Brevet FR2881004A1 — publié le 20060721

PROCEDE DE DETERMINATION DU CHANGEMENT DU SENS DE ROTATION D'UN MOTEUR La présente invention concerne un procédé de détermination du changement du sens de rotation d'un moteur Dans des lève-vitres, il est important d'être en mesure de détecter la présence d'un obstacle lors de la fermeture de la vitre, en particulier pour éviter le pincement de l'obstacle. Un système de détection d'obstacle interrompt l'entraînement de la vitre lorsqu'un obstacle est détecté. Il est aussi important de connaître la position de la vitre dans l'ouverture afin de couper le système de détection d'obstacle avant que la vitre pénètre dans le joint de toit; autrement, le système de détection d'obstacle apparente le joint de toit à un obstacle et interrompt l'entraînement avant que la vitre soit complètement rentrée dans le joint de toit. Des dispositifs pour connaître la position de la vitre dans l'ouverture mettent en oeuvre un capteur déclenchant une incrémentation permettant de connaître la position angulaire du moteur. Par exemple, on utilise une sonde à effet Hall détectant une alternance de pôles d'une bague aimantée montée sur l'arbre du moteur. L'inconvénient est qu'un seul capteur ne permet pas de détecter un changement de sens de rotation du moteur, si bien que l'incrémentation déclenchée par le capteur n'est pas précise et ne permet pas de connaître avec certitude la position du moteur. La position de la vitre n'est donc pas non plus connue précisément. Pour résoudre ce problème, d'autres dispositifs pour connaître la position de la vitre dans l'ouverture mettent en oeuvre deux capteurs en regard d'une bague présentant une alternance de pôles. Les capteurs sont positionnés à proximité du moteur de manière décalée angulairement de telle manière que la direction du moteur est déduite de la séquence d'état des capteurs. L'incrémentation prend alors en compte le sens de rotation du moteur. L'inconvénient est que ces derniers systèmes sont plus encombrants et plus onéreux. Tous ces dispositifs présentent par ailleurs d'autres inconvénients. Notamment, la fréquence de détection des pôles de la bague du moteur par le ou les capteurs dépend de la vitesse de rotation du moteur; aussi, quand la vitesse de rotation du moteur diminue, la fréquence et la qualité de détection par le ou les capteurs diminuent. La connaissance de la position du moteur et de la vitre devient alors moins précise. Par ailleurs, lorsqu'un obstacle est détecté, le moteur est aussitôt commandé pour inverser son sens de rotation pour descendre la vitre et réduire le pincement; toutefois, le moteur d'entraînement présente une certaine inertie, ce qui empêche l'inversion immédiate du sens de rotation du moteur. Le décalage entre commande R:\Brevets\22500\22543 04arm0174.doc - 12/01/05 - 09:01 - I/10 d'inversion du moteur et l'inversion effective du moteur est préjudiciable à la connaissance de la position du moteur. De plus, lorsque le moteur est commandé pour s'arrêter, le moteur ne s'arrête pas immédiatement, à cause de son inertie; et il se peut même que le moteur opère un léger mouvement de rotation inverse car la transmission du mouvement n'est pas complètement irréversible. Il y a donc un besoin pour une détermination précise du changement de la direction de rotation d'un moteur. Pour cela l'invention propose un procédé de détermination du changement du 10 sens de rotation d'un moteur, comprenant les étapes de - établissement de paramètres de fonctionnement du moteur en régime permanent, déclenchement d'une commande interrompant la rotation du moteur, estimation de la vitesse du moteur après le déclenchement de la commande, 15 - détermination de l'instant à partir duquel la vitesse du moteur est inférieure à zéro, cet instant correspondant au changement de sens de rotation du moteur. Selon une variante, l'estimation de la vitesse du moteur est déterminée par un modèle. Selon une variante, le modèle est l'équation