Brevet FR2893785A1 — publié le 20070525

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN MOTEUR EMBARQUE SUR UN VEHICULE La présente invention se rapporte à un dispositif de commande d'un moteur qui est monté sur un véhicule. Un dispositif de commande de moteur pour un moteur embarqué sur un véhicule comprend habituellement un microcalculateur. Le microcalculateur calcule une valeur de courant de commande qui correspond à un couple requis et commande un circuit en pont constitué d'éléments de commutation de puissance dans un mode de commande à modulation de largeur d'impulsion (PWM) de manière à faire en sorte que la différence entre la valeur de courant de commande et l'intensité du courant détecté devienne zéro. Dans ce procédé, il existe un problème tel que le microcalculateur peut avoir une possibilité plus élevée d'échapper à une commande qu'un dispositif de commande discret s'il est chauffé de manière excessive. Par ailleurs, le microcalculateur peut devoir être localisé près des éléments de commutation de puissance qui sont montés sur la même carte de circuit de manière à rendre le dispositif compact. En conséquence, le microcalculateur est soumis à la température élevée des éléments de commutation de puissance. Dans le cas d'un système de direction assistée à moteur électrique (EPS) qui procure au conducteur un couple d'assistance, l'intensité du courant devant être fourni à un moteur est calculée par une unité centrale UC conformément à un couple de direction requis. Si l'unité UC échappe à la commande du fait d'une température excessivement élevée, elle peut procurer un couple d'assistance erroné. Les documents JP-A-2002-67 988 et JP-A-2003-335 251 décrivent des systèmes de direction assistée à moteur électrique qui peuvent empêcher le problème ci-dessus en arrêtant le moteur. Cependant, le moteur est arrêté dès que le calculateur échappe à la commande. En conséquence, le couple d'assistance disparaît soudainement. Cela peut effrayer le conducteur ou peut donner au conducteur un choc considérable. On a découvert que l'augmentation de température des éléments de commutation de puissance est largement affectée par la tension de batterie lorsque les éléments de commutation de puissance sont mis en oeuvre sous un mode de commande à modulation PWM. Si la tension de batterie augmente, une période de service est commandée pour être plus courte de manière à maintenir la même intensité du courant circulant au travers des éléments de commutation de puissance au cours d'une période de service. Par exemple, la chaleur par effet Joule rI2 est générée dans l'élément de commutation de puissance qui a une valeur ohmique à l'état conducteur r et fait passer une intensité de courant I en un temps t. En revanche, si la période de service devient la moitié (par exemple t/2) du fait de l'augmentation de la tension de batterie, l'intensité du courant dans une unité de temps devient 2 I. En conséquence, la chaleur par effet Joule générée dans l'élément de commutation de puissance au cours de la période de service t/2 est égale à r x (2I)2 x 1/2 = 2rI2. Donc, la chaleur par effet Joule augmente à mesure que la tension de batterie augmente. En d'autres termes, une chaleur par effet Joule excessivement élevée peut être maîtrisée, si la tension de la batterie est détectée en temps opportun. En conséquence, un but de l'invention est de procurer un dispositif de commande de moteur embarqué sur un véhicule extrêmement fiable qui permet d'empêcher le problème ci-dessus, en maîtrisant la chaleur par effet Joule devant être générée dans les éléments de commutation de puissance. En conséquence, un but de l'invention est de procurer un dispositif de commande de moteur embarqué sur un véhicule extrêmement fiable qui permet d'empêcher le problème ci-dessus. Conformément à une caractéristique principale de l'invention, un dispositif de commande de moteur comprend des circuits de commutation de puissance disposés sur une carte de circuit pour fournir un courant provenant d'une batterie à un moteur embarqué sur un véhicule, un microcalculateur disposé sur la même carte de circuit pour commander le circuit de commutation de puissance dans un mode de commande à modulation PWM, de sorte que l'intensité du