FR3050489A1 - Procede de rechauffage d’un circuit de fluide par alimentation en courant alternatif d’un moteur de pompe a courant continu - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif (1) de réchauffage destiné à réchauffer un corps (20), tel qu'un fluide (20) contenu dans un circuit de fluide (100), ledit dispositif comprenant au moins un élément chauffant (4) électrique, ainsi qu'un module de commande (10) pour alimenter électriquement ledit élément chauffant (4), ledit élément chauffant (4) étant formé par un circuit de bobinage (4) propulsif d'un moteur électrique (2) à courant continu qui, lorsqu'il est alimenté électriquement par une tension d'alimentation (Ualim) continue, génère un effort d'entraînement qui tend à entraîner le moteur (2) dans un sens de déplacement (S1, S2) déterminé par la polarité de ladite tension d'alimentation (Ualim), et le module de commande (10) comprenant un mode d'activation dit « mode oscillant de réchauffage », conformément auquel ledit module de commande (10) provoque l'échauffement du circuit de bobinage (4) propulsif par effet Joule en appliquant aux bornes (4A, 4B) dudit circuit de bobinage (4) une tension d'alimentation (Ualim) alternative dont la polarité passe alternativement et automatiquement, selon une fréquence dite « fréquence de réchauffage » (FH) prédéterminée, d'une première polarité à une seconde polarité opposée.
Description
Procédé de réchauffage d'un circuit de fluide par alimentation en courant alternatif d'un moteur de pompe à courant continu
La présente invention concerne les dispositifs de réchauffage destinés à réchauffer un corps, tel qu'un fluide ou une pièce mécanique, afin de rendre possible ou d'améliorer le fonctionnement d'un système utilisant ledit corps, notamment dans le domaine automobile. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de réchauffage associé à ou intégré dans un système d'actionnement qui utilise un moteur électrique à courant continu, tel que par exemple un système de pompage comprenant une pompe entraînée par un moteur électrique, ainsi qu'un procédé de pilotage d'un tel système.
La présente invention concerne plus spécifiquement la gestion d'un moteur électrique destiné à entraîner une pompe équipant un circuit de fluide qui est susceptible d'être exposé à des températures suffisamment basses pour faire geler le fluide contenu dans ledit circuit.
Une telle invention trouve notamment à s'appliquer au pilotage des moteurs de pompes qui équipent les circuits de fluide, ouverts ou fermés, embarqués à bord de véhicules, tels que les circuits d'urée prévus pour la dépollution des gaz d'échappement, les circuits de refroidissement (notamment à eau), les circuits de lave-glace destinés à laver les surfaces vitrées de l'habitacle ou les phares, les circuits d'alimentation en carburant, etc.
Il est connu que, dans certaines circonstances, et notamment lorsqu'un véhicule stationne dans un environnement particulièrement froid, comme on peut en rencontrer par exemple en période hivernale sur une aire de stationnement peu ou pas abritée, la température des organes du véhicule peut descendre en-dessous de la température de fusion d'un ou plusieurs des fluides embarqués sur le véhicule, et ainsi provoquer un gel (une solidification) dudit ou desdits fluides dans leurs circuits respectifs. A titre d'exemple, les solutions d'urée aqueuse (c'est-à-dire les mélanges eau-urée, connus notamment sous l'appellation commerciale « AdBlue® »), qui sont utilisées pour dépolluer les gaz d'échappement des moteurs à combustion par réduction catalytique sélective (en abrégé « SCR ») des oxydes d'azote (« NOx »), possèdent généralement, à pression atmosphérique normale, une température de fusion, c'est-à-dire une température de transition entre état liquide et état solide (et inversement), de l'ordre de -11,5°C.
Bien entendu, lorsque le fluide est gelé, le circuit de fluide est temporairement bloqué et ne peut donc remplir sa fonction normale, ce qui peut être préjudiciable, selon le circuit concerné, au bon fonctionnement du véhicule, voire à la sécurité du véhicule.
Il est donc nécessaire de prévoir, au sein de chaque circuit de fluide concerné, un dispositif de réchauffage comprenant un ou plusieurs éléments chauffants qui sont capables de réchauffer suffisamment ledit circuit pour faire revenir le fluide à l'état liquide, et ainsi rétablir le fonctionnement normal dudit circuit, le plus rapidement possible. A cet effet, il est notamment connu d'intégrer au circuit de fluide des éléments chauffants résistifs fonctionnant par effet Joule, tels que des fils chauffants ou bien des cartouches chauffantes en céramique de type CTP, c'est-à-dire à « Coefficient de Température Positif». Avantageusement, la résistance électrique des cartouches CTP augmente avec la température, ce qui permet en pratique une certaine auto-régulation du chauffage.
Toutefois, l'ajout de tels éléments chauffants, ainsi que des modules de commande et des câbles nécessaires pour alimenter électriquement lesdits éléments chauffants, augmente la complexité, le poids, l'encombrement et le coût des circuits de fluide, et donc plus globalement du véhicule.
Par ailleurs, lorsque la pompe est bloquée par le fluide gelé, il existe un risque non négligeable d'endommager voire de détruire le moteur et/ou la pompe si l'on alimente électriquement le moteur d'entraînement de ladite pompe, soit par inadvertance, soit intentionnellement lors d'une tentative de mise en pression du circuit de fluide ou lors d'une tentative pour débloquer en force la rotation de la pompe.
Les objets assignés à l'invention visent par conséquent à remédier aux inconvénients susmentionnés et à proposer un nouveau système de gestion d'un circuit de fluide, compact et peu onéreux, qui permette de réchauffer efficacement et rapidement le fluide en cas de nécessité, tout en préservant la pompe et son moteur de toute usure prématurée et de toute dégradation accidentelle.
Les objets assignés à l'invention sont atteints au moyen d'un dispositif de réchauffage destiné à réchauffer un corps, tel qu'un fluide contenu dans un circuit de fluide, ledit dispositif de réchauffage comprenant au moins un élément chauffant électrique, ainsi qu'au moins un module de commande agencé pour alimenter électriquement ledit élément chauffant afin que ledit élément chauffant produise de la chaleur destinée au corps à réchauffer, ledit dispositif étant caractérisé en ce que ledit élément chauffant est formé par un circuit de bobinage propulsif d'un moteur électrique à courant continu qui, lorsqu'il est alimenté électriquement par une tension d'alimentation continue appropriée, présentant une polarité donnée, génère un effort d'entraînement qui tend à entraîner le moteur dans un sens de déplacement qui est déterminé par la polarité de ladite tension d'alimentation, et en ce que le module de commande comprend un mode d'activation dit « mode oscillant de réchauffage », conformément auquel ledit module de commande provoque réchauffement du circuit de bobinage propulsif en appliquant aux bornes dudit circuit de bobinage une tension d'alimentation alternative dont la polarité passe alternativement et automatiquement, selon une fréquence dite « fréquence de réchauffage » prédéterminée, d'une première polarité à une seconde polarité opposée.
Avantageusement, la tension alternative est configurée de manière à provoquer un échauffement du circuit de bobinage propulsif, et donc un échauffement interne du moteur électrique par l'intermédiaire dudit circuit de bobinage propulsif, tout en évitant sensiblement la mise en mouvement effective du moteur dans l'un ou l'autre sens de déplacement.
Avantageusement, l'invention permet donc d'utiliser comme élément chauffant, et plus particulièrement comme élément chauffant résistif produisant de la chaleur par Effet Joule, un bobinage propulsif d'un moteur électrique à courant continu, et plus particulièrement un bobinage rotorique dudit moteur, normalement destiné à la mise en mouvement dudit moteur, et ce simplement en alimentant ledit bobinage sous une tension d'alimentation alternative, dont la polarité s'inverse périodiquement au rythme de la fréquence de réchauffage choisie, plutôt que sous une tension d'alimentation continue.
Dans la mesure où le moteur électrique concerné fait par ailleurs partie d'un système d'actionnement, par exemple en tant que moteur actionnant une pompe au sein d'un système de pompage, l'invention permet donc d'utiliser ledit moteur, et plus particulièrement son ou ses bobinages propulsif, selon deux fonctions distinctes : d'une part une fonction principale d'entraînement, lorsque le bobinage est alimenté par une tension d'alimentation continue qui permet, de façon conventionnelle, d'entraîner le moteur en déplacement, et d'autre part une fonction auxiliaire de réchauffage, lorsque ce même bobinage est alimenté intentionnellement par une tension d'alimentation alternative.
En appliquant une tension d'alimentation alternative de fréquence élevée, supérieure à un seuil de fréquence qui est défini en fonction de l'inertie du moteur, on apporte avantageusement au moteur de l'énergie (électrique), qui va se dissiper sous forme de chaleur au sein du bobinage et donc au sein du moteur, sans pour autant développer une puissance mécanique significative, c'est-à-dire sans faire naître un couple moteur important au sein du moteur électrique, et en particulier sans causer la mise en mouvement (typiquement la mise en rotation) forcée dudit moteur électrique.
En effet, les changements rapides de polarité de la tension d'alimentation ont pour effet de solliciter alternativement le moteur très brièvement dans le premier sens de déplacement, puis très brièvement dans le second sens de déplacement opposé, et ainsi de suite, selon une alternance de type gauche/droite/gauche/droite etc., ou, dans le cas d'un moteur rotatif, de type rotation horaire/anti-horaire/horaire/anti-horaire, etc.
En raison de cette succession de changements rapprochés et répétés du sens d'activation du moteur, et du fait de l'inertie mécanique du moteur électrique, ledit moteur est maintenu en permanence, c'est-à-dire aussi longtemps qu'on lui applique la tension d'alimentation alternative à la fréquence de réchauffage, en régime transitoire, oscillant sans cesse entre un premier régime transitoire menant au premier sens de déplacement et un second régime transitoire, antagoniste du premier régime transitoire, menant au second sens de déplacement, sans pouvoir jamais atteindre un régime établi dans un sens de déplacement ou dans l'autre, et donc sans pouvoir atteindre un couple moteur élevé (couple maximal admissible) ni les conditions d'une véritable mise en mouvement (typiquement un courant correspondant au courant de démarrage dudit moteur dans les conditions considérées).