w(n+1)= w(n) Px(U(n)+ w(n)+ RI(0)) avec co(n), la vitesse du moteur estimée au pas de calcul n; w(n+l) , la vitesse du moteur estimée au pas de calcul suivant; U(n), la tension du moteur mesurée au pas de calcul n; RI(0), le courant constant du moteur mesuré lors du déclenchement de la commande; P, un paramètre lié à la constante de couple du moteur, à la constante de temps électromécanique du moteur et au pas de calcul. Selon une variante, les paramètres de fonctionnement sont mémorisés. Selon une variante, le modèle est initialisé par les paramètres de fonctionnement mémorisés. Selon une variante, les paramètres de fonctionnement comprennent la tension d'alimentation du moteur et la vitesse du moteur. Selon une variante, la vitesse du moteur est mesurée à l'aide d'un seul capteur. 35 Selon une variante, l'estimation de la vitesse est faite selon des intervalles de temps déterminés. Selon une variante, le procédé comprend en outre le comptage d'impulsions générées par la rotation du moteur. R:A13revets\22500A22543 04arm0l74.doc- 12/01/05-09:01-2/10 Selon une variante, la détection du changement de sens de rotation du moteur inverse le comptage des impulsions. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent: figure 1, un ordinogramme de mise en oeuvre du procédé selon un exemple de réalisation de l'invention; -figure 2, un graphe montrant la vitesse de rotation lorsqu'un moteur est commandé en sens inverse. l0 L'invention se rapporte à un procédé de détermination du changement du sens de rotation d'un moteur. Le procédé comprend notamment une étape d'estimation de la vitesse de rotation du moteur après qu'une commande interrompant la rotation du moteur a été déclenchée. Ensuite, une étape de détermination de l'instant à partir duquel la vitesse est inférieure à zéro est mise en oeuvre, cet instant correspondant au changement de sens de rotation du moteur. Ce procédé permet de déterminer précisément l'instant à partir duquel le moteur change de sens de rotation. Le comportement du moteur est donc mieux connu, lorsque la rotation du moteur est interrompue par une commande. Un tel procédé rend plus efficaces les systèmes de détection d'obstacle mettant en oeuvre le procédé. La figure 1 montre un ordinogramme de mise en oeuvre du procédé de détermination du changement du sens de rotation d'un moteur. Il peut s'agir d'un moteur d'un mécanisme d'entraînement d'ouvrant. L'ouvrant peut être un toit ouvrant; par la suite, et à titre d'exemple, l'ouvrant est une vitre et le mécanisme d'entraînement est un lève-vitre. Le lève- vitre peut être à câble ou à bras et secteur. La figure 2 montre un graphe montrant la vitesse de rotation lorsque le moteur est commandé en arrêt, voire en sens inverse. Le graphe comporte en abscisse le temps t et en ordonnée la vitesse de rotation o du moteur. Le graphe comporte une phase 12 de fonctionnement du moteur en régime permanent et une phase 14 d'interruption du sens de rotation du moteur. Au cours de la phase 12 le moteur a une vitesse 16 de rotation sensiblement constante. A un instant t la commande d'interruption de la rotation du moteur est déclenchée. Deux courbes 18 et 20 de la vitesse du moteur sont représentées. Une première courbe 18 correspond à la vitesse mesurée du moteur, par exemple par sonde à effet Hall détectant une séquence de changement de pôles d'une bague montée sur l'arbre d'un moteur; on voit sur cette courbe 18 que la détermination de l'instant de changement de sens de rotation est très imprécis car la précision de cette détermination est proportionnelle à la vitesse qui justement s'effondre dans ce cas là. Une courbe 20 correspond à la vitesse réelle du moteur abordant la phase de R'13revelsA22500122543 04arrn0l74-doc - 12/01 /05 - 09:01 - 3/10 décélération jusqu'à devenir nulle, si le moteur est commandé en arrêt, voire jusqu'à s'inverser lorsque la courbe de la vitesse passe sous l'axe des abscisses, lorsque le moteur est commandé en inversion de