Brevet FR2865705A1 — publié le 20050805

SYSTEME ELECTRIQUE DE DIRECTION ASSISTEE La présente invention est relative à un système électrique de direction assistée. D'une façon générale, un système électrique de direction assistée comprend un moteur électrique servant à accroître la force de braquage, un onduleur pour exciter le moteur, un circuit de commande pour commander l'onduleur et un circuit survolteur pour surélever une tension de source et fournir du courant à l'onduleur. Le circuit de commande mesure le courant passant dans l'onduleur à l'aide d'une résistance shunt montée en aval de l'onduleur. Si l'intensité du courant est inférieure à une valeur de consigne, le circuit de commande agit sur le circuit survolteur pour accroître la tension de source. Le circuit de commande détermine si, oui ou non., un défaut à la terre est présent entre le moteur et un composant de commutation présent dans l'onduleur si un éventuel défaut à la terre est détecté. Plus particulièrement, le circuit de commande met en marche un compteur juste après la détection de l'éventuel défaut à la terre et détermine un réel défaut à la terre si la valeur établie par le compteur atteint un niveau anormal. Le circuit de commande maintient le composant de commutation dans un état passant pendant un laps de temps prédéterminé après la détection de l'éventuel défaut à la terre jusqu'à ce que la valeur établie par le compteur du fait d'un fonctionnement anormal atteigne un niveau anormal. Le circuit de commande met le composant de commutation dans l'état bloquant lorsque le réel défaut à la terre est déterminé. Le circuit de commande continue à faire augmenter la tension de source par l'intermédiaire du circuit survolteur jusqu'à ce que la valeur comptée atteigne le niveau anormal lorsque le défaut à la terre est réellement présent, car il ne passe pas de courant dans la résistance shunt. Une tension excessive est appliquée à l'élément de commutation, ce qui provoque une défaillance de l'élément de commutation. Pour résoudre ce problème, un dispositif dans lequel un élément de commutation est immédiatement mis dans l'état bloquant lorsqu'un éventuel défaut à la terre est détecté est proposé dans JP-A-.5-185 937. Cependant, l'énergie pour la direction assistée diminue brusquement si un circuit de commande met un composant de commutation dans un état bloquant juste après la détection d'un éventuel défaut à la terre. De ce fait, un conducteur risque de percevoir une sensation inhabituelle en braquant. La présente invention vise par conséquent à réaliser un système électrique de direction assistée ayant une fonction pour protéger un composant de commutation lorsqu'un éventuel défaut à la terre est détecté sans produire un mouvement inhabituel de direction assistée. Un système électrique de direction assistée selon la présente invention comprend un moteur électrique, un circuit d'excitation de moteur, un circuit d'alimentation électrique, une unité de commande, un moyen de détection d'éventuel défaut à la terre et un moyen de détermination de réel défaut à la terre. Le moteur électrique produit de l'énergie pour faciliter le braquage d'un véhicule. Le circuit d'excitation de moteur qui est connecté au moteur électrique comporte un composant de commutation et commande le passage de courant dans le moteur électrique à l'aide du composant de commutation. Le circuit d'alimentation électrique comporte un circuit survolteur pour élever une tension de source et applique la tension surélevée au moteur électrique par l'intermédiaire du composant de commutation. L'unité de commande commande l'opération de surélévation de tension du circuit survolteur et l'excitation du composant de commutation. Le moyen de détection d'éventuel défaut à la terre détecte un éventuel défaut à la terre sur une ligne connectée électriquement au moteur électrique. Le moyen de détermination de réel défaut à la terre détermine si, oui ou non, un défaut à la terre est réellement présent sur la ligne lorsque l'éventuel défaut à la terre est détecté. L'unité de commande comporte un moyen de commande de tension d'application qui continue à exciter le composant de commutation jusqu'à ce que le réel défaut à la terre soit déterminé après la détection de l'éventuel défaut à la terre. Le moyen de commande de tension d'application commande également une tension appliquée au composant de commutation par le circuit d'alimentation électrique. Avec cette configuration, le courant qui passe dans le moteur électrique ne diminue pas brusquement juste après la détection de l'éventuel défaut à la terre sur la ligne. De ce fait, un mouvement inhabituel de direction assistée est moins susceptible d'être produit après la détection de l'éventuel défaut à la terre. En outre, aucun excédent de tension n'est appliqué au composant de commutation après