Brevet FR2851541A1 — publié le 20040827

La présente invention concerne, de façon générale, les véhicules automobiles équipés d'une direction assistée de type électrique. Cette invention se rapporte, plus particulièrement, à un procédé perfectionné de gestion de la protection thermique du moteur électrique d'une telle direction assistée. Dans une direction assistée de ce type, un moteur électrique est utilisé pour appliquer un couple ou une force sur la colonne de direction ou sur le pignon de direction ou encore sur la crémaillère, pour assister le mouvement imparti sur le volant de direction par le conducteur du véhicule, dans chaque 10 manoeuvre de changement de cap, de parking ou d'évitement. Lorsque l'assistance de la direction est sollicitée, un courant électrique d'intensité plus ou moins élevée parcourt les enroulements du moteur électrique d'assistance. Ainsi, à la suite d'un long trajet ponctué de virages, le moteur électrique de la direction assistée peut chauffer. En cas d'échauffement 15 important et prolongé, il existe un risque de détérioration, voire de destruction du moteur électrique d'assistance. Pour éviter ce risque, une protection thermique est prévue, de façon connue, afin de protéger le moteur contre un échauffement excessif. En particulier, en fonction de paramètres dont certains sont censés décrire 20 l'état thermique du moteur, un courant maximal que l'on peut envoyer pour alimenter ce moteur, pour le piloter, est calculé à chaque instant. Plus particulièrement, à chaque instant, suivant le couple appliqué manuellement au volant par le conducteur, un courant d'assistance est calculé pour alimenter le moteur électrique d'assistance, afin d'assister le mouvement 25 imparti par le conducteur dans les meilleures conditions. Quand ce courant calculé est supérieur au courant maximal déterminé par ailleurs, le courant de consigne du moteur est choisi égal au courant maximal calculé. La mise en oeuvre d'une limitation de courant, en vue de la protection thermique d'un moteur électrique d'assistance, est décrite par 30 exemple dans le brevet US 4 785 901 et le brevet US 5 086 859, ou encore dans le brevet français 2 810 614 au nom du Demandeur, dans lequel il est notamment prévu de réduire ou limiter l'intensité du courant parcourant le moteur, en fonction de l'angle de rotation du volant, à l'approche de la butée de braquage. Dans le cas d'un moteur électrique du type "sans balais", la procédure de protection thermique intervient brusquement, et seulement pour des couples appliqués au volant qui dépassent une certaine valeur, ceci en raison de la valeur de courant correspondante. Ainsi, le conducteur du véhicule peut ressentir, sur le volant, un manque soudain d'assistance, qui le surprend s'il existe alors un besoin d'une forte assistance. Cela peut être 5 dangereux dans le cas o le conducteur éprouve brusquement la nécessité d'éviter un obstacle rencontré sur la route. Si le conducteur applique alors sur le volant le couple auquel il est habitué quand l'assistance est normale, c'est-à-dire non dégradée, et que l'assistance est alors réduite en raison de l'intervention de la procédure de protection thermique, ce conducteur aura un 10 certain temps de réaction pour compenser le manque soudain d'assistance auquel il se trouve confronté, ce qui présente un danger. De plus, avec la procédure actuelle de protection thermique d'un moteur électrique sous balais, le conducteur va réellement ressentir au niveau du volant la mise en service de cette procédure. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précédemment exposés, et son but est donc de rendre plus progressive la limitation de l'assistance aux fins de protection thermique du moteur électrique d'assistance, pour éviter au conducteur de ressentir, au niveau du volant, de brusques changements susceptibles de le surprendre et de créer des 20 situations dangereuses. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un procédé perfectionné de gestion de la protection thermique du moteur d'une direction assistée électrique de véhicule automobile, dans lequel: - de façon connue en soi, on calcule à chaque instant une 25 valeur du courant maximal autorisé à parcourir le moteur électrique d'assistance; - on détermine aussi une valeur de seuil de ce courant maximal calculé; - dès que la valeur de courant d'assistance calculée à 30 chaque instant en fonction du couple appliqué sur le volant de conduite atteint la valeur de seuil précitée, on applique une réduction progressive de l'assistance électrique. Ainsi, l'idée à la base de l'invention consiste à réaliser un amortissement" progressif du courant envoyé dans le moteur électrique 35 d'assistance, donc de l'effort d'assistance lui-même, avant que la véritable procédure de protection thermique soit rendue active. Le conducteur du véhicule ressentira donc une réduction d'assistance croissante, quel que soit le couple appliqué au volant, et il sera donc prévenu de la prochaine mise en protection thermique du moteur électrique d'assistance. En particulier, le conducteur sera averti, en cas de manoeuvres brusques imprévues, ce qui évitera les situations dangereuses précédemment évoquées. Un aspect important de l'invention est le caractère progressif de la réduction de l'assistance. Ceci signifie qu'une fois le seuil choisi atteint, il sera automatiquement appliqué un certain pourcentage (ou fraction) du courant d'assistance calculé pour alimenter "normalement" le moteur, en fonction du 10 couple appliqué au volant, ce pourcentage étant décroissant (autrement dit le degré d'amortissement est croissant) en fonction du temps, de sorte que le passage à la procédure de protection thermique du moteur se fasse sans àcoups. En particulier, pour que la procédure objet de l'invention puisse 15 engendrer une perte d'assistance progressive, la loi d'amortissement, c'est-à-dire la fonction donnant le pourcentage de réduction du courant d'assistance, sera avantageusement de la forme 1/u. La figure 1 du dessin schématique annexé résume le concept de l'invention, tandis que la figure 2 illustre plus précisément, sous forme 20 d'algorithme, le principe mis en oeuvre, en indiquant à titre d'exemple une formule utilisable pour le calcul du pourcentage de réduction du courant d'assistance, une fois la valeur de seuil atteinte, à savoir K( . - ). Le coefficient K est ici paramétrable pour avoir un courant maximal seuil pourcentage d'amortissement plus ou moins important. De la même manière, 25 la valeur de seuil est paramétrable, afin de pouvoir initier plus au moins tôt la réduction de l'assistance, selon que l'on désire davantage prévenir le conducteur de la prochaine mise en protection thermique du moteur électrique d'assistance, ou au contraire conserver plus longtemps la puissance maximale d'assistance de la direction. On notera que le procédé de l'invention est tel que, quand la protection thermique est active, même les couples faibles appliqués au volant sont atténués, dans le but de ne pas surprendre le conducteur, et qu'il sache donc à tout moment que le moteur de la direction assistée reste en protection thermique. Un autre avantage du procédé, objet de l'invention, réside dans le fait que, grâce à la réduction progressive de l'assistance, on retarde l'intervention de la protection thermique, ce qui permet de prolonger l'assistance, même si celle-ci est réduite. Les figures suivantes 3 à 6 illustrent des aspects plus particuliers de l'invention, en comparaison avec le cas d'une protection thermique simple, sans mise en oeuvre de la présente invention. Comme l'illustre la figure 3, dans laquelle le temps t (en secondes) est porté en abscisses et le couple C (ici négatif), exprimé en Nm, est porté en 10 ordonnées, avec une stratégie de procédure thermique classique, quand on maintient un angle fixe au volant et qu'on entre en phase de protection thermique du moteur électrique d'assistance, le couple C que le conducteur doit appliquer au volant augmente brusquement (en valeur absolue), en fonction du temps t. Dans le cadre de la présente invention, et comme l'illustre de façon similaire la figure 4, quand on maintient un angle fixe au volant, à partir d'un certain instant tl correspondant au moment o le seuil est atteint, le couple C au volant commence à augmenter progressivement (en valeur absolue) en fonction du temps et ainsi, quand intervient la protection thermique du moteur 20 électrique d'assistance, le