courant fourni au moteur puisse être égale à une intensité de courant préétablie, où le microcalculateur diminue l'intensité de courant préétablie lorsque la tension de batterie est plus élevée qu'une limite supérieure. Avec cette caractéristique, le circuit de commutation de puissance est empêché de générer une chaleur excessive, et le fonctionnement du microcalculateur peut être maintenu dans des conditions normales. Dans le dispositif de commande de moteur ci-dessus, le moteur embarqué sur un véhicule peut être un moteur électrique d'assistance à la direction. Dans ce cas, le microcalculateur comprend de préférence un circuit de diagnostic destiné à procurer un signal de diminution de limite supérieure si la tension de batterie est supérieure à une limite supérieure de celle-ci, un circuit de calcul de courant d'assistance de direction destiné à calculer un couple de direction conformément à une mappe du microcalculateur, et un circuit de commande de courant de limite supérieure destiné à établir une limite supérieure du courant et à diminuer cette limite supérieure de courant d'une valeur préétablie lorsque le signal de diminution de limite supérieure est envoyé depuis le circuit de diagnostic. Le dispositif de commande de moteur ci-dessus peut en outre comprendre un capteur de couple destiné à fournir en sortie un signal de couple de direction et un circuit de commande de couple de limite supérieure destiné à établir une valeur supérieure de couple. Le circuit de commande de couple de limite supérieure fournit en sortie la valeur supérieure d'un couple en tant que nouveau signal de couple de direction si le signal de couple dépasse la valeur supérieure du couple. Le circuit de commande de couple de limite supérieure diminue la valeur supérieure du couple d'une certaine valeur lorsque le signal de diminution de limite supérieure est envoyé depuis le circuit de diagnostic. D'autres buts, éléments et caractéristiques de la présente invention, de même que les fonctions de parties associées de la présente invention deviendront évidents d'après une étude de la description détaillée suivante, des revendications et des dessins annexés. Sur les dessins : La figure 1 est un schéma synoptique d'un système de direction assisté électrique conforme à un mode de réalisation 35 préféré de l'invention, La figure 2 est un schéma synoptique illustrant diverses fonctions d'un microcalculateur monté dans le système de commande d'alimentation électrique conforme au mode de réalisation préféré, et La figure :3 est un chronogramme illustrant le fonctionnement de diverses parties du système de commande d'alimentation électrique conforme au mode de réalisation préféré. Un dispositif de commande de moteur embarqué sur un véhicule conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention sera décrit en faisant référence aux dessins annexés. Dans ce cas, le dispositif de commande de moteur embarqué sur un véhicule est appliqué à un moteur électrique de direction assistée 13 d'un contrôleur de système EPS 1 d'un système de direction assistée électrique. Comme indiqué sur la figure 1, le contrôleur de système EPS 1 comprend un microcalculateur 2, un capteur de courant 3, une unité à circuit intégré périphérique 4, un relais de moteur 5, un relais de commutation de puissance 6, un circuit en pont du type en H 7 d'éléments de commutation de puissance, etc., qui sont montés sur une carte de circuit 10. Un capteur de couple 8, un capteur de vitesse 9, un circuit de détection de signal de clé de contact (IG) 11, une batterie 12 et le moteur électrique d'assistance de direction 13 sont respectivement reliés au contrôleur de système EPS 1. Le capteur de courant 3 détecte l'intensité du courant circulant au travers du circuit en pont 7 des éléments de commutation de puissance. L'unité à circuit intégré périphérique 4 est constituée d'un circuit intégré bipolaire d'amplification de puissance. Le capteur de couple 8 est monté dans l'arbre de direction d'un véhicule afin de détecter le couple de direction d'un volant de direction. Le circuit intégré bipolaire comprend un circuit d'amplification 41, un circuit d'attaque 42, un circuit d'amplificateur 43, un circuit d'attaque de grille 44, un circuit d'attaque