Brevet FR2860359A1 — publié le 20050401

DISPOSITIF ET PROCEDE DE COMMANDE D'EXCITATION DE MOTEUR SANS BALAI ARRIERE PLAN DE L'INVENTION 5 Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif et un procédé de commande d'excitation de moteur sans balai qui est utilisé dans un mécanisme de direction à assistance hydraulique, etc. Description de l'état de l'art On connaît des mécanismes de direction à as- sistance hydraulique du type moto-pompe dans lesquels la force d'assistance nécessaire est obtenue en utili- sant une pression d'huile qui est adaptée à des condi- tions de déplacement du véhicule telles que la vitesse du véhicule et la vitesse angulaire de braquage en ex- citant une pompe hydraulique à l'aide d'un moteur sans balai. Dans un mécanisme de direction à assistance hydraulique de ce type, la relation entre la vitesse du véhicule ou la vitesse angulaire de braquage et la vi- tesse de rotation cible d'un moteur est mémorisée à l'avance dans une mémoire. La vitesse de rotation du moteur est détectée via un détecteur de détection de position en rotation du moteur et un écart entre la vi- tesse de rotation détectée en réalité et une vitesse de rotation cible mémorisée dans la mémoire. La force d'assistance nécessaire est obtenue en commandant la vitesse de rotation du moteur de sorte que l'écart tombe toujours dans une valeur prescrite. Cette techni- que est décrite dans le document JP-A-10-70 894 (para-graphe 0003 et figure 6). De manière incidente, en pratique, un moteur sans balai est excité de manière telle que le calage de départ d'excitation de transistors de puissance d'un circuit d'excitation du type PWM (à modulation de largeur d'impulsions) est commandé sur la base des sorties d'un détecteur destiné à détecter la position en rotation du moteur, par exemple, trois dispositifs formant détecteur (éléments à effet Hall). Par conséquent, si les trois éléments à effet Hall constituant le détecteur ne sont pas agencés à des intervalles réguliers (c'est-à-dire tous les 120 ), le calage de départ d'ex-citation des transistors de puissance du circuit d'ex- citation est écarté du calage correct. Ceci peut avoir pour résultat un problème constitué du fait que la vitesse de rotation du moteur sans balai n'atteint pas une vitesse prescrite, ou peut même provoquer un problème constitué du fait que le circuit d'excitation est court-circuité, et que les transistors de puissance sont rompus. Compte tenu de ce qui précède, lors d'un test du dispositif, par exemple en usine, un détecteur destiné à détecter la position du rotor d'un moteur sans balai est ajusté de la manière suivante. Le moteur est actionné pendant un temps prescrit, le détecteur étant positionné dans une position correcte. La vitesse de rotation du moteur est détectée par un dispositif de détection séparé, et l'état de détection, le courant de moteur, etc. sont surveillés. Cependant, ceci nécessite un grand nombre d'étapes d'ajustement et le dispositif de détection de vitesse de rotation séparé, le résultat étant un dispositif dont les coûts augmentent. 3 2860359 RESUME DE L'INVENTION La présente invention a été faite compte tenu des circonstances de la technique qui précède, et un but de la présente invention est par conséquent de fournir un dispositif et un procédé de commande d'excitation de moteur sans balai dans lequel le calage de départ d'excitation PWM d'un circuit d'excitation peut facilement être corrigé vers un calage correct, même si un détecteur destiné à détecter la position en rotation d'un moteur sans balai a des écarts de position, et la fiabilité et la performance du dispositif peuvent ainsi être maintenues élevées. La présente invention fournit un dispositif de commande d'excitation pour moteur sans balai qui commande la vitesse de rotation du moteur sans balai à l'aide d'un circuit d'excitation destiné à effectuer une excitation PWM conformément à l'écart entre une vi- tesse de rotation réelle du moteur sans balai et une vitesse de rotation cible de celui-ci, et qui commande le calage de départ d'excitation PWM du circuit d'exci- tation sur la base d'un signal de position en rotation produit par un détecteur de détection de position en rotation destiné à détecter