FR2830996A1 - Procede de regulation d'un moteur electrique et moteur electrique correspondant - Google Patents
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Abstract
Procédé de régulation d'un moteur électrique, la régulation étant réalisée selon une boucle ayant un gain inférieur à 1, en fonction d'un écart entre un signal de consigne d'un paramètre de fonctionnement du moteur et une valeur mesurée du même paramètre de fonctionnement du moteur électrique, l'écart n'étant pris en compte que si cet écart est supérieur à un seuil prédéterminé lorsque la valeur mesurée est supérieure au signal de consigne.
Description
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La présente invention concerne un procédé de régulation d'un moteur électrique utilisable par exemple dans un groupe motoventilateur de véhicule automobile pour l'entraînement d'un ventilateur de refroidissement du moteur à combustion interne du véhicule.
Il est connu de commander de tels moteurs électriques en fonction d'une température mesurée au niveau du moteur à combustion interne de préférence en association avec une régulation de la vitesse réelle du moteur électrique mesurée au moyen de capteurs adaptés tels que des capteurs à effet Hall.
Dans les procédés connus, la régulation est généralement réalisée selon une boucle de régulation en fonction d'un écart entre un signal de consigne représentatif d'un paramètre de fonctionnement du moteur électrique et une valeur mesurée de ce paramètre. La vitesse de réaction de la boucle de régulation dépend du gain qui est généralement inférieur à 1. Or, pour un motoventilateur la consigne peut varier fréquemment, en particulier lorsque la circulation est peu fluide et amène le conducteur à procéder alternativement à des accélérations et à des ralentissements. Les systèmes existants sont alors peu satisfaisants pour réguler la vitesse du motoventilateur.
En effet, avec une boucle de régulation possédant un faible gain, le temps nécessaire pour atteindre la valeur souhaitée du paramètre de fonctionnement est trop long par rapport à la fréquence des changements de consigne, de sorte que le motoventilateur n'atteint pas la valeur de consigne avant un changement de celle-ci.
A l'inverse, avec une boucle de régulation possédant un fort gain, le motoventilateur atteint la valeur de consigne en passant alternativement par des valeurs inférieures et supérieures à la consigne selon de brusques variations de régime particulièrement bruyantes qui sont perçues par l'utilisateur du véhicule et nuisent à
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son confort.
Selon l'invention, on entend proposer un procédé qui permette une régulation suffisamment rapide tout en limitant le risque d'instabilité de régime du moteur électrique.
Selon l'invention, on prévoit, un procédé de régulation d'un moteur électrique, la régulation étant réalisée selon une boucle ayant un gain inférieur à 1, en fonction d'un écart calculé à partir d'une différence entre un signal de consigne représentatif d'un paramètre de fonctionnement du moteur et une valeur mesurée du même paramètre de fonctionnement, l'écart n'étant pris en compte, lorsque la valeur mesurée est supérieure au signal de consigne, que si cet écart est supérieur à un seuil prédéterminé.
Ainsi, lorsque le régime du motoventilateur dépasse la valeur de consigne selon un écart inférieur au seuil, la boucle de régulation cesse ses effets. Le nombre de variations de régime est donc minimisé et le confort de l'utilisateur du véhicule est amélioré.
Avantageusement, le gain est égal à un quart et le seuil prédéterminé est égal à 2 % du signal de consigne.
On obtient ainsi un compromis optimal entre la rapidité d'adaptation du paramètre de fonctionnement à la consigne et la stabilité de régime du moteur électrique.
Par ailleurs, le prix des capteurs à effet hall est relativement élevé. L'utilisation de capteurs à effet hall constitue donc un inconvénient majeur dans le domaine des équipements automobiles où la question du prix de revient unitaire est fondamentale en raison du nombre croissant d'équipements qui doivent être installés sur un véhicule pour améliorer le confort des utilisateurs.
Selon un mode de réalisation particulier, la consigne est une consigne de tension pulsée ayant un rapport
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cyclique représentatif d'un pourcentage d'une vitesse nominale de rotation du moteur électrique, la consigne étant convertie pour correspondre à une tension moyenne préalablement au calcul de l'écart entre la consigne et la valeur mesurée.
On remplace donc les capteurs à effet hall par un capteur de tension moins onéreux
De préférence encore, le procédé comprend les étapes de mesurer un courant aux bornes du moteur électrique et d'alimenter le moteur électrique de manière à maintenir le courant mesuré à une valeur inférieure ou égale à un seuil de courant prédéterminé.
De préférence encore, le procédé comprend les étapes de mesurer un courant aux bornes du moteur électrique et d'alimenter le moteur électrique de manière à maintenir le courant mesuré à une valeur inférieure ou égale à un seuil de courant prédéterminé.
Ceci permet de limiter le couple fourni par le moteur lorsqu'un couple résistant relativement important est appliqué sur l'arbre de sortie de celui-ci notamment pendant les phases de démarrage ou en cas de blocage accidentel du ventilateur. Le risque de détérioration du moteur électrique en raison d'une surcharge est de la sorte minimisé.
L'invention a également pour objet un moteur électrique associé à une boucle de régulation ayant un gain inférieur à 1 et à des moyens de mise en oeuvre d'un procédé présentant l'une des caractéristiques précédentes.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention.
Il sera fait référence à la figure unique annexée représentant un diagramme par blocs de la chaîne de commande du moteur électrique.
