Brevet FR2867737A1 — publié le 20050923

L'invention concerne un procédé d'estimation de la position d'un balai d'essuie-glace, un procédé et une unité de commande utilisant ce procédé, et un support d'enregistrement pour ces procédés. Plus précisément, l'invention concerne un balai d'essuie-glace d'un véhicule automobile déplacé dans un mouvement de va-et-vient entre deux positions extrêmes de sa course par un moteur électrique alimenté en courant. Jusqu'à présent, la position du balai d'essuie-glace est détectée à l'aide d'un détecteur propre à mesurer la position d'une des pièces mécaniques mises en oeuvre pour déplacer le balai. Typiquement ce détecteur détecte une position angulaire particulière de l'arbre du moteur qui déplace le balai. De tels détecteurs sont coûteux et encombrants. L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un procédé d'estimation de l'instant de passage du balai d'essuie-glace dans un position extrême ou médiane sans mesurer directement la position d'une des pièces mécaniques mises en oeuvre pour déplacer ce balai. L'invention a donc pour objet un procédé d'estimation de l'instant de passage d'un balai d'essuie-glace, comportant: - une étape de relevé de l'évolution de l'intensité du courant d'alimentation du moteur au cours du temps, cette intensité étant représentative 20 de la position du balai le long de sa course, - une opération de construction d'un modèle de prédiction de l'évolution de l'intensité du courant au cours du temps, et - une opération de prédiction d'un instant où l'intensité du courant passe par un minimum ou un maximum à l'aide du modèle de prédiction construit et de l'évolution du courant actuellement relevée, chaque instant où l'intensité passe par un minimum correspondant à un instant de passage du balai dans une des positions extrêmes de sa course et chaque instant où l'intensité passe par un maximum correspondant à un instant de passage du balai dans sa position médiane. Dans le procédé ci-dessus, l'instant de passage du balai dans une position extrême ou médiane de sa course est uniquement déterminé à partir des informations relevées par un capteur de courant. Il n'est donc pas nécessaire de mesurer directement la position d'une pièce mécanique mise en oeuvre pour déplacer ce balai. L'invention a également pour objet un procédé de commande du déplacement d'un balai d'essuie-glace entre deux positions extrêmes de sa course, pour un balai d'essuie-glace d'un véhicule automobile déplacé dans un mouvement de va-et-vient entre ces deux positions extrêmes par un moteur électrique commandable, ce procédé comportant une première étape de commande du déplacement du balai sur une portion centrale de sa course à l'aide d'une première loi de commande permettant d'obtenir un déplacement du balai à vitesse élevée, caractérisé en ce qu'il comporte: - un processus d'estimation de l'instant de passage du balai d'essuie- glace dans une position extrême et/ou médiane de sa course, - une étape de calcul d'un instant de transition entre la première loi de commande et une seconde loi de commande permettant d'obtenir un déplacement du balai à une vitesse inférieure à ladite vitesse élevée, l'instant de transition étant établi en fonction de l'instant de passage estimé, et - une seconde étape de commande du déplacement du balai selon la seconde loi de commande, cette seconde étape étant exécutée dès que l'instant de transition est atteint. Suivant d'autres caractéristiques supplémentaires prises seules ou en combinaison du procédé de commande conforme à l'invention, celui-ci se caractérise en ce que: - ledit processus est adapté pour estimer l'instant de passage du balai d'essuie-glace dans une position extrême, et l'instant de transition est égal à l'instant de passage estimé moins un intervalle de temps prédéterminé. L'invention a également pour objet un support d'enregistrement d'informations, caractérisé en ce qu'il comporte des instructions pour la mise en oeuvre d'au moins un des procédés conforme à l'invention lorsque ces instructions sont exécutées par un calculateur électronique. L'invention a également pour objet une unité de commande d'un dispositif de déplacement d'un balai d'essuie-glace pour un véhicule automobile, cette unité utilisant l'un quelconque des procédés conforme à l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels: - la figure 1 est une illustration schématique de l'architecture d'un dispositif de déplacement d'un balai d'essuie-glace et d'une unité