Brevet FR2894093A1 — publié le 20070601

PROCEDE DE COMMANDE D'UN MOTEUR D'ENTRAINEMENT D'UN VOLET DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE DESCRIPTION Le sujet de cette invention est un procédé de commande d'un moteur d'entraînement d'un volet dans un véhicule automobile. Il peut s'appliquer aux divers clapets à papillon présents autour du moteur à combustion interne pour régler l'écoulement des gaz. Les procédés de commande automatiques impliquent l'emploi d'un moteur électrique qui déplace le volet, d'un capteur qui mesure la position atteinte par le volet, et enfin d'un module d'asservissement renseigné par le capteur de position et par une consigne de position et qui donne des valeurs successives qui définissent un paramètre variable du courant électrique fourni au moteur. L'élément essentiel du module d'asservissement est un régulateur dont la sortie est une fonction de la différence entre la consigne de position et la position réelle du volet. Il existe de nombreux genres de régulateurs, auxquels l'invention présente peut s'appliquer. On peut citer parmi eux les régulateurs dont la fonction comprend un terme représentant l'intégrale de cette différence avec le temps. Un module de précompensation (feed-forward) peut être ajouté pour corriger la valeur de commande. Sa valeur de sortie peut être constante ou varier d'après la consigne ou la position mesurée. Un certains nombre de ces volets sont rappelés à une position médiane de la course par deux ressorts opposés. Cette construction produit un point dur (limp home) à la position d'équilibre des ressorts qui impose une force d'entraînement plus importante, nécessaire pour que le volet le franchisse dans sa rotation. Les asservissements ordinaires ne fournissent ce surcroît de force qu'avec un retard qui dégrade le fonctionnement du moteur du véhicule. Certains procédés ont été mis au point pour compenser l'effet d'inertie introduit par des ressorts de rappel de volets. L'un d'eux, décrit dans le document US 6 510 839 B1, implique une correction de la valeur de commande par un terme qui est fonction de la force opposée par le ressort et implique un apprentissage. Le document US 6 367 449 B1 décrit une commande par mode glissant avec une compensation variable des ressorts, qui peut par exemple prendre la forme d'une tension proportionnelle à l'ouverture du volet. L'invention présente a pour objet un procédé différent de compensation de l'effort de rappel, qui est adapté spécialement au franchissement d'un point dur dont est responsable une paire de ressorts opposés. Elle repose sur la constatation que le retard d'asservissement est produit essentiellement à l'endroit du franchissement et peut être corrigé de façon plus simple que par les procédés de compensation d'effort connus, sans qu'aucune correction d'une boucle classique d'asservissement soit nécessaire ailleurs. L'invention est relative, pour résumer, à un procédé de commande un moteur d'entraînement d'un volet dans un véhicule automobile, le volet étant rappelé vers une position médiane de course par deux ressorts opposés, et étant équipé d'un capteur de position renseignant un module d'asservissement du moteur qui calcule des valeurs successives d'un paramètre d'un courant électrique fourni au moteur en utilisant aussi une consigne de position du volet, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de . repérage d'un franchissement de la position médiane par la consigne de position ; repérage d'une approche de la position médiane par le volet ; et, quand la position médiane est atteinte, addition d'une quantité déterminée au paramètre du courant électrique pendant une durée déterminée. Plusieurs modes de réalisation peuvent être choisis. Si par exemple un régulateur du module d'asservissement émet une commande comprenant un terme intégral, qui a généralement une limite de grandeur pour éviter les effets de déréglages de la boucle d'asservissement, il est avantageux que la limite de grandeur soit supprimée pendant que la quantité prédéterminée est ajoutée, c'est-à-dire pendant le franchissement du point dur. La limite de grandeur du terme intégral est rétablie ensuite. Une telle disposition accélère encore l'asservissement. Un autre perfectionnement du procédé consiste à ajouter un contrôle de franchissement inverse de la position médiane dans la consigne de position pendant la durée prédéterminée, afin de permettre un asservissement efficace dans des situations où la consigne effectuerait rapidement un aller et retour en traversant deux fois la position médiane. L'invention sera maintenant décrite en liaison aux figures : - la figure 1 illustre un diagramme temporel d'asservissement montrant les effets de l'invention, -les figures 2 et 3 représentent les états d'asservissement parcourus conformément à deux réalisations de l'invention, - et la figure 4 représente un dispositif intégrant l'invention. On commence par la figure 4. Un volet 10 est disposé dans un conduit 11 de parcours de gaz pour le fermer ou l'ouvrir. Un moteur électrique 12 commande son axe de rotation 13. Deux ressorts 14 et 15 antagonistes sont disposés entre le conduit 11 et l'axe de rotation 13 pour rappeler celui-ci à une position de demi-ouverture du volet 10. Cette position d'équilibre des ressorts correspond à un point dur pour le système d'asservissement du volet 10 quand il doit le lui faire franchir. Ce système d'asservissement comprend un capteur 16 de la position angulaire de l'axe de rotation 