Brevet FR2897682A1 — publié le 20070824

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR CONNAITRE AVEC PRECISION LA POSITION D'UN SIEGE ELECTRIQUE AUTOMOBILE OU ANALOGUE. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour connaître avec précision la position d'un siège électrique automobile. Plus généralement, la présente invention concerne un procédé et un dispositif pour connaître avec précision la position d'un élément, de véhicule automobile ou non, à déplacement commandé par un actionneur électrique. Un tel élément peut être, par exemple, un rétroviseur, ou un lève vitre automobile. Lorsque pour des raisons de confort, ou d'accès aux places arrière, ou pour d'autres raisons, il est nécessaire de connaître la position d'un siège automobile à réglage électrique, l'actionneur du siège, généralement un actionneur électrique à courant continu, est équipé d'un capteur à effet Hall. Le capteur à effet Hall est un capteur qui réagit au champ magnétique. Son mode d'utilisation permet de détecter un élément métallique, magnétique, une fluctuation de champ magnétique. Pour des raisons de facilité d'intégration et de coût, ces capteurs sont de conception simple et ne fournissent qu'une information relative de la position du siège, d'où l'appellation de capteur de position relatif. Généralement, l'information fournie par ces capteurs correspond à un ou plusieurs top(s) à chaque période de rotation de l'actionneur. En conséquence, pour connaître la position du siège, il est nécessaire d'attribuer une valeur dite de référence à un compteur lorsque la cinématique du siège électrique est en positions connues, telles que les positions butée haute, butée basse... Partant d'une de ces positions connues, lorsque l'actionneur effectue une période complète de rotation, détectée à l'aide du capteur de position relatif mentionné précédemment, on incrémente ou décrémente le compteur selon le sens de rotation défini. Cette méthode présente un inconvénient connu, qui réside dans le fait qu'il arrive fréquemment de perdre un ou plusieurs pas. Du fait que la position du siège est toujours recalculée par rapport à la position précédente, l'électronique chargée de déterminer la position du siège doit obligatoirement effectuer des phases de recalibration en plaçant le siège dans l'une des positions extrêmes déjà citées et en réinitialisant le compteur de position. Pour éviter de réinitialiser la position, une solution connue consiste à utiliser un capteur de position relative, comme, par exemple, un codeur optique incrémentai, qui est un capteur de position angulaire. Une autre solution serait d'utiliser un capteur à effet Hall. Mais un capteur de type codeur optique incrémentai présente des inconvénients importants : il est difficile à intégrer, il entraîne un traitement du signal relativement complexe et surtout son prix est élevé. C'est la raison pour laquelle ce type de capteur n'est pas approprié dans les applications de confort des sièges électriques automobiles. Le but de la présente invention est de mettre en oeuvre un nouveau procédé pour connaître avec précision la position d'un siège électrique automobile, et, plus généralement, pour connaître avec précision la position d'un élément, de véhicule automobile en particulier, à déplacement commandé par un actionneur électrique, et cela sans modifier ou rajouter de capteurs au système existant. C'est également un but de la présente invention de réaliser un 5 dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel nouveau procédé. Un autre but de la présente invention est de perfectionner les procédés et les dispositifs actuels de calcul de la position d'un siège électrique ou analogue, en supprimant notamment les phases de re-calibration. 10 C'est également un but de la présente invention de réaliser des perfectionnements aux procédés et aux dispositifs actuels de calcul de la position d'un siège électrique ou analogue, avec des modifications minimales des logiciels de calcul, et sans modification des matériels informatiques associés. 15 Pour atteindre ces buts, la présente invention fournit un nouveau procédé de détection de la position précise d'un élément dont un utilisateur peut commander le déplacement, ledit élément étant entraîné par un actionneur associé à un capteur de position relatif et à un compteur de la position relative mesurée par ledit capteur. 20 Ce nouveau procédé comprend les étapes suivantes : - on détermine si le mouvement repéré de l'actionneur provient d'une demande commandée de l'actionneur ou non, - et - si le mouvement de l'actionneur dans un sens donné 25 provient d'une demande commandée, on incrémente ou décrémente la valeur du compteur de position selon que l'actionneur tourne dans ledit sens donné ou dans le sens inverse, respectivement, - si le mouvement de l'actionneur ne provient pas d'une demande commandée, on incrémente ou décrémente la valeur du compteur de position selon que l'actionneur tourne inversement ou non par rapport au dernier sens de rotation défini, respectivement, de manière à annuler sensiblement l'erreur de position mesurée par le capteur de position relatif. Ladite demande commandée de l'actionneur est une demande de mouvement commandée par l'utilisateur ou une demande provenant du calculateur du véhicule. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, l'actionneur est un actionneur électrique, et la valeur du compteur de position est 15 exprimée en nombre de tours. De préférence, l'actionneur est un actionneur linéaire et son capteur associé est un capteur linéaire. De préférence également, l'actionneur électrique est un moteur à courant continu. 20 L'élément est, de préférence, un élément de véhicule automobile. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément de véhicule automobile est un siège électrique de véhicule automobile. En variante, il peut s'agir d'un rétroviseur à commande électrique. En variante également, l'élément de véhicule automobile est un lève vitre à commande électrique. Selon le mode de réalisation de l'invention également, l'actionneur est un actionneur électrique d'assise de siège automobile. La présente invention fournit également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Ce dispositif comporte un actionneur électrique pour commander le déplacement dudit élément, un capteur de position relatif de mesure relative du mouvement de l'actionneur, un compteur de position pour mémoriser ladite position relative mesurée par le capteur et un calculateur électronique pour la mise en oeuvre des instructions du procédé décrit précédemment. Le calculateur comporte, de préférence, le compteur de position. L'actionneur électrique est, de préférence, un moteur électrique. De préférence également, le capteur de position relatif est un capteur à effet Hall. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément est une assise de siège électrique de véhicule automobile équipée d'un boîtier électronique de pilotage et de mémorisation de la position du siège. L'invention trouve une application dans le domaine des systèmes dans lesquels la transmission de puissance mécanique entre l'actionneur et l'élément est une transmission par flexible. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention 25 apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique temporelle du phénomène dit de perte de pas , auquel la présente invention 5 apporte une solution nouvelle, - la figure 2 est un schéma bloc d'une chaîne de régulation de position d'un siège électrique automobile ou analogue, et -la figure 3 est une représentation de l'algorithme du procédé de réduction de perte de pas, selon la présente invention. 10 Selon un mode de réalisation préféré, à titre d'exemple non limitatif de l'objet de l'invention, celle-ci est appliquée à un moteur de réglage d'assise d'un siège électrique automobile. Afin de bien comprendre le problème résolu par la présente invention, on a représenté sur le dessin de la figure 1 l'évolution 15 dans le temps (les abscisses sont des temps T) du phénomène dit de perte de pas qui entraîne dans les sièges électriques automobiles classiques une divergence importante entre la position réelle du siège et la position calculée par le compteur de position. Les ordonnées M sont représentatives de déplacements réels ou 20 calculés. Dans la partie supérieure du dessin, on a illustré de façon très schématisée la rotation et le sens de rotation (Si, S2) du rotor du moteur d'assise. En se référant à cette figure 1, lorsqu'un moteur électrique d'assise d'un siège électrique est actionné, on observe une certaine inertie 25 entre l'instant de démarrage du moteur To et le mouvement correspondant du siège. Le mouvement du siège démarre avec retard au temps TMS. Ce retard A (A = TMS - To) provient de la mise en prétension de la chaîne de transmission de puissance (flexibles, réducteurs, vis sans fin, bielles, etc.). En conséquence, selon le couple nécessaire pour activer le mouvement correspondant, le moteur électrique d'assise peut effectuer un ou plusieurs tours (selon le sens de rotation Si) avant que le mouvement ne s'applique au siège, c'est-à-dire pendant la durée A. Le compteur de position totalise ce nombre de tours. Lorsqu'on arrête le mouvement du moteur électrique d'assise (en TA sur la figure 1) et que l'on coupe l'énergie fournie au moteur électrique d'assise, l'énergie nécessaire à la prétension, stockée dans les flexibles, est restituée au rotor du moteur qui effectue alors un ou plusieurs tours en sens inverse S2 (période de temps F) de celui appliqué précédemment pour atteindre un système au repos au temps TsR. Comme le capteur ne distingue pas le sens de rotation Si ou S2, le compteur de position totalise de nouveau ces tours. En se répétant, ce phénomène entraîne une divergence importante, désignée E sur la figure 1, entre la position réelle du siège illustrée sur la figure 1 par la courbe P en traits pleins et la position calculée par le compteur de position illustrée sur la figure 1 par la courbe C en