potentiomètre, par exemple par son arbre, ou
indirectement, par exemple par un mécanisme à câble.
L'interrupteur 52 possède deux positions.
Dans une première position (position I, ou position fermée), la ligne de commande 50 est reliée à la borne de curseur, ce qui autorise un mode de fonctionnement normal dans lequel le potentiomètre permet d'ajuster en continu la vitesse du
moteur électrique 12.
Dans une deuxième position (position II), la ligne de commande 50 n'est par reliée à la borne du curseur du potentiomètre. En effet, cette ligne de commande est alors reliée, par l'intermédiaire d'une ligne 66, à un noeud 68 d'un pont diviseur interposé entre la borne de masse 30 et la borne de tension maximale 32 de l'onduleur. Ce pont diviseur comprend deux résistances 70 et 72, respectivement de valeur R et R'. La résistance 70 est placée entre le noeud 68 et la borne 32, tandis que la résistance 68 est placée entre le
noeud 68 et la borne 30.
La deuxième position correspond à un mode de fonctionnement dégradé dans lequel la vitesse du moteur électrique est faible. La ligne de commande 50 est reliée au noeud 68, ce qui permet d'ajuster la vitesse du moteur électrique 12 à une valeur minimale qui dépend des valeurs R et R'. En effet, la tension ainsi définie correspond à la valeur U max x R'/ (R
+ R').
L'interrupteur 52 est commandé par un détecteur 58 associé au circuit de climatisation 16 et propre à le faire passer du mode de fonctionnement normal au mode de fonctionnement dégradé en fonction d'au moins un paramètre lié au circuit de climatisation. Dans l'exemple, le détecteur 58 est un capteur de température associé à l'évaporateur 22 et propre à détecter une température de givrage. Si une telle température de givrage est détectée, ce qui signifie que l'évaporateur est trop froid, l'interrupteur est automatiquement basculé de la première position à la deuxième position, si bien que le potentiomètre devient alors inopérant. La vitesse du moteur électrique 12 est automatiquement établie à une valeur
faible.
Le circuit de commande 10 comprend en outre un deuxième interrupteur 60 monté sur une ligne 62 reliant la ligne de commande 50 et la ligne 42. L'interrupteur 60 est normalement
dans une position ouverte (comme représenté sur la figure 1).
Cet interrupteur 60 est relié à un détecteur 64 propre à
détecter un paramètre associé au circuit de climatisation 16.
Dans l'exemple, le détecteur 64 est un détecteur de pression (pressostat) propre à détecter un seuil de haute pression
(HP) et ce détecteur est placé en aval du compresseur 14.
Si une haute pression supérieure à une première valeur seuil prédéfinie est détectée, ou si une basse pression inférieure à une deuxième valeur seuil est détectée, ou encore si
l'arrêt de la climatisation est commandé, alors l'inter-
rupteur 60 est basculé de sa position d'ouverture à une position de fermeture qui met en liaison la ligne de commande à la ligne 42 reliée à la masse 30. Il en résulte que la ligne de commande 50 est ramenée à la masse, si bien que la
vitesse du moteur électrique 12 devient nulle.
Ceci permet de procurer une sécurité de fonctionnement en fonction d'au moins un paramètre qui peut être lié soit au
circuit de climatisation, soit aussi au circuit électrique.
Ainsi, on peut prévoir des moyens pour arrêter le moteur
électrique du compresseur si la batterie du véhicule automo-
bile présente une défaillance.
Ainsi, le circuit de commande de la figure 1 est propre à procurer un mode de fonctionnement normal (interrupteur 52 en position I et interrupteur 60 ouvert) dans lequel la vitesse du moteur électrique 12 peut être ajustée de façon continue par l'intermédiaire de la commande manuelle 54 agissant sur
le potentiomètre 36.
Il peut en outre actionner un mode de fonctionnement dégradé lorsque l'interrupteur 52 est amené en position II sous
l'action du détecteur 58.
Enfin, il peut être amené à un mode de fonctionnement de sécurité, dans lequel la vitesse du moteur électrique 12 est nulle, lorsque l'interrupteur 60 est amené en position fermée
sous la commande du détecteur 64.
On se réfère maintenant à la figure 2 qui constitue une variante de la forme de réalisation de la figure 1. Les éléments communs sont désignés par les mêmes références
numériques. Le circuit de climatisation n'a pas été repré-
senté pour des raisons de simplification.
