Brevet FR2824968A1 — publié le 20021122

SYSTEME DE CONTROLE POUR CALCULATEUR D'ANGLE ELECTRIQUE La présente invention se rapporte à un système de contrôle destiné à un micro-ordinateur qui calcule l'angle électrique d'un rotateur. Le système de direction à assistance électrique d'un véhicule applique à un moteur un courant d'assistance basé sur un signal de couple reçu d'un capteur de couple. Le signal de couple indique le couple appliqué au volant de direction. Le moteur est commandé par le courant d'assistance de manière à apporter une énergie d'assistance pour la rotation du volant de direction. Le conducteur peut ainsi bien diriger le véhicule. Le micro-ordinateur du système de direction à assistance électrique comprend un calculateur d'angle électrique destiné à calculer l'angle électrique du moteur. L'angle électrique calculé est renvoyé de façon à être utilisé pour commander le circuit d'attaque du moteur. Toutefois, le micro-ordinateur calcule quelquefois mal l'angle électrique du fait de la température ambiante et/ou des bruits. Dans ce cas, la valeur du courant d'assistance qui doit être appliqué au moteur est commandée en se basant sur un angle électrique de réaction imprécis. Il en résulte que la force auxiliaire de direction est apportée de manière excessive ou insuffisante. Le conducteur ne peut pas alors bien diriger le véhicule. Afin de surmonter ce problème, on propose que le système de direction assistée comprenne un système de contrôle pour le calculateur d'angle électrique. Le système de contrôle calcule l'angle électrique du moteur de manière indépendante, et compare ensuite l'angle électrique calculé avec l'angle électrique calculé par le calculateur d'angle électrique. Si la durée du désaccord entre les angles électriques atteint une longueur prédéterminée, il est décidé qu'une panne est survenue dans le micro-ordinateur. Le moteur est alors stoppé et le micro-ordinateur est bloqué. On propose deux types de systèmes de contrôle. L'un comprend un circuit de supervision destiné à contrôler un temporisateur chien de garde (WD) du micro-ordinateur à partir de l'extérieur. L'autre comprend un micro-ordinateur de supervision, distinct du micro-ordinateur qui commande le circuit d'attaque du moteur, et qui calcule ainsi l'angle électrique du moteur de façon redondante. La panne du micro-ordinateur est détectée par comparaison des angles électriques calculés par le micro-ordinateur et le microordinateur de supervision. Dans le cas du premier des systèmes de contrôle, le circuit de supervision ne peut pas détecter une panne dans le micro-ordinateur si le temporisateur WD ne peut pas détecter la panne. Dans le cas du second des systèmes de contrôle, les coûts sont élevés du fait que les micro-ordinateurs doivent être disposés de façon redondante. C'est donc un objectif de la présente invention de fournir un système de surveillance simple et réduisant le coût destiné à détecter une panne dans un micro-ordinateur qui calcule l'angle électrique d'un rotateur. Un système de contrôle selon la présente invention comprend un moteur de commande d'un rotateur, un capteur d'angle de rotation destiné à détecter l'angle du rotateur, un micro-ordinateur, un moyen générateur de signaux de supervision, un moyen comparateur et un moyen détecteur de défaut. Le micro-ordinateur comprend un moyen calculateur d'angle et un moyen générateur de signaux de commande. Le moyen calculateur d'angle calcule l'angle du rotateur en se basant sur un signal d'excitation délivré au capteur d'angle de rotation et un signal de sortie délivré par le capteur d'angle de rotation. Le moyen générateur de signal de commande génère un signal électrique de commande qui indique un premier domaine d'angles auquel appartient l'angle calculé par le moyen calculateur d'angle. Le moyen générateur de signaux de supervision génère un signal électrique de supervision qui indique un deuxième domaine d'angles auquel appartient l'angle détecté par le capteur d'angle de rotation, en se basant sur un signal intermédiaire obtenu comme un résultat de la multiplication de l'angle détecté au moyen du capteur d'angle de rotation par un signal d'excitation délivré au capteur d'angle de rotation. Le moyen comparateur compare le premier domaine d'angles indiqué par le signal de commande avec le deuxième domaine d'angles indiqué par le signal de supervision. Le moyen détecteur de défaut détermine qu'une panne survient dans le micro-ordinateur quand le moyen comparateur détermine que le premier domaine d'angles est en désaccord avec le deuxième domaine d'angles. Il