la détection d'un éventuel défaut à la terre, car le moyen de commande de tension d'application commande la tension appliquée au composant de commutation. Ainsi, le composant de commutation ne risque pas d'être endommagé. Les objectifs, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres, de la présente invention apparaîtront plus clairement grâce à la description détaillée ci-après, faite en référence aux dessins annexés. Sur les dessins: la Fig. 1 est un schéma de principe d'un système électrique de direction assistée selon une forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 2 est un schéma d'un circuit survolteur présent dans le système électrique de direction assistée selon la forme de réalisation la Fig. 3 est un organigramme d'un processus de commande de circuit survolteur exécuté par une unité de commande présente dans le système électrique de direction assistée selon la forme de réalisation; et la Fig. 4 est un organigramme d'un processus de commande d'alimentation électrique exécuté par l'unité de commande électronique lorsqu'un défaut à la terre est détecté selon la forme de réalisation. En référence aux dessins annexés, on va expliquer la forme préférée de réalisation de la présente invention. Sur les dessins, les mêmes repères sont utilisés pour les composants et dispositifs identiques. En référence à la Fig. 1, un système électrique de direction assistée 1 comprend un détecteur 2 de couple, une unité de commande électronique (ECU) 4, à microprocesseur un montage en pont en H 5 et un moteur électrique 6. Le montage en pont en H 5 est un circuit d'excitation de moteur électrique. Le détecteur 2 de couple détecte un signal de couple T qui indique le couple de braquage appliqué à une roue directrice (non représentée) et délivre à l'ECU 4 le signal de couple détecté. L'ECU 4 reçoit le signal de couple T et un signal de vitesse S qui est détecté par un détecteur 3 de vitesse et calcule une intensité de consigne ou visée Ima d'après le signal de couple T et le signal de vitesse S. Le courant à intensité visée Ima est amené à passer jusqu'au moteur 6. L'ECU 4 détecte le courant à intensité lm qui passe réellement dans le moteur 6 à l'aide d'une résistance shunt 55 présente dans le montage en pont en H 5. L'ECU 4 délivre un signal d'excitation à modulation de durée d'impulsion pour exécuter une commande de cycle de service ou à rapport d'ouverture sur quatre transistors de commutation 51 à 54, lesquels sont des composants de commutation, d'après un écart entre le courant réel lm et le courant à intensité visée Ima de façon que le courant réel Im coïncide avec le courant à intensité visée Ima. L'ECU 4 contrôle de façon régulière une tension Vin surélevée par un circuit survolteur 7 et détermine un éventuel défaut à la terre sur des lignes électriquement connectées au moteur 6 si la tension surélevée Vin est supérieure à une tension de référence Vs. Les lignes électriquement connectées au moteur 6 comprennent des lignes qui connectent le moteur 6 au montage en pont en H 5, des lignes à l'intérieur du montage en pont en H 5, des lignes qui connectent le montage en pont en H 5 au circuit survolteur 7, et des lignes à l'intérieur du circuit survolteur 7. La tension de référence Vs est prédéterrrtinée dans des limites normales de tension dans lesquelles une tension est appliquée au montage en pont en H 5. L'ECU 5 commence à incrémenter un compteur durant un intervalle prédéterminé lorsqu'un éventuel défaut à la terre est détecté. L'ECU 4 détermine un défaut à la terre sur la ligne lorsque le compteur est incrémenté jusqu'à une valeur de référence. L'ECU 4 bloque alors les quatre transistors de commutation 51 à 54 présents dans le montage en pont en H 5 et ouvre un relais 9 d'une source de courant. Lorsque la valeur obtenue par le compteur n'a pas atteint le niveau anormal, l'ECU 4 détermine l'absence d'un défaut à la terre sur la ligne et exécute une opération de commande normale. Le montage en pont en H 5 comporte des diodes Dl à D4 en plus des commutateurs de commutation 51 à 54 décrits plus haut. Les transistors de commutation 51 à 54 et les diodes respectives Dl à D4 sont connectés au moteur 6 sous la forme d'un montage en pont en H. Le montage en pont en H 5 commande le courant passant dans le moteur 6 d'après un signal d'excitation à modulation de durée d'impulsion délivré par l'ECU 4. Les transistors de commutation 51, 52 et les diodes Dl, D2 sont connectés à une batterie 8 par l'intermédiaire du circuit survolteur 7 et du relais 9 de source électrique. Les transistors 53, 54 et les diodes D3, D4 sont mis à la terre par l'intermédiaire de la résistance shunt 55. La résistance shunt 55 sert à détecter le courant passant dans le montage en pont 55, c'est-à-dire le courant lm passant clans le moteur 6 à l'aide de l'ECU 4. Le moteur 6 est