Brevet FR2891962A1 — publié le 20070413

L'invention se rapporte à un dispositif pour la détermination de l'inversion effective du sens de rotation d'un entraînement rotatif réversible qui entraîne un élément de fermeture, en particulier une vitre ou un volet de toit ouvrant d'un véhicule automobile. Dans les actionneurs électromécaniques, on utilise habituellement pour la détermination de la vitesse de rotation et du sens de rotation des systèmes capteurs à incrémentation qui sont essentiellement composés d'une roue de capteur côté rotor et d'un ensemble de détecteurs côté stator. Les détecteurs touchent la roue de capteur et produisent un signal électrique fonction de la position du rotor qui est composé d'une suite d'impulsions. Ce signal d'impulsions est envoyé pour l'évaluation à un dispositif d'évaluation et de commande. Le dispositif d'évaluation et de commande est habituellement composé d'un microcalculateur qui détermine la distance parcourue en comptant les impulsions du capteur à incrémentation où calcule la vitesse instantanée de la rotation à partir de la longueur instantanée des impulsions rectangulaires. Lorsqu'on utilise deux détecteurs, le sens de rotation peut être obtenu simplement à partir du déphasage entre ces deux signaux rectangulaires. Toutefois, on connaît dans la technique automobile des actionneurs à fonctionnement électromécanique pour lève-vitres et toit ouvrants dans lesquels on utilise seulement un seul capteur Hall pour détecter le champ magnétique d'une roue de capteur magnétique côté rotor. Il est connu par ailleurs que, dans un entraînement électromécanique de lève-vitre ou de toit ouvrant, une protection anti-pincement est prescrite pour des raisons de sécurité. Les nouvelles dispositions légales exigent un haut niveau de sécurité. En cas de pincement, non seulement le mouvement de l'élément de fermeture doit être arrêté mais, en outre, après le dépassement d'une force de pincement maximale admissible, l'entraînement doit être aussitôt inversé et l'élément de fermeture doit déplacer dans le sens de l'ouverture. Or, par suite de l'inertie mécanique du système d'entraînement, l'inversion effective du sens de rotation ne coïncide pas avec l'opération de commutation électrique ou les inversions de polarité de la tension d'induit du moteur mais, au contraire, elle suit cette opération de commutation avec un retard de temps. Or, une protection antipincement efficace n'est garantie que si le dispositif de commande peut détecter correctement l'inversion effective du sens de rotation. Pour pouvoir détecter cette inversion effective du sens de rotation même dans un dispositif qui ne comporte qu'un seul détecteur de champ magnétique, il est proposé dans le document EP 1175598 B1 une roue magnétique qui présente des pôles magnétiques disposés de manière asymétrique le long de la périphérie. Elle possède neuf pôles d'une même largeur polaire et un pôle de référence possédant une largeur polaire comparativement plus grande. Dans ce dispositif, il peut se poser le problème consistant en ce qu'il existe une incertitude de mesure lorsque l'entraînement est inversé accidentellement à partir d'une position dans laquelle le pôle de référence se trouve, dans l'espace, dans une position diamétralement à l'opposé du détecteur Hall. Etant donné qu'à cet instant d'inversion, le profil du diagramme d'impulsions présente une symétrie de miroir, la détermination de l'inversion effective du sens de rotation peut être affectée d'une erreur de plus/moins un demi-tour de l'arbre d'entraînement. Dans le cas d'un entraînement de lève-vitre, ceci peut avoir pour conséquence que l'effet de sécurité de la protection antipincement soit détériorée ou que la fenêtre n'atteigne pas entièrement la position de fermeture prévue. Un but de la présente invention consiste à perfectionner la protection antipincement et à rendre possible une détermination précise de l'inversion du sens de rotation, dans un entraînement rotatif pour un lève- vitre ou pour un toit ouvrant de véhicule automobile, en utilisant seulement un seul détecteur côté stator. Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'un dispositif pour la détermination de l'inversion effective du sens de rotation d'un entraînement rotatif réversible qui continue à tourner après une inversion préalable du sens de rotation, en particulier pour un lève-vitre ou un toit ouvrant d'un véhicule automobile, comprenant : - une roue de capteur possédant une structure de codage formée asymétriquement par rapport à la distribution le long de la périphérie de la roue de capteur; - un unique détecteur qui, lors de la rotation de la roue de capteur produit un signal d'impulsions fonction de la vitesse de rotation du rotor en balayant la structure de codage; - une unité d'évaluation à laquelle le signal d'impulsions est envoyé et qui détermine