est préférable que le micro-ordinateur soit réinitialisé quand la durée de la panne détectée par le moyen détecteur de défaut dépasse un seuil prédéterminé. Après quoi l'énergie est fournie au moteur si le moyen détecteur de défaut ne détecte pas de panne dans le microordinateur. En variante, la transmission d'énergie au moteur peut être interrompue et le micro-ordinateur peut être bloqué, quand la durée de la panne détectée par le moyen détecteur de défaut dépasse le seuil prédéterminé. L'invention, associée aux objectifs, caractéristiques et avantages additionnels de celle-ci, sera mieux comprise à partir de la description suivante, des revendications annexées et des dessins qui l'accompagnent dans lesquels : la figure 1 est un bloc-diagramme montrant un système de contrôle selon un mode de réalisation de la présente invention incorporé dans un système de direction assistée et les autres parties du micro-ordinateur du système de direction assistée ; la figure 2 est un tableau logique utilisé par le micro-ordinateur pour générer un signal de commande codé correspondant à l'angle électrique calculé par le microordinateur en se basant sur les signaux de sortie délivrés par un capteur d'angle de rotation ; la figure 3 est un graphique montrant comment le système de contrôle génère les signaux de sortie sinusoïdal et cosinusoïdal utilisés pour générer un signal de supervision codé correspondant à l'angle électrique détecté par le capteur d'angle de rotation ; et la figure 4 est un tableau logique utilisé par le système de contrôle pour générer le signal de supervision codé correspondant à l'angle électrique en se basant sur les signaux de sortie sinusoïdal et cosinusoïdal. La présente invention sera décrite en faisant référence à un mode de réalisation et à des modifications. Un système de contrôle selon un mode de réalisation de la présente invention est incorporé dans le système de direction à assistance électrique d'un véhicule pour le contrôle d'un micro-ordinateur du système de direction assistée. Si l'on se réfère à la figure 1, le système de direction assistée comprend un moteur sans balais 7 destiné à fournir l'énergie d'assistance pour la rotation du volant de direction et un circuit d'attaque 6 de celui-ci, et comprend de plus le micro-ordinateur Mc destiné à commander le circuit d'attaque 6. Un capteur d'angle de rotation (résolveur) 11 est relié au moteur 7. Dans le micro-ordinateur Mc, un signal de commande est appliqué à un convertisseur commande/courant 1. Le signal de commande est généré en se basant sur des signaux délivrés par un capteur de vitesse du véhicule et un capteur de couple. Le capteur de couple détecte le couple appliqué au volant de direction. Le convertisseur commande/courant 1 délivre un courant de commande Riq*, qui est appliqué à un convertisseur dq/triphasé 4 comme composante Vq* selon l'axe q d'une tension de commande. D'autre part, un courant de magnétisation est appliqué au convertisseur dq/triphasé 4 comme composante Vd* selon l'axe d de la tension de commande. Le convertisseur dq/triphasé 4 convertit la tension de commande qui comprend la composante Vq* selon l'axe q et la composante Vd* selon l'axe d en tensions triphasées Vu, Vv, Vw, qui sont appliquées à un modulateur de largeur d'impulsion (PWM) 5. Le PWM 5 délivre au circuit d'attaque 6 des courants pulsés correspondant aux tensions triphasées Vu, Vv, Vw. Le circuit d'attaque 6 applique ensuite les courants d'assistance au moteur 7 par trois fils correspondant aux phases respectives U, V, W. Le capteur d'angle de rotation 11 reçoit un signal d'excitation Ex, et détecte ainsi l'angle électrique du moteur 7. Le calculateur d'angle 12 calcule l'angle électrique du moteur 7 en se basant sur les signaux reçus du capteur d'angle de rotation 11. L'angle électrique du moteur 7 est corrélé avec l'angle de rotation réel du moteur 7. Le calculateur d'angle électrique 12 délivre un signal de réaction qui indique l'angle électrique calculé au convertisseur dq/triphasé 4. Un convertisseur triphasé/dq 8 reçoit les courants d'assistance iu, iv, iw, et les convertit en la composante idf selon l'axe d et la composante iqf selon l'axe q, qui sont appliquées respectivement à un premier comparateur 9 et à un deuxième comparateur 10. Le premier comparateur 9 compare la composante idf selon l'axe d des courants d'assistance avec le courant de magnétisation id*. S'il y a une différence entre la composante idf selon l'axe d des courants d'assistance et le courant de magnétisation id*, (c'est-à-dire si #Id = #idf-id*# # 0), un premier contrôleur