Par exemple, et notamment en situation de moteur bloqué, les régimes transitoires pourront de préférence être interrompus par l'alternance de polarité avant que le couple exercé par le moteur n'atteigne un couple maximal admissible de référence, qui sera par exemple choisi égal une fraction prédéterminée (par exemple 50%, 75%, 90% voire ou 95%) du couple maximal qui est délivré sous tension continue nominale en situation de moteur bloqué.
De même, de manière alternative ou complémentaire, les régimes transitoires pourront être interrompus par l'alternance de polarité avant que l'intensité du courant électrique traversant le bobinage propulsif, dit « courant de bobinage », n'atteigne un courant maximal admissible, inférieur à un courant de démarrage de référence à partir duquel le moteur commence effectivement à être entraîné en déplacement.
Ledit courant maximal admissible peut ainsi notamment être choisi comme égal à une fraction prédéterminée (par exemple 50%, 75%, 90% voire ou 95%) dudit courant de démarrage de référence.
Ledit courant de démarrage de référence pourra par exemple correspondre au courant de démarrage à vide du moteur (considéré isolément du système d'actionnement), ou bien à un courant de démarrage de référence en charge mesuré empiriquement, à une température de référence choisie, par exemple à la température de fusion (de dégel) du fluide concerné qui correspond en pratique à la limite de déblocage du moteur, et en tenant compte de la charge entraînée par le moteur (c'est-à-dire de la résistance opposée au déplacement du moteur par le mécanisme entraîné par ledit moteur, à la température considérée).
En tout état de cause, le moteur électrique, ainsi sollicité selon une succession de régimes transitoires antagonistes, oscille donc imperceptiblement au voisinage d'une position fixe, voire en conservant exactement ladite position fixe, tout en recevant malgré tout de l'énergie électrique, consommée par le circuit de bobinage propulsif et dissipée sous forme de chaleur.
On peut ainsi utiliser le moteur lui-même, et plus particulièrement le bobinage propulsif déjà présent au sein dudit moteur, pour réchauffer le circuit de fluide associé, et donc dégeler le fluide, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un quelconque élément chauffant auxiliaire, et sans que l'excitation dudit bobinage propulsif selon le mode de réchauffage oscillant ne génère des contraintes mécaniques sévères sur le moteur ou sur le mécanisme raccordé audit moteur, tel qu'un rotor de pompe, lorsque ledit mécanisme est encore prisonnier du fluide gelé. L'invention permet donc de regrouper au sein d'un même dispositif, particulièrement simple, léger, compact, et peu onéreux, les fonctions de réchauffage et d'entraînement. A ce titre, on notera que le mode oscillant de réchauffage proposé par l'invention est notamment compatible avec un moteur à balais. L'invention rend donc possible l'utilisation, au sein du dispositif concerné, d'un moteur à balais, qui présente l'avantage d'être un composant particulièrement bon marché.
En outre l'absence de mise en rotation pendant la phase de réchauffage permet d'éviter une usure des organes dudit moteur par frottement, ce qui préserve la durée de vie du moteur.
Ici encore, un tel avantage est notamment appréciable lorsque l'on utilise un moteur électrique à balais, car l'absence de rotation permet d'éviter, en phase de réchauffage, une usure desdits balais par frottement au contact des anneaux collecteurs du rotor qui sont reliés aux bobinages propulsifs montés sur ledit rotor.
En définitive, l'invention permet donc d'obtenir un réchauffage efficace et rapide, respectueux du moteur et des organes mécaniques constitutifs du circuit de fluide.
Par ailleurs, de façon particulièrement avantageuse, et tel que cela sera détaillé plus bas, l'invention permet d'utiliser un seul et même circuit de commutation associé au moteur électrique, par exemple un pont en pour activer le circuit de bobinage propulsif sélectivement au moyen d'une tension alternative de polarité oscillante, destinée au réchauffage, ou bien au moyen d'une tension continue de polarité constante destinée à entraîner le moteur, en régime permanent, dans un sens de déplacement choisi.
On peut ainsi simplifier le module de commande et réaliser une économie de composants électroniques. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, ainsi qu'à l'aide des dessins annexés, fournis à titre purement illustratif et non limitatif, parmi lesquels :
La figure 1 illustre, selon une vue schématique, un dispositif de réchauffage selon l'invention.
La figure 2 illustre, selon une vue schématique, le fonctionnement d'un circuit de commutation, de type pont en H, permettant d'activer sélectivement le moteur, conformément à l'invention, soit au moyen d'une tension continue apte à mettre ledit moteur en mouvement dans le sens de déplacement souhaité, soit par une tension alternative apte à provoquer réchauffement du bobinage propulsif sans mise en mouvement dudit moteur.
La figure 3 illustre, selon une vue en perspective éclatée, un exemple de réalisation d'un sous-ensemble de système de pompage selon l'invention, au sein duquel le moteur est pourvu d'une enveloppe collectrice de flux magnétique dont l'agencement a été modifié pour prolonger ladite enveloppe jusqu'au corps de pompe de manière à ce que ladite enveloppe remplisse également un rôle de collecteur et de convoyeur de chaleur qui favorise le transfert de chaleur vers ledit corps de pompe.
La figure 4 illustre, selon une vue en coupe longitudinale dans un plan de coupe contenant l'axe de l'arbre du moteur, un système de pompage utilisant le sous-ensemble de la figure 3.
La présente invention concerne un dispositif 1 de réchauffage, qui est destiné à réchauffer un corps 20, tel qu'un fluide 20 contenu dans un circuit de fluide 100, et plus particulièrement à dégeler ou empêcher de geler un tel fluide 20. A cet effet, ledit dispositif 1 comprend au moins un élément chauffant 4 électrique, ainsi qu'au moins un module de commande 10 qui est agencé pour alimenter électriquement ledit élément chauffant 4 afin que ledit élément chauffant 4 produise de la chaleur destinée au corps 20 à réchauffer.
De préférence, le dispositif 1 de réchauffage fait partie d'un système d'actionnement 50 qui comprend un moteur électrique 2 à courant continu, tel que cela est illustré sur les figures 1 et 4.
Tel que cela sera détaillé plus loin, ledit moteur électrique 2 forme avantageusement un organe partagé, qui peut être utilisé aussi bien en tant que moteur à proprement parler, pour une fonction motrice principale d'entraînement, que pour une fonction de réchauffage, en tant qu'élément chauffant.
Plus précisément, ledit élément chauffant 4 est à ce titre formé par un circuit de bobinage 4 propulsif du moteur électrique 2. On pourra donc, par commodité, assimiler élément chauffant et circuit de bobinage, et leur attribuer la même référence 4 dans ce qui suit.
De préférence, tel que cela est illustré sur la figure 4, le système d'actionnement 50 constitue un sous-ensemble de pompage, au sein duquel le moteur électrique 2 est couplé à un mécanisme 3 formant une pompe (représentée de façon partielle et schématique sur ladite figure 4) de manière à pouvoir entraîner ladite pompe pour pomper un fluide 20, ici au sein du circuit de fluide 100 susmentionné.
Par commodité de description, le mécanisme 3 pourra donc être assimilé à une pompe 3 dans ce qui suit.
Ceci étant, le mécanisme 3 entraîné par le moteur 2 pourrait être d'une nature autre qu'une pompe sans sortir du cadre de l'invention.
Le moteur électrique 2 pourra être formé par tout moteur à courant continu, éventuellement linéaire, ou de préférence rotatif.
Le moteur électrique sera de préférence un moteur à double sens de déplacement SI, S2, et plus particulièrement, un moteur rotatif à double sens de rotation.
Ainsi, le moteur 2 pourra agir, et plus particulièrement se mettre en mouvement, par exemple en rotation continue, soit dans un premier sens de déplacement SI, ici par convention le sens horaire SI sur la figure 2, soit dans un second sens de déplacement S2 opposé au premier sens de déplacement SI, ici par convention le sens anti-horaire S2 sur la figure 2.
Par convention, au sein d'un sous-ensemble de pompage 50, tel que celui illustré sur la figure 4, le premier sens de déplacement SI pourra correspondre à un sens dit « de pompage », dans lequel la pompe 3 assure le transfert et/ou la mise en pression d'un fluide 20 depuis la partie amont 100A d'un circuit de fluide 100, comprenant par exemple un réservoir 101, vers la partie aval 100B dudit circuit de fluide, tandis que le second sens de déplacement S2 pourra correspondre à un sens dit « de purge », dans lequel la pompe 3 assure le rappel du fluide 20 de la partie aval 100B vers la partie amont 100A du circuit de fluide 100, et par exemple le rappel dudit fluide dans le réservoir 101, afin de purger la partie aval 100B du circuit de fluide.
Quel que soit par ailleurs son agencement, le moteur électrique 2 à courant continu est, de façon connue en soi, pourvu d'au moins un circuit de bobinage propulsif 4 qui, lorsqu'il est alimenté électriquement par une tension d'alimentation Uaiim continue appropriée, présentant une polarité donnée, est traversé par un courant électrique, dit « courant de bobinage » 14, qui permet audit circuit de bobinage 4 de générer un effort d'entraînement qui tend à entraîner le moteur 2 dans un sens de déplacement SI, S2, ledit sens de déplacement SI, S2 étant déterminé par le sens dudit courant de bobinage 14, lui-même déterminé par la polarité (c'est-à-dire le signe) de ladite tension d'alimentation Ua|jm.
Le dispositif 1 comprend également un module de commande 10 qui est chargé de piloter le moteur électrique 2, en appliquant à cet effet une tension d'alimentation Uaiim aux bornes 4A, 4B dudit au moins un circuit de bobinage propulsif 4 (qui forme un dipôle), conformément à un mode d'activation prédéfini.
On notera que, au sens de l'invention, le circuit de bobinage 4 propulsif constitue un circuit de bobinage interne au moteur électrique 2, qui contribue activement, lorsqu'il est alimenté, à mettre le moteur 2 en mouvement. A ce titre, le circuit de bobinage propulsif 4 pourrait éventuellement constituer un bobinage statorique, de type bobinage inducteur, monté sur une partie fixe 5 du moteur 2, ou « stator » 5, et servant à générer un champ magnétique fixe au sein du moteur 2.