électriquement connecté au transistor 52 par l'intermédiaire d'un relais du moteur à une extrémité et au transistor 53 à l'autre extrémité. La tension Vin surélevée par le circuit survolteur 7 est appliquée au montage en pont en H 5. Le circuit survolteur 7 est électriquement connecté à la batterie 8 par l'intermédiaire du relais 9 de source électrique à une première extrémité et au montage en pont en H 5 à l'autre extrémité. Le circuit survolteur 7 comprend une bobine 71, le premier transistor 72, le deuxième transistor 73, des diodes D5, D6 et des condensateurs 74, 75, comme représenté sur la Fig. 2. Le premier transistor 72 est un moyen survolteur pour surélever la tension de source. Le deuxième transistor 73 est un moyen d'alimentation en tension surélevée pour fournir la tension surélevée au moteur 6. Le circuit survolteur 7 et la batterie 8 forment un circuit d'alimentation électrique. La bobine 71 est électriquement connectée à la batterie 8 par l'intermédiaire du relais 9 de source électrique à une première extrémité et au premier et au deuxième transistors 72, 73 à l'autre extrémité. Le premier transistor 72 est mis dans l'état passant et dans l'état bloquant d'après des signaux de commande délivrés par l'ECU 4, c'est-à-dire que l'ECU 4 excite le premier transistor 72 tout en commandant un cycle de service du premier transistor 72. La tension de source est surélevée conformément à l'opération de commutation du premier transistor 72. Le deuxième transistor 73 est mis dans l'état passant et l'état bloquant en fonction de signaux de commande délivrés par l'ECU 4, c'est-à-dire que l'ECU 4 excite le deuxième transistor 73 tout en commandant un cycle de service du deuxième transistor 73. La tension surélevée Vin est délivrée au montage en pont en H 5 en fonction de l'opération de commutation du deuxième transistor 73. L'ECU 4 commande le premier el. le deuxième transistors 72, 73 de façon qu'ils n'exécutent pas en même temps l'opération de commutation. Plus particulièrement, l'ECU 4 ne délivre pas de signal de commande au deuxième transistor 73 pendant qu'il délivre un signal de commande au premier transistor 72. Il ne délivre pas de signal de commande au premier transistor 72 pendant qu'il délivre un signal de commande au deuxième transistor 73. Les condensateurs 74, 75 chargent et lissent la tension surélevée Vin. L'ECU 4 commande le circuit survolteur 7 suivant des étapes illustrées sur la Fig. 3. Il reçoit le signal de couple T détecté par le détecteur 2 de couple (S 100) et le signal de vitesse S détecté par le détecteur 3 de vitesse (S101). Il détermine le courant visé Ima d'après le signal de couple T et le signal de vitesse S (S102). Il détecte le courant réel Im passant dans le moteur 6 à l'aide de la résistance shunt 55 (S103). Il détermine si, oui ou non, le courant réel détecté Im est supérieur au courant visé Ima (S104). Dans la négative, il excite le premier transistor 72 avec la commande de cycle de service pour surélever la tension de source afin de donner au courant réel lm une intensité plus forte proche de celle du courant visé Ima (S 105). Après cette étape ou si le courant réel Im est supérieur au courant visé Ima, l'ECU 4 détermine si la tension surélevée Vin est égale ou supérieure à la tension de référence Vs (S106). Dans l'affirmative, l'ECU 4 détecte un éventuel défaut à la terre sur les lignes électriquement connectées au moteur 6 et bloque le premier transistor 72 jusqu'à ce qu'un réel défaut à la terre soit déterminé (S107). Cela signifie que la tension de la batterie ne subit pas de survoltage tant qu'un réel défaut à la terre n'a pas été détecté, car l'ECU 4 ne délivre pas de signal de commande au premier transistor 72. L'ECU 4 continue à exciter les transistors de commutation 51 à 54 du montage en pont en H 5 et le deuxième transistor 73 tout en commandant leurs cycles de service. Si la tension surélevée Vin est inférieure à la tension de référence Vs, l'ECU 4 détermine si, oui ou non, un commutateur d'allumage (IG) (non représenté) est en position d'arrêt (S108). Si le commutateur IG est en position d'arrêt, l'ECU 4 met fin au processus. Si le commutateur IG n'est pas en position d'arrêt, l'ECU 4 répète les opérations décrites plus haut. L'ECU 4 détermine un réel défaut à la terre sur une ligne électriquement connectée au moteur et commande l'alimentation électrique des transistors de commutation 51 à 54 comme représenté sur la Fig. 4. Il détermine si la tension surélevée Vin est égale ou supérieure à la tension de référence Vs (S200). Dans la négative, il met fin à ce processus. Dans l'affirmative, il commence à incrémenter le compteur (S201). Il détermine si, oui ou non, le compteur est incrémenté jusqu'à la valeur de référence (S202). Dans la négative, il continue à incrémenter le compteur. Dans l'affirmative, il bloque les