une position en rotation du moteur sans balai, comportant des moyens de mémorisa- tion d'écart de position destinés à mémoriser un écart de position mesuré au préalable du détecteur de détec- tion de position en rotation à partir d'une position régulière, et des moyens de correction de signal de po- sition en rotation destinés à corriger le signal de po- sition en rotation produit par le détecteur de détec- tion de position en rotation conformément à l'écart de position mémorisé dans les moyens de mémorisation d'écart de position. Selon la présente invention, même si des signaux de position en rotation ont des écarts de posi- tion dus à des erreurs de fixation du détecteur de détection de position en rotation et à d'autres erreurs, le calage de départ d'excitation PWM du circuit d'excitation peut être corrigé vers un calage correct. En résultat, on peut obtenir les caractéristiques de sortie de moteur voulues, et on peut empêcher une mise en court-circuit et une destruction des transistors de puissance constituant le circuit d'excitation. La fiabilité et la performance du dispositif peuvent par conséquent être maintenues élevées. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES - La figure 1 représente la configuration d'un mécanisme de direction à assistance hydraulique du type motopompe auquel la présente invention est appli- quée, - la figure 2 représente un moteur sans balai et un circuit d'excitation donné en exemple destiné à celui-ci, qui sont utilisés dans la présente invention, - la figure 3 est un schéma fonctionnel représentant la commande selon un mode de réalisation de la présente invention, - la figure 4 est un ordinogramme représentant la commande qui est effectuée par l'intermédiaire d'une commande, - la figure 5 représente des relations de position entre le rotor du moteur sans balai et des éléments à effet Hall qui constituent un détecteur de détection de position en rotation, - la figure 6 représente un calage de sortie des éléments à effet Hall respectifs, - la figure 7 représente des relations de calage entre le départ d'une excitation PWM et les sor-5 ties des éléments à effet Hall, - la figure 8 représente les influences d'écarts de position de deux éléments à effet Hall, - la figure 9 montre comment corriger des écarts de position des éléments à effet Hall, et - la figure 10 est un schéma représentant les caractéristiques de vitesse de rotation en fonction du couple de charge du moteur sans balai. DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION PREFERES La figure 1 représente la configuration d'un mécanisme de direction à assistance hydraulique du type motopompe auquel la présente invention est appliquée. Comme représenté sur la figure 1, un pignon de direction 1 est muni de biellettes de direction 2 qui sont reliées aux roues directrices droite et gauche (non-représentées) d'un véhicule tel qu'une automobile, via des bras à genouillère. Comme bien connu, le pignon de direction 1 est aussi muni d'une vanne de commutation de passage d'écoulement destinée à commuter entre des passages d'écoulement d'huile lorsqu'une manipulation de conduite exercée sur un volant 3 est transmise par un arbre de direction 4, une unité de transmission destinée à transmettre la manipulation de conduite aux biellettes de direction 2, et un cylindre moteur pour produire une force d'assistance correspondant à la manipulation de conduite en introduisant de l'huile sous pression dans la chambre droite ou gauche. 6 2860359 Une unité de pompe à huile 10, qui est destinée à envoyer de l'huile sous pression vers le pignon de direction 1 via des tuyaux d'huile sous pression 9 lorsqu'elle est entraînée par un moteur électrique, est constituée d'une pompe à huile 5, d'un moteur sans balai 6 à courant continu DC en tant que moteur électrique destiné à entraîner la pompe à huile 5, d'un réservoir d'huile 8 en tant que carter qui recouvre la pompe à huile 5, et d'une commande 7 destinée à commander le moteur électrique de manière optimale. La figure 2 représente le moteur sans balai 6 et un circuit d'excitation donné en exemple pour une excitation PWM du moteur sans balai 6. L'excitation PWM du moteur sans balai 6 est effectuée de la manière