Brevet FR2616930A1 — publié le 19881223

- 1- DISPOSITIF DE COMMANDE DE SECURITE D'UN ACTUATEUR DE TYPE ELECTROVANNE BATTANTE A SOLENOIDE La présente invention se rapporte à un dispositif de commande de sécurité d'actuateurs du type électrovanne battante à solénoïde qui est utilisé notamment dans les bottes de vitesses automatiques. Depuis plusieurs années, sont apparus notamment des systèmes de pilotage électronique d'injection d'essence ou de gazole, de transmission automatique, d'organe de freinage, d'organe de direction, d'organe de suspension utilisant, parmi d'autres actuateurs électrohydrauliques, des électrovannes battantes à solénolde de type injecteur de carburant ou de type modulateur de pression par exemple. Très généralement, ces actuateurs sont du type à solénoïde et présentent la particularité d'avoir un canal hydraulique qui a notamment pour caractéristique de pouvoir s'ouvrir et se fermer très rapidement un très grand nombre de fois sans dégradation fonctionnelle pendant la durée de vie du produit. C'est la force électromagnétique développée par le sQlénoïde dans le circuit magnétique de l'actuateur qui permet la fermeture ou l'ouverture du canal hydraulique par déplacement d'un équipage mobile qui peut être constitué par exemple soit directement par un noyau plongeur, une bille, un plateau, etc. qui se trouve dans le flux magnétique, soit indirectement par un tiroir hydraulique isolé magnétiquement de l'actuateur mais actionné par un noyau plongeur, une bille, un plateau, etc. qui se trouve dans le flux magnétique. Quand le solénolde n'est pas alimenté, c'est la force exercée par la pression du fluide lui-même et/ou par l'action d'un ressort qui provoque inversement l'ouverture ou la fermeture du canal hydraulique. Très généralement, afin de réduire au maximum la durée de déplacement de l'équipage mobile qui perturbe la réponse -2- fonctionnelle de l'actuateur, la résistance du solénoïde est choisie la plus petite possible. Cet aménagement augmente la croissance ou la décroissance du courant dans le solénoïde dès l'apparition de l'ordre d'activation ou de désactivation pour faire croltre ou pour faire décroître plus rapidement la force électromagnétique. De manière à réduire l'énergie dissipée par l'actionneur quand l'ordre d'activation est maintenu après que l'équipage mobile soit en butée de course et lorsque le courant qui traverse le solénoïde atteint une valeur dite "appel", le courant est réduit et seulement maintenu par un dispositif électronique de limitation à une valeur dite "maintien". Il est clair que toute anomalie électrique - court-circuit, circuit ouvert, résistance anormale - affectant le fonction- nement d'un tel actuateur peut avoir des conséquences très préjudiciables sur le bon fonctionnement de l'organe commandé, sur sa tenue mécanique et même sur la sécurité des occupants du véhicule. Pour faire face à ce problème, les dispositifs connus de surveillance et de coupure associés aux électrovannes battantes à solénoïde décrites ci-dessus sont inefficaces. Ces dispositifs sont, en effet, généralement conçus de telle manière que la surveillance du bon fonctionnement électrique de l'électrovanne est faite par mesure de l'intensité du courant traversant le solénoïde et/on la tension présente soit directement à ses bornes, soit aux bornes de l'organe de commutation électrique de pilotage placé en série avec l'électrovanne et par analyse comparée et synchrone des valeurs mesurées par rapport à des gabarits connus représentant les différentes combinaisons possibles lors de bons ou de mauvais fonctionnements du dispositif. Dans le cas des électrovannes battantes, les valeurs de l'intensité du courant traversant le solénoïde et la tension à ses bornes ou aux bornes de l'organe de commutation sont essentiellement variables dans le temps, à 3- cause notamment de l'action du système de limitation du courant et ne peuvent, par conséquent, pas être comparées simplement-à des gabarits établis à l'avance, ce qui rend inefficace un tel mode de diagnostic d'une anomalie de fonctionnement. Le principe d'isolement de l'électrovanne vis-à-vis de ses liaisons électriques est, en général, mis en oeuvre par la coupure du circuit en aval de l'électrovannepar action directe sur l'organe de commutation lui- même ou, mieux encore, par coupure complémentaire du circuit en amont de l'électrovanne par