transistors de commutation 51 à 54 (S203) et ouvre le relais 9 de source d'électricité 9 (S204). L'ECU 4 bloque le premier transistor 72 pour maintenir la tension surélevée Vin jusqu'à ce qu'un réel défaut à la terre sur une ligne électriquement connectée au moteur 6 soit déterminé après la détection d'un éventuel défaut à la terre. Par conséquent, la quantité de courant passant dans le moteur 6 ne diminue pas brusquement juste après la détection d'un éventuel défaut à la terre sur une ligne électriquement connectée au moteur 6. Ainsi, le conducteur risque moins de percevoir une sensation inhabituelle lors du lbraquage même si un éventuel défaut à la terre est détecté. De plus, les transistors de commutation 51 à 54 sont protégés contre un excédent de tension, car une tension appliquée au montage en pont en H 5, à savoir la tension surélevée, est maintenue à un niveau approprié. L'ECU 4 continue à exciter le deuxième transistor 73 tout en commandant le cycle de service jusqu'à ce qu'un réel défaut à la terre soit déterminé après la 35 détection d'un éventuel défaut à la terre sur une ligne électriquement connectée au moteur 6. Ainsi, la tension surélevée Vin chargée dans les condensateurs 74, 75 est renvoyée à la batterie 8 et la tension appliquée aux transistors de commutation 51 à 54 est progressivement réduite. L'ECU 4 ouvre le relais 9 de source électrique si un réel défaut à la terre est détecté sur une ligne électriquement connectée au moteur 6. Ainsi, la connexion électrique entre la batterie 8 et les transistors de commutation 51 à 54 est perdue et la tension de batterie n'est pas appliquée aux transistors de commutation 51 à 54. Par conséquent, la sûreté du fonctionnement des transistors de commutation 51 à 54 est assurée, c'est-à-dire que les transistors de commutation 51 à 54 ne risquent pas d'être endommagés. De plus, l'ECU 4 bloque les quatre transistors de commutation 51 à 54 du montage en pont en H 5 si le réel défaut à la terre est détecté. Ainsi, la sécurité du fonctionnement des transistors de commutation 51 à 54 est doublement assurée. Il ne passe pas de courant dans la résistance shunt 55 lorsqu'un défaut à la terre est réellement présent sur une ligne électriquement connectée au moteur 6. L'ECU 4 excite le deuxième transistor 73 afin de surélever la tension de la batterie pour que le courant réel lm passant dans le moteur 6 corresponde au courant visé Ima. Un défaut à la terre est éventuellement présent sur une ligne connectée au moteur 6 si la tension surélevée Vin devient supérieure aux limites normales. Ainsi, l'ECU 4 contrôle régulièrement la tension surélevée Vin et détecte un éventuel défaut à la terre sur la ligne d'après la tension surélevée Vin. Selon une variante, le deuxième transistor 73 peut être excité à l'aide de la commande de cycle de service jusqu'à ce qu'un réel défaut à la terre soit détecté sur une ligne électriquement connectée au moteur 6. Le montage en pont en H 5 peut être remplacé par un moteur sans balai, qui est un onduleur comportant six transistors de commutation agencés de la même manière que les transistors de commutation 51 à 54. REVENDICATIONS 1. Système électrique de direction assistée (1), c:omprenant: un moteur électrique (6) qui délivre une puissance pour assister le braquage d'un véhicule; un circuit d'excitation (5) de moteur qui comporte un composant de commutation (51-54) pour commander le courant passant dans le moteur électrique 10 (6) ; un circuit d'alimentation électrique (7, 8) qui comporte un circuit survolteur (7) pour surélever une tension de source électrique et applique la tension de source électrique surélevée au moteur électrique (6) par l'intermédiaire du composant de commutation (51- 54) ; une unité de commande (4) qui commande l'opération de surélévation de la tension de source électrique dans le circuit survolteur (7) et l'excitation du composant de commutation (51-54) ; un moyen de détection (S100-S106) d'éventuel défaut à la terre qui détecte un éventuel défaut à la terre sur une ligne électriquement connectée au 20 moteur électrique (6) ; et un moyen de détermination (5200-5202) de réel défaut à la terre qui détermine un réel défaut à la terre, qui est un défaut à la terre réellement présent sur la ligne, caractérisé en ce que l'unité de commande (4) comporte un moyen de commande (S 107) de 25 tension d'application qui commande une tension appliquée au composant de commutation (51-54) par le circuit d'alimentation électrique (7, 8). 2. Système électrique de direction assistée (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande (S107) de tension d'application commande la tension en limitant l'opération de surélévation de tension réalisée par le circuit survolteur (7). 