qui suit. Une opération consistant à rendre passant de manière sélective des transistors de puissance supérieurs Q1 à Q3 et des transistors de puissance inférieurs Q4 à Q6 est répétée, de sorte que chacune des bobines du moteur sans balai 6 est mise sous tension alors que son sens de mise sous tension est modifié. En résultat, le rotor (non-représenté) du moteur sans balai 6 est mis en rotation à une vitesse de rotation prescrite. Si le transistor supérieur Q1 et le transistor inférieur Q4, par exemple, qui sont reliés l'un à l'autre en série sont rendus passants simultanément, ils sont court-circuités et rompus. Par conséquent, la commande doit être faite de manière à ne pas rendre passant simultanément des transistors appariés qui sont reliés en série l'un à l'autre. La figure 3 est un schéma fonctionnel de la commande 7 qui effectue la commande d'excitation du moteur sans balai 6. Comme représenté sur la figure 3, le moteur sans balai 6 est un moteur triphasé et qui est excité par excitation PWM par l'intermédiaire d'un circuit d'excitation 72 constitué des six transistors de puissance Q1 à Q6 (voir figure 2). La position en rotation du rotor du moteur sans balai 6 est détectée par un détecteur de détection de position en rotation 71. Comme représenté sur la figure 5, le détecteur de détection de position en rotation 71 est constitué de trois éléments à effet Hall Hl à H3 qui sont agencés à des intervalles de 120 sur une carte de circuit de la commande 7, et qui ne sont pas en contact avec le rotor 61. Les signaux de position en rotation qui sont émis par le détecteur de détection de position en rotation 71 sont entrés dans des moyens de calcul de vi- tesse de rotation 74, qui calculent la vitesse de rotation sur la base des signaux de position en rotation reçus. Une sortie des moyens de calcul de vitesse de rotation 74 est entrée dans des moyens de calcul de vitesse de rotation cible 73. Les moyens de calcul de vitesse de rotation cible 73 calculent l'écart entre la vitesse de rotation réelle qui est entrée par les moyens de calcul de vitesse de rotation 74 et la vitesse de rotation de moteur cible qui est mémorisée à l'avance dans une mé- moire sur la base des signaux fournis par le détecteur d'angle de braquage 11 pour détecter un angle de braquage, et une vitesse angulaire de braquage d'une manipulation de conduite exercée sur le véhicule et provenant d'un détecteur de vitesse de véhicule 12 pour dé- tecter la vitesse du véhicule. Les moyens de calcul de vitesse de rotation cible 73 excitent le circuit d'ex-citation 72 par modulation de largeur d'impulsions, de manière à ce qu'ils produisent une force d'assistance nécessaire alors que la vitesse de rotation du moteur est commandée de sorte que l'écart tombe toujours dans une valeur prescrite. Comme décrit dans le document JP-1-2001-103 776, par exemple, les moyens de calcul de vitesse de rotation cible 73 peuvent être configurés de manière à commander la vitesse de rotation du moteur en établissant une tension de commande par l'intermédiaire d'une commande proportionnelle et d'une commande d'intégra- tion sur la base de l'écart entre la vitesse de rotation du moteur réelle de rétroaction et la vitesse de rotation cible, et en commandant l'excitation PWM du circuit d'excitation 72 en utilisant la tension de commande ainsi établie. En plus des composants ci-dessus, la commande 7 est munie de moyens de mémorisation d'écart de position 76 dans lesquels des écarts de position mesurés au préalable du détecteur de détection de position en rotation 71 à partir de positions régulières sont mémori- sés dans une mémoire, et des moyens de correction de signal de position en rotation 75 pour corriger les écarts de signaux de position en rotation indiquant des positions en rotation réelles détectées par le détecteur de détection de position en rotation 71 sur la base des informations fournies par les moyens de mémorisation d'écart de position 76. Comme décrit ultérieurement, des signaux de position en rotation corrigés ainsi obtenus sont entrés dans les moyens de calcul de vitesse de rotation cible 73, et sont utilisés pour commander le calage de départ d'excitation PWM du circuit d'excitation 72. On