Brevet FR2879661A1 — publié le 20060623

Domaine de l'invention La présente invention concerne un véhicule automobile équipé d'une batterie ainsi que d'un moteur à combustion interne comportant un disque phonique couplé au vilebrequin du moteur à corn- bustion interne, le disque phonique comportant un marquage constitué par une alternance de dents et d'intervalles de dents et étant associé à un premier capteur élémentaire et un second capteur élémentaire générant chacun un signal électrique prenant au moins deux niveaux (Haut, Bas), l'un des niveaux de signal (Haut, Bas) étant associé à la dent et l'autre niveau étant associé à l'intervalle de dents. Pour déterminer le sens de rotation et l'incrément de l'angle de rotation du vilebrequin, on utilise le flanc montant ou descendant de l'un des signaux et le niveau de l'autre signal, et à partir des deux signaux électriques on génère un signal de capteur à codage de longueur d'impulsion dont la période est égale à celle des signaux des capteurs élémentaires et dont la longueur impulsionnelle assure le codage du sens de rotation du vilebrequin, la position angulaire du vilebrequin étant enregistrée à l'arrêt du moteur dans une mémoire non volatile. L'invention concerne également un procédé de gestion d'un tel véhicule automobile. Etat de la technique La détermination de l'angle du vilebrequin est un élément essentiel pour la commande ou gestion d'un moteur à combustion in-terne. Les solutions connues utilisent des capteurs incrémentaux installés sur le vilebrequin et l'arbre à cames. Habituellement, il s'agit de disques phoniques munis de repères incrémentaux qui permettent de déterminer la position du moteur par coopération avec les signaux du capteur de vilebrequin et de l'arbre à cames. Pour améliorer la commande ou gestion d'un moteur, il faut saisir exactement la position du vilebrequin lorsque le moteur s'arrête. Cela permet d'accélérer considérablement le redémarrage du moteur avec un effet positif sur le confort et les émissions de gaz d'échappement. Lorsque l'on coupe le moteur, celui-ci peut effectuer un mouvement pendulaire, c'est-à-dire un mouvement alterné dans les deux sens de rotation jusqu'à son arrêt. Les capteurs utilisés actuelle- ment ne permettent pas de reconnaître le sens de rotation si bien qu'ils ne sont pas en mesure de définir de façon fiable la position absolue. En principe, il est possible de développer le capteur d'angle de vilebrequin pour détecter le sens de rotation. Mais pour cela, il faut installer de manière appropriée au moins deux éléments de capteur dans un boîtier. A partir de la relation chronologique entre les deux signaux de capteur, on peut déterminer le sens de rotation. Les capteurs sans reconnaissance du sens de rotation ont une sortie, c'est-à-dire en tout trois bornes de raccordement (tension d'alimentation, masse, sortie du signal). Les capteurs avec reconnaissance du sens de rotation ont fréquemment deux sorties. Selon un mode de réalisation, les signaux des deux éléments de capteurs sont fournis à l'extérieur et, dans un autre mode de réalisation, il y a une sortie pour l'information de fréquence des dents et une autre sortie donne l'information relative au sens de rotation. Il est en outre connu de coder les signaux pour transmettre la fréquence des dents et le sens de rotation par une seule borne. Pour cela, on effectue par exemple un codage de longueur d'impulsion du signal en associant des rapports de travail différents aux deux sens de rotation. Pour pouvoir déterminer l'angle du vilebrequin en position de repos à la fin du mouvement du moteur, il faut que tous les composants allant des capteurs jusqu'à la mémoire de l'appareil de commande du moteur restent en fonctionnement jusqu'à l'arrêt complet. Pour pouvoir reconnaître par exemple lorsqu'un rapport de vitesse est passé dans une boîte de vitesses, la rotation du vilebrequin (du fait du déplacement de l'ensemble du véhicule et de la transmission correspondante d'un couple des roues motrices au vilebrequin), il faut que les composants indiqués fonctionnent en permanence. Cela augmente toutefois la consommation en courant de repos dans le véhicule. Les difficultés de l'état de la technique Dans le cas de véhicules selon l'état de la technique, on coupe les composants servant à la mesure de l'angle du vilebrequin après l'arrêt du moteur (et éventuellement en laissant une courte durée de fin de fonctionnement) ou on les maintient en permanence en fonc- tionnement. La première solution a l'inconvénient que la position du vilebrequin au moment du redémarrage ne corresponde plus avec une très grande probabilité à l'état actuel. La seconde solution représente pour beaucoup d'applications une consommation électrique trop importante. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un véhicule et son procédé de gestion permettant d'éviter une décharge trop importante de la batterie du véhicule tout en rendant disponible, avec une grande probabilité, la position angulaire enregistrée, correcte, du vilebrequin pour le démarrage du moteur à combustion interne. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un véhicule utile défini ci-dessus caractérisé en ce que les capteurs élémentaires sont couplés à la batterie du véhicule par l'intermédiaire d'un commutateur mar- che/arrêt. Le commutateur marche/arrêt est de préférence intégré à l'appareil de commande de gestion de l'énergie et cet appareil de commande échange de préférence des données avec l'appareil de commande du moteur par un bus de données. L'invention concerne également un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne du type défini ci-dessus caractérisé en ce que les capteurs élémentaires sont mis au repos ou dans un état de fonctionnement suivant des paramètres du réseau électrique embarqué. Le paramètre du réseau électrique embarqué est notamment la tension de marche à vide ou la capacité résiduelle de la batterie du véhicule. L'état de repos et l'état de fonctionnement se distinguent principalement par le courant consommé par les capteurs. De manière préférentielle, le commutateur ou interrupteur marche/arrêt est corn-muté par un système de gestion de courant de repos qui commute ou surveille, par exemple également, d'autres équipements du véhicule. De façon préférentielle, les capteurs sont découplés de l'alimentation en tension en position de repos, et sont reliés à la tension d'alimentation en position de fonctionnement. Il est notamment prévu de couper les capteurs de la tension d'alimentation en fonction de la tension de la batterie. L'angle du vilebrequin, lorsque le moteur à combustion interne est arrêté, est enregistré en mémoire de préférence dans le sys- tème de gestion du courant de repos. Dans ces conditions, les rotations du vilebrequin sont également enregistrées sous la forme d'un angle de vilebrequin modifié. Le système de gestion du courant de repos transmet de préférence au démarrage du moteur à combustion interne, par le bus de données, l'angle du vilebrequin à l'appareil de commande du moteur et/ ou indique si, depuis le dernier arrêt du moteur à combustion in-terne, les capteurs ont toujours été alimentés en courant. Au démarrage du moteur à combustion interne ou déjà pendant la phase préliminaire de fonctionnement du moteur à combustion interne, l'appareil de corn- mande du moteur dispose déjà de l'angle actuel du vilebrequin ou de l'information indiquant qu'il n'y a pas d'angle valable de vilebrequin. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un disque phonique et de capteurs, - la figure 2 montre un premier exemple de chronogramme fourni par un capteur, - la figure 3 montre les signaux à longueur d'impulsion codé pour les deux sens de rotation, - la figure 4 est un schéma par blocs de gestion d'énergie du capteur d'angle de vilebrequin, - la figure 5 montre un autre schéma par blocs de gestion d'énergie du capteur d'angle de vilebrequin. Description des modes de réalisation La figure 1 est un schéma montrant un disque phonique 1, installé, par exemple, directement sur le vilebrequin ou l'arbre à came, ou indirectement par l'intermédiaire d'une transmissions rapportant la rotation de l'arbre à came. Le disque phonique 1 tourne au- tour d'un axe 2. La périphérie du disque phonique 1 comporte des repères 3. Les repères sont par exemple constitués de dents 4 réparties de manière équidistantes à la périphérie du disque phonique 1. Entre les dents 4, il y a chaque fois des intervalles 8. Un autre repère 5, présenté ici à titre d'exemple sous la forme d'une largeur de deux dents 4 ou sous la forme d'un grand intervalle entre deux dents 4 ou analogue, constitue le repère d'une position 0 du vilebrequin (repère 00). Les dents correspondent chaque fois à