En pareil cas, un tel moteur 2 comprendrait également des circuits de bobinages rotoriques, montés sur une partie mobile du moteur 2, ou « rotor » 6, et agencés pour être également alimentés par un courant continu de sorte à générer, sous l'effet du champ magnétique fixe créé par le circuit de bobinage statorique, un effort tendant à entraîner le rotor 6.
Selon une autre possibilité de mise en oeuvre, le moteur électrique 2 pourra être pourvu d'un stator 5 à aimants permanents 9, générant le champ magnétique fixe, tandis que les seuls circuits de bobinage 4 propulsifs se trouveront sur une partie mobile (rotor) 6 dudit moteur 2.
Ceci étant, que le champ magnétique fixe du moteur 2 soit généré par des bobinages statoriques alimentés en courant ou bien au contraire par des aimants permanents 9, le circuit de bobinage propulsif 4 employé pour la mise en oeuvre de l'invention sera de façon particulièrement préférentielle un circuit de bobinage rotorique, de type bobinage induit, qui est monté sur une partie mobile 6 du moteur 2, et plus particulièrement sur le rotor 6, qui est placé dans le champ magnétique fixe du moteur, et qui, lorsqu'il est alimenté par la tension d'alimentation Uaiim, est parcouru par un courant électrique (courant de bobinage 14) de manière à générer un effort mécanique (force de Laplace) permettant d'entraîner ledit rotor 6 en mouvement par rapport au stator 5.
En pratique, tel que cela est illustré sur les figures 3 et 4, les bornes 4A, 4B du circuit de bobinage propulsif 4 correspondent aux bornes (fixes et apparentes) du moteur 2, formées par exemple par des broches métalliques, par lesquelles ledit moteur 2 est électriquement connecté à son circuit d'alimentation.
De façon particulièrement préférentielle, le moteur électrique 2 à courant continu est un moteur rotatif à balais 7, et plus particulièrement un moteur à balais 7 qui utilise des aimants permanents 9 pour générer son champ magnétique statorique.
Tel que cela a été mentionné plus haut, l'invention permet en effet d'utiliser un tel moteur 2 à balais 7, qui est avantageusement bon marché, sélectivement soit comme élément d'entraînement, pour assurer une première fonction motrice normale, soit comme élément chauffant, pour assurer une seconde fonction supplémentaire de réchauffage, sans aucun risque de dégradation dudit moteur 2 à balais ni du mécanisme 3 raccordé à ce dernier.
Si l'on utilise un moteur 2 à balais 7, alors le circuit de bobinage propulsif 4 auquel le module de commande 10 applique la tension d'alimentation Uaiim sera de préférence un bobinage rotorique dudit moteur 2, alimenté par l'intermédiaire desdits balais 7.
De façon connue en soi, et tel que cela est illustré sur la figure 4, un tel circuit de bobinage 4 rotorique, c'est-à-dire porté par le rotor 6, sera raccordé à un collecteur 8 tournant, également porté par le rotor 6, tandis que les balais 7 (dits aussi « charbons »), c'est-à-dire les patins conducteurs constitués préférentiellement de graphite ou de métal, montés sur le stator 5 et reliés aux bornes 4A, AB du circuit de bobinage propulsif 4, viendront frotter au contact dudit collecteur 8, de manière à pouvoir assurer, lorsque le moteur est en rotation, une permutation périodique, en fonction de la position angulaire du rotor 6 par rapport au stator 5, de la polarité de la tension d'alimentation UaMm appliquée au circuit de bobinage 4 concerné.
De préférence, le module de commande 10 comprend au moins un premier mode d'activation, dit « mode d'entraînement direct », selon lequel le module de commande 10 applique au moteur 2 une tension d'alimentation UaMm continue ayant une première polarité constante, ici positive par convention, de sorte à mettre ledit moteur 2 en mouvement dans un premier sens de déplacement SI (ladite tension d'alimentation créant en effet un courant de bobinage 14 qui circule dans un premier sens, défini par la polarité de ladite tension).
De préférence, le module de commande 10 comprend également un second mode d'activation, dit « mode d'entraînement inversé », selon lequel le module de commande 10 applique au moteur une tension d'alimentation Ua|im continue ayant une seconde polarité constante, ici négative par convention, de signe opposé à la première polarité, de sorte à mettre ledit moteur en mouvement dans un second sens de déplacement S2 opposé au premier sens de déplacement SI (ladite tension d'alimentation créant en effet un courant de bobinage 14 qui circule dans un second sens, inverse du premier).
Par « tension d'alimentation continue », on indique, par opposition à une tension alternative dont la polarité (le signe) s'inverse périodiquement, que la tension d'alimentation Uaiim (et par conséquent le courant de bobinage 14 qui en résulte) présente alors une polarité (un signe) constant, continûment positive ou bien au contraire continûment négative, polarité que ladite tension d'alimentation (et donc le courant de bobinage 14 résultant) conserve pendant toute la durée d'activation pendant laquelle le moteur 2 est excité conformément au mode d'activation (mode d'entraînement) sélectionné.
Avantageusement, la valeur moyenne (amplitude moyenne) de la tension d'alimentation Uaiim, c'est-à-dire la valeur efficace de ladite tension d'alimentation, pourra être ajustée, tout en conservant la polarité choisie, de manière à adapter ladite tension d'alimentation à la puissance électrique qui sera nécessaire et suffisante pour mettre (et maintenir) le moteur 2 en mouvement dans le sens de déplacement SI, S2 considéré, c'est-à-dire plus particulièrement pour mettre (et maintenir) le rotor 6 en rotation par rapport au stator 5, en fonction de la charge qu'oppose le mécanisme 3 entraîné par le moteur 2. L'ajustement de la valeur moyenne de la tension d'alimentation Uaiim pourra avantageusement être réalisé au moyen d'un hacheur (ou « PWM » pour « Puise Width Modulation ») dont le rapport cyclique, dit « rapport cyclique de hachage » aPWM, compris et ajustable entre 0 % et 100 %, permettra de fixer ladite valeur moyenne de la tension d'alimentation en proportion d'une tension nominale U0 de valeur constante (typiquement de 12 V), fournie par une source de tension 11, telle qu'une batterie de véhicule.
Le passage du premier mode d'activation au second mode d'activation, c'est-à-dire du mode d'entraînement direct dans le premier sens de déplacement SI au mode d'entraînement inversé dans le second sens de déplacement S2, pourra par exemple être opéré en inversant la polarité de la tension nominale U0, de sorte à faire passer ladite tension nominale, et donc la valeur moyenne de la tension d'alimentation UaMm, d'une première polarité strictement positive à une seconde polarité strictement négative.
Cette inversion de polarité pourra par exemple être obtenue en permutant le sens de raccordement de la source de tension 11 aux bornes 4A, 4B du circuit de bobinage 4 propulsif, au moyen d'un circuit de commutation 12 du genre pont en H, tel que cela est illustré sur la figure 2, et tel que cela sera décrit plus en détail ci-après.
Selon l'invention, et tel que cela est illustré sur la figure 1 et mentionné plus haut, l'élément chauffant 4 est formé par un circuit de bobinage 4 propulsif du moteur électrique 2 à courant continu.
Le module de commande 10 comprend alors avantageusement un mode d'activation dit « mode oscillant de réchauffage », conformément auquel ledit module de commande 10 provoque réchauffement du circuit de bobinage 4 propulsif en appliquant aux bornes 4A, 4B dudit circuit de bobinage 4 une tension d'alimentation Uaiim alternative dont la polarité passe alternativement et automatiquement, selon une fréquence dite « fréquence de réchauffage » FH prédéterminée, d'une première polarité à une seconde polarité opposée.
Ainsi, le module de commande 10 comprend, de préférence en sus des premier et second mode d'activation susmentionnés, un mode d'activation dit « mode oscillant de réchauffage », conformément auquel ledit module de commande 10 excite l'au moins un circuit de bobinage 4 propulsif selon une succession de régimes transitoires antagonistes, au moyen d'une tension d'alimentation Uaiim alternative (non nulle) dont la polarité passe alternativement, selon une fréquence dite « fréquence de réchauffage » FH prédéterminée, d'une première polarité à une seconde polarité opposée, de manière à provoquer un échauffement interne du moteur électrique 2 par l'intermédiaire dudit au moins un circuit de bobinage 4 propulsif, tout en évitant sensiblement la mise en mouvement effective du moteur 2 dans l'un ou l'autre sens de déplacement SI, S2.
De préférence, le module de commande 10 est agencé pour adopter sélectivement un mode d'activation parmi une pluralité de modes d'activation disponibles, comprenant d'une part le mode oscillant de réchauffage, selon lequel ledit module de commande 10 applique aux bornes 4A, 4B du circuit de bobinage 4 propulsif une tension d'alimentation Uaiim alternative, à la fréquence de réchauffage Fh, et d'autre part au moins un autre mode d'activation, dit « mode d'entraînement », selon lequel ledit module de commande 10 applique aux bornes 4A, 4B du circuit de bobinage 4 propulsif une tension d'alimentation UaMm continue, de polarité constante, de manière à entraîner le moteur 2 dans un sens de déplacement SI, S2 correspondant à ladite polarité.
Un même moteur 2 à courant continu, et plus particulièrement un même circuit de bobinage 4 dudit moteur 2 (ou un même ensemble de circuits de bobinage 4 dudit moteur), et un même module de commande 10 peuvent donc être partagés de manière à utiliser ledit moteur tantôt comme organe d'entraînement, tantôt comme organe chauffant.
Un tel partage de ressources permet avantageusement de réaliser un système 50 plus économique et plus compact.
De préférence, le mode oscillant de réchauffage constitue plus particulièrement un troisième mode d'activation mis à disposition du module de commande 10, si bien que le module de commande 10 peut adopter sélectivement un mode d'activation parmi une pluralité de modes d'activation disponibles incluant : le mode d'entraînement direct, le mode d'entraînement inversé, et ledit mode oscillant de réchauffage.
De préférence, l'activation du mode de réchauffage oscillant pourra être obtenue en faisant passer le module de commande 10 alternativement du premier mode d'activation (entraînement direct) au second mode d'activation (entraînement inversé) et réciproquement, au rythme de la fréquence de réchauffage FH choisie, si bien que ledit module de commande 10 applique tour à tour, de manière très rapprochée dans le temps, d'abord une tension d'alimentation UaMm (non nulle) de première polarité sollicitant temporairement le moteur 2 dans le premier sens de déplacement SI (typiquement pendant une demi-période 1/(2FH) caractéristique de la fréquence de réchauffage) puis une tension d'alimentation Ua|im (non nulle) de seconde polarité opposée sollicitant temporairement le moteur 2 dans le second sens de déplacement S2 (typiquement pendant l'autre demi-période caractéristique de la fréquence de réchauffage).