peut obtenir des écarts de position du détecteur de détection de position en rotation 71 de la manière qui suit. Alors que le rotor du moteur 6 est mis en rotation (c'est-à-dire que son angle tel que me- suré par une position de référence est modifié) pas à pas (par exemple de 0,1 à chaque fois) de manière re- lative par rapport à un premier des éléments à effet Hall H1 à H3 qui sont fixés sur un substrat de fixation de manière à former le détecteur de détection de posi- tion en rotation 71 et à la commande 7 à laquelle le substrat de fixation est fixé, des variations survenant dans la sortie de l'élément à effet Hall lorsque les positions de changement de pôle magnétique du rotor (par exemple S -3 N) passent par l'élément à effet Hall sont détectées, et les angles correspondant à partir de la position de référence sont mesurés. La même opéra- tion est effectuée pour les deux autres éléments à effet Hall H1 à H3. L'écart de position détecté par le détecteur de détection de position en rotation 71 comporte la totalité ou une partie des erreurs de fixation des élé- ments à effet Hall H1 à H3 sur le substrat de fixation, de l'erreur de montage du substrat de fixation sur la commande 7, et des erreurs de montage entre la commande 7 et le rotor du moteur sans balai 6 et l'aimant pour une détection de position. L'utilisation d'une mémoire flash ou d'une mémoire morte reprogrammable effaçable électriquement (EEPROM) sur un micro-ordinateur en tant que moyens de mémorisation d'écart de position 76 facilite la correction pour chaque commande 7. Ensuite, on va décrire la commande de la commande 7 en se reportant à l'ordinogramme de la figure 4. Les moyens de calcul de vitesse de rotation cible 73 lisent une vitesse angulaire de braquage et des infor- mations de vitesse de véhicule à partir du détecteur d'angle de braquage 11 et du détecteur de vitesse de véhicule 12 à l'étape 101, et calculent une vitesse de rotation cible à l'étape 102. A l'étape 103, les moyens de calcul de vitesse de rotation 74 calculent la vitesse de rotation réelle sur la base des signaux de sortie du détecteur de détection de position en rotation 71. A l'étape 104, les moyens de calcul de vitesse de rotation cible 73 comparent la vitesse de rotation réelle à la vitesse de rotation cible. Si la différence entre les deux vitesses de rotation est plus grande qu'une valeur prescrite, à l'étape 105, les moyens de calcul de vitesse de rotation cible 73 changent la quantité d'excitation PWM conformément à la différence. D'autre part, à l'étape 106, les moyens de correction de signal de position en rotation 75 corrigent les écarts des signaux de sortie du détecteur de détection de position en rotation 71 sur la base des signaux de sortie du détecteur de détection de position en rota- tion 71 et des écarts de position mémorisés dans les moyens de mémorisation d'écart de position 76, et cal-culent le calage de départ d'excitation PWM correct sur la base des signaux de position en rotation corrigés. Enfin, à l'étape 107, les moyens de calcul de vitesse de rotation cible 73 effectuent une commande d'excitation PWM sur la base de la quantité d'excitation PWM modifiée et du calage de départ d'excitation PWM calculé. Un fonctionnement donné en exemple de correc- tion du calage de départ d'excitation PWM qui est effectué par la commande 7 va être décrit ci-dessous en référence aux figures 5 à 9. La figure 5 montre une relation de position entre les pôles magnétiques du rotor et le détecteur de détection de position de rotation 71 lorsque vu à par-tir de l'arbre de sortie du moteur sans balai 6. Les trois éléments à effet Hall Hl à H3 qui constituent le détecteur de détection de position en rotation 71 sont agencés sur le même cercle à des intervalles d'un angle électrique de 120 (angle mécanique de 40 ). Lorsque le rotor 61 qui est muni de trois paires d'aimants ayant les pôles N et S tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, la sortie de chacun des éléments à effet Hall H1 à H3 varie à des instants où les limites entre les pôles N et S passent par l'élément à effet Hall. La figure 6 montre comment les sorties des éléments à effet Hall Hl à H3 varient. Le moteur sans balai triphasé 