Brevet FR2889372A1 — publié le 20070202

PROCEDE ET DISPOSITIF D'ASSERVISSEMENT DE LA VITESSE D'UN MOTEUR POUR SIEGE DE VEHICULE Domaine de l'invention La présente invention concerne de façon générale les moteurs électriques et, plus particulièrement, les moteurs utilisés pour le réglage électrique d'un siège, notamment de véhicule automobile. Exposé de l'art antérieur Les figures 1A et 1B représentent, de façon très schématique, un exemple classique de siège 1 pour véhicule automobile à fonction de repliement du type auquel s'applique plus particulièrement la présente invention. La figure 1A représente le siège 1 en position repliée. La figure 1B représente le même siège 1 en position d'utilisation, dite de confort. Le siège 1 comporte une assise 2 approximativement horizontale et articulée à un dossier 4 (axe Y). Le dossier est porté par un axe X articulé sur un support 9 fixé au plancher 3 du véhicule. L'assise 2 est également articulée à une bielle 6 dont l'autre extrémité est reliée au plancher 3. La forme du plancher 3 est telle qu'en position repliée, la face arrière du dossier 4 est dans le prolongement du plancher derrière le siège, le siège replié se trouve alors "rangé" dans le plancher. Aux figures 1A et 1B, l'armature du siège 1 a été représentée de façon schématique et son garnissage sous forme de pointillés. Dans l'exemple des sièges à repliement, un moteur (non représenté aux figures 1A et 1B) entraînant en rotation l'axe X sert à la fois à régler l'inclinaison du dossier 4 par rapport à l'assise en position d'utilisation (figure 1B), et à replier complètement le siège pour le ranger (figure 1A) ou le déployer depuis cette position repliée. La figure 2 représente, de façon très schématique et partielle, un exemple classique d'architecture d'un système de motorisation pour réglage d'un siège du type représenté aux figures 1A et 1B. L'axe X du siège (non détaillé en figure 2) est entraîné en rotation par un moteur 10 (M), par exemple un moteur à courant continu, alimenté par une tension V dont la polarité conditionne le sens de rotation du moteur. La tension V est fournie, directement ou par l'intermédiaire d'un étage de puissance, par un circuit électronique 11 de type micro-contrôleur (pC) alimenté, par exemple, par la batterie du véhicule (tension Vbat). Le microcontrôleur 11 reçoit des signaux de commande provenant d'éléments de commande 12 et 13 fournissant des consignes de déplacement du siège. Dans l'exemple d'un siège à repliement tel qu'illustré aux figures 1A et 1B, deux éléments de commande 12 et 13 sont respectivement destinés à commander le siège en mode confort (inclinaison du dossier par rapport à l'assise) ou en mode repliement (rangement du siège à plat dans le plancher ou déploiement du siège). Le plus souvent, un premier élément 12 (par exemple et de façon arbitraire, un actionneur à levier dont le sens d'inclinaison du levier conditionne le sens de rotation du moteur) est accessible par l'utilisateur lorsqu'il est assis sur le siège. Un deuxième élément 13 (par exemple et de façon arbitraire, un actionneur à deux boutons poussoirs dont le choix du bouton conditionne le sens de rotation du moteur) est accessible depuis le coffre du véhicule (par exemple, pour un repliement lorsqu'un espace de chargement supplémentaire est souhaité). Le microcontrôleur 11 a notamment pour rôle d'asservir le régime du moteur (sa vitesse de rotation) pour maintenir une vitesse constante. La charge est variable, par exemple, en fonction de la présence ou de l'absence d'un passager sur le siège et de son poids. L'asservissement en vitesse d'un moteur est généralement effectué en régulant la tension appliquée à ses bornes pour maintenir une vitesse donnée, à partir d'une détection du courant qui, pour une tension donnée, est représentatif du couple. Pour cela, un capteur 14 (S) mesure pério- diquement l'intensité I du courant d'alimentation du moteur ou sa vitesse de rotation. En pratique, au moyen d'un microcontrôleur, on utilise des techniques de modulation de largeur d'impulsions (PWM) d'un train d'impulsions de fréquence fixe. La variation du rapport cyclique (généralement entre 50 et 100 %) des impulsions régule la vitesse du moteur en modifiant la valeur moyenne de la tension qui lui est appliquée. Le microcontrôleur 11 peut également comporter une fonction de détection d'un éventuel obstacle dans le déplacement du siège sous l'effet du moteur afin d'éviter d'endommager celui-ci par un courant trop important ou de blesser un utilisateur. En cas d'obstacle dans le cheminement du siège, que ce soit par un utilisateur ou par un objet, l'intensité appelée par le moteur 10 sur l'alimentation augmente en raison de l'asservissement pour préserver une vitesse constante. Par exemple, au- delà