conducteur en est déjà averti. On notera que le couple C à appliquer doit ici être augmenté, pour conserver l'angle initial du volant. De plus, compte tenu de l'allure de la courbe C = f (t), le passage en protection thermique est moins brusque, et un peu plus tardif. De la même manière, les figures 5 et 6 illustrent la variation du 25 couple C (ici positif), exprimé en Nm, en fonction de l'angle A du volant, en degrés, et pour des temps successifs tO, tl, t2, ... La figure 5 se rapporte au cas d'une protection thermique classique. Pour les temps tO et tl, la protection thermique reste inactive et le couple CO ou Cl varie de la même façon. Pour un temps t2, la protection 30 thermique devient active, et l'on observe donc une brusque augmentation du couple C2, à partir d'une certaine valeur d'angle A, par exemple d'environ 400 degrés. Dans ces conditions, le conducteur a déjà l'impression d'une anomalie de la direction, et l'effort important à fournir au volant peut l'empêcher de braquer en temps voulu, notamment pour éviter un obstacle. Au temps 35 ultérieur t3, la protection thermique est toujours active, mais de plus en plus contraignante, c'est- à-dire que le couple C3 augmente brusquement pour une valeur d'angle A plus faible, par exemple d'environ 250 degrés. On observe un comportement similaire, mais encore aggravé, au temps ultérieur t4, avec un couple C4 qui augmente brusquement dès que l'angle A atteint par exemple une valeur d'environ 150 degrés. La figure 6, analogue à la figure 5, se rapporte au procédé de la présente invention. Pour le temps tO, le couple CO reste sensiblement constant quand l'angle A augmente, la protection thermique restant inactive, de même que la procédure particulière de réduction de l'assistance selon l'invention (la valeur de seuil n'ayant pas été atteinte). Au temps tl, supérieur au temps tO, 10 la nouvelle stratégie devient active, autrement dit l'on observe une augmentation perceptible du couple Cl. De la même manière, le couple C2 continue à augmenter, au temps t2, sans que la protection thermique devienne active, car il existe un retard dans l'activation de la protection thermique. Celle-ci ne se déclenche qu'au temps ultérieur t3, pour lequel le couple C3 15 présente un "saut", par exemple à partir d'un angle A d'environ 400 degrés. Le "saut" du couple C3 est toutefois ici nettement moins important et moins brusque que celui constaté avec une protection thermique simple (cas de la figure précédente) et, de plus, le conducteur du véhicule a été averti progressivement par l'augmentation du couple imposée, selon l'invention, avant 20 l'intervention de la protection thermique. Enfin, au temps ultérieur t4, le couple C4 augmente pour une valeur d'angle A plus faible, par exemple de l'ordre de 2500, mais toujours avec un "saut" réduit et moins brusque. Il va de soi que l'invention ne se limite pas aux seuls modes de mise en oeuvre de ce procédé de gestion de la protection thermique du moteur 25 électrique d'assistance qui ont été décrits ci-dessus, à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes respectant le même principe, quelle que soit notamment la loi appliquée pour la réduction de l'assistance à partir d'un certain seuil. REVENDICATIONS 1. Procédé de gestion de la protection thermique du moteur d'une direction assistée électrique de véhicule automobile, caractérisé en ce que: - de façon connue en soi, on calcule à chaque instant une valeur du courant maximal autorisé à parcourir le moteur électrique d'assistance; - on détermine aussi une valeur de seuil de ce courant maximal calculé; - dès que la valeur de courant d'assistance calculée à chaque instant (t) en fonction du couple (C) appliqué sur le volant de conduite atteint la valeur de seuil précitée, on applique une réduction progressive de l'assistance électrique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la loi de réduction du courant d'assistance est de forme 1/u. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, une fois 20 la valeur de seuil atteinte, la réduction du courant maximal est donnée par la formule: courant maximal seuil 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le coefficient K et la valeur de seuil sont paramétrables.