Chacune des alternances (alternance positive, puis alternance négative) de la tension d'alimentation Uaiim alternative utilisée par le mode de réchauffage oscillant, et plus particulièrement chacun des premier et second modes d'activation activés à tour de rôle selon ce mode de réchauffage oscillant, est interrompu(e) et remplacé(e) par l'alternance suivante (respectivement par l'autre mode d'activation) bien avant de pouvoir établir un régime permanent, si bien que le moteur 2, du fait de son inertie, n'a pas le temps de se placer en condition de mise en mouvement, ni dans un sens de déplacement SI, ni dans l'autre S2, mais reste en régime transitoire entre les deux sens de déplacement SI, S2.
Le moteur 2 reçoit néanmoins de l'énergie, apportée par le courant électrique alternatif qui le traverse, énergie que le moteur 2, et plus particulièrement le bobinage 4 propulsif, consomme (majoritairement voire exclusivement) sous forme de chaleur.
Le mode de réchauffage oscillant, avantageusement maintenu pendant une durée (très) supérieure à la période 1/FH de la tension d'alimentation Uaiim alternative, permet donc de provoquer un échauffement interne du moteur 2 via le circuit de bobinage propulsif 4 ainsi alimenté, tout en évitant de déclencher une mise en mouvement dudit moteur 2.
De préférence, la conversion en chaleur de l'énergie électrique (ou, si l'on raisonne par unité de temps, la conversion en flux de chaleur de la puissance électrique) apportée au circuit de bobinage 4 par l'application de la tension d'alimentation Uaiim alternative est obtenue par effet Joule, en utilisant les propriétés résistives des différents éléments constitutifs du circuit de bobinage 4 (et appartenant au moteur 2).
Ainsi, dans le cas d'un moteur 2 à balais, on pourra provoquer Réchauffement du bobinage rotorique alimenté en tant que tel, mais également des balais 7 et de la portion de collecteur 8 par lesquels le courant électrique, qui résulte de l'application de la tension d'alimentation Ua|im aux bornes 4A, 4B du circuit de bobinage 4, chemine pour atteindre et traverser ledit bobinage rotorique.
On remarquera en outre que le mode oscillant de réchauffage est avantageusement disponible à tout moment, quelle que soit la position dans laquelle se trouve le moteur (et plus particulièrement quelle que soit la position angulaire du rotor du moteur), car il y a toujours au moins un circuit de bobinage 4 propulsif en contact électrique avec les bornes 4A, 4B.
Par ailleurs, l'invention ayant pour objet de réchauffer le moteur 2 au moyens de ses organes internes, à savoir au moyen d'un ou des circuits de bobinage 4 propulsifs qui sont déjà présents par construction pour assurer la fonction motrice dudit moteur 2, sans ajout d'éléments chauffants auxiliaires, on cherche bien entendu à consacrer au circuit ou aux circuits de bobinage 4 propulsifs concerné(s) une quantité d'énergie électrique suffisante. C'est pourquoi on fera en sorte que, lors de l'activation selon le mode oscillant de réchauffage, une part suffisante, de préférence une part majoritaire, voire la totalité, de la puissance électrique (et donc l'énergie électrique) qui est apportée du fait de l'application de la tension d'alimentation Uaiim soit dirigée à travers le ou les circuit(s) de bobinage 4 propulsif(s) concerné(s).
De préférence, on fera en sorte que, lorsque le mode oscillant de réchauffage est activé, seuls soient connectés entre les bornes 4A, 4B le circuit de bobinage propulsif 4, ou le cas échéant des circuits de bobinage 4 propulsifs, faisant partie intégrante du moteur, à l'exclusion d'autres circuits électriques, et notamment à l'exclusion d'autres circuits électriques externes au moteur, si bien que la puissance électrique apportée entre ces bornes 4A, 4B sera en totalité (à 100 %) injectée dans ledit ou lesdits circuits de bobinage propulsif(s) 4.
Si, en revanche, par nécessité de construction, d'autres circuits électriques, en particulier des circuits électriques externes au moteur, sont raccordés auxdites bornes 4A, 4B, en sus du ou des circuit(s) de bobinage 4 propulsif(s), on agencera intentionnellement l'ensemble desdits circuits de telle sorte que suffisamment de courant électrique puisse traverser les circuits de bobinage 4 pour provoquer un échauffement satisfaisant.
Ainsi, par exemple, si les bornes 4A, 4B forment des nœuds au niveau desquels le courant électrique peut se répartir entre d'une part un ou plusieurs circuit(s) de bobinage 4 propulsif(s), et d'autre part un ou des autre(s) circuits externe(s), un tel circuit externe pouvant par exemple correspondre à une électrovanne située à distance de la pompe 3 sur le circuit de fluide 100, on pourra faire en sorte, par exemple à l'aide d'organes de commutation ou bien de filtres appropriés, qu'au moins 10 %, au moins 20 %, voire au moins 50 % (c'est-à-dire la majorité) du courant électrique (et donc de l'énergie) passant par ces nœuds soit dirigé vers, et traverse, le ou les circuits de bobinage 4 propulsifs.
En pratique, lorsque l'on utilise le mode oscillant de réchauffage, le dispositif 1 doit satisfaire cumulativement (et donc simultanément) à plusieurs conditions.
La première condition est, comme il a été dit plus haut, de ne pas mettre le moteur électrique 2 en mouvement, afin que l'on puisse, concrètement, faire chauffer ledit moteur 2 sans le faire tourner.
La seconde condition est d'apporter et de dissiper suffisamment d'énergie thermique dans le circuit de bobinage 4 pour obtenir un échauffement efficace, suffisant pour assurer le dégel du circuit de fluide.
La troisième condition est d'éviter une surchauffe dudit circuit de bobinage 4, afin de ne pas dégrader le moteur 2 (notamment les gaines isolantes très fines qui entourent les fils constitutifs du bobinage). Typiquement, on fera en sorte d'éviter que le circuit de bobinage 4 n'atteigne ou ne dépasse une température critique prédéterminée, par exemple fixée à 165°C.
La première condition susmentionnée impose notamment que, lorsque le moteur 2 n'est pas bloqué, du fait que le fluide 20 n'est pas gelé, l'intensité de crête I4_peak du courant de bobinage 14 reste (en permanence, pendant toute la durée d'activation du mode oscillant de réchauffage) inférieure à une valeur maximale admissible (seuil haut) l4_peak_max_condl inférieure au courant de démarrage de référence I start qui causerait le démarrage du moteur 2.
Tel qu'indiqué plus haut, on pourra par exemple mesurer à cet effet, au moyen d'essais, le courant de démarrage dans une situation de référence définie pour une température de référence choisie (par exemple la température de fusion du fluide 20, qui correspond donc au seuil de libération du rotor 6), et pour une charge déterminée (c'est-à-dire pour une résistance mécanique donnée, soit à vide soit en tenant compte de l'entraînement d'un mécanisme 3 donné à la température considérée), puis définir la valeur maximale admissible comme une fraction (typiquement 50%, 75%, 90%, voire 95%) du courant de démarrage de référence, si bien que la première condition poserait : I4_peak < l4_peak_max_condl < l_start.
Pour parvenir à satisfaire cette première condition, c'est-à-dire pour parvenir à limiter l'intensité de crête I4_peak du courant de bobinage alternatif, on pourra éventuellement ajuster la tension d'alimentation moyenne Uaiim, en ajustant le rapport cyclique de hachage aPWM·
Toutefois, par commodité, on utilisera de préférence, à tension d'alimentation donnée, une fréquence de réchauffage FH qui aura été sélectionnée de telle sorte qu'elle permette de maintenir l'intensité de crête I4_peak sous la valeur maximale admissible l4_peak_max_condl. A ce titre, la fréquence de réchauffage FH choisie devra être suffisamment élevée, au regard de l'inertie du moteur 2, pour éviter la mise en mouvement effective dudit moteur 2, aussi bien dans le premier sens de déplacement SI que dans le second sens de déplacement S2, et plus globalement pour éviter la mise en place d'un régime permanent d'entraînement tendant à forcer la mise en mouvement dudit moteur 2.
Pour satisfaire la seconde condition, à savoir fournir assez d'énergie au circuit de bobinage 4 et dissiper assez d'énergie (par effet Joule) dans ledit circuit de bobinage 4 pour réchauffer le moteur 2 et le corps 20, et plus globalement le circuit de fluide 100 associé, il faudra que la valeur efficace I4_eff du courant de bobinage 14 soit supérieure ou égale à une valeur efficace minimale (seuil bas) I4_eff_min prédéterminée.
Par conséquent, il faut en particulier que l'intensité de crête I4_peak soit également supérieure ou égale à une valeur minimale (seuil bas) I4_peak_min prédéterminée (notée également l4_peak_min_cond2 lorsqu'elle provient de la seconde condition).
Pour satisfaire cette seconde condition, et fournir un courant efficace I4_eff suffisamment élevé au circuit de bobinage 4, il faudra également que la fréquence de réchauffage FH soit suffisamment basse, en considération notamment de la tension d'alimentation UaMm donnée, pour laisser le temps au courant de bobinage 14 d'atteindre, à chaque alternance, une valeur maximale (valeur de crête I4_peak) suffisamment élevée, et notamment une valeur de crête I4_peak supérieure à la valeur minimale I4_peak_min souhaitée. A l'inverse, si la fréquence de réchauffage était trop haute, l'énergie dissipée sous forme thermique dans le circuit de bobinage 4 serait moindre, voire insuffisante pour procurer l'échauffement désiré.
Pour satisfaire la troisième condition, c'est-à-dire pour préserver le circuit de bobinage 4 d'une surchauffe dommageable, on veillera à ce que la valeur efficace I4_eff du courant de bobinage reste inférieure ou égale à une valeur maximale admissible (seuil haut) I4_eff_max prédéterminée.