action sur un dispositif passant/non-passant approprié, de manière à réaliser une isolation galvanique complète des 2 sorties de l'électrovanne dont on désire couper l'alimentation. L'objet de la présente invention, qui est une commande de sécurité d'une électrovanne battante à solénoïde, consiste à mesurer la durée que met l'intensité du courant à croître par effet selfique dans le solénolde qui vient d'être activé, entre l'instant du début de conduction et l'instant o le courant atteint une valeur prédéterminée. Cette durée est significative du bon ou du mauvais fonctionnement électrique de l'électrovanne. L'invention sera mieux comprise en se référant au schéma n 1 qui représente un exemple deréalisation d'un tel dispositif o l'on reconnaît en i la ligne générale positive de la source d'alimentation du véhicule qui est reliée par l'intermédiaire du fusible 2 au conducteur 3 du circuit d'alimentation du calculateur électronique de pilotage 4 de l'électrovanne 5. La ligne générale négative de la source d'alimentation 6 est reliée au conducteur de masse 7 du même circuit d'alimentation du dispositif de pilotage 4. Le conducteur 3 d'alimentation positive est relié par l'intermédiaire de la diode 8 à la fois au dispositif de commande 9, au dispositif de contrôle de 26 16930 - 4 - courant 10, à l'électrovanne 5.par le conducteur et enfin à la cathode de la diode 12 dont l'anode retourne par le fil 13 à l'autre borne de l'électrovanne 5 ainsi qu'à la sortie de puissance 14 du dispositif de contrôle de courant 10. Le courant qui traverse l'électrovanne 5 et qui vient du conducteur positif 3 lorsque le dispositif de commande 9 donne l'ordre d'activation au dispositif de contrôledu courant 10 qui sont reliés entre eux par les bornes 15 et 16, le conducteur 17 passe en amont de l'électrovanne 5 par la diode 8 et le conducteur 11 et en aval passe par le conducteur 13 et entre par la borne de puissance 14 du dispositif de contrôle de courant 10 et ressort par la borne 18 puis entre à la borne 19 de la résistance shunt 20, la traverse et retourne par le conducteur 21 à la ligne d'alimentation de masse 7. La ligne 21 est également reliée à la borne 22 du dispositif de commande 9 et à la borne 23 du dispositif de contrôle de courant 10 afin de les connecter à la ligne d'alimentation de masse 7. La borne 19 du shunt est raccordée au dispositif de contrôle de courant 10 par la borne 24 et au dispositif de commande 9 par la borne 25. La liaison 26 à trois états logiques est raccordée au dispositif de commande 9 et fournit les signaux de diagnostic du calculateur 4. Le rôle du fusible 2 est, entre autres, de protéger la liaison 11 qui achemine le courant du calculateur électronique 4 à l'électrovanne 5, situé en général à deux endroits différents dans le véhicule, et qui peut en cas d'anomalie de fonctionnement venir toucher la masse et provoquer un court-circuit de la source d'alimentation du véhicule. Le rôle de la diode 8 est de protéger l'ensemble du calculateur 4 contre les inversions de polarité de la source d'alimentation du véhicule. 26 1 6930 -5- Le r8le de la diode 12 est d'assurer la protection du dispositif de limitation du courant 10 contre la surtension développée par effet selfique de l'électrovanne 5. On comprendra mieux le fonctionnement de l'exemple de réalisation en se reportant à la figure 2 qui représente la forme d'onde du courant circulant dans l'électrovanne 5. On reconnaît notamment la montée libre du courant jusqu'à la valeur IA dite "intensité d'appel" qui devrait atteindre la valeur U/R (U étant la tension aux bornes de l'électrovanne 5 et R sa résistance) si la durée d'activation TA était très grande vis-àvis de la constante de temps resisto-selfique de l'électrovanne. A partir de la valeur IA, le dispositif de limitation de courant 10 qui présentait une chute de tension très faible, entre en action et régule le courant à la valeur IM dite "intensité de maintien" tant que l'ordre d'activation, venant de la borne 15 du dispositif de commande 9, est maintenu à l'entrée 16 du dispositif de limitation du courant 10 (durée TA de la figure 2). Lorsque l'ordre de désactivation donné par le dispositif de commande 9 apparaît, le dispositif de limitation 10 se coupe de façon'à interrompre le courant dans l'électrovanne 5 (durée TD de la figure 2). Le cycle peut alors reprendre par succession de durées TA et TD. Le