WO2018024963A1 - Procede de detection de blocage d'un moteur synchrone pour vehicule automobile - Google Patents

Procede de detection de blocage d'un moteur synchrone pour vehicule automobile Download PDF

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Xavier Goumain
Sylvain GRANDYOT
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Valeo Systemes Thermiques
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a lock of a brushless synchronous motor for a motor vehicle, comprising a stator provided with a plurality of coils and a rotor, said motor being devoid of a rotor position sensor.
  • the rotor is driven by a rotational movement.
  • the rotor is of internal type and rotates in the stator successively around each of the coils.
  • the rotor When the motor jams, the rotor no longer rotates around the coils; it then becomes immobile or enters a vibratory state, which causes an engine failure.
  • a motor comprises sensors, for example Hall effect, to know in real time the position of the rotor.
  • Such sensors make it possible to detect the blockages of the motor, because the rotor remains stationary in the stator.
  • a known method reconstructs the position of the rotor, in particular from the speed of rotation of the rotor.
  • the object of the invention is to overcome this disadvantage.
  • the subject of the invention is a method for detecting the locking of a brushless synchronous motor for a motor vehicle, comprising a stator provided with a plurality of coils and a rotor, said motor being without a rotor position sensor, said method comprising at least one sequence of two steps:
  • the blocking of the rotor is detected thanks to a criterion relating to the amplitude of the counter-electromotive force, which proves to be much more discriminating than the speed criterion of the prior art.
  • the method comprises a step of determining the threshold value.
  • the threshold value is an experimental or modeled value of the counter-electromotive force in a normal operating state of the engine reduced by a given value.
  • the method comprises a step of estimating the amplitude of the counter-electromotive force, prior to the comparison step.
  • the threshold value is between 300 mV and 750 mV, and preferably between 450 mV and 550 mV.
  • the method comprises an engine blocking indication step if the value of the counter electromotive force is less than or equal to the threshold value.
  • the method comprises a step of stopping and then restarting the motor if the amplitude of the back electromotive force is less than or equal to the threshold value.
  • the method comprises at least a second sequence of two stages of comparison and of blocking determination then a step of stopping and then restarting the motor if, in said at least second sequence of two steps, the amplitude of the back electromotive force is less than or equal to the threshold value.
  • the method comprises at least a third sequence of two comparison and blocking determination steps and a motor blocking indication step if, in said at least third sequence of two stages of comparison and blocking determination, the value of the counter electromotive force is less than or equal to the threshold value.
  • the subject of the invention is also a use of the method for detecting the blocking of an engine of a brushless synchronous motor as described above with a motor of a ventilator of a vehicle heating, ventilation and / or air conditioning device. automobile.
  • the invention also relates to a computer program comprising a sequence of instructions implementing the steps of the method as described above when they are executed by a processor.
  • the invention also relates to a non-transitory storage medium readable by computer comprising a computer program as described.
  • FIG. 1 illustrates a timing diagram of an engine blocking detection method according to the present invention
  • FIG. 2 illustrates an evolution over time of an amplitude of a back electromotive force generated respectively in a normal operating state of the motor (solid line curve) and in a blocking state (curve in broken lines) .
  • Lock detection method
  • the invention relates to a method for detecting a lock of a brushless synchronous motor for a motor vehicle, comprising a stator provided with a plurality of coils and a rotor, said motor being devoid of a rotor position sensor.
  • Blocking the engine means in particular that the rotor is stationary or in a vibratory state.
  • the method 1 comprises at least one sequence of two steps:
  • the method 1 comprises a preliminary step of determining the threshold value S, referenced 4.
  • the threshold value S is an experimental or modeled value of the counter-electromotive force in a normal operating state of the motor, Fn, minus a given value, denoted by ⁇ .
  • said given value ⁇ is between 10% of the value Fn and 50% of the value Fn.
  • the method 1 comprises a step 5 for estimating the amplitude of the counter-electromotive force, prior to the comparison step 2.
  • the magnitude of the counter-electromotive force is estimated from a calculation based on: - the currents measured in the motor phases,
  • the method advantageously comprises several sequences of the two steps 2 and 3 in order to verify that the result of the first sequence is not erroneous.
  • the method 1 then comprises a step 6 of stopping and then restarting the engine.
  • the method comprises a second sequence of the two steps 2 and 3.