Ici encore, comme pour la première condition, il faudra notamment veiller, le cas échéant, à ce que l'intensité de crête I4_peak ne dépasse pas une valeur maximale admissible (seuil haut) l4_peak_max_cond3 I4_peak < l4_peak_max_cond3. A cet effet, et selon la valeur de la tension d'alimentation disponible aux bornes 4A, 4B du circuit de bobinage, on pourra être amené à choisir une fréquence de réchauffage FH suffisamment haute, afin d'interrompre à chaque alternance l'augmentation du courant de bobinage 14 avant que celui-ci n'atteigne ladite valeur maximale admissible l4_peak_max_cond3.
On notera par ailleurs que la valeur maximale admissible associée à la troisième condition, notée l4_peak_max_cond3, sera en pratique généralement plus basse, c'est-à-dire plus contraignante, que la valeur maximale admissible dictée par la première condition, notée l4_peak_max_condl. C'est pourquoi on choisira en définitive comme limite maximale admissible du courant de crête I4_peak la plus faible (et donc la plus contraignante) de ces valeurs : I4_peak_max= MIN (l4_peak_max_condl ; l4_peak_max_cond3)
On choisira par conséquent une fréquence de réchauffage FH supérieure ou égale à la plus élevée des fréquences de réchauffage minimales correspondantes, dictées respectivement par la première condition et par la troisième condition.
Compte-tenu des différentes contraintes imposées par les première et troisième conditions susmentionnées, la fréquence de réchauffage FH sera de préférence supérieure ou égale à 50 Hz, à 500 Hz, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 1 kHz, voire à 2 kHz.
Par ailleurs, eu égard à la seconde condition, la fréquence de réchauffage Fh sera de préférence également inférieure ou égale à 100 kHz, à 50 kHz, voire à 30 kHz.
La fréquence de réchauffage la plus adaptée dépendra notamment des caractéristiques électromagnétiques du circuit de bobinage 4 ainsi que des caractéristiques mécaniques du moteur 2 et pourra être déterminée par exemple au moyen d'essais.
En définitive, selon une caractéristique préférentielle qui peut constituer une invention à part entière, applicable à tout dispositif visant à réchauffer un moteur 2 à courant continu en appliquant une tension d'alimentation Uaiim alternative à un circuit de bobinage 4 propulsif dudit moteur normalement destiné à recevoir une tension d'alimentation Uaiim continue, on choisira une fréquence de réchauffage FH comprise entre 50 Hz et 100 kHz, de façon plus préférentielle comprise entre 2 kHz et 30 kHz, et de façon particulièrement préférentielle sensiblement égale (par exemple à +/-10% ou +/- 5% près) à 8 kHz.
Tel que cela est illustré sur les figures 2 et 3, le module de commande comprend un circuit de commutation 12 destiné à raccorder les bornes 4A, 4B du circuit de bobinage 4 propulsif à une source de tension 11, de préférence une source de tension continue 11, telle qu'une batterie (typiquement une batterie de véhicule, ici une batterie de 12 V sur les figures 1 et 2).
Selon une caractéristique préférentielle qui peut constituer une invention à part entière, applicable notamment à tout dispositif ou système comprenant un module de commande 10 chargé de piloter un moteur électrique 2 à courant continu, le circuit de commutation 12 est agencé pour pouvoir adopter sélectivement d'une part une première configuration de connexion Config_l (représentée sur la partie gauche de la figure 2), dans laquelle ledit circuit de commutation 12 assure (aussi longtemps qu'il se trouve dans ladite première configuration de connexion) l'application aux bornes 4A, 4B du circuit de bobinage 4 propulsif d'une tension d'alimentation Uaiim continue possédant une première polarité constante, conformément à un premier mode d'activation dit « mode d'entraînement direct » qui permet d'entraîner le moteur 2 dans un premier sens de déplacement SI, et d'autre part une seconde configuration de connexion Config_2 (représentée sur la partie droite de la figure 2), dans laquelle ce même circuit de commutation 12 assure (aussi longtemps qu'il se trouve dans ladite seconde configuration de connexion) l'application aux bornes 4A, 4B du circuit de bobinage 4 propulsif d'une tension d'alimentation Uaiim continue possédant une seconde polarité constante, inversée par rapport à la première polarité, conformément à un second mode d'activation dit « mode d'entraînement inversé » qui permet d'entraîner le moteur 2 dans un second sens de déplacement S2 opposé au premier sens de déplacement SI, tandis que, pour mettre en œuvre le troisième mode d'activation dit « mode oscillant de réchauffage », ledit circuit de commutation 12 passe en alternance, à la fréquence de réchauffage FH prédéterminée, de sa première configuration de connexion Configl à sa seconde configuration de connexion Config_2 puis inversement (tel que cela est illustré au centre de la figure 2).
En d'autres termes, l'invention permet avantageusement de mettre en œuvre sélectivement trois modes d'activation distincts en utilisant un seul et même circuit de commutation 12, sans commutateur additionnel ni oscillateur additionnel, et ce simplement en changeant, en fonction du mode d'activation désiré, la loi de commutation qui définit la configuration de connexion Config l, Config_2 appropriée, ou l'alternance de configurations de connexion appropriée, chacune desdites configurations de connexion étant associée à (et définissant) une polarité distincte. L'invention permet ainsi de réaliser une économie d'éléments de commutation (relais, transistors, etc.) et de câbles électriques, et améliore par conséquent la fiabilité, le prix de revient ainsi que la compacité du dispositif 1.
On notera que la tension d'alimentation Uaiim, notamment lorsqu'elle constitue une tension alternative, forme de préférence une tension sensiblement en créneau(x), qui peut être avantageusement obtenue en basculant la polarité d'une même tension nominale U0 par le processus de commutation susmentionné.
De façon particulièrement préférentielle, et tel que cela est illustré sur la figure 2, le circuit de commutation 12 pourra être formé par un pont en H, de préférence raccordé à une source de tension 11 continue.
De façon connue en soi, un tel pont en H (ici à quatre interrupteurs) comprend d'une part un étage de commutation amont 12A qui comporte un premier et un second interrupteur SW1, SW2, placés entre le premier pôle (ici le pôle positif) de la source de tension 11 et, respectivement, la première borne 4A et la seconde borne 4B du circuit de bobinage propulsif 4, et d'autre part un étage de commutation aval 12B, qui comporte un troisième et un quatrième interrupteur SW3, SW4, placés entre le second pôle (ici le pôle négatif) de la source de tension 11 et, respectivement, la seconde borne 4B et la première borne 4A du circuit de bobinage propulsif 4.
Les interrupteurs SW1, SW2, SW3, SW4 pourront être formés chacun par tout organe de commutation électronique ou électromécanique approprié, pilotable automatiquement, tel qu'un relais, ou bien un transistor, par exemple un transistor de type MOSFET.
Dans la première configuration de connexion Config_l, le premier et le troisième interrupteur SW1, SW3 seront fermés (passants) tandis que le second et le quatrième interrupteur SW2, SW4 seront ouverts (bloquants). A l'inverse, dans la seconde configuration de connexion Config_2, le premier et le troisième interrupteur SW1, SW3 seront ouverts (bloquants) tandis que le second et le quatrième interrupteur SW2, SW4 seront fermés (passants).
On notera que, avantageusement, un tel pont en H peut assurer non seulement la sélection de la polarité (la sélection du signe) de la tension d'alimentation Ua|im, en choisissant et en maintenant la configuration de connexion correspondante, mais également, une fois cette configuration de connexion choisie, le hachage de la tension nominale U0, pour régler la valeur moyenne de la tension d'alimentation Uaiim·
En effet, dans chaque configuration de connexion, il est possible d'actionner, selon un rapport cyclique de hachage aPWM choisi, l'un des interrupteurs destinés à être fermés dans ladite configuration de connexion, par exemple l'interrupteur de l'étage de commutation aval (SW3 dans la première configuration, respectivement SW4 dans la seconde configuration), de manière à ce que ledit interrupteur SW3, respectivement SW4, soit alternativement ouvert puis fermé, tandis que l'interrupteur correspondant situé dans l'autre étage de commutation (ici l'interrupteur SW1 de l'étage de commutation amont, dans la première configuration de connexion, respectivement SW2 dans la seconde configuration de connexion) reste fermé.
On notera que, si le mode oscillant de réchauffage est activé, c'est-à-dire si l'on alterne entre la première et la seconde configuration de connexion au rythme de la fréquence de réchauffage FH, et que l'on souhaite simultanément hacher la tension d'alimentation UaMm pour en modifier la valeur moyenne, il faudra appliquer, à l'interrupteur SW3, respectivement SW4, de l'étage concerné, une fréquence de hachage au moins deux fois supérieure à ladite fréquence de réchauffage FH, pour que le hachage reste opérant, c'est-à-dire, en d'autres termes, il faudra que le cycle d'ouverture/fermeture commandant individuellement ledit interrupteur SW3, SW4 en vue du hachage soit au moins deux fois plus court que le cycle de basculement collectif des paires d'interrupteurs SW1, SW3, respectivement SW2, SW4 selon lequel on opère la permutation entre la première configuration de connexion Config_l et la seconde configuration de connexion Config_2 en vue d'obtenir le réchauffage (on notera que l'on retrouve ici une analogie avec le théorème d'échantillonnage de Shannon).
Selon une autre possibilité de mise en œuvre, la valeur moyenne de la tension d'alimentation Uaiim pourra être ajustée en amont du pont en H, par un hacheur distinct, et le pont en H sera alors exclusivement dédié à la sélection de la configuration de connexion.
En tout état de cause, que le pont en H soit utilisé exclusivement pour gérer la configuration de connexion ou bien pour gérer conjointement la configuration de connexion et le hachage de la tension d'alimentation, l'utilisation d'un pont en H garantit avantageusement la simplicité et la fiabilité du circuit de commutation 12.
De préférence, tel que cela est visible sur les figures 2 et 4, le module de commande 10 comprend un sélecteur (ou « pilote ») 13 qui sélectionne le mode d'activation selon lequel le circuit de bobinage 4 est excité par ledit module de commande 10.