6 est excité avec un calage prescrit sur la base des sorties des trois éléments à effet Hall Hl à H3. En tant qu'exemple, le calage de départ d'une excitation PWM de phase V correspondante dans une période à partir de la montée de la sortie de l'élément à effet Hall Hl jusqu'à une chute de la sortie de l'élément à effet Hall H3 va être décrit ci-dessous. Un temps pour les 30 suivants (T/2) est cal- culé sur la base d'un temps mesuré T à partir d'un bord montant de la sortie de l'élément à effet Hall Hl vers un bord descendant de la sortie de l'élément à effet Hall H3 (angle électrique de 60 ). Cette position est utilisée en tant que position angulaire de référence (voir figure 7). Une position de départ d'excitation PWM réelle est avancée d'un temps XMTRKDT correspondant à un angle d'avance décalé prescrit, de manière à fournir une caractéristique de sortie optimale. Par conséquent, un temps Tpwm à partir de la chute de la sortie de l'élément à effet Hall H3 vers la position de départ d'excitation PWM est donné par: Tpwm = T/2 - XMTR KDT. Maintenant, on suppose un cas dans lequel, comme représenté sur la figure 8, la sortie de l'élément à effet Hall Hl monte à un instant qui fait avancer la position du montée régulière de 3 (angle électrique), et la sortie de l'élément à effet Hall H3 tombe à un instant qui fait la position de chute régulière sur 3 (angle électrique). Un temps pour les 30 suivants (Txx/2) est calculé sur la base d'un temps mesuré Txx à partir d'un bord (front) montant de la sortie de l'élément à effet Hall H1 vers un bord descendant de la sortie de l'élément à effet Hall H3. Du fait des écarts des éléments à effet Hall H1 et H3, le temps mesuré Txx correspond à un angle électrique de 66 . Par conséquent, comme représenté sur la figure 8, une position angulaire de ré- férence est établie dans une position qui est distante de 33 du bord descendant de la sortie de l'élément à effet Hall H3. Puisque le bord descendant de la sortie de l'élément à effet Hall H3 est retardé par rapport à la position régulière, la position angulaire de réfé- rence est retardée de 6 à partir de sa position régulière. Dans la présente invention, comme décrit ci-dessus, les écarts de position (angles) entre les positions régulières des éléments à effet Hall Hl à H3 qui constituent le détecteur de détection de position en rotation 71 sont mémorisés dans les moyens de mémo- risation d'écart de position 76 de la commande 7. Dans une commande d'excitation réelle, le calage de départ d'excitation PWM du circuit d'excitation 72 est commandé d'une manière telle que les moyens de correction de signal de position en rotation 75 corrigent les écarts de position, et entrent les signaux de position en ro- tation corrigés vers les moyens de calcul de vitesse en rotation cible 73. En se reportant à la figure 9, on va maintenant décrire la manière de corriger le temps Tpwm à partir de la descente de la sortie de l'élément à effet Hall H3 vers la position de départ d'excitation PWM. Des valeurs d'ajustement des éléments à effet Hall H1 à H3 sont représentées par 01 à 03 (0), respectivement. La période bord à bord mesurée Txx, qui comporte les écarts de position des éléments à effet Hall respectifs Hl à H3, est donnée par: Txx = T - T x 01/60 + T x 03/60 = T x (60 + 03 - 01) /60. -(1) Par conséquent, la période régulière T correspondant à l'angle électrique de 60 est donnée par: T = Txx x 60/(60 + 03 - 01). Le temps Tpwm à partir de la chute de la sortie de l'élément à effet Hall H3 vers la position de départ d'excitation PWM, dans lequel la quantité de correction de la position de chute de la sortie de l'élément à effet Hall H3 est prise en considération, est donné par: Tpwm = T/2 - TKDT - T x 03/60...