L'invention est ici décrite dans le cadre d'une application au refroidissement d'un moteur thermique (non représenté) de véhicule automobile.
Le procédé de régulation est utilisé pour la com-
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mande d'un moteur électrique 1 d'entraînement en rotation d'un ventilateur non représenté destiné à engendrer un flux d'air pour refroidir le moteur thermique.
Le moteur électrique 1 est commandé ici au moyen d'un microprocesseur à partir d'une consigne établie en fonction d'une température du moteur thermique. La température du moteur thermique est soit mesurée soit déterminée de manière prédictive par exemple en tenant compte d'autres paramètres de fonctionnement du moteur thermique tels que la vitesse du véhicule, le régime moteur... La consigne est de préférence donnée sous forme d'un signal X pulsé de type PWM (pulse width modulation) et présente un rapport prédéterminé entre la durée d'une impulsion et la durée d'une période pour correspondre à un pourcentage de la vitesse de rotation nominale du moteur électrique 1.
Le signal de consigne X est injecté dans une boucle de régulation comportant un module 3 (délimité par une ligne fermée en trait mixte) de correction numérique du signal de consigne en fonction d'une différence entre le signal de consigne et la tension mesurée par un capteur de tension 4 aux bornes du moteur électrique 1 pour élaborer une commande qui est appliquée au circuit d'alimentation du moteur, par exemple au moyen d'un hacheur 5 qui détermine la largeur des impulsions de tension alimentant le moteur.
Pour effectuer la correction, le signal de consigne X est d'abord converti par le module de correction au moyen de coefficients 7 pour être mis sous la forme aX + b et correspondre à une consigne de tension d'alimentation moyenne. Ces coefficients sont ici déterminés de telle manière que, lorsque la consigne présente un rapport de 16 %, la consigne de tension corresponde à la tension minimale permettant l'entraînement du moteur électrique 1, c'est-à-dire en général une tension de 4
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volts et que, lorsque le signal de consigne a un rapport de 80 %, la consigne corresponde à la tension nominale du moteur électrique, c'est-à-dire 12 volts ou 13,5 volts selon le type de véhicule.
La différence entre la tension mesurée 4 et la consigne de tension issue de la conversion du signal de consigne est ensuite divisée par quatre 8 pour obtenir l'écart utilisé pour corriger le signal de commande. Le gain de la boucle de régulation est donc égal à 0,25.
Dans l'exemple illustré qui comporte un module de correction numérique, la division par quatre est réalisée de façon très simple par un décalage.
Lorsque la tension mesurée est inférieure à la tension moyenne calculée, l'écart est ajouté à la consigne pour déterminer la commande de la tension d'alimentation.
Lorsque la tension mesurée est supérieure à la tension moyenne calculée 9, l'écart est comparé à la consigne 10. Si l'écart est inférieur à 2 % de la consigne, la commande est identique à la consigne 11. Si l'écart est supérieur à 2 % de la consigne, la commande est élaborée en diminuant la consigne de la valeur de l'écart 12.
Quelle que soit la commande élaborée, le courant moteur mesuré par un capteur 6 est comparé à la commande appliquée 12. Dans le cas où le courant mesuré est supérieur à la commande, cette dernière est corrigée 14 pour ramener le courant à une valeur inférieure à un seuil de limitation. Dans le cas où la commande est appliquée au moyen d'un hacheur, la mesure du courant est le pourcentage de la commande pulsée du courant moteur, multiplié par un gain de mesure. Ce gain permet de déterminer le seuil de limitation.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va-
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riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
En particulier, le signal de consigne peut correspondre à un autre paramètre de fonctionnement du moteur électrique que la tension, par exemple sa vitesse de rotation, bien que les capteurs actuels soient plus onéreux que les capteurs de tension ainsi qu'il a été souligné ci-dessus.
Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un système comportant un module de correction numérique, il peut également être réalisé avec un système analogique.
En outre, les valeurs numériques ont été données à titre d'exemple et peuvent être modifiées notamment en fonction des caractéristiques du moteur électrique et/ou du système auquel il est associé.
Claims (5)
1. Procédé de régulation d'un moteur électrique (1), la régulation étant réalisée selon une boucle ayant un gain inférieur à 1, en fonction d'un écart calculé à partir d'une différence entre un seuil de consigne représentatif d'un paramètre de fonctionnement du moteur et une valeur mesurée du même paramètre de fonctionnement du moteur électrique, caractérisé en ce que lorsque la valeur mesurée est supérieure au signal de consigne, l'écart n'est pris en compte que si cet écart est supérieur à un seuil prédéterminé.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gain est égal à 0,25 et le seuil prédéterminé est égal à 2 % du signal.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de consigne est une consigne de tension pulsée ayant un rapport cyclique représentatif d'un pourcentage d'une vitesse nominale de rotation du moteur électrique (1) et en ce que le signal de consigne est converti pour correspondre à une tension moyenne préalablement au calcul de l'écart entre le signal de consigne et la valeur mesurée.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de mesurer un courant du moteur électrique (1) et d'alimenter le moteur électrique de manière à maintenir le courant moteur à une valeur inférieure ou égale à un seuil de courant prédéterminé.
5. Moteur électrique (1) associé à une boucle de régulation ayant un gain inférieur à 1, caractérisé en ce qu'il est associé à des moyens de mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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