Plus particulièrement, le sélecteur 13 sélectionne à cet effet la configuration de connexion Config_l, Config_2 du circuit de commutation 12 en fonction de la valeur prise par un signal d'entrée binaire, dit « signal de sélection » Select, lequel peut prendre sélectivement une première valeur (typiquement la valeur 1) associée à la première configuration de connexion Config_l, et donc au premier sens de déplacement SI du moteur 2, ou une seconde valeur (typiquement la valeur 0) distincte de la première valeur et associée à la seconde configuration de connexion Config_2, et donc au second sens de déplacement S2.
En pratique, le signal de sélection Select correspond à l'entrée logique « sens de rotation » présente sur le circuit de commutation par pont en H 12.
Avantageusement, le mode d'entraînement direct sera activé en plaçant le signal de sélection Select à sa première valeur (et de préférence en maintenant continûment ledit signal de sélection à ladite première valeur, sur toute la durée pendant laquelle on souhaite appliquer ledit mode d'entraînement direct) : Select = 1, tandis que le mode d'entraînement inversé sera activé en plaçant le signal de sélection Select à sa seconde valeur (et de préférence en maintenant continûment ledit signal de sélection à ladite seconde valeur, sur toute la durée pendant laquelle on souhaite appliquer ledit mode d'entraînement inversé) : Select = 0.
Selon une caractéristique préférentielle qui peut constituer une invention à part entière, applicable à tout circuit de commutation 12 gérant l'alimentation d'un moteur électrique 2 à courant continu, le mode oscillant de réchauffage est activé en utilisant un signal de sélection Select alternatif, qui alterne périodiquement, conformément à la fréquence de réchauffage choisie FH, entre la première valeur (un) et la seconde valeur (zéro) et réciproquement.
Ici, l'activation du mode oscillant de réchauffage sera donc obtenue en pilotant le sélecteur 13 au moyen d'un signal de sélection Select qui bascule alternativement de 1 à 0, selon un signal périodique en créneaux dont la fréquence est la fréquence de réchauffage FH.
Avantageusement, l'invention permet d'utiliser l'entrée logique « sens de rotation » du circuit de commutation 12, normalement destinée à définir le sens de rotation souhaité pour le moteur 2, comme sélecteur 13, et plus particulièrement comme inverseur de polarité pour appliquer au circuit de bobinage 4 propulsif une tension de réchauffage alternative, au lieu d'une tension motrice continue.
Le signal de sélection Select alternatif utilisé pour enclencher le mode de réchauffage oscillant pourra être obtenu par exemple en hachant une tension continue (dont la valeur nominale correspondra à la valeur seuil de l'entrée logique, par exemple 5V), sur une durée de cycle égale à la période 1/FH qui correspond à la fréquence de réchauffage FH visée.
Le rapport cyclique utilisé pour générer ledit signal de sélection Select, dit « rapport cyclique d'inversion » ainv, sera de préférence égal à 50 %, de telle sorte que, au cours d'un cycle, la durée de maintien de la première configuration de connexion Config_l (et donc du mode d'entraînement direct) sera sensiblement égale à la durée de maintien de la seconde configuration de connexion Config_2 (et donc du mode d'entraînement inversé).
Les alternances positives puis négatives de la tension d'alimentation Uaiim alternative seront ainsi de durée sensiblement égales, voire exactement égales.
Ainsi, en mode oscillant de réchauffage, le moteur 2 sera sollicité de manière équilibrée dans chacun des sens de déplacement SI, S2, ce qui évitera tout mouvement global du moteur 2 dans l'un ou l'autre desdits sens de déplacement SI, S2.
Ceci étant, on pourrait envisager, dans l'absolu, et selon une caractéristique qui peut constituer une invention à part entière, de modifier le rapport cyclique d'inversion ainv définissant le signal de sélection Select, de manière à donner, lorsque le mode de réchauffage oscillant est activé, la prépondérance à une sollicitation du moteur 2 dans un sens de déplacement SI, S2 choisi, par rapport à la sollicitation antagoniste dans l'autre sens S2, SI, tout en conservant une alternance des sollicitations [via l'alternance des polarités). A titre d'exemple, on pourra, sur la figure 2, fixer un rapport cyclique d'inversion ainv strictement supérieur à 50% (c'est-à-dire strictement compris entre 50 % et 100 %) pour favoriser le premier sens de déplacement SI, ou au contraire strictement inférieur à 50 %, c'est-à-dire compris strictement entre 0 % et 50 % pour favoriser le second sens de déplacement S2.
Un tel asservissement pourra par exemple être utilisé pour amener le moteur à "glisser", c'est-à-dire à opérer globalement un déplacement lent et progressif, dans le sens de déplacement SI, S2 auquel on donne la prépondérance.
Un tel asservissement pourra en particulier être utilisé comme (quatrième) mode de transition, lorsque le fluide 20 commence à dégeler et libère progressivement la pompe 3 et le circuit de fluide 100, afin d'assurer une transition douce entre le mode oscillant de réchauffage "pur", dans lequel le moteur 2 est immobile, et un mode d'entraînement normal (direct ou, respectivement, inversé) dans lequel le moteur 2 est entraîné en mouvement dans le sens de déplacement SI, respectivement S2, qui correspond au sens de déplacement auquel ledit mode de transition aura (progressivement) donné la prépondérance.
Plus globalement, on pourra donc envisager, selon une caractéristique préférentielle qui peut constituer une invention à part entière, que le module de commande 10 comprenne un (quatrième) mode d'activation dit « mode de transition » conformément auquel ledit module de commande 10 excite le circuit de bobinage 4 propulsif (ou le cas échéant les circuits de bobinage 4 propulsifs concernés) au moyen d'une tension d'alimentation UaMm alternative (c'est-à-dire dont la polarité s'inverse périodiquement, selon la fréquence de réchauffage FH choisie) qui présente un rapport cyclique, dit « rapport cyclique d'inversion » aim, strictement compris entre 0% et 50 %, ou respectivement strictement compris entre 50% et 100%, c'est-à-dire non strictement égale à 50 % comme dans le mode oscillant de réchauffage, de manière à donner la prépondérance à un sens de déplacement (ici S2 en optant pour ainv appartenant à la plage ]0%-50%[) par rapport à l'autre sens de déplacement (ici SI qui correspond à la plage ]50%-100%[), et ainsi à combiner un échauffement du circuit de bobinage 4 propulsif avec une mise en mouvement en glissement progressif du moteur électrique 2 dans le sens de déplacement S2, respectivement SI, auquel ledit rapport cyclique d'inversion ainv donne la prépondérance.
Selon une possibilité de mise en oeuvre d'un tel mode de transition, dite « mode de transition dynamique », on pourra augmenter peu à peu, au fur et à mesure du temps et du dégel du fluide, la prépondérance du sens de déplacement choisi SI, respectivement S2, c'est-à-dire faire varier progressivement et continûment le rapport cyclique d'inversion ainv pour passer progressivement, en douceur, d'un mode oscillant de réchauffage "pur" à un mode d'entraînement "pur", non oscillant.
Ainsi, on pourra faire passer progressivement le rapport cyclique d'inversion ainv de 50 % (situation d'équilibre en position fixe, conforme au mode oscillant de réchauffage) jusqu'à 100 % (entraînement dans le sens SI, conformément au mode d'entraînement direct), en augmentant continûment et progressivement ledit rapport cyclique d'inversion ainv au fil du temps, par exemple par paliers croissants successifs ou bien en suivant une rampe croissante en fonction du temps, afin de piloter une transition douce depuis le mode oscillant de réchauffage vers le mode d'entraînement direct. A l'inverse, on pourra faire passer progressivement le rapport cyclique d'inversion ainv de 50 % (situation d'équilibre en position fixe, conforme au mode oscillant de réchauffage) jusqu'à 0 % (entraînement dans le sens S2, conformément au mode d'entraînement inversé), en diminuant progressivement et continûment ledit rapport cyclique d'inversion ainv au fil du temps, par exemple par paliers décroissants successifs ou bien en suivant une rampe décroissante en fonction du temps, afin de piloter une transition douce depuis le mode oscillant de réchauffage vers le mode d'entraînement inversé.
Avantageusement, en utilisant un tel mode de transition avec adaptation dynamique du rapport cyclique d'inversion ainv, on pourra mettre progressivement le moteur 2 en mouvement, tout en conservant une action de réchauffage effective qui permet d'achever le dégel du circuit de fluide 100, et/ou de maintenir ledit circuit de fluide 100 à l'état dégelé.
Le module de commande 10, de même que ses divers constituants, pourra être réalisé par tout circuit électronique approprié, de type calculateur ou automate.
On notera par ailleurs que le mode oscillant de réchauffage, ou le cas échéant le mode de transition, peut avantageusement être activé automatiquement lorsque la température du moteur 2, la température du mécanisme 3, la température de l'environnement du dispositif 1, ou bien la température du fluide 20, mesurée par un capteur de température idoine, descend sous un seuil critique prédéterminé, par exemple légèrement supérieur à la température de solidification du fluide 20.
Plus globalement, la sélection du mode d'activation approprié (entraînement direct, entraînement inversé, ou chauffage oscillant, voire transition) pourra être décidée automatiquement par le module de commande 10 en fonction d'une part de la température mesurée (comme indiqué plus haut), et d'autre part d'un ou plusieurs ordres (typiquement d'au moins un ordre de pompage) en provenance de l'utilisateur du dispositif 1 (ou plus globalement en provenance de l'utilisateur du système 50 qui intègre le moteur 2 et le dispositif de réchauffage 1) ou bien en provenance d'un système voisin (par exemple un calculateur de bord d'un véhicule), tel que cela est illustré sur la figure 4.
Ainsi, par exemple, si le module de commande 10 reçoit un ordre de pompage, il vérifiera la température mesurée, et sélectionnera ensuite le mode d'entraînement direct si ladite température mesurée garantit que le fluide se trouve bien à l'état liquide.
Si, en revanche, la température mesurée indique un possible gel du fluide, et donc un possible blocage du moteur 2, le module de commande 10 surseoira automatiquement à l'exécution de l'ordre de pompage, et appliquera d'abord le mode oscillant de réchauffage, jusqu'à ce que la température mesurée atteigne et dépasse un seuil de température suffisamment élevé pour garantir le dégel du fluide 20 et le déblocage du rotor 6.