etc., dans lesquels : le circuit d'amplification 41 amplifie le signal de couple de direction St du capteur de couple 8 et l'envoie au microcalculateur 2, le circuit d'attaque 42 amplifie un signal d'attaque de relais Sr devant être fourni à un bobinage de relais du relais de commutation de puissance 6, en attaquant ainsi le relais 6, l'amplificateur 43 amplifie le signal de sortie du capteur de courant 3 devant être envoyé au microcalculateur 2, le circuit d'attaque de grille 44 amplifie un signal d'attaque de moteur (signal à modulation PWM) envoyé du microcalculateur 2 et envoie le signal amplifié aux éléments de commutation de puissance respectifs du circuit en pont 7, et le circuit d'attaque 45 fournit le courant à un bobinage de relais du relais de moteur 5. Le microcalculateur 2 est alimenté par la batterie 12 par l'intermédiaire du relais de commutation de puissance 6. Le microcalculateur 4 comprend une pluralité de convertisseurs A/N destinés à convertir des signaux analogiques, qui comprennent un signal de tension de batterie Sva, un signal de vitesse de véhicule Sve, un signal de couple de direction St envoyés depuis l'amplificateur 41, un signal de tension de clé IG Sig du circuit de détection de signal de clé IG 11 et un signal de courant Si envoyés depuis l'amplificateur 43, en signaux numériques de manière à calculer une intensité de courant de moteur correspondant à un couple d'assistance de direction. L'unité UC du microcalculateur 2 calcule une valeur de commande de courant d'assistance qui correspond au signal de couple de direction St et fournit un signal à modulation PWM ayant un rapport cyclique du courant circulant au travers du circuit en pont 7 de sorte que la différence entre la valeur de commande et le signal de courant Si puisse être rendue égale à zéro. Le circuit d'attaque de grille 44 amplifie le courant du signal à modulation PWM pour fournir celui-ci en tant que courant de moteur au moteur électrique d'assistance de direction 13 par l'intermédiaire des éléments de commutation du circuit en pont 7. Le microcalculateur 2 exécute divers sous-programmes, qui sont illustrés par les circuits 21, 22, 23, 24, 25 et 26 représentés sur la figure 2. Le signal de couple de direction analogique envoyé depuis le capteur de couple 8 est converti en un signal de couple de direction numérique St par l'un des convertisseurs A/N qui est inclus dans le microcalculateur 2. Alors, la limite supérieure du signal de couple de direction St est établie par un circuit de commande de couple de limite supérieure 21, et le retard de phase du signal de couple de direction St est corrigé par un circuit de correction de phase 22. Après cela, une valeur de courant d'assistance de direction qui correspond au signal de couple de direction St est procurée par un circuit de calcul de courant d'assistance de direction 23. La limite supérieure de la valeur de courant d'assistance de direction est établie par un circuit de commande de courant de limite supérieure 24 pour être envoyée à un circuit de commande de courant 25. Par ailleurs, le courant de moteur est détecté par le capteur de courant 3 et converti en un signal numérique Si devant être appliqué en entrée au circuit de commande de courant 25. Le courant de moteur détecté par le capteur de courant 3 est converti par l'un des convertisseurs A/N du calculateur en un signal numérique devant être envoyé au circuit de commande de courant 25. Le signal de tension de clé IG Sig et le signal de tension de batterie Sva sont envoyés, par l'intermédiaire d'un circuit de division de tension (non représenté) et l'un des convertisseurs A/N du calculateur, au microcalculateur 2 afin qu'ils soient examinés par un circuit de diagnostic 26 pour savoir si chacun des signaux est plus élevé ou non qu'une limite supérieure. Ensuite, le résultat des examens est fourni en sortie en un produit logique par le circuit de commande de couple de limite supérieure 21. Le circuit de correction de phase 22, le circuit de calcul de courant d'assistance de direction 23 et le circuit de commande de courant 25, qui sont formés dans le microcalculateur, sous forme de sous-programmes, seront décrits davantage ci-dessous. A ce propos, les fonctionnements du circuit de correction