l'inversion effective du sens de rotation par évaluation des flancs des impulsions ; remarquable en ce que la structure de codage est formée de secteurs de codage d'une première largeur de secteur et d'une paire de secteurs de codage de référence possédant une deuxième largeur de secteur. Ainsi, selon l'invention, le problème est résolu par une roue de capteur codée qui est composée de secteurs de codage d'une première largeur et d'une paire de secteurs de codage de référence présentant une deuxième largeur qui est différente de la première largeur polaire. De cette façon, il devient possible pour une unité d'évaluation et de commande - même dans un dispositif qui ne possède qu'un seul détecteur côté stator - de calculer correctement la position effective sur la base du signal de détecteur en présence d'une inversion de sens de rotation. La réalisation matérielle de la roue de capteur - de même que le principe de mesure qui est à la base de la saisie de l'information angulaire - peut être différente. La roue de capteur peut être, par exemple en forme de disque ou de tambour. Les secteurs de codage réalisés sur la roue de capteur, ou la paire de secteurs de codage de référence peuvent être balayées par voie magnétique, photoélectrique, capacitive, inductive ou autre. De préférence, le dispositif selon l'invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes 10 prises seules ou en combinaison : - la roue de capteur est réalisée sous la forme d'une roue magnétique et présente des pôles d'une première largeur polaire et une paire de pôles de référence possédant une deuxième largeur polaire 15 significativement différente de la première largeur polaire ; - la deuxième largeur polaire est plus grande que la première largeur polaire ; - la largeur polaire des pôles de la paire de pôles de 20 référence est la même ; - il est prévu quatre pôles de la première largeur polaire et en ce que le détecteur est formé d'un unique capteur Hall ; - l'unité d'évaluation comprend un microcontrôleur 25 auquel le signal d'impulsion est envoyé sur une entrée d'interruption, chaque flanc d'impulsion montant ou descendant déclenchant une interruption dans le microcontrôleur ; - en présence d'une interruption, une valeur actuelle 30 produite en interne dans le microcontrôleur est mémorisée dans une table et, par formation d'une différence avec des valeurs actuelles correspondantes qui ont été préalablement mémorisées dans la table, des longueurs de signaux d'impulsions sont obtenues 35 et mémorisées en continu ; - l'inversion effective du sens de rotation est déterminée sur la base d'un passage d'une croissance monotone à une décroissance monotone des longueurs des signaux pulsés ; - dans la table, sont contenues des longueurs de signaux d'impulsions qui ont été obtenues par un procédé de formation de moyenne lors d'une première mise en marche. - le signal d'impulsions est formé d'impulsions rectangulaires numériques ; - une interruption déclenchée exécute un sous-programme de contrôle contenu dans le microcontôleur avant qu'une valeur temporelle ne soit mémorisée ; et -le sous-programme de contrôle contrôle l'état logique du signal d'impulsions avant et après le flanc d'impulsion. Ainsi, selon une forme préférée de réalisation de l'invention est caractérisé en ce que la roue de capteur est réalisée sous la forme d'une roue magnétique en forme de tambour et présente des pôles d'une première largeur polaire et une paire de pôles de référence d'une deuxième largeur polaire significativement différente de la première largeur polaire. L'incertitude de mesure de +/-un demi-tour du moteur, qui a été mentionnée au début pour le cas d'un système détecteur incrémentai de ce genre, est éliminée par l'invention. La valeur de la différence entre la première et la seconde largeur peut varier en fonction de la forme de réalisation et de la disposition du détecteur de champ magnétique. Dans une forme préférée de réalisation, la largeur polaire des pôles de la paire de pôles magnétiques est plus grande que la largeur polaire des pôles magnétiques. Ceci permet d'atteindre simultanément aussi bien l'indexation souhaitée que la résolution incrémentale nécessaire. Pour la détermination correcte du point d'inversion du sens de rotation dans un entraînement de lève-vitre de véhicule automobile, il s'est révélé avantageux d'utiliser une roue de capteur constituée par un tambour magnétique et possédant une paire de pôles magnétiques et quatre ou six pôles magnétiques. Toutefois, on peut aussi envisager de réaliser la paire de pôles magnétiques avec une largeur de secteur plus petite que celle des pôles distincts. Une forme de réalisation préférée est celle dans laquelle la largeur polaire des pôles distincts de la paire de pôle magnétique est la même. Un point avantageux consiste en ce que l'unité d'évaluation/commande