Brevet FR2875597A1 — publié le 20060324

L'invention concerne un procédé pour exploiter un capteur de position à courants de Foucault, comprenant un piston pouvant se déplacer longitudinalement et une bobine entourant ce piston, consistant à exciter électriquement la bobine et à déterminer l'inductance de cette bobine pour déterminer la position du piston. Elle concerne également un tel capteur à courants de Foucault. L'invention est destinée à un capteur de position équipant un maître cylindre faisant partie d'un système de freinage électrohydraulique, c'est-à-dire incluant un groupe hydraulique d'assistance. Dans un tel système de freinage, le groupe hydraulique est prévu pour exercer une pression sur le liquide de freinage afin de réduire l'effort que doit exercer le conducteur sur la pédale de frein pour freiner. L'invention s'applique notamment à un système de freinage du type ABS, dans lequel le groupe hydraulique est piloté par un calculateur qui prend en compte une pluralité de paramètres dont la position du piston dans le maître cylindre pour déterminer la pression à appliquer dans le circuit de freinage. Mais l'invention n'est pas exclusivement destinée à un système de freinage du type ABS, elle s'applique également à un système de freinage qui est simplement assisté par un groupe hydraulique sans ABS. Un tel maître cylindre, comprenant un capteur de position à courants de Foucault est connu du document de brevet FR2820702, dans lequel le piston qui coulisse dans un logement est entouré par une bobine inductrice. Cette bobine inductrice est alimentée électriquement, pour générer des courants de Foucault en surface des parties en aluminium du piston, ces courants de Foucault ayant pour effet de modifier l'impédance de la bobine qui est par conséquent fonction de la position longitudinale du piston dans son logement. Cette impédance est évaluée par une unité de traitement électronique, pour déterminer la position du piston afin de commander le groupe hydraulique en fonction de cette position. Le but de l'invention est de proposer un procédé pour exploiter un capteur de position du type ci-dessus afin d'en améliorer la précision et la sûreté de fonctionnement, ainsi qu'une structure de capteur adaptée à ce procédé. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour exploiter un capteur de position à courants de Foucault, comprenant un piston pouvant se déplacer longitudinalement et une bobine entourant ce piston, consistant à exciter électriquement la bobine et à déterminer l'inductance de cette bobine pour déterminer la position du piston, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter deux signaux électriques dans la bobine, ces deux signaux ayant des fréquences distinctes, et à déterminer l'inductance de la bobine à chaque fréquence injectée pour augmenter la sûreté et la précision de détection de la position du piston. Une redondance est ainsi introduite dans l'évaluation de la position du piston, qui est réalisée simultanément sur la base de deux mesures de l'impédance indépendantes. La précision est augmentée du fait de la présence de deux mesures distinctes dont la moyenne peut par exemple être établie pour déterminer l'inductance de la bobine. La sûreté de fonctionnement du capteur est augmentée du fait qu'en cas de différence trop importante entre les deux valeurs d'inductance, il est possible de détecter l'existence d'un défaut dans le fonctionnement du capteur. Avantageusement, le procédé consiste à injecter des tensions alternatives de fréquences différentes dans la bobine, et à évaluer pour chaque fréquence l'amplitude de la tension injectée et l'amplitude du courant circulant dans la bobine pour déterminer l'impédance correspondante. La détermination de la position du piston peut ainsi être réalisée en un temps court ce qui rend le capteur adapté à un fonctionnement du type temps-réel qui correspond au cas d'un système de freinage. 2875597 3 L'invention concerne également un capteur de position à courants de Foucault, comprenant un piston pouvant se déplacer longitudinalement, et une bobine entourant le piston, cette bobine étant prévue pour déterminer la position de ce piston dans le maître-cylindre en excitant électriquement cette bobine et en évaluant son inductance, caractérisé en ce qu'il comprend une unité électronique qui injecte dans la bobine au moins deux signaux électriques ayant des fréquences distinctes pour déterminer la position du piston en déterminant l'inductance de la bobine pour chaque fréquence injectée. Avantageusement, l'unité électronique comprend au moins deux filtres passe bande, chaque filtre passe-bande ayant une fréquence propre qui correspond à l'une des fréquences injectées. Cette unité électronique peut être formée par des composants électroniques analogiques, ce qui réduit le coût du capteur et facilite sa conception, en comparaison avec un système de traitement numérique. Selon une caractéristique de l'invention, l'unité électronique est montée sur un circuit imprimé ayant une forme générale circulaire de telle sorte qu'elle peut avantageusement être intégrée dans le capteur dont la forme générale est cylindrique. Ce capteur comprend avantageusement une jauge de température destinée à corriger la valeur de l'inductance en fonction de la température détectée par la jauge. Selon un autre mode de réalisation préféré, le capteur comprend au moins une seconde bobine inductrice, l'unité électronique génère au moins deux signaux ayant des fréquences distinctes, et cette unité électronique injecte chaque signal dans l'une des bobines inductrices, pour déterminer la position du piston en déterminant l'inductance de chaque bobine inductrice. La sûreté de fonctionnement est encore améliorée en permettant au capteur de fonctionner normalement y compris en cas de dysfonctionnement de l'une des bobines inductrices. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue d'ensemble en perspective du maître cylindre selon l'invention; La figure 2 est une vue en coupe du maître cylindre selon l'invention. Figure 1, un maître cylindre comprend un châssis formé par un corps 1 s'étendant longitudinalement autour d'un axe AX, et muni d'une platine 2 destinée à être fixée à un tablier du véhicule. Ce maître cylindre comprend également au moins un piston 4 coulissant le long de l'axe AX à l'intérieur du corps 1 en étant solidaire en mouvement d'une pédale de frein non représentée. Plus particulièrement, ce piston 4 est déplacé par une tige 5 ayant une première extrémité munie d'une rotule en appui contre le fond du piston et une seconde extrémité incluant une attache 6 qui est reliée à la pédale de frein non représentée. La figure 2 qui est une représentation plus détaillée du maître cylindre de la figure 1 fait apparaître une bague 7 assurant l'étanchéité autour du piston, et un cylindre principal 8, dans lequel plonge l'extrémité du piston pour exercer une pression sur le liquide du circuit de freinage non représenté. Ce maître cylindre comprend encore une bobine inductrice 9 de forme cylindrique s'étendant le long de l'axe AX, enroulée autour d'un support 10, et montée du côté intérieur du corps 2 pour entourer le piston 4. Cette bobine inductrice forme avec le piston 4 qui est par exemple en aluminium un capteur à courants de Foucault, cette bobine étant excitée électriquement pour générer des courants de Foucault en surface du piston. Ceci a pour effet de modifier l'impédance de la bobine 9 en fonction de la position qu'occupe le piston 4 le long du corps du maître cylindre 1. 2875597 5 Cette bobine inductrice 9 est alimentée par une unité électronique 11 sous la forme d'un circuit imprimé qui est alimenté en courant continu. Selon l'invention, le capteur est exploité en injectant dans la bobine, par l'intermédiaire de l'unité électronique 11 des signaux électriques ayant des fréquences distinctes. L'évaluation de la position du piston 4 peut ainsi être réalisée sur la base de deux mesures différentes de l'inductance de la bobine pour assurer une redondance dans cette évaluation. Les courants de Foucault générés par deux fréquences excitatrice circulent en surface du piston 11 à des profondeurs différentes. Une fréquence faible génère des courants de Foucault à une profondeur plus importante que les courants de Foucault générés par une fréquence élevée. L'utilisation de deux fréquences distinctes pour exciter la bobine inductrice permet ainsi d'effectuer des mesures d'inductance indépendantes, puisque les courants de Foucault correspondants circulent à des profondeurs différentes dans le piston. Les fréquences du signal injecté sont choisies avantageusement parmi les hautes fréquences, en étant supérieures à une fréquence minimale, en deçà de laquelle le bruit électromagnétique présent dans l'entourage de la bobine perturbe le signal injecté d'une façon trop importante. Le choix de fréquences supérieures à 6 kHz valant respectivement 10 et 15 kHz permet de s'affranchir du bruit électromagnétique, tout en constituant deux fréquences suffisamment éloignées l'une de l'autre pour ne pas se perturber mutuellement. Avantageusement, l'unité électronique 11 comprend des moyens pour injecter dans la bobine 9 simultanément deux tensions alternatives ayant des fréquences distinctes, et il comprend deux filtres du type passe- bande, non représentés, ces deux filtres ayant chacun une fréquences propre qui correspond à l'une des deux fréquences injectées. Cette unité électronique 11 qui est électriquement connectée à d'autres organes du véhicule par des connecteurs 12 est ainsi capable de fournir quatre signaux, correspondant respectivement, pour chaque fréquence, à la tension injectée et au courant circulant dans la bobine 9. Ces signaux sont traités, soit dans un organe du véhicule, soit dans l'unité électronique, pour déterminer pour chaque fréquence la valeur de l'impédance de la bobine inductrice 9. La position longitudinale du piston 4 dans le corps 1 du maître cylindre est ainsi déterminée de deux façons différentes à partir d'un montage simple et peu onéreux. Sur la base de ces différents signaux, la valeur de l'impédance peut être déterminée de plusieurs façons différentes: elle peut par exemple être évaluée à partir de la valeur du déphasage entre le courant et la tension, à une fréquence donnée. Avantageusement, cette impédance est déterminée à partir du rapport entre l'amplitude de la tension injectée et l'amplitude du courant correspondant qui circule dans la bobine 9. Chaque amplitude peut par exemple correspondre à la moyenne quadratique du signal correspondant sur un court intervalle de temps. L'intérêt de déterminer l'impédance à partir du rapport des amplitudes du courant et de la tension réside dans le fait que cette impédance est une fonction linéaire de ce rapport. L'évaluation peut ainsi être réalisée en un temps très court, ce qui est adapté au cas d'un système de freinage, qui est du type temps réel, et pour lequel