  • the method comprises a step 6 of stopping and then restarting the motor, followed by a third sequence of steps 2 and 3.
  • the method comprises a blocking indication step. of the engine, referenced 7.
  • the method 1 comprises the motor blocking indication step 7 if the value of the counter-electromotive force is less than or equal to the threshold value at the end of step 3 of FIG. the first sequence.
  • FIG. 2 illustrates experimental results for a motor at a speed of 400 rpm in normal operation (curve 21) and in a state vibratory (curve 22).
  • the amplitude Fn of the counter-electromotive force is of the order of 1 V, as illustrated in curve 21 of FIG.
  • Curve 22 illustrates a locking of the rotor in a vibratory state.
  • the magnitude of the counter-electromotive force is of the order of 250 mV.
  • the threshold value S is chosen between 300 mV and 750 mV, and in particular between 450 mV and 550 mV.
  • the threshold value S is chosen on the order of 50% of the value F, that is to say of the order of 500 mV.
  • the method 1 detects the blocking of the rotor.
  • a single criterion on the amplitude of the back electromotive force makes it possible to reliably determine a problem of blocking the motor, whatever the speed of the rotor.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de détection de blocage d'un moteur synchrone sans balai pour véhicule automobile, comprenant un stator muni d'une pluralité de bobines et un rotor, ledit moteur étant dépourvu de capteur de position du rotor, ledit procédé comprenant au moins une séquence de deux étapes : - une étape de comparaison (2) d'une valeur d'une force contre-électromotrice générée par une rotation du rotor au passage devant chacune desdites bobines à une valeur seuil, et - une étape de détermination de blocage (3) selon un résultat de l'étape de comparaison.

Description

PROCEDE DE DETECTION DE BLOCAGE D'UN MOTEUR SYNCHRONE
POUR VEHICULE AUTOMOBILE
L'invention a pour objet un procédé de détection de blocage d'un moteur synchrone sans balai pour véhicule automobile, comprenant un stator muni d'une pluralité de bobines et un rotor, ledit moteur étant dépourvu de capteur de position du rotor.
De manière connue, pour que le moteur puisse convertir une énergie électrique en énergie mécanique, le rotor est animé d'un mouvement de rotation.
Généralement, le rotor est de type interne et tourne dans le stator successivement autour de chacune des bobines.
Quand le moteur se bloque, le rotor ne tourne plus autour des bobines ; il devient alors immobile ou entre dans un état vibratoire, ce qui engendre une panne moteur.
Usuellement, un moteur comporte des capteurs, par exemple à effet Hall, pour connaître en temps réel la position du rotor.
De tels capteurs permettent de détecter les blocages du moteur, du fait que le rotor reste immobile dans le stator.
Néanmoins, de tels capteurs ont un coût non négligeable et il peut être avantageux de ne pas intégrer ces capteurs au moteur.
Dans ce cas, un procédé connu reconstruit la position du rotor à partir notamment de la vitesse de rotation du rotor.
Toutefois, pour des vitesses faibles du rotor, on constate que les blocages du moteur ne sont pas correctement détectés par ce procédé.
Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détection de blocage d'un moteur synchrone sans balai pour véhicule automobile, comprenant un stator muni d'une pluralité de bobines et un rotor, ledit moteur étant dépourvu de capteur de position du rotor, ledit procédé comprenant au moins une séquence de deux étapes :
- une étape de comparaison d'une amplitude d'une force contre- électromotrice générée par une rotation du rotor au passage devant chacune desdites bobines à une valeur seuil, et
- une étape de détermination de blocage selon un résultat de l'étape de comparaison.
Ainsi, le blocage du rotor est détecté grâce à un critère relatif à l'amplitude de la force contre-électromotrice, qui s'avère bien plus discriminant que le critère de vitesse de l'art antérieur.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape de détermination de la valeur seuil.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la valeur seuil est une valeur expérimentale ou modélisée de la force contre-électromotrice dans un état de fonctionnement normal du moteur diminuée d'une valeur donnée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape d'estimation de l'amplitude de la force contre-électromotrice, préalablement à l'étape de comparaison.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la valeur seuil est comprise entre 300 mV et 750 mV, et de préférence entre 450 mV et 550 mV.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape d'indication de blocage du moteur si la valeur de la force contre- électromotrice est inférieure ou égale à la valeur seuil.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape d'arrêt puis de redémarrage du moteur si l'amplitude de la force contre-électromotrice est inférieure ou égale à la valeur seuil.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend au moins une deuxième séquence de deux étapes de comparaison et de détermination de blocage puis une étape d'arrêt puis de redémarrage du moteur si, dans ladite au moins deuxième séquence de deux étapes, l'amplitude de la force contre-électromotrice est inférieure ou égale à la valeur seuil.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une au moins une troisième séquence de deux étapes de comparaison et de détermination de blocage puis une étape d'indication de blocage du moteur si, dans ladite au moins troisième séquence de deux étapes de comparaison et de détermination de blocage, la valeur de la force contre- électromotrice est inférieure ou égale à la valeur seuil.