de phase 22, du circuit de calcul de courant d'assistance de direction 23 et du circuit de commande de courant 22 sont des sous-programmes courants et bien connus : le circuit de correction de phase 22 fonctionne en tant que sous-programme pour corriger le retard de commande par le microcalculateur 2, le circuit de calcul de courant d'assistance de direction 23 fonctionne en tant que sous-programme pour calculer le couple d'assistance St qui correspond à la valeur de commande d'un courant d'assistance, conformément à une mappe incorporée du microcalculateur 2, et le circuit de commande de courant 25 calcule la différence entre la valeur de commande d'un courant d'assistance et le courant de moteur et exécute une commande de type PI conformément à la différence pour obtenir un rapport cyclique de modulation PWM, avec lequel une commande de rétroaction à modulation PWM du circuit en pont 7 est exécutée. La limite supérieure du courant d'assistance de direction est commandée par le circuit de commande de couple de limite supérieure 21, le circuit de commande de courant de limite supérieure 24 et le circuit de diagnostic 26. Le circuit de diagnostic 26 compare le signal de tension de clé IG Sig à la limite supérieure de celui-ci et compare également le signal de tension de batterie Sva à la limite supérieure de celui-ci. Si à la fois le signal de tension IG et le signal de tension de batterie sont supérieurs ou égaux à leurs limites supérieures, le circuit de diagnostic 26 envoie un signal de diminution de limite supérieure Sd à chacun du circuit de commande de couple de limite supérieure 21 et du circuit de commande de courant de limite supérieure 24. Si l'un des signaux de couple de direction St dépasse une valeur supérieure préétablie de couple, le circuit de commande de couple de limite supérieure 21 fournit en sortie cette valeur supérieure préétablie en tant que nouveau signal de couple de direction St. Lorsque le circuit de diagnostic 26 envoie au circuit de commande de couple de limite supérieure 21 un signal de diminution de limite supérieure Sd, le circuit de commande de couple de limite supérieure 21 diminue la valeur supérieure préétablie du couple d'une certaine valeur. Si la valeur de commande de courant d'assistance dépasse une limite supérieure préétablie de courant, le circuit de commande de courant de limite supérieure 24 fournit en sortie cette limite supérieure préétablie de courant en tant que signal de commande d'un courant d'assistance et diminue cette limite supérieure préétablie de courant d'une valeur préétablie lorsque le signal de diminution de limite supérieure Sd est envoyé du circuit de diagnostic 26. La limite supérieure préétablie de courant peut être renvoyée afin d'augmenter lorsque le signal de tension IG et le signal de tension de batterie sont inférieurs à leurs limites supérieures de valeurs préétablies (ASig, ASva) après cela. Donc, si à la fois la tension de batterie et la tension IG augmentent de manière excessive, la chaleur par effet Joule des éléments de commutation de puissance et le courant de moteur sont commandés de manière appropriée comme indiqué sur la figure 3, de sorte que le microcalculateur est protégé d'une surchauffe par les éléments de commutation. Même si le microcalculateur est chauffé par les éléments de commutation de puissance, le couple de direction et la valeur de commande du courant d'assistance sont limités, de sorte qu'un système de direction assistée électrique peut être mis en oeuvre sans donner au conducteur une mauvaise sensation ou un choc considérable. Dans la description précédente de la présente invention, l'invention a été décrite en faisant référence à des modes de réalisation spécifiques de celle-ci. Il sera cependant évident que divers modifications et changements peuvent être apportés aux modes de réalisation spécifiques de la présente invention sans s'écarter de la portée de l'invention telle qu'elle est décrite dans les revendications annexées. En conséquence la description de la présente invention doit être considérée dans un sens illustratif, plutôt que restrictif. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de moteur (1) relié à une batterie (12), ledit dispositif de commande de moteur (1) comprenant : une carte de circuit (10), un moyen de commutation de puissance (7) disposé sur ladite carte de circuit (10) destiné à fournir du courant provenant de la batterie (12) à un moteur (13) monté sur un véhicule, un circuit de commande (2, 4, 5, 6, 41, 42, 43, 44) comprenant un microcalculateur (2) et disposé sur ladite carte de circuit (10) pour commander ledit moyen de commutation de puissance (7) dans un mode de commande à modulation PWM de sorte que l'intensité du courant fourni au moteur (13) puisse être égale à une intensité de courant préétablie, caractérisé en ce que ledit microcalculateur (2) diminue l'intensité de courant préétablie lorsque la tension de la batterie (12) est: plus élevée qu'une limite supérieure. 2. Dispositif de commande de moteur (1) selon la 20 revendication 1, caractérisé en ce que : le moteur (13) monté sur un véhicule est un moteur électrique d'assistance de direction, et ledit microcalculateur (2) comporte un circuit de diagnostic (26) destiné à procurer un signal de diminution de limite 25 supérieure si la tension de batterie est supérieure à une limite supérieure de celle-ci, un circuit de calcul de courant d'assistance de direction (23) destiné à calculer un couple de direction conformément à une mappe du microcalculateur (2) et un circuit de commande de courant de limite supérieure (24) destiné 30 à établir une limite supérieure de courant et à diminuer cette limite supérieure de courant d'une valeur préétablie lorsque le signal de diminution de limite supérieure est envoyé depuis le circuit de diagnostic (26). 35 3. Dispositif de commande de moteur (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur de couple (8) destiné à détecter un couple de direction et à fournir en sortie un signal de couple de direction et un circuit de commande de couple de limite supérieure (21) destiné 40 à établir une valeur supérieure de couple, dans lequel :ledit circuit de commande de couple de limite supérieure (21) fournit en sortie la valeur supérieure de couple en tant que nouveau signal de couple de direction si le signal de couple dépasse la valeur supérieure de couple et diminue la valeur supérieure de couple d'une certaine valeur lorsque le signal de diminution de limite supérieure est envoyé depuis le circuit de diagnostic (26). 4. Dispositif de commande de moteur (1) selon la revendication 1, qui est relié à un circuit de détection de signal de clé de contact (11) destiné à procurer un signal IG caractérisé en ce que ledit microcalculateur (2) diminue l'intensité de courant préétablie lorsqu'à la fois la tension de la batterie (12) et la tension du signal IG sont plus élevées :L5 que les limites supérieures respectives. 5. Dispositif de commande de moteur (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que : ledit moteur (13) monté sur un véhicule est un moteur 20 électrique d'assistance de direction, et ledit microcalculateur (2) comprend un circuit de diagnostic (26) destiné à procurer un signal de diminution de limite supérieure si la tension de batterie est supérieure à une limite supérieure de celle-ci, un circuit de calcul de courant 25 d'assistance de direction (23) destiné à calculer un couple de direction conformément à une mappe, et un circuit de commande de courant de limite supérieure (24) destiné à établir une limite supérieure de courant et à diminuer cette limite supérieure de courant d'une valeur préétablie, lorsque le signal de diminution 30 de limite supérieure est envoyé depuis le circuit de diagnostic (26). 6. Dispositif de commande de moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur de 35 couple (8) destiné à détecter un couple de direction et à fournir en sortie un signal de couple de direction et un circuit de commande de couple de limite supérieure (21) destiné à établir une valeur supérieure de couple, dans lequel : ledit circuit de commande de couple de limite supérieure 40 (21) fournit en sortie la valeur supérieure de couple en tantque nouveau signal de couple de direction si le signal de couple dépasse la valeur supérieure de couple et diminue la valeur supérieure de couple d'une certaine valeur lorsque le signal de diminution de limite supérieure est envoyé depuis le circuit de diagnostic (26).