proportionnel plus intégral (PI) 3 compense la différence #Id par une action proportionnelle et une action intégrale. D'autre part, le deuxième comparateur 10 compare la composante iqf selon l'axe q des courants d'assistance avec le courant de commande Riq* . S'il y a une différence entre la composante iqf selon l'axe q des courants d'assistance et le courant de commande Riq*, (c'est-à-dire si #Iq = #iqf-Riq*# # 0), un deuxième contrôleur proportionnel plus intégral (PI) 4 compense la différence #Iq par une action proportionnelle et une action intégrale. Ainsi, les courants d'assistance sont renvoyés comme composante idf selon l'axe d et composante iqf selon l'axe q de manière à être corrigés. La correction des courants d'assistance est répétée jusqu'à ce que les différences #Id et #iq aient disparu. Après quoi le PWM 5 délivre les signaux PWM générés en se basant sur les valeurs de commande id*, Riq* et le signal de réaction d'angle électrique #, et le circuit d'attaque 6 commande le moteur 7 en se basant sur les signaux PWM. Ainsi, le moteur 7 assiste l'action de direction au moyen d'un couple en fonction de la vitesse du véhicule et du couple appliqué au volant de direction, ce qui facilite la direction par le conducteur. Le système de contrôle contrôle l'angle électrique calculé par le calculateur d'angle 12 de la façon suivante. Dans le micro-ordinateur Mc, un générateur de signaux de commande 13 reçoit du calculateur d'angle 12 le signal qui indique l'angle électrique calculé #, et délivre un signal de commande codé correspondant à l'angle électrique calculé 9 au moyen d'un diagramme logique représenté sur la figure 2. Selon le diagramme logique, la totalité du domaine des angles électriques est divisée en huit domaines de 45 , et les signaux de commande codés correspondant aux domaines respectifs sont 0, 1, 2,3, 4,5, 6 et 7. D'autre part, si l'on se réfère à la figure 3, le capteur d'angle de rotation 11 reçoit le signal d'excitation Ex = SIN(coT),et détecte ainsi l'angle électrique du moteur comme décrit ci-dessus. De plus, le capteur d'angle de rotation 11 multiplie la composante sinusoïdale SIN# et la composante cosinusoïdale COS# de l'angle électrique détecté par le signal d'excitation Ex pour donner un signal de sortie sinusoïdal SINouT et un signal de sortie cosinusoïdal COSOUT, où "#" est l'angle électrique détecté du moteur 7 et s'exprime selon : # = TAN-1 (SINouT / COSOU) Le signal de sortie sinusoïdal SINouT et le signal de sortie cosinusoïdal COSouT sont calculés à des instants correspondant aux pics du signal d'excitation Ex. Le signal de sortie sinusoïdal SINouT et le signal de sortie cosinusoïdal COSouT correspondant aux pics du signal d'excitation Ex sont exprimés selon : SINouT = SIN9 * SIN (#T) = SIN# COSOUT = COS9 * SIN (coT) - COS# parce que les valeurs du signal d'excitation Ex correspondant aux pics sont "1". Le détecteur d'angle 14 détecte le signal de sortie sinusoïdal SINouT et le signal de sortie cosinusoïdal COSouT. Un cycle (c'est-à-dire 360 degrés) du signal de sortie sinusoïdal SINouT et du signal de sortie cosinusoïdal COSouT sont également divisé en huit domaines de 45 degrés, et les signaux de supervision codés correspondant aux domaines respectifs sont 0, 1, 2,3, 4,5, 6 et 7. Un générateur de signaux de supervision 15 délivre à un troisième comparateur 16 un signal de supervision codé correspondant au signal de sortie sinusoïdal SINouT et au signal de sortie cosinusoïdal COSouT. Le générateur de signaux de supervision 15 génère le signal de supervision codé en utilisant les relations représentées sur la figure 4. Par exemple, l'angle électrique détecté par le capteur d'angle de rotation 11 est compris entre 0 et 45 degrés si et seulement si le signal de sortie sinusoïdal SINouT est égal ou supérieur à zéro, si le signal de sortie cosinusoïdal COSouT est supérieur à zéro et si la valeur absolue # SINOUT du signal de sortie sinusoïdal SINouT est inférieure à la valeur absolue # COSOUTdu signal de sortie cosinusoïdal COSouT. Ainsi, le signal de supervision codé est généré en se basant sur la relation d'amplitude entre le signal de sortie sinusoïdal SINouT et zéro, la relation d'amplitude entre le signal de sortie cosinusoïdal COSOUT et zéro et la relation d'amplitude entre la valeur absolue du signal de sortie sinusoïdal SINouT et la valeur absolue du signal de sortie cosinusoïdal COSOUT. Quand le système de direction à assistance électrique est en action, l'énergie est fournie au moteur 7 et le troisième comparateur 16 compare en permanence le signal de commande codé