de commande de ce dispositif conforme à l'invention, - la figure 2 est un organigramme d'un procédé de commande du déplacement d'un balai d'essuie-glace entre deux positions extrêmes conforme à l'invention, et - la figure 3 est un graphique illustrant l'évolution typique de l'intensité d'un courant d'alimentation du dispositif de déplacement du balai d'essuie-glace de la figure 1. La figure 1 représente un pare-brise 2 d'un véhicule automobile équipé d'un balai 4 d'essuie-glace propre à se déplacer entre deux positions extrêmes 6 et 8. Ici la position 6 est la position de repos du balai 4 et la position 8 est la position limite d'essuyage. Etant donné l'incertitude sur l'emplacement exacte des positions 6 et 8, ces positions sont représentées ici par des bandes. En effet, l'emplacement exact des positions 6 et 8 dépend de nombreux paramètres tels que la vitesse de déplacement du véhicule, le vent, etc. Pour déplacer le balai 4 entre ces deux positions extrêmes, un dispositif 10 conventionnel de déplacement du balai 4 est prévu. Seuls les éléments de ce dispositif 10 nécessaires à la compréhension de l'invention seront décrits ici. Le dispositif 10 comporte un moteur électrique commandable 12 et un mécanisme d'embiellage 14. Le moteur 12 est apte à entraîner en rotation un arbre 16 mécaniquement accouplé à une entrée du mécanisme 14. Le mécanisme 14 comporte une sortie accouplée au balai 4. Ce mécanisme 14 est apte à transformer le mouvement rotatif sur 360 de l'arbre 16 en un mouvement de va-et-vient du balai 4 entre les deux positions extrêmes 6 et 8. Le dispositif 10 comporte également un détecteur 18 propre à indiquer que le balai 4 est dans la position de repos. A cet effet, typiquement, l'arbre 16 comporte une bande conductrice pour repérer la position de repos et le détecteur 18 est apte à détecter cette bande conductrice. Le dispositif 10 est commandé par une unité de commande 20. Cette unité 20 comporte une sortie de commande raccordée au moteur 12 et deux entrées d'acquisition de données raccordées respectivement au détecteur 18 et à un capteur 24 de courant. Cette unité 20 est réalisée de façon classique à l'aide d'un calculateur électronique programmable 26 associé à une mémoire 28 comportant des instructions à exécuter. Ici, la mémoire 28 comporte les instructions nécessaires pour exécuter le procédé de la figure 2. Plus précisément, la mémoire 28 comporte une première et une seconde lois de commande du moteur 12. Ici, à titre d'exemple, la première et la seconde lois de commande correspondent respectivement à un déplacement du balai 4 à une vitesse élevée et à une vitesse inférieure. Le capteur 24 est apte à mesurer l'intensité du courant d'alimentation du moteur 12. Le fonctionnement de l'unité 20 pour commander le déplacement du balai 4 entre les positions 6 et 8 va maintenant être décrit en regard de la figure 2. A l'arrêt, le balai 4 est dans sa position de repos. Dès que la mise en marche du dispositif 10, l'unité 20 exécute en parallèle un processus 40 de commande du moteur et un processus 42 d'estimation de la position du balai 4. Plus précisément, ici, le processus 42 estime l'instant de passage du balai 4 dans la position 8. Lors de l'exécution du processus 42, l'unité 20 relève et enregistre en permanence, lors d'une étape 50, l'intensité du courant mesurée par le capteur 24 pour connaître l'évolution du courant au cours du temps. Un graphique 52 dans la figure 3 comporte une courbe 54 représentant un exemple typique de l'évolution de l'intensité de ce courant au cours du temps. L'axe des abscisses du graphique 52 est gradué en milli-secondes et l'axe des ordonnées est gradué en ampères. L'instant 0 sur l'axe des abscisses correspondant à l'instant de mise en marche du dispositif 10. 2867737 5 En parallèle à l'étape 50, l'unité 20 établit l'instant to auquel le balai 4 sort de sa position de repos. A cet effet, il utilise, par exemple, les informations délivrées par le détecteur 18. Dès que le balai 4 est sorti de la position de repos, à l'instant to, l'unité 20 procède à une étape 54 d'initialisation d'une horloge propre à mesurer le temps écoulé t depuis l'instant to. Ce temps écoulé est représentatif de la position du balai 4 le long de sa course et correspond donc à une estimation de la position du balai 4. Ensuite, lors d'une étape 56, l'unité 20 calcule la valeur d'un seuil SI correspondant à l'intensité moyenne du courant d'alimentation du moteur 12 lorsque le balai 4 est dans sa position de repos. Ce seuil est représenté par une ligne SI sur la figure 3. A cet effet, par exemple, l'unité 20 calcule la moyenne des valeurs relevées par le capteur 24 entre l'instant où le balai atteint la position 6 et l'instant to. Ensuite, lors d'une étape 58, l'unité 20 attend qu'un intervalle de temps prédéterminé dT1 se soit écoulé avant de poursuivre l'exécution du processus 42. La valeur de l'intervalle 6T1 est choisie de manière à ce que le balai 4 ait parcouru plus de 50% de sa course entre les positions 6 et 8. 