L'invention a également pour objet une utilisation du procédé détection de blocage d'un moteur d'un moteur synchrone sans balai tel que décrit précédemment à un moteur d'un ventilateur d'un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile.
L'invention a également pour objet un programme d'ordinateur comprenant une suite d'instructions mettant en œuvre les étapes du procédé tel que décrit précédemment lorsqu'elles sont exécutées par un processeur.
L'invention a également pour objet un support de stockage non transitoire lisible par ordinateur comprenant un programme d'ordinateur tel que décrit.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre un chronogramme d'un procédé de détection de blocage d'un moteur selon la présente invention ; et
- la figure 2 illustre une évolution au cours du temps d'une amplitude d'une force contre-électromotrice générée respectivement dans un état de fonctionnement normal du moteur (courbe en trait plein) et dans un état de blocage (courbe en traits discontinus). Procédé de détection de blocage
L'invention a pour objet un procédé de détection de blocage d'un moteur synchrone sans balai pour véhicule automobile, comprenant un stator muni d'une pluralité de bobines et un rotor, ledit moteur étant dépourvu de capteur de position du rotor.
Le procédé est référencé 1 sur les figures.
Par blocage du moteur, on entend en particulier que le rotor est immobile ou dans un état vibratoire.
Comme visible sur la figure 1 , le procédé 1 comprend au moins une séquence de deux étapes :
- une étape de comparaison 2 d'une amplitude F d'une force contre- électromotrice générée par une rotation du rotor au passage devant chacune desdites bobines à une valeur seuil S, et
- une étape de détermination de blocage 3 selon un résultat de l'étape de comparaison 2.
De préférence, le procédé 1 comprend une étape préalable de détermination de la valeur seuil S, référencée 4.
Avantageusement, la valeur seuil S est une valeur expérimentale ou modélisée de la force contre-électromotrice dans un état de fonctionnement normal du moteur, Fn, diminuée d'une valeur donnée, notée ε.
Par exemple, ladite valeur donnée ε est comprise entre 10 % de la valeur Fn et 50 % de la valeur Fn.
Comme visible sur la figure 1 , le procédé 1 comprend une étape d'estimation 5 de l'amplitude de la force contre-électromotrice, préalablement à l'étape de comparaison 2.
L'amplitude de la force contre-électromotrice est estimée d'un calcul basé sur : - les courants mesurés dans les phases du moteur,
- un modèle numérique du moteur (tenant compte d'une valeur d'inductance et de résistance d'une phase).
L'estimation de l'amplitude de la force contre-électromotrice est connue d'une note d'application AN1078 de la société dénommée Microchip Technology.
Si la valeur de la force contre-électromotrice est inférieure ou égale à la valeur seuil S, le procédé comprend avantageusement plusieurs séquences des deux étapes 2 et 3 afin de vérifier que le résultat de la première séquence n'est pas erroné.
Dans ce cas, le procédé 1 comprend alors une étape 6 d'arrêt puis de redémarrage du moteur.
Ensuite, le procédé comprend une deuxième séquence des deux étapes 2 et 3.
Si le résultat de l'étape de détermination de blocage indique encore que la valeur de la force contre-électromotrice est inférieure ou égale à la valeur seuil S, alors, à nouveau, le procédé comprend une étape 6 d'arrêt puis de redémarrage du moteur, suivie d'une troisième séquence des étapes 2 et 3.
Si le résultat de l'étape de détermination de blocage indique à l'issue de la troisième séquence indique que la valeur de la force contre- électromotrice est inférieure ou égale à la valeur seuil S, le procédé comprend une étape d'indication de blocage du moteur, référencée 7.