un angle de 3 et les intervalles entre les dents également à un angle de 3 . Une dent 4 et l'intervalle de dent 8 voisin occupent ainsi un angle de 6 . Le disque phonique 1 est combiné à un capteur angulaire 9. Celui- ci se compose de deux capteurs élémentaires 6, 7 écartés d'un intervalle angulaire a à la périphérie du disque phonique 1. Les deux capteurs élémentaires 6, 7 sont de préférence juxtaposés dans un boîtier commun 13 comportant également l'unité d'exploitation 10 pour former ainsi le capteur angulaire 9. Un mode de réalisation préférentielle consiste à intégrer au moins deux éléments à effet Hall à un intervalle de quelques millimètres pour constituer les capteurs élémentaires 6, 7 dans un circuit intégré (IC) qui comporte en outre le circuit d'exploitation 10. Les deux éléments à effet Hall correspondent alors aux capteurs élémentaires 6, 7 et le circuit d'exploitation 10 utilise la relation de temps entre les signaux des capteurs pour déterminer le sens de rotation et former un signal de sortie constitué par les impulsions décrites ci- dessus. La réalisation des capteurs angulaires connus peut être respectée et permet de passer au capteur selon l'invention sans né- cessiter d'adaptation systématique importante à effectuer sur le moteur. Lors d'une rotation du vilebrequin et ainsi du disque phonique 1, les dents 4 et les repères 5 passent devant les capteurs élémentaires 6, 7. Cela engendre un signal électrique dans les capteurs élémentaires 6, 7. Les capteurs élémentaires 6, 7 sont des capteurs in- ductifs ou capacitifs. En variante, les capteurs élémentaires 6, 7 peu-vent également fonctionner de manière optique en mesurant par exemple les variations optiques engendrées par les dents 4 ou les repères 5. La figure 2 montre le chronogramme des signaux fournis par les capteurs élémentaires 6, 7 en fonction du temps t. L'alternance du passage des dents 4 et des intervalles 8 génère un signal rectangulaire à la fois pour le chronogramme S1 du signal fourni par le premier capteur élémentaire 6 et pour le chronogramme S2 du signal fourni par le second capteur élémentaire 7. Les deux signaux prennent les valeurs de niveau "Haut" et "Bas". Le passage du niveau haut au niveau bas devient un flanc montant 11; le passage du niveau haut au niveau bas devient un flanc descendant 12. Le flanc montant 11 est indiqué dans les tableaux 1 et 2 suivants par la relation L-> H , le flanc descendant 12 est indiqué dans ces mêmes tableaux par la relation H->L . La référence DR désigne le sens de rotation du vilebrequin; la flèche dirigée vers la droite indique que le vilebrequin tourne vers la gauche et la flèche dirigée vers la gauche indique que le vilebrequin tourne vers la droite. Tableau 1 S 1 S2 DR H -* L L -* L-*H H -* H H-*L -* L L-*H Tableau 2 S 1 S2 DR H-*L H F L-*H L L H -* L H L-*H Pendant le flanc montant ou descendant des signaux S1 et S2, on peut déduire à l'aide de l'autre signal qui est constant, le sens de rotation du vilebrequin. Si par exemple le flanc du signal S1 chute (H-L) et si le signal S2 est au niveau haut, cela signifie que le vilebrequin tourne à gauche. Pour permettre une exploitation directe du sens de rota- tion à l'aide du signal de la commande de moteur, on génère, selon la figure 3, un signal codé par le capteur d'angle. La figure montre le chronogramme correspondant à l'un des capteurs élémentaires 6, 7 en fonction du temps ainsi que deux signaux différents PLI, PL2, qui en sont déduits par ces signaux, sont également représentés en fonction du temps. Le signal de l'un des capteurs élémentaires 6, 7 fourni d'abord comme signal rectangulaire est ensuite transformé selon le tableau 1 ou 2 en un signal de capteur PL à codage par longueur d'impulsions contenant l'information de direction selon la figure 3. Dans l'exemple de la figure 3, le signal PLI indique, par exemple, la marche à droite par un niveau haut, prolongé, défini; le signal PL2 avec un ni-veau haut défini, plus court, correspond à la marche à gauche du vile- brequin. Les flancs montants sont en outre identiques dans le temps (et ainsi rapportés à l'angle de vilebrequin) avec le signal de l'un des capteurs élémentaires 6, 7; ils servent à incrémenter ou décrémenter un compteur d'angle de vilebrequin. La longueur d'impulsion de l'exemple représenté correspond à la durée du niveau haut du signal. Les associations peuvent