sens. Par ailleurs la figure 2 montre une courbe 22 représentant la vitesse estimée, après le déclenchement de la commande d'interruption. On voit que la courbe 22 évolue par paliers; chaque changement de palier correspond à une nouvelle estimation de la vitesse. La fréquence d'estimation de la vitesse peut être ajustée à des intervalles de temps plus ou moins grands; par exemple, la vitesse peut être estimée selon des intervalles de temps de 3 ms. L'estimation de la vitesse permet de connaître la vitesse régulièrement contrairement aux situations où la mesure de la vitesse du moteur est effectuée à l'aide d'un capteur détectant la rotation d'une bague; dans ces situations, la fréquence de mesure de la vitesse de rotation diminue au fur et à mesure de la diminution de la vitesse de l'arbre, ce qui ne permet pas d'obtenir régulièrement la valeur de la vitesse du moteur. De retour sur la figure 1, le procédé comporte une étape 10 d'établissement de paramètres de fonctionnement du moteur en régime permanent. Le fonctionnement en régime permanent du moteur correspond par exemple à une montée de la vitre vers sa position de fermeture, la vitre ne rencontrant pas d'obstacle. Cette étape 10 est effectuée pendant la phase 12 de la figure 2. Pour mettre le moteur en régime permanent, l'utilisateur presse un bouton de commande de lève-vitre en continu pour ordonner la montée de la vitre ou utilise la fonction express-up du lève-vitre qui remonte la vitre d'un coup. Lorsque la vitre remonte, elle est susceptible de rencontrer un obstacle et de pincer ce dernier contre le bord supérieur de l'ouverture; le système de détection d'obstacle est alors activé au moins pendant la montée de la vitre. Parmi les paramètres de fonctionnement établis, la vitesse du moteur peut être mesurée. Ceci permet de connaître la vitesse de rotation du moteur avant le déclenchement d'une commande d'interruption. La mesure de la vitesse peut être effectuée à l'aide d'un seul capteur. Ceci présente l'avantage de rendre le procédé moins onéreux qu'avec une pluralité de capteurs. Le capteur utilisé est par exemple une sonde à effet Hall. La sonde est en regard d'une bague aimantée montée sur l'arbre du moteur; la sonde délivre un signal relatif à l'alternance de passage des pôles devant le capteur. Le traitement du signal permet de connaître la vitesse de rotation du moteur. Parmi les paramètres de fonctionnement établis, on peut aussi mesurer la tension du moteur à l'aide du convertisseur du microprocesseur. De la connaissance de la tension du moteur et de sa vitesse de rotation, on peut mettre en oeuvre une étape 101 d'estimation du courant du moteur selon la formule RI = U Kco, w étant R:\13revets\22500\22543 04arm0174. doc 12/01/05 - 09:01 - 4/10 la vitesse de rotation du moteur, K étant la constante de couple du moteur, U étant la tension du moteur, R la résistance du moteur et I le courant du moteur. Le courant estimé RI est proportionnel au couple résistant durant la phase 12 de fonctionnement du moteur en régime permanent. Le couple résistant est considéré constant durant la phase 14 d'interruption de la rotation du moteur. Les paramètres de fonctionnement sont mémorisés; ceci permet de disposer de valeurs concernant ces paramètres de fonctionnement lorsque la commande d'interruption est déclenchée. Selon la figure 1, le procédé comprend ensuite une étape 20 de déclenchement d'une commande interrompant la rotation du moteur. La commande d'interruption est une commande d'arrêt du moteur voire d'inversion du sens de rotation du moteur. La commande est déclenchée par exemple par la détection d'un pincement par le système de détection d'obstacle; le moteur est alors commandé pour s'inverser. La commande peut aussi être déclenchée par l'utilisateur souhaitant arrêter le mouvement de la vitre. La commande peut encore être déclenchée lorsque la vitre arrive dans le joint supérieur. Dans ces deux derniers cas, le moteur est alors seulement commandé