6T1 sera, par exemple, égal à 700 ms. Lorsque l'étape d'attente 58 est terminée, l'unité 20 détermine à l'avance un instant tp de passage du balai 4 dans la position 8 lors d'une étape 60. Pour cela, l'unité 20 commence par construire, lors d'une opération 62, un modèle de prédiction de l'évolution de l'intensité du courant. Ceci est rendu possible à cause du fait que l'évolution du courant décrit sensiblement une parabole entre les instants où le balai est dans une position extrême de sa course. De plus il a été constaté que chaque minimum de l'intensité correspond, en alternance, à la présence du balai 4 dans la position 6 ou 8. Lors de l'opération 62, l'unité 20 sélectionne lors d'une sous opération 64 quatre points, situés par exemple à intervalle régulier, sur la courbe 54 entre l'instant to et l'instant courant t. Ces points sont représentés par des points noirs 68 sur la courbe 54. A partir des ces points 68, quatre groupes de trois points sont construits. Ensuite, lors d'une sous-opération 66, pour chaque groupe de points un polynôme de degré deux passant par ces trois points est calculé. Ce polynôme correspond à l'équation d'une parabole. L'unité 20 sélectionne alors, lors d'une sous-opération 70, le polynôme construit lors de la sous-opération 66 qui représente le mieux l'évolution de l'intensité entre les instants to et t. A cet effet, trois points d'évaluation sont sélectionnés entre les points 68. Ces points d'évaluation sont représentés par des points blancs 72 sur la courbe 54. L'écart entre ces points d'évaluation et la valeur prédite pour ces trois points à l'aide de chacun des polynômes construits est calculé. Le polynôme sélectionné en tant que modèle de prédiction est celui permettant d'obtenir les écarts les plus faibles par rapport aux trois points d'évaluation choisis. La parabole correspondant au polynôme ainsi sélectionné est représentée sur le graphique 52 par une portion de parabole 74. Le fait d'utiliser quatre points 68 au lieu des trois nécessaires pour construire un polynôme de degré 2 permet ici de limiter les conséquences dues à une mesure erronée ou à une valeur aberrante de l'intensité du courant en un point donné. Une fois le modèle de prédiction construit, l'unité 20 procède à une opération 76 de calcul de l'instant tp à l'aide de ce modèle de prédiction. Cela revient à calculer le prochain instant pour lequel la courbe 54 va passer par un minimum. Ici, la valeur de l'instant tp est choisie égale à l'instant auquel la parabole 74 coupe la ligne Si. Cet instant peut être aisément déterminé à partir de l'équation de la parabole 74. Une fois que la valeur de l'instant tp a été estimée à l'avance, le processus 42 s'arrête et l'unité 20 calcule, lors d'une étape 80, un instant td de transition entre les première et seconde lois de commande du moteur 12. Pour établir cet instant td l'unité 20 utilise la formule suivante: td =tp -8T2 où ô T2 est un intervalle de temps préétabli, par exemple, compris entre 100 et 300 ms. L'intervalle ô T2 est choisi pour que l'instant td corresponde à une position du balai 4 situé dans le dernier quart de sa course à proximité de la position 8. La valeur de l'intervalle S T2 est, par exemple, établit en utilisant les vitesses connues de déplacement du balai 4. Ici, la portion de la course du balai 4 située en amont de la position correspondant à un instant td est dite portion centrale tandis que la portion de la trajectoire du balai 4 située en aval de la position correspondant à l'instant td est dite portion d'extrémité. Au début du processus 40, l'unité 20 commence par exécuter, lors d'une étape 90, la première loi de commande. Ainsi, tant que cette étape 90 est exécutée, le balai 4 se déplace à vitesse élevée vers la position 8. Un déplacement à vitesse élevée du balai 4 permet un essuyage efficace du pare-brise 2. Cette étape 90 est exécutée tant que le balai 4 est sur la portion centrale de sa course, c'est-à-dire tant que l'instant td calculé lors de l'étape 80 n'est pas atteint. Dès que l'horloge initialisée lors de l'étape 54 indique que l'instant td est atteint, l'unité 20 arrête d'utiliser la première loi de commande et commence à utiliser la seconde loi de commande lors d'une étape 92. Ainsi, lorsque le balai 4 se rapproche de la position 8, sa vitesse est diminuée. L'étape 92 est exécutée pendant un intervalle de temps préétabli 8 T3. La valeur de cet intervalle S T3 est choisie supérieure au temps nécessaire pour que le balai 4, se déplaçant à la vitesse inférieure, atteigne la position 8, s'arrête et commence à se déplacer en sens inverse vers la position 6. 