traits pointillés. La figure 1 illustre un cas critique du phénomène de perte de pas du fait de la présence de la butée mécanique contre laquelle le siège vient buter au temps TB avec nouvelle compression des flexibles jusqu'au blocage du moteur électrique d'assise au temps TMB, c'est à dire une compression des flexibles pendant la période de temps D (D = TMB - TB). Ainsi, pour résumer ce qui précède, les différentes périodes de temps illustrées sur la figure 1 correspondent aux situations suivantes : A = phase de prétension, compression des flexibles : le moteur 5 démarre au temps To et tourne (le compteur de position totalise des tours), le siège ne se déplace pas (courbe P horizontale). B = Le moteur tourne, le siège se déplace et son mouvement démarre au temps TMS et se poursuit jusqu'en butée mécanique au temps TB. Au cours de cette phase, le déplacement calculé est 10 identique au déplacement réel. D = Le moteur continue à tourner jusqu'à son blocage au temps TMB, le compteur de position totalise des tours (courbe C ascendante), tandis que le siège ne se déplace pas (courbe P horizontale). 15 F = phase de détente des flexibles : Le moteur est à l'arrêt au temps TA, mais il y ensuite rotation du moteur sens inverse S2 jusqu' à ce que le système soit au repos au temps TsR , le compteur de position totalise des tours (courbe C ascendante) indifférent au sens de rotation, tandis que le siège ne se déplace pas (courbe P 20 horizontale). Pour permettre de rendre minimal le nombre de pas perdus lors du mouvement du siège, il est nécessaire de ne pas incrémenter ou décrémenter le compteur de position en fonction du sens de rotation imposé au moteur électrique d'assise. En se référant à l'algorithme de la figure 3, ou algorithme de réduction de perte de pas, on va maintenant décrire le procédé selon la présente invention. Le traitement logiciel du signal issu du capteur de position INFOcAPT se fait sous interruption du programme principal. Dans une première étape - référencée 100 -, on regarde si le mouvement repéré du moteur n provient d'une demande de mouvement de la part de l'utilisateur (modification du réglage du siège, rappel de mémorisation, etc.) ou du calculateur du véhicule (accès à une place arrière, par exemple). Si l'information issue du capteur arrive suite à une demande de mouvement commandée du moteur, on détermine le sens de rotation du moteur (étape 200) et on incrémente ou décrémente la valeur du compteur selon le sens de rotation déterminé : à savoir, on incrémente la valeur du compteur de position n si le sens de rotation est celui de l'avance du siège (sens Si sur la figure 1) ou on décrémente la valeur du compteur de position n si le sens de rotation est le sens de rotation inverse de celui de l'avance du siège (sens S2 sur la figure 1). Si le sens de rotation est le sens de rotation horaire, on incrémente et si le sens de rotation est inverse, on décrémente. Si l'information issue du capteur ne provient pas d'un déplacement commandé du moteur (il peut s'agir de la rotation inverse du rotor du moteur suite à la détente du flexible), alors on détermine le sens de rotation précédent (étape 250), c'est-à-dire le dernier sens de rotation défini. Puis on incrémente ou décrémente le compteur de position, inversement par rapport au dernier sens de rotation défini. Ainsi, l'erreur de position mesurée par le capteur s'annule. L'ensemble de ces règles opératoires dont l'application permet de résoudre le problème exposé précédemment de divergence entre la position réelle et la position calculée d'un élément tel qu'un siège électrique ou analogue, constitue un algorithme, qui est traduit en un programme exécutable par un calculateur embarqué sur le véhicule. Le calculateur (référencé 5 sur la figure 1) peut, de manière préférentielle, inclure le compteur de position. La présente invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine des assises électriques de sièges d'automobile équipées de boîtiers électroniques de pilotage et de mémorisation de la position de siège. Pour réinitialiser la position des sièges électriques, il est nécessaire d'activer chaque mouvement jusqu'aux butées mécaniques. Le procédé de l'invention et l'algorithme de principe sur lequel le procédé est basé permettent de réduire de manière très importante la périodicité de ces phases de re-initialisation. Il importe de noter que les applications de l'invention ne se limitent pas aux assises de sièges. Elles sont multiples. On a représenté sur la figure 2 l'architecture générale des dispositifs dans lesquels la présente invention peut s'intégrer. Cette architecture comprend un calculateur, référencé 5, qui permet de mémoriser la position d'un actionneur 2 dont le capteur de position 3 est un capteur de position relatif (capteur à effet Hall), dans le but de connaître avec précision la position d'un élément 1 (siège, rétroviseur, lève vitre, etc.) relié à l'actionneur 2 par une chaîne de transmission 4 de type comprenant des flexibles de