pour s'arrêter. Le procédé peut comprendre ensuite une étape d'initialisation 30. Cette étape 30 correspond à l'initialisation de l'algorithme mis en oeuvre au cours de l'étape 50 suivante d'estimation de la vitesse. L'initialisation est déclenchée aussitôt que la commande d'interruption est déclenchée. L'initialisation est effectuée grâce aux paramètres de fonctionnement mémorisés. Cette étape 30 comprend l'initialisation de la vitesse estimée w(0) du moteur grâce à la dernière vitesse mesurée du moteur au cours de l'étape 101. L'étape 30 comprend aussi l'initialisation du courant estimé RI(0) grâce à la dernière valeur du courant estimé lors de l'étape 10. La figure 1 montre ensuite l'étape d'estimation 50 et une étape de détermination 60. Au cours de l'étape d'estimation 50, la vitesse du moteur après le déclenchement de la commande d'interruption est estimée. Après le déclenchement de la commande, le moteur aborde une phase de décélération au cours de laquelle la vitesse du moteur décroît comme cela est visible sur la figure 2, jusqu'à devenir nulle; la vitesse du moteur est alors estimée durant la décélération du moteur. L'étape d'estimation 50 permet de connaître la valeur de la vitesse par évaluation et non plus par mesure. L'étape d'estimation 50 durant la décélération permet de s'affranchir de l'utilisation de matériel de mesure de la vitesse du moteur aboutissant à des mesures irrégulières et de basse qualité dans la phase de décélération du moteur. L'estimation de la vitesse durant l'étape 50 peut être effectuée selon des intervalles de temps déterminés At, par exemple de 3 ms. Les intervalles de temps R:\Brevets\22500\22543 04arm0174.doc - 12/01/05 - 09:01 - 5/10 peuvent être plus petits, ce qui renforce la précision du procédé. On obtient alors des valeurs de la vitesse de façon régulière. L'estimation de la vitesse est par exemple réalisée à l'aide d'un modèle récurrent qui se traduit par l'équation: w(n+l)= co(n)-Px(U(n)+w(n)+RI(0)) , avec w(n), la vitesse du moteur estimée au pas de calcul n; w(n+1), la vitesse du moteur estimée au pas de calcul suivant; U(n), la tension du moteur mesurée au pas de calcul n; RI(0), le courant constant du moteur mesuré au pas de calcul correspondant au déclenchement de la commande; P, un paramètre lié à la constante de couple du moteur, lié à la constante de temps électromécanique du moteur ter, et également lié au pas de calcul; dans le cas du présent modèle, P = (1 exp(-At/ T em) / K. On voit que l'estimation de la vitesse à chaque pas de calcul w(n+l) est déterminée en fonction de la vitesse estimée au pas de calcul précédent w(n). Egalement, les valeurs w(0) et RI(0) permettent d'initialiser le modèle d'estimation de la vitesse. Les pas de calcul correspondent à l'estimation de la vitesse au cours des intervalles de temps déterminés At successifs. Au cours de l'étape 60 suivante, le procédé détermine l'instant à partir duquel la vitesse estimée à l'étape 50 est inférieure à zéro, cet instant correspondant au changement de sens de rotation du moteur. En effet, la vitesse devenant négative, ceci traduit l'inversion du sens de rotation. Le changement de signe de la vitesse est déterminé par un microprocesseur mettant en oeuvre le procédé. Connaître l'instant à partir duquel le moteur change de sens de rotation améliore la détermination de la position du moteur. Par exemple, la position du moteur peut être connue par l'incrémentation d'un compteur, dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation du moteur; l'incrémentation peut être établie par le comptage d'impulsions générées par la rotation du moteur. Le procédé permet de connaître l'instant à partir duquel le sens de l'incrémentation doit être inversé. La détermination de la position du moteur est alors rendue plus précise. Tant que la vitesse estimée n'est pas inférieure à zéro, les étapes 50 et 60 sont réitérées. Ceci apparaît sur la figure 1. Pendant ce temps, le comptage des impulsions