également concerner l'autre flanc de dents; de même la longueur impulsionnelle peut également être définie comme correspondant à la du-rée du niveau bas du signal. La période du signal de capteur est en outre égale à la période du signal de dents. Seule la longueur impulsionnelle est variable pour désigner le sens de rotation. Il est en outre possible de prévoir une ou plusieurs longueurs d'impulsion PL (i) supplémentaires qui peuvent par exemple transmettre des états de défaut reconnus ou les informations concernant des variations des conditions ambiantes. La figure 4 montre un schéma par blocs reliant le capteur angulaire 9 au circuit électrique du moteur ou du véhicule. Cette figure ne montre que les parties du véhicule nécessaires à la compréhension de l'exemple de réalisation. Le capteur d'angle 9 est relié par l'intermé- diaire d'un appareil de commande de gestion d'énergie (appelé ci-après brièvement appareil EMSG) 13 d'un système électronique de gestion d'énergie, non représenté de manière détaillée, pour le système électrique du véhicule équipé d'une batterie 16 assurant l'alimentation en tension ou en courant pour toute l'énergie électrique. Le bus de données 14 relie l'appareil de commande et de gestion d'énergie 13 à un appareil de gestion de moteur 15 qui commande le fonctionnement du moteur à combustion interne. Le traitement du signal fourni par le capteur d'angle 9 se fait pendant le fonctionnement du moteur, c'est-à-dire l'exploitation et le comptage des impulsions engendrées par les dents. Le dispositif EMSG 13 comporte un commutateur 17 qui n'est représenté ici que de manière schématique. Le commutateur 17 commute l'alimentation électrique du capteur angulaire 9 sur la batterie 16 du véhicule. Plusieurs variantes sont possibles pour transmettre les impulsions de dents détectées pendant la phase d'arrêt. Ces dévelop- pements dépendent des états de fonctionnement des différents appareils de commande en phase d'arrêt du moteur. En particulier, importe ici la durée pendant laquelle on mesure les rotations du vilebrequin après l'arrêt proprement dit du moteur à combustion interne et on les enre- Bistre. L'ensemble de la commande du moteur est habituellement coupé juste après l'arrêt du moteur à combustion interne par le conducteur. Toutefois, après cet instant, le vilebrequin peut tourner à tout moment, par exemple dans le cas d'un rapport de vitesse passé dans la boîte de vitesses du véhicule. Une variante concerne le réveil de l'appareil de commande 15 du moteur à partir de son mode de veille en ce que le signal du capteur angulaire 9 est appliqué à un port approprié du microprocesseur de l'appareil de commande 15 du moteur pour le réveiller. En variante, on peut réaliser un circuit particulier consommant très peu de puissance dans l'appareil de commande 15 du moteur; comme solution connue, il y a les microcontrôleurs à faible consommation. Ce circuit est alors relié en permanence à la batterie 16 du véhicule. Celui-ci assure alors l'exploitation et le comptage des signaux du capteur. Un autre procédé consiste à transmettre le signal du capteur selon la figure 5 au dispositif EMSG 13 pour gérer le courant de repos. Dans ce dispositif, un microprocesseur à économie de courant est actif en permanence. Les signaux de capteur comptés en phase d'arrêt sont transmis dans le bus de données 14 au moment du démarrage du moteur à l'appareil de commande et de gestion 15 du moteur et lors de l'arrêt du moteur, l'angle d'arrêt obtenu est corrigé de la valeur transmise. Au démarrage du moteur à combustion interne, le bus de données 14 transmet en outre un signal ou une date à l'appareil de commande de moteur 15, indiquant si les capteurs élémentaires 6,7 ou le capteur d'angle 9 étaient reliés à tout instant au réseau électrique ou à la batterie du véhicule et étaient ainsi alimentés en courant depuis le dernier arrêt du moteur à combustion interne. Le dispositif présenté dans le cas d'un capteur d'angle associé au vilebrequin ou le procédé correspondant peuvent également s'appliquer à un capteur associé à l'arbre à cames. REVENDICATIONS 1 ) Véhicule automobile équipé d'une batterie (16) ainsi que d'un moteur à combustion interne comportant un disque phonique (1) couplé au vilebrequin du moteur à combustion interne, le disque phonique (1) comportant un marquage (13) constitué par une alternance de dents (4) et d'intervalles de dents (8), et pour lequel le disque phonique (1) est associé à un premier capteur élémentaire (6) et un second capteur élémentaire (7) générant chacun un signal électrique (S1, S2) prenant au moins deux niveaux (Haut, Bas), l'un des ni-veaux de signal (Haut, Bas) étant associé à la dent (4) et l'autre niveau étant associé à l'intervalle de dents (8), et pour déterminer le sens de rotation et l'incrément de l'angle de rotation du vilebrequin, on utilise le flanc montant ou descendant de l'un des signaux (S1, S2) et le niveau de l'autre signal (S1, S2), et à partir des deux signaux électriques (S1, S2) on génère un signal de capteur (PL) à codage de longueur d'impulsion dont la période est égale à celle des signaux des capteurs élémentaires (6, 7) et dont la longueur impulsionnelle assure le codage du sens de rotation du vilebrequin, la position angulaire du vilebrequin étant enregistrée à l'arrêt du mo- teur dans une mémoire non volatile, caractérisé en ce que les capteurs élémentaires (6, 7) sont couplés à la batterie du véhicule par l'intermédiaire d'un commutateur marche/arrêt. 2 ) Véhicule automobile équipé d'une batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur marche/arrêt est intégré dans l'appareil de commande et de gestion d'énergie (13). 3 ) Véhicule automobile équipé d'une batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil de commande de gestion d'énergie (13) échange des données avec l'appareil de gestion (15) du moteur par l'intermédiaire d'un bus de données (14). 4 ) Procédé de gestion d'un véhicule automobile comportant une batte-rie, un moteur à combustion interne, un disque phonique couplé au vilebrequin du moteur à combustion interne, le disque phonique ayant un marquage (13) constitué par une alternance de dents et d'intervalles de dents, et le disque phonique étant associé à un premier capteur élémentaire et un second capteur élémentaire générant chacun un signal électrique (Si, S2) prenant au moins deux niveaux (Haut, Bas), l'un des niveaux de signal (Haut, Bas) étant associé à la dent et l'autre niveau étant associé à l'intervalle de dents, et selon lequel - pour déterminer le sens de rotation et l'incrément de l'angle de rotation du vilebrequin, on utilise le flanc montant ou descendant de l'un des signaux (S1, S2) et le niveau de l'autre signal (S1, S2) et - à partir des deux signaux électriques (S1, S2) on génère un signal de capteur (PL) à codage de longueur d'impulsion dont la période est égale à celle des signaux des capteurs élémentaires et dont la longueur impulsionnelle assure le codage du sens de rotation du vilebrequin, la position angulaire du vilebrequin étant enregistrée à l'arrêt du moteur dans une mémoire non volatile, caractérisé en ce que les capteurs élémentaires (6, 7) sont mis au repos ou dans un état de fonctionnement suivant des paramètres du réseau électrique embarqué. 5 ) Procédé de gestion d'un véhicule automobile selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que le commutateur marche/arrêt est commandé par un système de gestion de courant de repos (13). 6 ) Procédé de gestion d'un véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que les capteurs élémentaires (6, 7) sont découplés de l'alimentation en tension en position de repos. 7 ) Procédé de gestion d'un véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que les capteurs élémentaires (6, 7) sont reliés à l'alimentation en tension en mode de fonctionnement. 8 ) Procédé de gestion d'un véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que les capteurs élémentaires (6, 7) sont découplés de la tension d'alimentation en fonction de la tension de la batterie (16) du véhicule. 9 ) Procédé de gestion d'un véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que lorsque le moteur à combustion interne est arrêté l'angle de vilebrequin est enregistré dans le système de gestion de courant de repos (13). 10 ) Procédé de gestion d'un véhicule automobile selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce qu' au démarrage du moteur à combustion interne, le système de gestion de courant de repos (13) transmet par le bus de données (14) l'angle de vilebrequin à l'appareil de commande de moteur (15) et/ou indique si les capteurs élémentaires (6, 7) ont été à tout moment alimentés en courant depuis le dernier arrêt du moteur à combustion interne.