Dans un mode de réalisation plus simple, le procédé 1 comprend l'étape 7 d'indication de blocage du moteur si la valeur de la force contre- électromotrice est inférieure ou égale à la valeur seuil à l'issue de l'étape 3 de la première séquence.
La figure 2 illustre des résultats expérimentaux pour un moteur à une vitesse de 400 tr/min en fonctionnement normal (courbe 21 ) et dans un état vibratoire (courbe 22).
Pour une force contre-électromotrice de 2,4 V pour 1000 tr/min, l'amplitude Fn de la force contre-électromotrice est de l'ordre de 1 V, comme illustré dans la courbe 21 de la figure 2.
La courbe 22 illustre un blocage du rotor dans un état vibratoire.
Dans cet état, l'amplitude de la force contre-électromotrice est de l'ordre de 250 mV.
La valeur seuil S est choisie comprise entre 300 mV et 750 mV, et notamment entre 450 mV et 550 mV.
De préférence, la valeur seuil S est choisie de l'ordre de 50 % de la valeur F, c'est-à-dire de l'ordre de 500 mV.
L'amplitude mesurée dans l'état vibratoire étant inférieure à la valeur seuil S, le procédé 1 détecte le blocage du rotor.
Avantages
Grâce au procédé selon la présente invention, un seul critère sur l'amplitude de la force contre-électromotrice permet de déterminer de façon fiable un problème de blocage du moteur, quelle que soit la vitesse préalable du rotor.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de détection de blocage d'un moteur synchrone sans balai pour véhicule automobile, comprenant un stator muni d'une pluralité de bobines et un rotor, ledit moteur étant dépourvu de capteur de position du rotor, ledit procédé comprenant au moins une séquence de deux étapes :
- une étape de comparaison (2) d'une amplitude (F) d'une force contre- électromotrice générée par une rotation du rotor au passage devant chacune desdites bobines à une valeur seuil (S), et
- une étape de détermination de blocage (3) selon un résultat de l'étape de comparaison (2).
2. Procédé de détection de blocage selon la revendication 1 , comprenant une étape de détermination (4) de la valeur seuil (5).
3. Procédé de détection de blocage selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la valeur seuil (S) est une valeur expérimentale ou modélisée de la force contre-électromotrice dans un état de fonctionnement normal du moteur (Fn) diminuée d'une valeur donnée (ε).
4. Procédé de détection de blocage selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape d'estimation de l'amplitude de la force contre-électromotrice, préalablement à l'étape de comparaison.
5. Procédé de détection de blocage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la valeur seuil (S) est comprise entre 300 mV et 750 mV, et de préférence entre 450 mV et 550 mV.
6. Procédé de détection de blocage selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape d'indication de blocage du moteur (7) si la valeur de la force contre-électromotrice (F) est inférieure ou égale à la valeur seuil (S).
7. Procédé de détection de blocage selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant une étape d'arrêt puis de redémarrage du moteur (6) si l'amplitude de la force contre-électromotrice (F) est inférieure ou égale à la valeur seuil (S).
8. Procédé de détection de blocage selon la revendication précédente, comprenant au moins une deuxième séquence de deux étapes de comparaison et de détermination de blocage (2, 3) puis une étape d'arrêt puis de redémarrage du moteur (6) si, dans ladite au moins deuxième séquence de deux étapes, l'amplitude de la force contre-électromotrice (F) est inférieure ou égale à la valeur seuil (S).
9. Procédé de détection de blocage selon la revendication précédente, comprenant une au moins une troisième séquence de deux étapes de comparaison et de détermination de blocage (2, 3) puis une étape d'indication de blocage du moteur si, dans ladite au moins troisième séquence de deux étapes de comparaison et de détermination de blocage (2, 3), la valeur de la force contre-électromotrice (F) est inférieure ou égale à la valeur seuil (S).
10. Utilisation du procédé détection de blocage d'un moteur d'un moteur synchrone sans balai selon l'une des revendications précédentes à un moteur d'un ventilateur d'un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile.
1 1 . Programme d'ordinateur comprenant une suite d'instructions mettant en œuvre les étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 9 lorsqu'elles sont exécutées par un processeur.
12. Support de stockage non transitoire lisible par ordinateur comprenant un programme d'ordinateur selon la revendication précédente.
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