s'incrémente dans un sens. En revanche, lorsqu'il est établi à l'étape 60 que la vitesse estimée est inférieure à zéro, traduisant une inversion du sens de rotation du moteur, le procédé comprend ensuite une étape 70 d'inversion du comptage des impulsions. Ainsi, selon que la vitre monte ou descend, le comptage des impulsions est effectué dans un sens ou dans l'autre; grâce au procédé, l'inversion du comptage est précisément effectué lorsque le moteur change effectivement de sens. Ainsi, que le sens du moteur soit interrompu pour une raison liée à la détection d'un pincement, à R:\Brevets\22500\22543 04arm0174.doc 12/01/05 - 09:01 - 6/10 la détection de la fin de course de la vitre, ou tout simplement, liée à un arrêt demandé par l'utilisateur, la position angulaire du moteur est connue précisément. Ceci permet alors aussi de connaître la position de la vitre dans l'ouverture. Le procédé permet aussi de prendre en compte dans la détermination du changement de sens de rotation du moteur un léger mouvement de recul qui est susceptible de se produire lorsque le moteur est commandé en arrêt. Ce léger recul qui se traduit par un mouvement en sens inverse du moteur, est dû au fait que la transmission du mouvement d'entraînement du moteur n'est pas irréversible. Ce léger recul est alors comparable, du point de vue du procédé, à une commande interrompant la rotation du moteur pour inverser la rotation du moteur; l'incrémentation du comptage d'impulsions est inversé si la vitesse du moteur mesurée devient négative. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits à titre d'exemple; ainsi, les paramètres de fonctionnement établis sont donnés 15 à titre d'exemple. R:\13revets\22500\22543 04arm0174.doc - 12/01/05 - 09:01 - 7/10 8 REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination du changement du sens de rotation d'un moteur, comprenant les étapes de - établissement (10) de paramètres de fonctionnement du moteur en régime permanent, - déclenchement (20) d'une commande interrompant la rotation du moteur, - estimation (50) de la vitesse du moteur après le déclenchement de la commande, -détermination (60) de l'instant à partir duquel la vitesse du moteur est inférieure à zéro, cet instant correspondant au changement de sens de rotation du moteur. 2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'estimation de la vitesse du moteur est déterminée par un modèle. 3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le modèle est l'équation w(n +1)= w(n) Px (U(n)+w(n)+RI(0)) avec w(n), la vitesse du moteur estimée au pas de calcul n; w(n+l), la vitesse du moteur estimée au pas de calcul suivant; U(n), la tension du moteur mesurée au pas de calcul n; RI(0), le courant constant du moteur mesuré lors du déclenchement de la commande; P, un paramètre lié à la constante de couple du moteur, à la constante de temps électromécanique du moteur et au pas de calcul. 4. Le procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les paramètres de fonctionnement sont mémorisés. 5. Le procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le modèle est initialisé par les paramètres de fonctionnement mémorisés. 6. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les paramètres de fonctionnement comprennent la tension d'alimentation du moteur et la vitesse du moteur. 7. Le procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la vitesse du moteur est mesurée à l'aide d'un seul capteur. R:\Brevets\22500\22543 04arm0i74.doc - 12/01/05 - 09:01 - 8/10 8. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'estimation de la vitesse est faite selon des intervalles de temps déterminés. 9. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre le comptage d'impulsions générées par la rotation du 5 moteur. 10. Le procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la détection du changement de sens de rotation du moteur inverse le comptage des impulsions. R9Brevets\22500\22543 04arm0174.doc - 12/01/05 - 09:01 - 9/10