délivré par le générateur de signaux de commande 13 avec le signal de supervision codé délivré par le générateur de signaux de supervision 15. Toutefois, le troisième comparateur 16 peut comparer le signal de commande codé avec le signal de supervision codé à des intervalles réguliers. Dans ce cas, la charge de calcul est réduite et, par voie de conséquence, la possibilité d'erreur de calcul est réduite. Si le signal de commande codé est en désaccord avec le signal de supervision codé, un détecteur de défaut 17 détecte l'erreur de calcul comme une anomalie dans le micro-ordinateur Mc. Un temporisateur 18 détermine si la durée du désaccord entre le signal de commande codé et le signal de supervision codé dépasse un seuil prédéterminé. S'il est déterminé que la durée du désaccord dépasse le seuil prédéterminé, le micro-ordinateur Mc est réinitialisé. Après quoi, si le détecteur de défaut 17 ne détecte pas d'anomalie, l'énergie est fournie au moteur 7. De cette façon, le fonctionnement du micro-ordinateur Mc est rétabli quand un dysfonctionnement transitoire se produit dans le micro-ordinateur Mc. C'est-à-dire que le micro-ordinateur Mc n'est pas bloqué du fait du dysfonctionnement transitoire. En variante, le temporisateur 18 peut déterminer que le micro-ordinateur Mc est en panne, si le détecteur de défaut 17 détecte une anomalie et que la durée de l'anomalie dépasse le seuil prédéterminé. Dans ce cas, un circuit de coupure 19 supprime l'énergie délivrée au moteur 7, et le micro-ordinateur Mc est ensuite bloqué. Ainsi, le micro-ordinateur Mc est à nouveau protégé contre les erreurs de calcul de l'angle électrique. De cette manière, pendant une man#uvre de conduite, le micro-ordinateur Mc génère le signal de commande codé qui indique le domaine auquel appartient l'angle électrique calculé par le micro-ordinateur. Le système de contrôle génère le signal de supervision codé qui indique le domaine auquel appartient l'angle électrique détecté par le capteur d'angle de rotation 11 sur la base des signaux de sortie sinusoïdal et cosinusoïdal SINouT et COSOUT, comme il en résulte en multipliant l'angle électrique détecté par le capteur d'angle de rotation 11 par le signal d'excitation Ex. Le signal de commande codé est ensuite comparé avec le signal de supervision codé. Ainsi, par utilisation des signaux de sortie sinusoïdal et cosinusoïdal SINOUT et COSOUT, le système de contrôle peut détecter facilement et avec certitude les erreurs de calcul. Le système de contrôle selon la présente invention est simple et peu coûteux, et de ce fait pratique par comparaison avec un système de contrôle qui emploie un micro-ordinateur redondant. Le troisième comparateur correspond au moyen comparateur de la présente invention, et les signaux de sortie sinusoïdal et cosinusoïdal SINOUT et COSOUT correspondent à un signal intermédiaire de la présente invention. Selon le présent mode de réalisation, le présent système de contrôle est incorporé dans le système de direction à assistance électrique du véhicule. Toutefois, le système de contrôle peut être incorporé dans un système autre que le système de direction à assistance électrique. Par exemple, le présent système de contrôle peut être utilisé pour contrôler l'angle électrique calculé du moteur de commande des pales du ventilateur d'air d'un conditionneur d'air, des pales d'un générateur d'éolienne, ou le montage équatorial d'un télescope astronomique. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation et aux modifications ci-dessus, mais peut être réalisée de manière différente dans le domaine de l'invention. Revendications 1. Système de contrôle destiné à un micro-ordinateur (Mc) qui calcule un angle d'un rotateur, comprenant : un moteur (7) destiné à commander ledit rotateur ; un capteur d'angle de rotation (11) destiné à détecter un angle dudit rotateur ; et ledit micro-ordinateur (Mc) qui comprend un moyen calculateur d'angle (12) destiné au calcul de l'angle dudit rotateur en se basant sur un signal d'excitation délivré audit capteur d'angle de rotation (11) et un signal de sortie délivré par ledit capteur d'angle de rotation (11), ledit système de contrôle étant caractérisé en ce que ledit micro-ordinateur (Mc) comprend un moyen générateur de signaux de commande (13) destiné à générer un signal électrique de commande qui indique un premier domaine d'angles auquel appartient l'angle calculé par ledit moyen calculateur d'angle (12), ledit système de contrôle étant caractérisé par : des moyens générateurs de signaux de supervision (14, 15) destinés à générer un signal électrique