transmission. Ces flexibles de transmission sont très employés dans les chaînes de transmission de puissance mécaniques 4 d'actionneurs 2 qui sont des moteurs électriques. Bien que leur utilisation soit la principale cause de divergence entre la position réelle et la position calculée des sièges électriques et analogues, ils présentent des avantages importants de coûts, de fiabilité et d'intégration qui les rendent incontournables. La présente invention permet de réduire considérablement cette divergence, de diminuer considérablement également les besoins de re-calibration par détection de butées mécaniques des sièges et analogues, tout en conservant la chaîne de transmission à flexibles et le capteur de position relatif. La présente invention s'applique aux systèmes existants de calcul de la position d'un siège électrique ou analogue sans qu'il soit nécessaire d'en modifier substantiellement le logiciel. La taille du code nécessaire étant très réduite, des modifications des dispositifs existants de calcul de la position d'un siège électrique ou analogue en termes de matériel informatique (changement du calculateur, ajout de mémoires, etc.) ne sont pas nécessaires. REVENDICATIONS 1. Procédé pour connaître avec précision la position d'un élément, ledit élément (1) étant entraîné par un actionneur (2) associé à un capteur de position relatif (3) et à un compteur de la position relative mesurée par ledit capteur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : -on détermine (100) si le mouvement repéré de l'actionneur (2) provient d'une demande commandée de l'actionneur ou non, - et - si le mouvement de l'actionneur dans un sens donné provient d'une demande commandée, on incrémente ou décrémente (200) la valeur du compteur de position selon que l'actionneur tourne dans ledit sens donné (Si) ou dans le sens inverse (S2), respectivement, - si le mouvement de l'actionneur ne provient pas d'une demande commandée, on incrémente ou décrémente (250) la valeur du compteur de position selon que l'actionneur tourne inversement ou non par rapport au dernier sens de rotation défini, respectivement, de manière à annuler sensiblement l'erreur de position mesurée par le capteur de position relatif (3). 2. Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite demande commandée de l'actionneur est une demandede mouvement commandée par l'utilisateur ou une demande provenant du calculateur du véhicule. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit actionneur (2) est un actionneur électrique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit actionneur (2) est un actionneur linéaire. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, 10 caractérisé en ce que ledit capteur (3) associé à l'actionneur (2) est un capteur linéaire. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit actionneur (2) est un moteur électrique, et la valeur du compteur de position est exprimée en nombre de 15 tours. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moteur électrique (2) est un moteur à courant continu. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit élément (1) est un élément de véhicule 20 automobile. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit élément (1) de véhicule automobile est un siège électrique de véhicule automobile. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit élément (1) de véhicule automobile est un rétroviseur à commande électrique. 11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit 5 élément (1) de véhicule automobile est un lève vitre à commande électrique. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 9, caractérisé en ce que ledit actionneur (2) est un actionneur électrique d'assise de siège automobile. 10 13. Dispositif pour connaître avec précision la position d'un élément (1) dont un utilisateur peut commander le déplacement, caractérisé en ce qu'il comporte un actionneur électrique (2) pour commander le déplacement dudit élément (1), un capteur de position relatif (3) de mesure relative du mouvement de 15 l'actionneur (2), un compteur de position pour mémoriser ladite position relative mesurée par le capteur et un calculateur électronique pour la mise en oeuvre des instructions dudit procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit 20 actionneur électrique (2) est un moteur électrique. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que le capteur de position relatif (3) est un capteur à effet Hall. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, 25 caractérisé en ce que ledit élément (1) est une assise de siègeélectrique de véhicule automobile équipée d'un boîtier électronique de pilotage et de mémorisation de la position de siège. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que la transmission de puissance mécanique (4) 5 entre l'actionneur et l'élément est une transmission par flexible. 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que ledit calculateur (5) permet de mémoriser ladite position relative mesurée par le capteur de position (3).