Bien entendu, on pourra utiliser, plutôt qu'une mesure de température, d'autre moyens adéquats pour évaluer si le moteur 2, et plus globalement le système 50 ou le circuit de fluide 100 est bloqué par le gel, par exemple en mesurant le courant électrique de réponse du moteur lors de l'application de la tension d'alimentation, afin de détecter l'apparition rapide d'un fort courant, supérieur à un seuil d'alerte, et caractéristique d'un rotor bloqué.
Le module de commande 10 pourra également gérer automatiquement la définition du rapport cyclique de hachage aPWM servant à fixer la valeur moyenne de la tension d'alimentation UaMm par découpage de la tension nominale U0.
Ainsi, le module de commande 10 pourra au besoin modifier ledit rapport cyclique de hachage aPWM, et donc la valeur moyenne (valeur efficace) de la tension d'alimentation UaMm, au cours du temps, par exemple pour assurer un démarrage progressif du moteur 2 en mode d'entraînement.
De même, le module de commande 10 pourrait au besoin, dans l'absolu, être utilisé pour modifier le rapport cyclique de hachage aPWM, et donc la valeur moyenne (valeur efficace) de la tension d'alimentation Uaiim, au cours du temps, en mode oscillant de réchauffage, afin d'utiliser ladite valeur moyenne de tension d'alimentation comme moyen de réguler le courant de bobinage 14, à fréquence de réchauffage FH donnée.
Plus particulièrement, on pourrait ainsi faire varier le rapport cyclique de hachage aPWM, et donc la valeur moyenne de la tension d'alimentation Ua|im, de manière à maintenir la valeur d'intensité de crête I4_peak du courant de bobinage 14 (alternatif) dans la plage de valeurs acceptables mentionnées plus haut : [I4_peak_min ; I4_peak_max], c'est-à-dire pour asservir l'intensité de crête I4_peak, afin notamment de ne pas provoquer de mise en mouvement du moteur 2 pendant le réchauffage.
Selon une possibilité alternative ou complémentaire à la précédente, on pourrait envisager de faire varier ladite valeur moyenne de la tension d'alimentation de manière à maintenir la valeur efficace I4_eff du courant de bobinage 14 (alternatif) comprise entre une valeur efficace minimale I4_eff_min prédéterminée, nécessaire à Réchauffement du circuit de bobinage 4, et une valeur efficace maximale I4_eff_max prédéterminée, évitant une surchauffe du circuit de bobinage 4 ou une mise en mouvement du moteur, c'est-à-dire de manière à asservir la valeur efficace I4_eff du courant de bobinage.
De même, si la fréquence de réchauffage FH est ajustable, le réglage automatique de ladite fréquence de réchauffage pourra être confié au module de commande 10. A ce titre, le module de commande 10 pourra notamment, en mode oscillant de réchauffage, faire varier la fréquence de réchauffage FH de manière à réguler l'intensité de crête I4_peak et/ou la valeur efficace I4_eff du courant de bobinage 14, afin que ladite intensité de crête I4_peak soit maintenue dans la plage de valeurs acceptables [I4_peak_min ; I4_peak_max] mentionnées plus haut, et/ou (alternativement, ou, de préférence, cumulativement) afin que la valeur efficace I4_eff du courant qui traverse effectivement le circuit de bobinage 4 reste comprise entre une valeur efficace minimale I4_eff_min, nécessaire à réchauffement du circuit de bobinage 4, et une valeur efficace maximale I4_eff_max évitant une surchauffe et/ou une mise en mouvement intempestive du moteur 2.
En d'autres termes, le module de commande sera de préférence apte à ajuster automatiquement, en mode oscillant de réchauffage (ou le cas échéant en mode de transition), la fréquence de réchauffage FH pour réguler le courant de bobinage 14, notamment pour asservir l'intensité de crête I4_peak dudit courant de bobinage 14 selon une consigne d'intensité de crête I4_peak_set et/ou pour asservir la valeur efficace I4_eff du courant de bobinage 14 selon une consigne de valeur efficace I4_eff_set.
On notera qu'un asservissement du courant de bobinage 14 par la fréquence de réchauffage FH sera préféré à un asservissement dudit courant de bobinage 14 par la tension d'alimentation, car il est particulièrement simple d'ajuster dynamiquement la fréquence de réchauffage FH, en ajustant dynamiquement la fréquence du signal de sélection Select qui pilote la permutation cyclique du circuit de commutation 12.
De préférence, en mode oscillant de réchauffage, la régulation de la tension d'alimentation par le rapport cyclique de hachage aPWM pourra servir à maintenir une tension d'alimentation UaMm moyenne constante, qui pourra par exemple correspondre à la tension nominale du moteur 2.
Selon une autre variante possible de mise en oeuvre, le module de commande 10 pourra, notamment dans le mode oscillant de réchauffage ou le mode de transition, ajuster simultanément chacun des paramètres de tension et de fréquence, c'est-à-dire ajuster dynamiquement le rapport cyclique de hachage aPWM produisant la tension d'alimentation moyenne d'une part et la fréquence de réchauffage FH d'autre part, pour asservir le courant 14 traversant le circuit de bobinage 4 conformément à une consigne d'intensité de crête I4_peak_set et/ou (alternativement, ou de préférence cumulativement) conformément à une consigne de valeur efficace I4_eff_set.
Tel que cela est illustré sur la figure 1, la chaleur générée à l'intérieur du moteur 2 par l'activation du circuit de bobinage 4 propulsif conformément au mode oscillant de réchauffage va être progressivement transmise, notamment par conduction, aux organes voisins du moteur 2.
On observera ainsi différents flux de chaleur, en provenance de l'intérieur du moteur 2, parmi lesquels un premier flux de chaleur Q14 qui chemine à travers la carcasse 14 (rigide et fixe) du moteur 2, et un second flux Q15 qui chemine à travers l'arbre 15 du moteur (lequel arbre forme un prolongement du rotor 6). L'invention vise donc également à favoriser et à orienter ces flux de chaleur Q14, Q15 de manière à optimiser la vitesse de réchauffement du fluide 20 gelé.
En effet, à titre d'exemple, au sein d'un circuit d'urée destinée à la dépollution des gaz d'échappement, le circuit de fluide doit être rendu opérationnel en moins de vingt minutes (1200 secondes), c'est-à-dire que, en pratique, l'activation du mode oscillant de réchauffage doit permettre de porter la solution d'urée aqueuse contenue dans le corps de la pompe 3, couplée au moteur électrique 2, d'une température de -15°C à une température supérieure à -11,5°C (température de fusion) dans ce laps de temps.
Or, les inventeurs ont par ailleurs constaté que, de façon connue en soi, le moteur électrique 2 peut comporter, autour de son stator 5, c'est-à-dire au niveau de sa carcasse 14, une enveloppe collectrice de flux magnétique 16, sensiblement annulaire, réalisée dans un matériau métallique tel que du fer doux.
Une telle enveloppe collectrice de flux magnétique 16 permet de canaliser et de refermer sur lui-même le champ magnétique propulsif du moteur 2, afin d'optimiser le flux dudit champ magnétique.
Ici, les inventeurs ont alors envisagé que ladite enveloppe collectrice de flux magnétique 16 pourrait de préférence comporter, tel que cela est illustré sur les figures 3 et 4, une extension 17, formée d'un seul tenant avec ladite enveloppe 16, ladite extension 17 s'étendant au-delà du stator 5 jusqu'à une zone-cible 18 prédéterminée, par exemple le corps de la pompe 3 actionnée par le moteur 2, de manière à favoriser la collecte de chaleur en provenance du moteur 2 puis le transfert, par conduction, de ladite chaleur jusqu'à ladite zone-cible 18.
En d'autres termes, les inventeurs proposent de modifier l'agencement de l'enveloppe 16 collectrice de flux magnétique, déjà présente sur le moteur 2 pour assurer une première fonction de guide de flux magnétique, de manière à conférer à ladite enveloppe 16 une seconde fonction de conducteur de chaleur, optimisée au regard du besoin de réchauffage. A ce titre, on notera que l'extension 17, qui forme de préférence une languette qui s'étend sensiblement parallèlement à l'axe de l'arbre 15 du moteur 2, axialement en saillie au-delà de la carcasse 14 du moteur, pénètre avantageusement dans l'espace occupé par le corps de la pompe 3, pour venir au contact dudit corps de la pompe 3, au plus près du fluide à dégeler.
Bien entendu, l'invention porte également sur un circuit de fluide 100 qui comprend un dispositif 1 de réchauffage selon l'une ou l'autre des variantes décrites dans ce qui précède, destiné à assurer le réchauffage d'un fluide 20 transporté par ledit circuit de fluide 100, et dont le moteur électrique 2 est destiné à entraîner une pompe 3 assurant le pompage dudit fluide 20 au sein dudit circuit de fluide 100.
Ledit circuit de fluide 100 sera destiné à être exposé à un environnement dont la température pourra varier sur une plage prévisible de températures de fonctionnement (par exemple de -40 °C à +85°C) qui s'étend au moins en partie sous la température de solidification dudit fluide 20 (typiquement comprise entre -40°C et -12°C).
En conséquence, le circuit de bobinage 4 propulsif du moteur 2, ainsi que le mode oscillant de réchauffage géré par le module de commande 10, seront configurés et dimensionnés de sorte à pouvoir assurer le dégel du fluide présent dans le corps de la pompe 3, sur toute ladite plage de températures prévisibles de fonctionnement, en une durée maximale prédéterminée (typiquement 1200 secondes).
De façon particulièrement préférentielle, le circuit de fluide 100 pourra être dépourvu d'autres éléments chauffants auxiliaires, le circuit de bobinage 4 étant suffisant à lui seul pour assurer la fonction de réchauffage et de dégel du fluide.