8 T3 est, par exemple, égal à 150 ms. Une fois l'intervalle 8 T3 écoulé, l'unité 20 procède à une étape 94 de commande du moteur 12 à l'aide, à nouveau, de la première loi de commande. Ainsi, le balai 4 se déplace à vitesse élevée vers la position 6 tant que le détecteur 18 ne détecte pas la présence du balai 4 dans sa position 6 de repos. Dès que le balai 4 atteint la position 6, l'unité 20 commande, lors d'une étape 96, pendant un intervalle de temps 8T4, le moteur 12 de nouveau à l'aide de la seconde loi de commande. Ainsi, lorsque le balai 4 atteint la position 6, celui-ci se déplace à la vitesse inférieure. Ensuite, les processus 40 et 42 sont réitérés. Le procédé de la figure 2 permet de maîtriser la course du balai 4 avec une précision élevée tout en conservant des performances d'essuyage élevées. En effet, il a été constaté que dans les procédés connus, la maîtrise de la course du balai 4 s'effectue au détriment des performances d'essuyage et vis versa. Typiquement, dans les procédés connus, pour obtenir un essuyage efficace, le balai 4 est déplacé à vitesse élevée entre les positions 6 et 8. Si de plus, le véhicule se déplace par grand vent, dans certains cas extrêmes, le balai, entraîné par son inertie peut sortir du pare-brise. Pour éviter ce problème, avec des procédés connus, il est nécessaire de placer la position limite d'essuyage telle que la position 8, à une distance suffisante des bords du pare-brise de manière à ménager une marge de sécurité. A l'inverse, lorsque le balai 4 se déplace à faible vitesse, la course de ce dernier est parfaitement maîtrisée, même en cas de grand vent, mais les performances de l'essuyage s'en trouvent diminuées ce qui peut provoquer une gêne chez l'utilisateur lors de pluies abondantes. Ici, la première loi de commande est choisie pour obtenir un essuyage efficace par pluie abondante. Dès lors, tant que l'instant td n'est pas atteint, les performances de l'essuyage sont aussi bonnes qu'avec un procédé d'essuyage connu. Dès que l'instant td est atteint, c'est-à-dire lorsque le balai 4 est à proximité de la position 8, le moteur 12 est commandé à l'aide de la seconde loi de commande qui permet de maîtriser la course du balai 4 de façon plus précise. Ainsi, le procédé de la figure 2 permet une maîtrise accrue de la course du balai 4 à proximité des extrémités de sa course, tout en conservant un essuyage efficace sur sa portion centrale. Une maîtrise accrue de la course du balai 4 se traduit par une diminution de la taille des marges de sécurité à prévoir le long des bords du pare-brise pour que le balai 4 n'en sorte pas. Dans le procédé de la figure 2, l'instant td est utilisé pour changer de loi de commande. Cet instant td correspond à une intensité Id prédictible à l'aide du modèle de prédiction. Ainsi, en variante, le passage de la première loi de commande à la seconde loi de commande est activé lorsque l'intensité mesurée par le capteur 24 devient inférieure à ce seuil Id. Dans le procédé ci-dessus, l'estimation de la position du balai 4 est représentée par le temps écoulé depuis l'instant où le dernier minimum d'intensité s'est produit. Cependant, on notera qu'il est possible de calculer à partir du temps écoulé et de la vitesse de déplacement du balai la distance que le balai a parcourue depuis son dernier passage dans l'une de ses positions extrêmes. Dès lors, il est possible de convertir la valeur du temps écoulé en une position angulaire de ce balai. Toutefois, dans les procédés décrits ici, l'utilisation d'un temps écoulé comme mesure de la position du balai simplifie le procédé, puisque justement il n'est pas nécessaire de convertir le temps écoulé dans une autre unité telle que, par exemple, une valeur de position angulaire. Cette simplification permet d'exécuter plus rapidement le procédé décrit ici. Ici, le processus 42 a été décrit dans le