d'un certain seuil, le microcontrôleur 11 déclenche soit l'arrêt du moteur soit un déplacement dans le sens inverse pour libérer l'obstacle. La figure 3 illustre un exemple classique d'asservis- serrent réalisé par un système tel qu'illustré par la figure 2. Cette figure représente la caractéristique de vitesse angulaire co en fonction du couple C d'un moteur, pour deux niveaux de tension V d'alimentation maximal Vmax et minimal Vmin. La vitesse maximale omax du moteur est donnée pour une tension maximale Vmax correspondant en pratique à des impulsions de largeur maximale (typiquement un rapport cyclique de 100%) du train d'impulsions de l'asservissement PWM. Le couple maximal Cbmax correspond à l'application de cette tension Vmax à vitesse nulle du moteur. La tension minimale Vmin correspond généralement à des impulsions d'un rapport cyclique de 50%, mais des rapports encore inférieurs peuvent être prévus. En fonction du moteur et de l'objet qu'il doit entraîner, on définit une vitesse angulaire nominale onom à laquelle doit être régulé le moteur concerné. Cette vitesse est telle qu'à couple nul, la tension V d'alimentation du moteur est supérieure ou égale à la valeur Vmin. L'asservissement à vitesse constante consiste à modifier la tension d'alimentation du moteur entre les valeurs Vmin et Vmax en fonction de la variation de couple C mesurée. Cela revient à déplacer le point de fonctionnement du moteur sur la droite horizontale d'abscisse onom en figure 3. Un problème qui se pose notamment dans les sièges à repliement du type illustré par les figures 1A et 1B est que l'on souhaite généralement disposer de deux vitesses d'entraînement du moteur, une vitesse lente pour le réglage en inclinaison du dossier en position confort et une vitesse rapide lors du repliement ou du déploiement du siège. Avec un système d'asservissement à vitesse constante, il est nécessaire d'utiliser un moteur surdimensionné par rapport au besoin en vitesse rapide de façon à autoriser un fonctionnement à vitesse lente. En effet, en position de confort, un utilisateur est le plus souvent assis sur le siège et appuie sur le dossier de sorte que le couple du moteur doit être relativement important par rapport à la phase de repliement. Par contre, on souhaite une vitesse lente pour autoriser un réglage fin. A faible rapport cyclique (Vmin), le couple n'est pas suffisant pour entraîner le siège sauf à surdimensionner le moteur par rapport au besoin de couple lors d'un repliement à vitesse rapide. En pratique, la vitesse de repliement du siège est 35 d'environ 10 à 15 secondes pour parcourir les 90 à 100 de mouvement angulaire nécessaires au repliement, alors que quelques degrés par seconde (par exemple, entre 2 et 5 degrés par seconde) de vitesse angulaire sont requis pour un réglage fin. Résumé de l'invention La présente invention vise à pallier tout ou partie des inconvénients des systèmes d'asservissement d'un moteur électrique notamment pour sièges de véhicules automobiles. L'invention vise plus particulièrement à proposer un asservissement d'un moteur électrique compatible avec un fonctionnement à vitesse rapide et un fonctionnement à vitesse lente au moyen d'un moteur dimensionné par rapport au couple requis en vitesse rapide. L'invention vise également à proposer une solution 15 particulièrement adaptée à l'entraînement de sièges à fonction de repliement. L'invention vise également à proposer une solution compatible avec les structures classiques de mesure et de commande des systèmes d'asservissement. Pour atteindre tout ou partie de ces objets ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un procédé d'asservissement de la vitesse d'un moteur électrique en fonction du couple appelé par ce moteur, consistant à faire varier la tension d'alimentation du moteur pour que le couple courant corresponde à une fonction du couple bloqué du moteur à la tension courante. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente invention, ladite fonction est une fraction par une constante. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente invention, le procédé comporte les étapes de: mesurer une grandeur représentative du couple courant du moteur; déduire du couple courant une vitesse de rotation attendue du moteur; comparer cette vitesse attendue à la vitesse courante; et modifier si besoin la tension d'alimentation du moteur pour tendre vers la vitesse attendue. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente invention, le moteur reste alimenté par une tension minimale quand le couple courant est inférieur à une valeur limite. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente invention, le point de fonctionnement du moteur dans une caractéristique vitesse angulaire par rapport à couple est, entre deux valeurs limites, maintenu sur une droite d'équation Cb/K où Cb représente le couple bloqué du moteur et K une constante. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente invention, le procédé est mis en oeuvre par un microcontrôleur pour asservir la vitesse de réglage d'un élément de siège de véhicule. La présente invention prévoit également un dispositif d'asservissement en vitesse de déplacement d'au moins un élément 20 de siège de véhicule. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moteur est un moteur d'inclinaison d'un dossier par rapport à l'assise du siège. La présente invention prévoit également un siège pour véhicule comportant au moins un moteur électrique de réglage en position d'un élément et au moins un dispositif d'asservissement. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moteur commande l'inclinaison du dossier par rapport à l'assise et comporte un mode de repliement du siège à l'horizontale. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: les figures 1A et 1B qui ont été décrites précédemment représentent, de façon très schématique et par des vues laté- rales, un exemple classique de siège à repliement du type auquel s'applique la présente invention; la figure 2 qui a été décrite précédemment représente, de façon partielle et très schématique, un exemple classique d'architecture d'un dispositif d'asservissement d'un moteur électrique de réglage du siège des figures 1A et 1B; la figure 3 qui a été décrite précédemment représente des caractéristiques de vitesse angulaire en fonction du couple du système d'asservissement de la figure 2; la figure 4 représente des caractéristiques de vitesse angulaire en fonction du couple d'un moteur selon un mode de mise en oeuvre du procédé d'asservissement selon la présente invention; et la figure 5 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, des éléments d'un dispositif d'asservis- serrent selon un mode de réalisation de la présente invention. De mêmes éléments ont été désignés par des mêmes références aux différentes figures qui ont été tracées sans respect d'échelle. Pour des raisons de clarté, seules les étapes et éléments qui sont utiles à la compréhension de l'invention ont été représentés aux figures et seront décrits par la suite. En particulier, les détails constitutifs des moteurs utilisés n'ont pas été exposés, l'invention étant compatible avec tout moteur à courant continu classique. De même, les détails du microcontrôleur et de sa programmation n'ont pas été exposés, l'invention étant là encore compatible avec tout moyen d'asservissement classique de la vitesse d'un moteur quel que soit le capteur utilisé et le mode de régulation PWM, FWM, variation linéaire de tension, etc. Description détaillée Une caractéristique de la présente invention est d'asservir la tension d'alimentation du moteur (par exemple, le rapport cyclique s'il est commandé par modulation de train d'impulsions) en fonction du couple courant appelé par le moteur pour que la vitesse corresponde à une fraction donnée du couple bloqué du moteur à la tension d'alimentation correspondante. En d'autres termes, l'asservissement est réalisé pour maintenir le point de fonctionnement du moteur dans sa caractéristique de vitesse par rapport au couple le long d'une droite représentant les couples bloqués du moteur aux différentes tensions, divisés par une constante. La présente invention tire son origine d'une nouvelle interprétation des caractéristiques vitesse angulaire/couple d'un moteur électrique et de l'évolution de ces caractéristiques en fonction de la tension d'alimentation. La figure 4 représente, par une vue à rapprocher de celle de la figure 3, des caractéristiques de vitesse angulaire par rapport au couple d'un moteur électrique pour plusieurs tensions d'alimentation illustrant un mode de mise en oeuvre de la présente invention. Comme précédemment, pour un moteur donné, on fixe une tension minimale Vmin et une tension maximale Vmax d'alimen- tation du moteur définissant la plage d'asservissement possible. Par exemple, en reprenant l'exemple d'un moteur asservi au moyen d'une variation de rapport cyclique d'un train d'impulsions, la tension Vmin correspond à un rapport cyclique de 50% tandis que la tension Vmax correspond à un rapport cyclique de 100%. Toujours comme précédemment, le couple courant Cc du moteur dépend de la charge de celui-ci et est fixé par des éléments externes (poids du siège, pression d'un utilisateur sur le dossier), etc. La mesure du couple courant au moyen d'un microcontrôleur est déduite, par exemple connaissant la tension d'alimentation courante Vc, d'une mesure du courant dans le moteur. Cette tension Vc est, dans le cas d'un asservissement PWM, fonction du rapport cyclique courant du signal d'excitation