comprend un microcontrôleur et le signal d'impulsions est envoyé à une entrée d'interruption, chaque flanc montant et chaque flanc descendant déclenchant alors une interruption. Du point de vue de la technique du programme, il est alors avantageux qu'en présence d'une interruption, une valeur actuelle produite en interne dans le microcontrôleur soit mémorisée dans une table et que des longueurs d'impulsions successives soient mesurées et mémorisées par formation de la différence avec des valeurs actuelles correspondantes mémorisées précédemment dans la table. Ceci peut influencer favorablement le déroulement du fonctionnement d'une opération de réglage. Ici, l'inversion effective du sens de rotation peut être très facilement déterminée sur la base d'un passage d'une croissance monotone à une décroissance monotone des longueurs des signaux à impulsions. Etant donné que la magnétisation d'une roue de capteur en forme de tambour est sujette à des fluctuations, du fait même de sa fabrication, il s'est révélé avantageux de réaliser une marche d'initialisation. Pour cela, on mémorise dans la table des longueurs de signaux pulsés qui ont été obtenus par un procédé de formation de moyenne au cours de la première mise en marche. Pour mieux expliquer l'invention, on se reportera 35 dans la partie suivante de la description aux dessins sur lesquels on trouve d'autres formes de réalisation, détails et développement avantageux de l'invention. Sur ces dessins : La Figure 1 montre une représentation schématique selon l'état de la technique, dans laquelle, sur la surface périphérique d'une roue de capteur magnétique en forme de tambour, est formée un pôle de référence asymétrique ; la Figure 2 montre un diagramme d'impulsions correspondants à la Figure 1 en fonctionnement continu. la Figure 3 montre un diagramme des impulsions correspondant à la Figure 1 avec une inversion du sens de rotation ; la Figure 4 montre une représentation schématique selon un exemple de réalisation de l'invention dans laquelle, sur la surface périphérique de la roue de capteur, est formée une paire de pôles de référence asymétrique ; la Figure 5 montre un diagramme d'impulsions correspondant à la Figure 4 en fonctionnement continu ; la Figure 6 montre un diagramme d'impulsions correspondant à la Figure 4 avec inversion du sens de rotation ; la Figure 7 montre un diagramme d'impulsions mesuré d'un entraînement de lève-vitre possédant une roue de capteur sur laquelle est formée une structure de codage selon l'invention pendant l'opération d'ouverture sans inversion du mouvement ; la Figure 8 montre le diagramme d'impulsions de la figure 7 avec inversion du sens de rotation dans la région de la paire de pôles magnétiques ; la Figure 9 montre le diagramme d'impulsions de la Figure 7 avec inversion du sens de rotation dans la région d'un pôle magnétique. La Figure 1 montre dans une représentation schématique une roue de capteur magnétique 1 selon l'état de la technique, telle qu'elle est utilisée habituellement pour un entraînement de lève-vitre ou de toit ouvrant actionné par une force extérieure dans un véhicule automobile. La roue de capteur est fixée à l'arbre d'entraînement d'un moteur électrique non représenté en détail. La roue de capteur 1 présente un codage asymétrique (une magnétisation) et est composée d'un ensemble de pôles comprenant cinq pôles N1, S2, N3, N4, N5 et un pôle de référence IS. La largeur polaire des pôles N1, S2, N3, N4, N5 est plus petite que la largeur polaire du pôle de référence IS. Sur le côté périphérique de la roue de capteur 1, se trouve un détecteur de champ magnétique 2 solidaire du support (détecteur Hall) 2, qui en est espacé par un entrefer. Le capteur Hall 2 détecte le champ dans l'entrefer. Un dispositif de signaux 3 produit à partir du champ magnétique détecté par le détecteur Hall 2, un signal d'impulsions électrique. Ce signal d'impulsions électrique est envoyé à une unité d'évaluation et de commande 4. L'unité d'évaluation et de commande 4 comprend un microcontrôleur. Le microcontrôleur est commandé par interruption par les flancs du signal d'impulsions. De cette façon, on peut obtenir une grandeur numérique (position de commande). Par ailleurs, à partir des flancs, on peut calculer la vitesse de rotation (vitesse de commande). Dans le cas de l'inversion, les flancs sont évalués pour la vérification de l'inversion effective du sens de rotation. Le diagramme d'impulsions de la Figure 2 correspond à un mouvement de rotation sans inversion. Dans le cas d'une rotation de la roue de capteur 1 dans le sens de la flèche 5 sur la Figure 1, on obtient ainsi le diagramme d'impulsions fonction de la vitesse de rotation du rotor qui est représenté sur la Figure 2 (ci-après, la durée d'impulsion "haute" correspond à un "SUD" magnétique et une durée d'impulsion "basse" correspond à un "NORD" magnétique. Le profil de la courbe de la Figure 2 est composé tout d'abord d'une suite d'impulsions électriques qui engendrent les pôles nord et sud N1, S2, N3, S4, N5 qui passent au droit du capteur 2 pendant une rotation selon la flèche 5. Du fait que ces pôles ont la même largeur polaire, la durée de ces impulsions est identique. La durée d'impulsion du pôle de référence IS, plus longue, qui y fait suite dans le temps, est plus grande en raison de la plus grande largeur polaire du pôle de référence IS. Sur la Figure 3, on a représenté le cas dans lequel l'entraînement est inversé. A un instant où le pôle N3 fait face au capteur Hall 2 dans l'entrefer (le pôle de référence IS de la roue de capteur 1 se trouve diamétralement à l'opposé du capteur Hall 2 dans cette position du capteur 1), le sens de rotation est inversé par l'inversion de polarité de la tension d'induit (nouveau sens de rotation flèche 4). L'instant de l'inversion de polarité est désigné sur la Figure 3 par la ligne 5. Toutefois, par suite de l'inertie mécanique, l'inversion effective du sens de rotation se produit malheureusement avec un retard de temps par rapport à cet instant, ce qui est indiqué sur la Figure 3 par la ligne en trait interrompu 6. Le diagramme d'impulsions de la Figure 3 est symétrique par rapport à la ligne 6. Ceci signifie que, dans le cas d'une inversion du sens de rotation, il n'est plus possible de vérifier lors de l'évaluation des flancs des impulsions par l'unité d'évaluation et de commande 4, si les impulsions suivantes doivent encore être attribuées au sens de rotation continué ou si elles doivent déjà être attribuées au sens de rotation inversé. Il peut se produire une erreur de comptage de plus/moins un demi-tour, ce qui peut détériorer l'effet de la protection antipincement. La Figure 4 montre dans une représentation schématique un exemple de réalisation de l'invention. Ici aussi la roue de capteur 1 est asymétrique mais elle ne possède pas un pôle repère possédant une largeur agrandie comme sur la Figure 3 mais une paire de pôles de référence composée du pôle nord de référence IN et du pôle sud de référence IS. La largeur polaire des pôles IN et IS est calculée de manière à être significativement plus large que celle des pôles S1, N2, S3, N4, même en cas de fluctuations dans la fabrication de la roue magnétique 1. Dans le cas d'une rotation selon la flèche 4 sur la Figure 4, on observe le diagramme d'impulsions représenté sur la Figure 5 (sans inversion). Ce diagramme est composé tout d'abord d'impulsions de même longueur N4, S3, N2, S1, suivies des longueurs d'impulsions IN et IS de la paire de pôles de référence IN, IS, qui est comparativement plus longue. Sur la Figure 6, on a représenté au-dessous le profil des impulsions au moment d'une inversion du sens de rotation. Comme on peut le voir facilement sur la Figure 6, le diagramme d'impulsions n'est plus symétrique par rapport à la ligne 8. De cette façon, il est possible pour le dispositif d'évaluation et de commande 4 de vérifier par l'évaluation des flancs si les flancs suivants détectés doivent être attribués au sens de rotation poursuivi ou s'ils doivent déjà être attribués au sens de rotation inversé. L'erreur de comptage indiquée au début peut ainsi être compensée. Les Figures 7, 8 et 9 montrent des diagrammes d'impulsions mesurés d'un entraînement de lève-vitre de véhicule automobile. A l'arbre du moteur, est fixée une roue magnétique possédant une structure de codage selon l'invention. Le champ magnétique de l'entrefer est détecté par un seul capteur Hall. Le profil de la courbe représenté est le résultat d'un signal de balayage du capteur Hall. La Figure 7 montre le fonctionnement continu de l'entraînement lors de l'opération d'ouverture de la fenêtre. La structure de codage du capteur est reproduite dans le profil des impulsions : un signal "haut" long suivi d'un signal "bas" de même longueur (paire de pôles magnétiques, suivie de six impulsions possédant des longueurs d'impulsions comparativement plus petites (pôle magnétique) et ainsi de suite. La Figure 8, montre, par comparaison, une inversion du sens de rotation. Dans la courbe, il se produit, sur le signal "haut" (long) flèche 14. L'inversion du sens de rotation peut être reconnu du profil des impulsions par le fait que des flancs descendants d'un signal "haut" long après un signal "bas" long est manquant. Le diagramme d'impulsions de la Figure 9 montre une inversion effective du sens de rotation sur un signal "haut" court d'un pôle magnétique (flèche 15). Pendant l'inversion elle-même l'unité d'évaluation et de commande 4 ne peut pas tout d'abord vérifier le sens dans lequel la position du moteur doit être comptée (les signaux ont une largeur analogue pendant les flancs les plus proches). Naturellement, avec le signal de la paire de pôles magnétiques qui