de supervision qui indique un deuxième domaine d'angles auquel appartient l'angle détecté par ledit capteur d'angle de rotation (11) en se basant sur un signal intermédiaire obtenu comme résultat de la multiplication de l'angle détecté par ledit capteur d'angle de rotation (11) par le signal d'excitation délivré audit capteur d'angle de rotation (11) ; un moyen comparateur (16) destiné à comparer le premier domaine d'angles indiqué par ledit signal de commande avec le deuxième domaine d'angles indiqué par ledit signal de supervision ; et un moyen détecteur de défaut (17) destiné à déterminer qu'une panne se produit dans ledit micro-ordinateur (Mc) quand ledit moyen comparateur (16) détermine que le premier domaine d'angles est en désaccord avec le deuxième domaine d'angles. 2. Système de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen comparateur (16) compare le premier et le deuxième domaines d'angles à des intervalles de temps constants. 3. Système de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit générateur de signaux de supervision (15) utilise une valeur crête dudit signal intermédiaire pour générer ledit signal de supervision. 4. Système de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que : ledit micro-ordinateur (Mc) est réinitialisé quand la durée de la panne détectée par ledit moyen de détection de défaut (17) dépasse un seuil prédéterminé ; et en ce que l'énergie est fournie audit moteur (7) si ledit moyen de détection de défaut (17) ne détecte pas de panne dans ledit micro-ordinateur (Mc). 5. Système de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la transmission d'énergie audit moteur (7) est interrompue et en ce que ledit micro-ordinateur (Mc) est bloqué, quand la durée de la panne détectée par ledit moyen de détection de défaut (17) dépasse un seuil prédéterminé. 6. Procédé de contrôle d'un micro-ordinateur (Mc) qui calcule un angle d'un rotateur à commandé électronique, ledit procédé comprenant les étapes consistant à : a) commander ledit rotateur par un moteur (7) ; b) détecter un angle dudit rotateur par un capteur d'angle de rotation (11) ; et c) calculer (12) l'angle dudit rotateur par ledit micro-ordinateur (Mc) en se basant sur un signal d'excitation délivré audit capteur d'angle de rotation (11) et sur un signal de sortie délivré par ledit capteur d'angle de rotation (11), ledit procédé étant caractérisé par les étapes consistant à : d) générer (13) par ledit micro-ordinateur (Mc) un signal électrique de commande qui indique un premier domaine d'angles auquel appartient l'angle calculé par ledit micro-ordinateur (Mc) ; e) multiplier (14) l'angle détecté par ledit capteur d'angle de rotation (11) par le signal d'excitation délivré audit capteur d'angle de rotation (11) sous la forme d'un signal intermédiaire ; f) générer (15) un signal électrique de supervision qui indique un deuxième domaine d'angles auquel appartient l'angle détecté par ledit capteur d'angle de rotation (11) en se basant sur ledit signal intermédiaire obtenu à ladite étape de multiplication (14) : g) comparer (16) le premier domaine d'angles indiqué par ledit signal de commande avec le deuxième domaine d'angles indiqué par ledit signal de supervision ; et h) déterminer (17) qu'une panne se produit dans ledit micro-ordinateur (Mc) quand il est déterminé que le premier domaine d'angles est en désaccord avec le deuxième domaine d'angles à ladite étape de comparaison (16). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite étape de comparaison (16) est exécutée à des intervalles de temps constants. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite étape de génération (15) utilise, pour générer ledit signal de supervision, une valeur crête dudit signal intermédiaire obtenu à ladite étape de multiplication (14). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, comprenant en outre les étapes consistant à : réinitialiser ledit micro-ordinateur si la durée de la panne détectée à ladite étape de détermination (17) dépasse un seuil prédéterminé ; et fournir l'énergie audit moteur (7) si une panne dans ledit micro-ordinateur (Mc) n'est pas détectée comme résultat de l'exécution des étapes (b)-(h). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, comprenant en outre les étapes consistant à : interrompre (19) la transmission d'énergie audit moteur, si la durée de la panne détectée à ladite étape de détermination (17) dépasse un seuil prédéterminé ; et bloquer (19) ledit micro-ordinateur, si la durée de la panne détectée à ladite étape de détermination (17) dépasse le seuil prédéterminé.