du moteur. Selon la présente invention, connaissant le couple appelé par le moteur, on cherche à maintenir le point de fonctionnement P de celui-ci sur une courbe donnant la vitesse en fonction des couples bloqués aux différentes tensions d'alimentation. De préférence, on cherche à maintenir le point de fonctionnement P de celui-ci sur une droite Cb/K représentant un rapport des couples bloqués Cb aux différentes tensions d'alimentation, par une même constante K. Cela définit une plage de vitesses de fonctionnement cumin à comax correspondant aux tensions Vmin et Vmax à couple constant. L'invention tire profit du fait que, pour tout moteur, on prévoit généralement une plage de fonctionnement qui, à n'importe quelle tension d'excitation, respecte la condition de rester inférieure à une certaine fraction du couple bloqué. Cette fraction fixe une limite de fonctionnement permettant de préserver le moteur tout en optimisant son rendement ou un autre paramètre (par exemple, la puissance, le niveau de bruit, etc.). Par exemple, cette fraction est comprise entre Cb/2 et Cb/4. Selon l'invention, on utilise cette limite de sécurité pour optimiser le fonctionnement du moteur en se plaçant toujours à cette limite. Ainsi, on peut diminuer la vitesse de rotation jusqu'à la vitesse minimale sans pour autant tendre vers une annulation du couple comme ce serait le cas classique avec un asservissement à vitesse constante (figure 3). Par exemple, la courbe d'asservissement est de la n forme a.Cb +b, où a et n sont des constantes non nulle et b une constante quelconque, toutes choisies en fonction de l'allure de l'asservissement à respecter pour rester dans la plage de fonctionnement souhaitée. La droite Cb/K (a=1/K, b=0, n=1) correspond en quelque sorte à la droite de rendement maximum du moteur lorsque sa tension d'alimentation varie. En cas de variation du couple courant Cc pour une tension d'alimentation donnée Vc, le point de fonctionnement P va avoir tendance à se déplacer soit en dessous soit au-delà de la droite Cb/K. Dans le premier cas, cela signifie une augmen- tation du couple (par exemple, une pression supérieure du passager sur le dossier). Le microcontrôleur augmente alors la tension aux bornes du moteur en modifiant son rapport cyclique pour ramener le point le fonctionnement sur la droite Cb/K. A l'inverse, si le couple diminue, le microcontrôleur va réduire la vitesse du moteur. Pendant la phase de réglage en inclinaison du dossier du siège (réglage confort), le couple varie en permanence et le microcontrôleur régule alors la tension aux bornes du moteur pour maintenir le point de fonctionnement sur la courbe de rendement Cb/K. Lorsque le couple devient inférieur à un couple limite Cmin, défini comme étant égal à Cbmin/K, c'est-à-dire l'intersection de la droite Cb/K avec la droite de tension minimale Vmin, le microcontrôleur maintient la tension minimale d'excitation du moteur de sorte que la vitesse angulaire ré-augmente. Un avantage de la présente invention est qu'elle permet d'optimiser le rapport entre les vitesses maximale et minimale du moteur, correspondant respectivement au repliement et au réglage confort du siège. Un autre avantage de l'invention et que la vitesse du moteur s'adapte automatiquement à sa charge. Ainsi, dans l'exemple d'un réglage d'un siège automobile, l'asservissement de l'invention s'adapte à la masse de l'occupant. Un occupant relativement léger fera fonctionner le système à une vitesse inférieure à celle d'un occupant plus lourd. Ainsi, la régulation s'adapte automatiquement à la masse de l'occupant et à la position du dossier, ce qui est plus confortable pour l'utilisateur. Un autre avantage de la présente invention est qu'elle préserve une vitesse la plus élevée possible en phase de repliement du siège. Selon un premier mode de mise en oeuvre, l'augmen- tation de la vitesse en mode repliement est obtenue par la simple diminution du couple moteur qui entraîne le mécanisme d'asservissement à maintenir la vitesse minimale et, par voie de conséquence, une augmentation de la vitesse angulaire. Selon un autre mode de mise en oeuvre préféré, le fonctionnement en mode repliement est détecté par le micro-contrôleur dans la mesure où la commande qu'il reçoit provient d'un actionneur différent (13 au lieu de 12, figure 2). Il change alors de mode d'asservissement pour passer en vitesse maximale d'utilisation du moteur. Cette vitesse reste à un couple courant inférieur à la valeur Cbmax/K. Cela revient à placer le point de fonctionnement P' du moteur sur la droite de tension maximale pour un couple correspondant à une valeur minimale (siège vide). Selon ce mode de réalisation, le point de fonction- nement du moteur se déplace, lorsque le siège est actionné par l'élément de commande