De préférence, ledit circuit de fluide 100 pourra former un circuit d'urée destiné à la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur, notamment d'un moteur de véhicule, un circuit de lave-glace destiné au nettoyage de surfaces vitrées (pare-brise, optiques de phares, rétroviseurs, etc.) d'un véhicule, un circuit de refroidissement utilisant une solution aqueuse comme fluide caloporteur, ou un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur du véhicule (typiquement d'un moteur à combustion assurant la propulsion dudit véhicule). L'invention concerne également un véhicule, notamment un véhicule automobile, tel qu'un véhicule terrestre à roues motrices, destiné par exemple au transport de personnes, qui est équipé d'un circuit de fluide 100 embarqué selon l'invention. L'invention concerne enfin un procédé de réchauffage faisant intervenir une étape d'alimentation sous tension alternative d'un circuit de bobinage de moteur à courant continu, selon l'une ou l'autre des caractéristiques décrites dans ce qui précède. A ce titre, l'invention concerne notamment l'utilisation, comme élément chauffant (permettant de réchauffer un corps 20, tel qu'un fluide 20 contenu dans un circuit de fluide 100), d'un circuit de bobinage 4 propulsif appartenant à un moteur électrique 2 à courant continu, ledit circuit de bobinage 4 propulsif étant agencé pour être normalement alimenté par une tension d'alimentation Uaiim continue qui présente une polarité choisie, positive ou au contraire négative, et qui permet audit circuit de bobinage 4 de mettre en mouvement ledit moteur 2 dans un sens de déplacement SI, S2 défini par la polarité de ladite tension d'alimentation Uaiim, réchauffement dudit circuit de bobinage 4 propulsif étant obtenu, sensiblement sans mise en mouvement du moteur 2, en appliquant (intentionnellement) audit circuit de bobinage 4 propulsif une tension d'alimentation Uaiim alternative de fréquence prédéterminée, dite « fréquence de réchauffage » FH, qui oscille d'une polarité positive à une polarité négative.
Plus particulièrement, l'invention concerne en tant que telle l'utilisation d'un circuit de bobinage 4 rotorique d'un moteur 2 à balais 7 comme élément chauffant résistif, par application d'une tension d'alimentation Uanm alternative aux bornes 4A, 4B dudit circuit de bobinage 4.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux seules variantes de réalisation décrites dans ce qui précède, l'homme du métier étant notamment à même d'isoler ou de combiner librement entre elles l'une ou l'autre des caractéristiques susmentionnées, ou de leur substituer des équivalents.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de réchauffage destiné à réchauffer un corps (20), tel qu'un fluide (20) contenu dans un circuit de fluide (100), ledit dispositif de réchauffage comprenant au moins un élément chauffant (4) électrique, ainsi qu'au moins un module de commande (10) agencé pour alimenter électriquement ledit élément chauffant (4) afin que ledit élément chauffant (4) produise de la chaleur destinée au corps (20) à réchauffer, ledit dispositif (1) étant caractérisé en ce que ledit élément chauffant (4) est formé par un circuit de bobinage (4) propulsif d'un moteur électrique (2) à courant continu qui, lorsqu'il est alimenté électriquement par une tension d'alimentation (Uaiim) continue appropriée, présentant une polarité donnée, génère un effort d'entraînement qui tend à entraîner le moteur (2) dans un sens de déplacement (SI, S2) qui est déterminé par la polarité de ladite tension d'alimentation (Uaiim), et en ce que le module de commande (10) comprend un mode d'activation dit « mode oscillant de réchauffage », conformément auquel ledit module de commande (10) provoque réchauffement du circuit de bobinage (4) propulsif en appliquant aux bornes (4A, 4B) dudit circuit de bobinage (4) une tension d'alimentation (Uanm) alternative dont la polarité passe alternativement et automatiquement, selon une fréquence dite « fréquence de réchauffage » (FH) prédéterminée, d'une première polarité à une seconde polarité opposée.
- 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module de commande (10) est agencé pour adopter sélectivement un mode d'activation parmi une pluralité de modes d'activation disponibles, comprenant d'une part le mode oscillant de réchauffage, selon lequel ledit module de commande (10) applique aux bornes (4A, 4B) du circuit de bobinage (4) propulsif une tension d'alimentation (Uaiim) alternative à la fréquence de réchauffage (FH), et d'autre part au moins un autre mode d'activation, dit « mode d'entraînement », selon lequel ledit module de commande (10) applique aux bornes (4A, 4B) du circuit de bobinage (4) propulsif une tension d'alimentation (Uanm) continue, de polarité constante, de manière à entraîner le moteur (2) dans un sens de déplacement (SI, S2) correspondant à ladite polarité.
- 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le module de commande (10) comprend un circuit de commutation (12) destiné à raccorder les bornes (4A, 4B) du circuit de bobinage (4) propulsif à une source de tension (11), ledit circuit de commutation (12) étant agencé pour pouvoir adopter sélectivement d'une part une première configuration de connexion (Config l), dans laquelle ledit circuit de commutation (12) assure l'application aux bornes (4A, 4B) du circuit de bobinage (4) propulsif d'une tension d'alimentation (Ua|im) continue possédant une première polarité constante, conformément à un premier mode d'activation dit « mode d'entraînement direct » qui permet d'entraîner le moteur (2) dans un premier sens de déplacement (SI), et d'autre part une seconde configuration de connexion (Config_2), dans laquelle ce même circuit de commutation (12) assure l'application aux bornes (4A, 4B) du circuit de bobinage (4) propulsif d'une tension d'alimentation (Uaiim) continue possédant une seconde polarité constante, inversée par rapport à la première polarité, conformément à un second mode d'activation dit « mode d'entraînement inversé » qui permet d'entraîner le moteur (2) dans un second sens de déplacement (S2) opposé au premier sens de déplacement, et en ce que, pour mettre en œuvre le « mode oscillant de réchauffage », conformément à un troisième mode d'activation, ledit circuit de commutation (12) passe en alternance, à la fréquence de réchauffage (FH) prédéterminée, de sa première configuration de connexion (Config_l) à sa seconde configuration de connexion (Config_2) puis inversement.
- 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le circuit de commutation (12) est formé par un pont en H, raccordé à une source de tension continue (11).
- 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que le module de commande (10) comprend un sélecteur (13) qui sélectionne la configuration de connexion (Configl, Config_2) du circuit de commutation (12) en fonction de la valeur prise par un signal d'entrée binaire, dit « signal de sélection » (Select), lequel peut prendre sélectivement une première valeur associée à la première configuration de connexion (Config l), et donc au premier sens de déplacement (SI) du moteur (2), ou une seconde valeur distincte de la première valeur et associée à la seconde configuration de connexion (Config_2), et donc au second sens de déplacement (S2), en ce que le mode d'entraînement direct est activé en plaçant le signal de sélection (Select) à sa première valeur, tandis que le mode d'entraînement inversé est activé en plaçant le signal de sélection (Select) à sa seconde valeur, et en ce que le mode oscillant de réchauffage est activé en utilisant un signal de sélection (Select) alternatif, qui alterne périodiquement, conformément à la fréquence de réchauffage (FH) choisie, entre la première valeur et la seconde valeur et réciproquement.
- 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la fréquence de réchauffage (FH) est comprise entre 50 Hz et 100 kHz, de façon plus préférentielle comprise entre 2 kHz et 30 kHz.
- 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le moteur électrique (2) à courant continu est un moteur rotatif à balais (7), et en ce que le circuit de bobinage (4) propulsif auquel le module de commande (10) applique la tension d'alimentation (UaMm) est un bobinage rotorique dudit moteur, alimenté par l'intermédiaire desdits balais (7).
- 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de commande (10) ajuste automatiquement la fréquence de réchauffage (FH) pour réguler le courant électrique, dit « courant de bobinage (14) », qui traverse le circuit de bobinage (4).
- 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de commande (10) comprend un mode d'activation dit « mode de transition » conformément auquel ledit module de commande (10) excite le circuit de bobinage (4) propulsif au moyen d'une tension d'alimentation (UaMm) alternative qui présente un rapport cyclique, dit « rapport cyclique d'inversion » (ainv), strictement compris entre 0% et 50%, ou respectivement strictement compris entre 50% et 100%, de manière à donner la prépondérance à un sens de déplacement (S2) par rapport à l'autre sens de déplacement (SI), et ainsi à combiner un échauffement du circuit de bobinage (4) propulsif avec une mise en mouvement en glissement progressif du moteur électrique (2) dans le sens de déplacement (S2) auquel ledit rapport cyclique d'inversion donne la prépondérance.
- 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (2) comporte, autour de son stator (5), une enveloppe collectrice de flux magnétique (16), sensiblement annulaire, réalisée dans un matériau métallique tel que du fer doux, et en ce que ladite enveloppe collectrice de flux magnétique (16) comporte une extension (17), formée d'un seul tenant avec ladite enveloppe (16), qui s'étend au-delà du stator (6) jusqu'à une zone-cible (18) prédéterminée, par exemple un corps de pompe (3) actionnée par le moteur (2), de manière à favoriser la collecte de chaleur en provenance du moteur (2) puis le transfert, par conduction, de ladite chaleur jusqu'à ladite zone-cible (18).
- 11. Circuit de fluide (100) caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de réchauffage (1) selon l'une des revendications précédentes destiné à assurer le réchauffage d'un fluide (20) transporté par ledit circuit de fluide (100) et dont le moteur électrique (2) est destiné à entraîner une pompe (3) assurant le pompage dudit fluide (20) au sein dudit circuit de fluide (100).
- 12. Véhicule équipé d'un circuit de fluide (100) embarqué selon la revendication 11, ledit circuit de fluide (100) formant de préférence un circuit d'urée destiné à la dépollution des gaz d'échappement d'un véhicule, un circuit de lave-glace destiné au nettoyage de surfaces vitrées d'un véhicule, un circuit de refroidissement utilisant une solution aqueuse comme fluide caloporteur, ou un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur du véhicule.
- 13. Utilisation, comme élément chauffant permettant de réchauffer un corps (20) tel qu'un fluide (20) contenu dans un circuit de fluide (100), d'un circuit de bobinage (4) propulsif appartenant à un moteur électrique (2) à courant continu, ledit circuit de bobinage (4) propulsif étant agencé pour être normalement alimenté par une tension d'alimentation (Uaiim) continue qui présente une polarité choisie, positive ou au contraire négative, et qui permet audit circuit de bobinage (4) de mettre en mouvement ledit moteur (2) dans un sens de déplacement (SI, S2) défini par la polarité de ladite tension d'alimentation, réchauffement dudit circuit de bobinage (4) propulsif étant obtenu, sensiblement sans mise en mouvement du moteur (2), en appliquant audit circuit de bobinage (4) propulsif une tension d'alimentation (UaMm) alternative de fréquence prédéterminée, dite « fréquence de réchauffage » (FH), qui oscille automatiquement d'une polarité positive à une polarité négative.
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