arrive à la suite (paire de secteurs de codage de référence IN, IS), il est clairement visible que le moteur tourne déjà dans l'autre sens (signal "bas" long suivi d'un signal "haut" long). Grâce à la détection du sens de rotation effectif, les impulsions de comptage peuvent être attribués correctement dans le dispositif d'évaluation et de commande 4. De cette façon, on dispose d'une information précise sur la position de l'actionneur. En cas de pincement, ceci améliore la protection. Lors de l'arrivée à la position de fermeture, l'élément de fermeture entraîné par le moteur (fenêtre ou toit ouvrant) est entraîné jusqu'à la fin de course. LISTE DES REFERENCES 1 roue de capteur 2 détecteur, capteur Hall 3 dispositif de signaux 4 Unité d'évaluation et de commande Instant d'inversion de la tension d'induit du moteur (dans le cas d'un système de capteur à incrémentation selon l'état de la technique) 6 inversion effective du sens de rotation (dans un système de capteur à incrémentation selon l'état de la technique) 7 Instant d'inversion (dans le cas d'un système de capteur à incrémentation selon l'invention). 8 inversion effective du sens de rotation (dans le cas d'un système de capteur à incrémentation selon l'invention) 9 structure de codage secteur de codage 11 première largeur de secteur 12 paire de secteurs de codage de référence 13 deuxième largeur de secteur 14 flèche flèche REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la détermination de l'inversion effective du sens de rotation d'un entraînement rotatif réversible qui continue à tourner après une inversion préalable du sens de rotation, en particulier pour un lève-vitre ou un toit ouvrant d'un véhicule automobile, comprenant : une roue de capteur (1) possédant une structure de codage (9) formée asymétriquement par rapport à la distribution le long de la périphérie de la roue de capteur (1); un unique détecteur (2) qui, lors de la rotation de la roue de capteur (1) produit un signal d'impulsions fonction de la vitesse de rotation du rotor en balayant la structure de codage (9); une unité d'évaluation (4) à laquelle le signal d'impulsions est envoyé et qui détermine l'inversion effective du sens de rotation par évaluation des flancs des impulsions ; caractérisé en ce que la structure de codage (9) est formée de secteurs de codage (10) d'une première largeur de secteur (11) et d'une paire de secteurs de codage de référence (12) 25 possédant une deuxième largeur de secteur (13). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue de capteur est réalisée sous la forme d'une roue magnétique et présente des pôles (S1, N2, S3, N4) d'une première largeur polaire et une paire de pôles 30 de référence (IN, IS) possédant une deuxième largeur polaire significativement différente de la première largeur polaire. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième largeur polaire est plus grande que 35 la première largeur polaire. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la largeur polaire des pôles de la paire de pôles de référence est la même. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu quatre pôles (Si, N2, S3, N4) de la première largeur polaire et en ce que le détecteur est formé d'un unique capteur Hall. 6 Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité d'évaluation (4) comprend un microcontrôleur auquel le signal d'impulsion est envoyé sur une entrée d'interruption, chaque flanc d'impulsion montant ou descendant déclenchant une interruption dans le microcontrôleur. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'en présence d'une interruption, une valeur actuelle produite en interne dans le microcontrôleur est mémorisée dans une table et, par formation d'une différence avec des valeurs actuelles correspondantes qui ont été préalablement mémorisées dans la table, des longueurs de signaux d'impulsions sont obtenues et mémorisées en continu. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'inversion effective du sens de rotation est déterminée sur la base d'un passage d'une croissance monotone à une décroissance monotone des longueurs des signaux pulsés. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que, dans la table, sont contenues des longueurs de signaux d'impulsions qui ont été obtenues par un procédé de formation de moyenne lors d'une première mise en marche. 10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le signal d'impulsions est formé d'impulsions rectangulaires numériques. 11. Dispositif selon une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'une interruption déclenchée exécute un sousprogramme de contrôle contenu dans lemicrocontôleur avant qu'une valeur temporelle ne soit mémorisée. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le sous-programme de contrôle 5 contrôle l'état logique du signal d'impulsions avant et après le flanc d'impulsion.