de mode confort, sur la droite Vmin pour les couples inférieurs à Cmin, puis sur la droite Cb/K et, lorsque le siège est actionné par l'élément de commande de mode repliement/déploiement, sur la droite Vmax. La figure 5 est un organigramme simplifié de l'asservissement réalisé par l'invention au moins en mode confort. Périodiquement (de préférence avec une fréquence la plus élevée possible), le microcontrôleur exploite la mesure du courant I (et/ou de la tension, par exemple, par prise en compte du rapport cyclique du PWM) et de la vitesse courante coc du moteur pour calculer le couple courant (bloc 21, Cc). En figure 5, le bloc 21 est supposé recevoir une information représentative du courant I et de la vitesse angulaire courante wc. Toutefois, d'autres paramètres (par exemple, le rapport cyclique du PWM) peuvent lui être appliqués en fonction de la mesure exploitée. Puis (bloc 22), il compare la vitesse courante par rapport à une vitesse théorique cot correspondant à l'inter- section du couple courant Cc avec la droite Cb/K. Si le test 22 révèle que la vitesse angulaire théorique est supérieure à la vitesse angulaire courante (sortie 0 du bloc 22), le micro-contrôleur accélère le moteur en augmentant la tension (bloc 23, V>). Dans le cas contraire (sortie N du bloc 22), le microcontrôleur ralentit le moteur en réduisant la tension (bloc 24, V En variante, la vitesse théorique correspond à l'intersection entre la droite des tensions d'alimentation du moteur (le rapport cyclique du PWM) et la droite des vitesses. Le microcontrôleur replace alors le point de fonctionnement sur la droite Cb/K. Le pas d'adaptation de la vitesse dans les blocs 23 et 24 dépend de la finesse de l'asservissement souhaité. Pour simplifier, seule la boucle d'asservissement du mode confort a été représentée en figure 5. Les programmes de détection par le microcontrôleur des consignes provenant des actionneurs 12 et 13 ne sont pas modifiés par l'invention. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que l'invention ait été décrite plus particulièrement en relation avec un siège à repliement, elle s'applique plus généralement à tout asservissement d'un mouvement de siège (par exemple, avancer ou reculer le siège sur des glissières, commander une rehausse du siège) et encore plus généralement à tout asservissement de moteur électrique dans lequel on souhaite optimiser le rapport de la vitesse maximale sur la vitesse minimale. De plus, la mise en oeuvre pratique de l'invention en 35 utilisant des outils classiques et en particulier un micro- contrôleur est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données cidessus. REVENDICATIONS 1. Procédé d'asservissement de la vitesse d'un moteur électrique (10) en fonction du couple appelé par ce moteur, caractérisé en ce qu'il consiste à faire varier la tension d'alimentation (V) du moteur pour que le couple courant (Cc) corresponde à une fonction du couple bloqué (Cb) du moteur à la tension courante (Vc). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite fonction est une fraction par une constante (K). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, comportant les étapes de: mesurer une grandeur représentative du couple courant (Cc) du moteur; déduire du couple courant une vitesse de rotation (cot) attendue du moteur; comparer cette vitesse attendue à la vitesse courante (coc) ; et modifier si besoin la tension d'alimentation (V) du moteur pour tendre vers la vitesse attendue. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le moteur (10) reste alimenté par une tension minimale (Vmin) quand le couple courant (Cc) est inférieur à une valeur limite (Clim). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le point de fonctionnement (P) du moteur dans une caractéristique vitesse angulaire par rapport à couple est, entre deux valeurs limites (cumin, comax), maintenu sur une droite d'équation Cb/K où Cb représente le couple bloqué du moteur et K une constante. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 30 à 5, mis en oeuvre par un microcontrôleur (11) pour asservir la vitesse de réglage d'un élément de siège de véhicule. 7. Dispositif d'asservissement en vitesse de déplacement d'au moins un élément de siège de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le moteur est un moteur (10) d'inclinaison d'un dossier (4) par rapport à l'assise (2) du siège (1). 9. Siège (1) pour véhicule comportant au moins un moteur électrique (10) de réglage en position d'un élément, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'asservissement selon la revendication 7 ou 8. 10. Siège selon la revendication 9, dans lequel le moteur (10) commande l'inclinaison du dossier (4) par rapport à l'assise (2) et comporte un mode de repliement du siège à l'horizontale.