cas particulier où celui-ci utilise un détecteur 18 pour relever l'instant de passage du balai dans la position 6. En variante, lors du processus 42, l'instant où le balai 4 passe par la position 6 est aussi détecté en utilisant l'intensité du courant d'alimentation du moteur. En effet, le passage du balai 4 dans la position 6 correspond aussi à un minimum d'intensité. Dans cette variante, le processus 42 ne nécessite pas la mise en oeuvre d'un détecteur tel que le détecteur 18. Ici, le processus 42 a été décrit dans le cas particulier de l'estimation de l'instant de passage du balai 4 dans l'une des positions extrêmes de la course du balai 4. En variante, ce processus est adapté pour détecter le passage du balai 4 au milieu de sa course. En effet, le milieu de la course du balai 4 correspond à un maximum de l'évolution de l'intensité du courant au cours du temps. Dès lors, dans cette variante, les étapes de détermination d'un minimum sont remplacées par des étapes de détermination d'un maximum. Finalement, on remarque que contrairement à la valeur de l'intensité du courant qui dépend du type de moteur et de sa commande, la présence d'un extrémum dans l'évolution du courant ne dépend pas des caractéristiques du moteur 12. Dès lors le procédé décrit ici peut être appliqué à différents moteurs sans nécessité d'adaptation importante des différents paramètres de ce procédé. REVENDICATIONS 1. Procédé d'estimation de l'instant de passage d'un balai d'essuie-glace dans une position extrême ou médiane de sa course, pour un balai d'essuieglace d'un véhicule automobile, ce balai étant déplacé dans un mouvement de va-et-vient entre deux positions extrêmes par un moteur électrique alimenté en courant, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape (50) de relevé de l'évolution de l'intensité du courant d'alimentation du moteur au cours du temps, cette intensité étant représentative de la position du balai le long de sa course, - une opération (62) de construction d'un modèle de prédiction de l'évolution de l'intensité du courant au cours du temps, et - une opération (76) de prédiction d'un instant où l'intensité du courant passe par un minimum ou un maximum à l'aide du modèle de prédiction construit et de l'évolution du courant actuellement relevée, chaque instant où l'intensité passe par un minimum correspondant à un instant de passage du balai dans une des positions extrêmes de sa course et chaque instant où l'intensité passe par un maximum correspondant à un instant de passage du balai dans sa position médiane. 2. Procédé de commande du déplacement d'un balai d'essuie-glace entre deux positions extrêmes de sa course, pour un balai d'essuie-glace d'un véhicule automobile déplacé dans un mouvement de va-et-vient entre ces deux positions extrêmes par un moteur électrique commandable, ce procédé comportant une première étape (90) de commande du déplacement du balai sur une portion centrale de sa course à l'aide d'une première loi de commande permettant d'obtenir un déplacement du balai à vitesse élevée, caractérisé en ce qu'il comporte: - un processus (42) d'estimation de l'instant de passage du balai d'essuie-glace dans une position extrême et/ou médiane de sa course à l'aide d'un procédé conforme à la revendication 1, - une étape (80) de calcul d'un instant de transition entre la première loi de commande et une seconde loi de commande permettant d'obtenir un déplacement du balai à une vitesse inférieure à ladite vitesse élevée, l'instant de transition étant établi en fonction de l'instant de passage estimé, et - une seconde étape (92) de commande du déplacement du balai selon la seconde loi de commande, cette seconde étape étant exécutée dès que l'instant de transition est atteint. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit processus (42) est adapté pour estimer l'instant de passage du balai d'essuie-glace dans une position extrême, et en ce que l'instant de transition est égal à l'instant de passage estimé moins un intervalle de temps prédéterminé. 4. Support (28) d'enregistrement d'informations, caractérisé en ce qu'il comporte des instructions pour l'exécution de l'un quelconque des procédés conforme aux revendications 1 à 3, lorsque ces instructions sont exécutées par un calculateur électronique. 5. Unité (20) de commande d'un dispositif de déplacement d'un balai d'essuie-glace pour un véhicule automobile, caractérisé en ce que cette unité utilise l'un quelconque des procédés conforme aux revendications 1 à 3.