(2) où TKDT est l'avancée décalée. Comme décrit ci-dessus, le calage de départ d'excitation PWM est commandé selon des écarts de posi- tion des éléments à effet Hall respectifs H1 à H3. La figure 10 indique des caractéristiques de vitesse de rotation sur couple de charge (caractéristiques N-T) du moteur sans balai 6. En résultat d'une telle commande, par exemple, une caractéristique A d'un cas dans lequel le détecteur de détection de position en rotation 71 a un écart d'avance de 1 (angle mécanique), et une caractéristique B d'un cas dans lequel le détecteur de détection de position en rotation 71 a un écart d'avance de 1 (angle mécanique) sont corrigées dans une caractéristique de sortie de moteur optimum C d'un cas dans lequel le détecteur de détection de position en rotation 71 n'a pas d'écart de position. La présente invention peut être utilisée pour une commande d'excitation sur un moteur sans balai et la direction assistée hydraulique utilisant un moteur sans balai. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'excitation destiné à un moteur sans balai (6) qui commande une vitesse de rotation du moteur sans balai (6) à l'aide d'un circuit d'excitation (72) pour effectuer une excitation PWM selon un écart entre une vitesse de rotation réelle du moteur sans balai (6) et une vitesse de rotation cible de celui-ci, et qui commande un calage de départ d'excitation PWM du circuit d'entraînement (72) sur la base d'un signal de position en rotation produit par un détecteur de détection de position en rotation (71) destiné à détecter une position en rotation du moteur sans balai (6), caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens de mémorisation d'écart de position (76) pour mémoriser un écart de position mesuré au préalable du détecteur de détection de position en rotation (71) à partir d'une position régulière, et des moyens de correction de signal de position en rotation (75) pour corriger le signal de position en rotation produit par le détecteur de détection de position en rotation (71) selon l'écart de position mémorisé dans les moyens de mémorisation d'écart de position (76). 2. Dispositif de commande d'excitation selon la revendication 1, dans lequel les moyens de mémorisation d'écart de position (76) sont constitués d'une mémoire flash ou d'une EEPROM d'un ordinateur. 3. Dispositif de commande d'excitation selon la revendication 1, dans lequel le détecteur de détection de position en rotation (71) comporte une plurali- té d'éléments à effet Hall (H1 à H3), et l'écart de position comporte au moins une erreur parmi des erreurs de fixation des éléments à effet Hall (H1 à H3) sur un substrat de fixation, une erreur de montage du substrat de fixation sur une commande (7), et des erreurs de montage entre la commande (7) et un rotor du moteur sans balai (6) et un aimant destiné à une détection de position. 4. Dispositif de commande d'excitation selon la revendication 1, qui comporte de plus des moyens de calcul de vitesse de rotation cible (73) pour calculer la vitesse en rotation cible sur la base d'une vitesse de véhicule, d'un angle de braquage et d'une vitesse angulaire de braquage, et pour commander le circuit d'excitation (72) de sorte que l'écart entre la vitesse de rotation réelle et la vitesse de rotation cible tombe dans une valeur prescrite. 5. Dispositif de commande d'excitation selon la revendication 4, dans lequel les moyens de calcul de vitesse de rotation cible (73) commandent un calage de départ d'excitation de transistors de puissance (Q1 à Q6) du circuit d'excitation (72). 6. Dispositif de commande d'excitation selon la revendication 4, dans lequel le moteur sans balai (6) excite une pompe hydraulique d'un dispositif de di-rection à assistance hydraulique. 7. Procédé de commande d'excitation d'un moteur sans balai (6) qui commande une vitesse de rotation du moteur sans balai (6) à l'aide d'un circuit d'excitation (72) destiné à effectuer une excitation PWM selon un écart entre une vitesse de rotation réelle du moteur sans balai (6) et une vitesse de rotation cible de celui-ci, et qui commande un calage de départ d'excitation PWM du circuit d'excitation (72) sur la base d'un signal de position en rotation produit par un détecteur de détection de position en rotation (71) destiné à détecter une position en rotation du moteur sans balai (6), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : mémoriser un écart de position mesuré au préalable du détecteur de détection de position en rotation (71) à partir d'une position régulière, et corriger le signal de position en rotation produit par le détecteur de détection de position en rotation (71) selon l'écart de position mémorisé.