il importe que les différents temps de réaction soient les plus courts possibles. A titre de comparaison, l'impédance est une fonction non linéaire du déphasage courant-tension, ce qui nécessite un traitement correctif numérique, introduisant un retard important ainsi qu'une dégradation de la précision. Avantageusement, l'unité électronique 11 comprend des moyens pour évaluer à chacune des fréquences la valeur du rapport courant-tension, de telle sorte que celle-ci fournit directement en sortie une grandeur qui est proportionnelle à l'impédance de la bobine 9, et par conséquent une image de la position longitudinale du piston 4 dans le corps de maître cylindre 2. Compte tenu du fait que l'évaluation de l'inductance est basée sur une évaluation du rapport tension-intensité, l'unité électronique utilisée peut être du type analogique, ce qui contribue à en réduire le coût de fabrication de façon significative. Avantageusement, cette unité électronique est réalisée avec un circuit imprimé de forme circulaire, de telle sorte que ce circuit entoure le piston 4 en étant placé dans un logement correspondant à l'intérieur du corps 1 du maître cylindre qui a lui-même une forme cylindrique. Selon un mode de réalisation préféré, le maître cylindre 1, 2 selon l'invention comprend également un jauge de température. Il est en effet connu que la valeur de l'inductance de la bobine 9 est également conditionnée par la température à laquelle elle se trouve, et la présence d'une jauge permet de corriger la valeur de l'inductance en fonction de cette température. La sûreté de fonctionnement du maître cylindre selon l'invention peut être encore augmentée en concevant celui-ci avec plusieurs bobines inductrices 9 entourant le piston. Selon ce mode de réalisation, chaque bobine inductrice reçoit en entrée un signal électrique à une ou plusieurs fréquence, de telle sorte que malgré un dysfonctionnement de l'une des bobines, le capteur peut encore déterminer la position longitudinale du piston par détermination de l'inductance d'une autre bobine. En fonction des impératifs de production, le montage de plusieurs bobines peut être effectué en réalisant plusieurs bobinages autour d'un même support, ou également à partir de deux bobines indépendantes réalisées sur deux supports distincts montés dans le prolongement l'un de l'autre à l'intérieur du corps de maître cylindre. 9 REVENDICATIONS 1. Procédé pour exploiter un capteur de position à courants de Foucault, comprenant un piston (4) pouvant se déplacer longitudinalement et une bobine (9) entourant ce piston (4), consistant à exciter électriquement la bobine (9) et à déterminer l'inductance de cette bobine (9) pour déterminer la position du piston (4), caractérisé en ce qu'il consiste à injecter deux signaux électriques dans la bobine (9), ces deux signaux ayant des fréquences distinctes, et à déterminer l'inductance de la bobine (9) à chaque fréquence injectée pour augmenter la sûreté et la précision de détection de la position du piston (4). 2. Procédé selon la revendication 1, consistant à injecter des tensions alternatives de fréquences différentes dans la bobine (9), et à évaluer pour chaque fréquence l'amplitude de la tension injectée et l'amplitude du courant circulant dans la bobine (9) pour déterminer l'impédance correspondante. 3. Capteur de position à courants de Foucault, comprenant un piston (4) pouvant se déplacer longitudinalement, et une bobine (9) entourant le piston (4), cette bobine étant prévue pour déterminer la position de ce piston (4) dans le maître-cylindre (1, 2) en injectant un signal électrique dans cette bobine (9) et en évaluant l'inductance de cette bobine (9), caractérisé en ce qu'il comprend une unité électronique (11) qui injecte dans la bobine (9) au moins deux signaux électriques ayant des fréquences distinctes pour déterminer la position du piston (4) en déterminant l'inductance de la bobine (9) pour chaque fréquence injectée. 4. Capteur de position selon la revendication 3, dans lequel l'unité électronique (11) comprend au moins deux filtres passe bande, chaque filtre passe-bande ayant une fréquence propre qui correspond à l'une des fréquences injectées. 5. Capteur de position selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité électronique est formée par des composants analogiques. 6. Capteur de position selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité électronique (11) est montée sur un circuit imprimé ayant une forme générale circulaire. 7. Capteur de position selon l'une des revendications précédentes, comprenant une jauge de 10 température. 8. Maître cylindre pour système de freinage de véhicule automobile comprenant un capteur de position selon l'une des revendications 3 à 8. 9. Maître cylindre de système de freinage de véhicule automobile, comprenant un piston (4) lié en mouvement à une pédale de frein et un capteur de position à courants de Foucault incluant une bobine (9) entourant le piston (4), pour déterminer la position de ce piston dans le maître-cylindre (1, 2) en excitant électriquement cette bobine inductrice et en déterminant son inductance, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une seconde bobine inductrice, une unité électronique générant au moins deux signaux ayant des fréquences distinctes, et en ce que cette unité électronique injecte chaque signal dans l'une des bobines inductrices, pour déterminer la position du piston en déterminant l'inductance de chaque bobine inductrice.