principe de détection d'une anomalie de fonctionnement électrique de l'électrovanne 5 ou d'une anomalie de continuité des liaisons 11 et 13 est de surveiller l'instant o le courant qui croit dans l'électrovanne 5 pendant la phase d'activation TA du dispositif de limitation du courant 10 atteint une valeur IS dite "intensité de seuil" comprise évidemment entre 0 et la valeur d'appel IA. Pour ce faire, la tension présente au borne de la résistance shunt 20 parcourue par le courant traversant l'électrovanne 5 est envoyée entre les bornes 25 et 22 du dispositif de commande 9 afin d'être -6- comparée à une tension comme représentative de l'intensité de seuil IS. Le dispositif de commande 9 est notamment conçu pour mesurer le temps qui s'écoule entre le début de la durée d'activation du courant dans l'électrovanne 5 et le moment o le courant de l'lectrovanne 5, qui croIt, atteint le seuil de valeur IS. Ce temps est envoyé à un comparateur de durée qui signale les écarts avec, ou la conformité a une durée comprise entre TS - AT et TS + AT correspondant à l'apparition de la valeur IS dans une situation correcte en tenant compte des tolérances ou dérives éventuelles de fonctionnement. Une durée anormale commaonde par la liaison 17 l'ouverture du dispositif de limitation du courant 10 afin de couper le courant dans l'électrovanne 5 et place l'état logique de la liaison 26 de diagnostic parmi les trois états possibles dans un état approprié correspondant à la détection de l'anomalie de fonctionnement. Une durée trop courte signale soit un courtcircuit de l'électrovanne 5, soit une valeur de résistance anormalement faible, soit un court-circuit à la ligne positive d'alimentation de la liaison 13. Une durée trop longue signale soit une coupure de l'électrovanne 5, soit une coupure de ses liaisons 11 ou 13, soit un court-circuit à la masse d'une ou des deux liaisons 11 et 13 juste avant que le fusible 2 fonde, soit une coupure entre les bornes 14 et 18 du dispositif de commande 9. Il faut remarquer que la rapidité de détection est d'autant plus grande que le cycle activation/désactivation de l'électrovanne 5 (TA + TD) est court. Bien entendu, de nombreuses variantes à la réalisation décrite peuvent 8tre envisagées sans pour autant sortir du domaine de l'invention. On peut citer par exemple soit la modification du 26 16930 7 - branchement de l'électrovanne (par exemple liaison électrique directe à la ligne négative d'alimentation du véhicule), soit l'utilisation d'un tel principe pour contrôler n'importe quel dispositif selfique tel que capteur ou actionneur ayant la particularité, ou bien de fonctionner sous tension pulsée, ou bien d'avoir la possibilité sans gêner leur action d'être interrompu momentanément dans leur fonctionnement pour leur appliquer un échelon de tension afin de contr8ler leur fonctionnement en utilisant le principe qui fait l'objet de la présente invention. 26 16930 _ 8- REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande de sécurité d'un actuateur du type électrovanne (5) battante à soléinoïde, notamment pour boîte de vitesses automatique, comportant un dispositif de contr8le de courant (10) caractérisé en ce qu'il comporte une résistance shunt (20) de mesure de courant dudit dispositif de contr6le de courant (10) et un bottier de commande (9) qui mesure la durée entre l'instant O de départ d'alimentation de l'électro- vanne (5) et l'instant o le courant atteint une intensité de seuil IS qui compare ladite durée à un temps TS + A T qui caractérise le bon fonctionnement de l'électrovanne (5) de manière que, lorsque ce temps n'est pas respecte le bottier de commande (9) agisse sur le dispositif de contr8le de courant (10) par l'intermédiaire du conducteur (17) pour couper l'alimentation de ladite électrovanne (5). 2 - Dispositif de commande selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un fusible (2) est disposé sur la ligne générale positive (1) de la source d'alimentation de manière à protéger l'électrovanne (5) et ses conducteurs (11) et (13) d'un court-circuit. 3 - Dispositif de commande selon la revendication 1 caractérisé en ce que, lorsque la durée est différente du temps TS + A T, le bottier de commande (9) place la liaison (26) de diagnostic du calculateur (4) parmi les trois états possibles, dans un état approprié correspondant à la détection de l'anomalie de fonctionnement.