3. Système électrique de direction assistée (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que: le circuit survolteur (7) comporte un moyen de surélévation de tension (72) qui élève la tension de source électrique; le circuit d'excitation (5) de moteur est un onduleur comportant une pluralité de composants de commutation (51-54), le fonctionnement de l'onduleur étant commandé par l'unité de commande (4) avec une commande de cycle de service; l'unité de commande (4) excite le circuit survolteur (7) si un courant passant dans l'onduleur (5) a une intensité inférieure à celle d'un courant de consigne; et le moyen de commande (S 107) de tension d'application limite l'opération de surélévation de tension réalisée par le circuit survolteur (7) en arrêtant 10 le fonctionnement du moyen de surélévation de tension (72). 4. Système électrique de direction assistée (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que: le circuit survolteur (7) comporte un moyen d'application (73) de tension surélevée et une bobine (71) qui est montée entre la source (8) électrique et le 15 moyen d'application (73) de tension surélevée; et le moyen (72) de surélévation de tension est un premier transistor de commutation électriquement connecté à la bobine (71) à une extrémité et à une terre à une autre extrémité. 5. Système électrique de direction assistée (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que: le circuit survolteur (7) comporte en outre un condensateur (74, 75) qui charge une tension surélevée par le moyen de surélévation de tension (72) ; le moyen d'alimentation en tension surélevée (73) est un deuxième transistor de commutation électriquement connecté à la bobine (71) à une première extrémité et au composant de commutation (51-54) à une autre extrémité ; et le moyen de commande (S 107) de tension d'application excite le deuxième transistor de commutation (73). 6. Système électrique de direction assistée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un relais (9) de source électrique qui interrompt l'alimentation électrique depuis la source (8) électrique jusqu'au circuit survolteur (7), l'unité de commande (4) mettant en position d'arrêt le relais (9) de source électrique si le réel défaut à la terre est déterminé. 7. Système électrique de direction assistée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'unité de commande (4) cesse d'exciter le composant de commutation (51-54) si le réel défaut à la terre est déterminé. 8. Système électrique de direction assistée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen de détection (S100-S106) d'éventuel défaut à la terre détecte l'éventuel défaut à la terre d'après une tension appliquée au circuit d'excitation (5) de moteur, la tension étant supérieure à une tension de référence. 9. Système électrique de direction assistée (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tension de référence est prédéterminée dans des limites normales de tension dans lesquelles une tension est appliquée au circuit d'excitation (5) de moteur. 10. Système électrique de direction assistée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moyen de détection (S100-S106) d'éventuel défaut à la terre détecte 15 un éventuel défaut à la terre sur une ligne qui connecte électriquement le moteur électrique (6) au circuit d'excitation (5) de moteur; et le moyen de détermination (S200-S202) de réel défaut à la terre détermine un réel défaut à la terre sur la ligne qui connecte électriquement le moteur électrique (6) au circuit d'excitation (5) de moteur. 11. Système électrique de direction assistée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moyen de détection (S100-S106) d'éventuel défaut à la terre détecte un éventuel défaut à la terre sur une ligne à l'intérieur du circuit d'excitation de moteur; et le moyen de détermination (S200-S202) de réel défaut à la terre détermine un réel défaut à la terre sur la ligne à l'intérieur du circuit d'excitation (5) de moteur. 12. Système électrique de direction assistée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moyen de détection (S100-S106) d'éventuel défaut à la terre détecte un éventuel défaut à la terre sur une ligne qui connecte électriquement le circuit d'excitation (5) de moteur au circuit d'alimentation électrique (7, 8) ; et le moyen de détermination (S200-S202) de réel défaut à la terre détermine un réel défaut à la terre sur la ligne qui connecte électriquement le circuit 35 d'excitation (5) de moteur au circuit d'alimentation électrique (7, 8). 13. Système électrique de direction assistée (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que: le moyen de détection (S100-S106) d'éventuel défaut à la terre détecte un éventuel défaut à la terre sur une ligne à l'intérieur du circuit survolteur (7) ; et le moyen de détermination (S200-S202) de réel défaut à la terre détermine un réel défaut à la terre sur la ligne à l'intérieur du circuit survolteur (7).