Comme dans la forme de réalisation précédente, l'interrupteur 52 possède une deuxième position (position II) qui est reliée par une ligne 66 au noeud 68 d'un pont diviseur. Toutefois, à la différence de la forme de réalisation précédente o le potentiomètre était séparé du pont diviseur, le potentiomètre 36 fait ici partie du pont diviseur. Ce dernier comprend ainsi deux résistances: le potentiomètre 36 interposé entre le noeud 68 et la borne 32 et une résistance 74 interposée entre le noeud 68 et la borne 30. Le potentiomètre 36 et la résistance 74 ont des valeurs de résistance respectives R1 et R2. Ainsi, lorsque l'interrupteur 52 est amené dans la deuxième position, on établit une valeur de tension qui dépend des valeurs respectives de R1 et R2. Ici la valeur de la tension
correspond à U max x R2 / (R1 + R2).
En choisissant les valeurs de résistances R et R' (figure 1) ou R1 et R2 (figure 2) on fixe la valeur de la vitesse minimale du compresseur dans le mode dégradé. Cette valeur est choisie de préférence pour correspondre à la vitesse du compresseur dans la position "tout chaud". La valeur ainsi
fixée correspond avantageusement à une fréquence d'alimenta-
tion du moteur électrique de l'ordre de 20 Hz.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple et
s'étend à d'autres variantes de réalisation.
En particulier, les interrupteurs peuvent être commandés à partir d'autres détecteurs et en fonction d'autres paramètres
que ceux indiqués précédemment.
En outre, bien que l'invention ait été décrite en référence à un circuit de climatisation pour véhicule automobile, elle peut être utilisée pour d'autres types de circuits de
climatisation.
Claims (13)
1. Dispositif de commande d'un compresseur actionné par un moteur électrique pour un circuit de climatisation, caractérisé en ce qu'il comprend un onduleur (24) propre appliquer une fréquence variable au moteur électrique (12) sous le contrôle d'un circuit de commande (10) afin d'ajuster la vitesse du moteur électrique,
en ce que le circuit de commande (10) comprend un potentio-
mètre (36) ayant des bornes extrêmes (38, 40) reliées respectivement à une borne de masse (30) et une borne de tension maximale (32) de l'onduleur, ainsi qu'une borne de curseur (48) reliée à une borne intermédiaire (34) de l'onduleur (24) au travers d'une ligne de commande (50), en ce que la ligne de commande (50) est munie d'un premier interrupteur (52) à deux positions pour commander un mode de fonctionnement normal sous le contrôle du potentiomètre et un
mode de fonctionnement dégradé.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ligne de commande (50) est reliée à la masse (30) par
un deuxième interrupteur (60) pour interdire le fonction-
nement du moteur électrique dans des conditions définies.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que le premier interrupteur (52) possède une première position fermée dans laquelle la ligne de commande (50) est reliée à la borne de curseur (48) du potentiomètre pour autoriser le mode de fonctionnement normal et une deuxième position dans laquelle la ligne de commande est reliée à un noeud (68) d'un pont diviseur interposé entre la borne de masse (30) et la borne de tension maximale (32) de l'onduleur (14) et comprenant deux résistances (70, 72; 36, 74) pour autoriser un mode de fonctionnement dégradé dans lequel la vitesse du moteur électrique est à une valeur minimale.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux résistances (70, 72) du pont diviseur sont
distinctes du potentiomètre (36).
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce
que le potentiomètre (36) constitue l'une des deux résistan-
ces (36, 74) du pont diviseur.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur (58) associé au circuit de climatisation (16) et propre à faire passer le premier interrupteur (52) du mode de fonctionnement normal au mode de fonctionnement dégradé en fonction d'au moins un
paramètre lié au circuit de climatisation.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le détecteur (58) est un capteur de température associé à l'évaporateur (22) du circuit de climatisation (16) et
propre à détecter une température de givrage.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce qu'il comprend au moins un détecteur (64) propre à fermer le second interrupteur (60) en fonction d'au moins un paramètre associé au circuit de climatisation (16)
et/ou un circuit électrique.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce
que le détecteur (64) est un capteur de pression ou pressos-
tat associé au circuit de climatisation (16) et propre à
détecter un seuil de haute pression et/ou de basse pression.
10. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9,
caractérisé en ce que le détecteur (64) détecte l'arrêt de la climatisation.
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10,
caractérisé en ce que le potentiomètre (36) est piloté directement ou indirectement par une commande manuelle (54)
réglable par un opérateur.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la commande manuelle (54) est propre à procurer un réglage continu de la vitesse du moteur électrique du compresseur entre une vitesse minimale correspondant à un mode "tout chaud" et une vitesse maximale correspondant à un mode "tout froid", lorsque le dispositif est dans le mode de
fonctionnement normal.
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12,
caractérisé en ce que le potentiomètre (36) est relié à la
borne de tension maximale (32) de l'onduleur par l'intermé-
diaire d'une résistance de protection (46).
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