13, un régulateur d'asservissement 17 auquel est adjoint un module 18 spécifique à l'invention, et un circuit électrique 19 de commande du moteur électrique 12 comprenant un pont. Le circuit électrique 19 fournit au moteur électrique 12 une tension variable. Le régulateur d'asservissement 17 comprend divers éléments, connus et pouvant prendre une grande variété de forme, de calcul d'un signal de réglage du pont du circuit électrique 19 en fonction de signaux qu'il reçoit à l'entrée. Un de ces signaux est classique et représente une différence entre une consigne de position de volet 10, donnée par un module de formation de consigne 20 d'après divers paramètres (position d'une pédale d'accélération, température et débit des gaz, vitesse du moteur thermique dans un véhicule automobile par exemple) fournis par des capteurs respectifs, et la position actuelle du volet 10, donnée par le capteur 16 ; cette différence est calculée par un soustracteur 21. Un autre de ces signaux est original ; il est donné par le module 18, qui reçoit les indications de consigne de position et de position actuelle du volet 10 et les traite de la façon décrite plus loin. La première figure montre un diagramme d'asservissement obtenu par un système classique comprenant un régulateur renseigné par la consigne de position et par le capteur donnant la position réelle du volet. Les abscisses représentent le temps, les ordonnées le degré d'ouverture du volet. La courbe inférieure 1 décrit la consigne d'asservissement, qui prend souvent, comme dans cet exemple, l'aspect d'une variation brusque d'un état extrême à une autre, éventuellement adoucie en plusieurs échelons brefs. Une autre courbe 2 donne la position réelle du volet . après une première période de décroissante rapide et régulière quand le chargement de consigne a été détecté, on observe une temporisation pendant une deuxième période 4 qui correspond au passage du point dur, puis une décroissance plus lente dans une troisième période 5 qui correspond à une convergence vers la consigne. L'effet premier de l'invention est de supprimer la deuxième période 4 correspondant à un passage lent du point dur : la courbe correspondante de la position du volet avec un système d'asservissement conforme à l'invention permet d'obtenir une convergence presque parfaite avec la courbe de consigne 1 dès un instant proche de celui de la transition entre les périodes 4 et 5 ; la nouvelle courbe comprend, après la première période 3, une période de convergence accélérée 7 sensiblement dans le prolongement de cette première période 3. Une dernière courbe de la figure 1, portant la référence 8, illustre le paramètre de commande du moteur entraînant le volet, ici la tension électrique. L'asservissement de l'invention se distingue des asservissements connus par l'application d'un pic de tension pendant un laps de temps 9 qui commence quand le volet atteint le point dur. La durée du laps du temps 9 et la hauteur du pic sont déterminées expérimentalement et peuvent être invariables. Le laps de temps 9 coïncide pour l'essentiel avec le début de la période de passage du point dur et, dans le cas présent, s'étend sur environ le tiers de sa durée. La description continue à la figure 2, où un schéma de l'asservissement à été donné avec le réseau de ses états. L'état numéro 1 est le plus fréquent et comprend les états stables ou variant lentement du volet ; l'asservissement classique est appliqué sans influence de l'invention. Si cependant la consigne franchit le point dur, l'asservissement passe à l'état 2 selon la flèche 11, dans lequel le sens du franchissement du point dur est noté. Si la consigne franchit le point dur immédiatement après en sens inverse, l'asservissement revient à l'état numéro 1 d'après la flèche 12 ; dans le cas contraire, quand le capteur de position révèle que le point dur va être atteint, l'asservissement passe à l'état numéro 3 où les moyens essentiels de l'invention sont appliqués d'après la flèche 13 : le pic de tension est ajouté au paramètre de commande du moteur. Si de plus le régulateur d'asservissement comprend un terme intégral d'asservissement, ce terme peut devenir illimité, contrairement à ce qu'on prévoit dans les asservissements classique et qu'on respecte encore aux états numéro 1 et 2 ; cependant, le terme intégral est d'abord initialisé à une valeur déterminée en fonction du sens de franchissement. Enfin, une temporisation est lancée. Si maintenant la consigne franchit le point dur en sens inverse, d'après la flèche 14, l'asservissement revient à l'état numéro 2. Si la consigne n'a pas franchi le point dur en sens inverse avant la fin de la temporisation, l'asservissement passe à l'état numéro 4 selon la flèche 15 où, si le terme intégral du régulateur a été modifié précédemment, il est réajusté à une valeur déterminée, qui dépend du sens du franchissement du point dur ; immédiatement après, l'autorisation de limiter le terme intégral est donnée et le système revient à l'état numéro 1 d'après la flèche 16. Si cependant la consigne franchit de nouveau le point dur à cet instant, selon la flèche 17, le système passe à l'état numéro 5 où le sens du franchissement est enregistré, puis à l'état numéro 3 selon la flèche 18. Un autre procédé est représenté à la figure 3. Son intérêt essentiel est d'éviter de recourir à l'enregistrement ou à la mémorisation du sens de franchissement de la région du point dur par la consigne. Le système d'asservissement parcourt les états 1, 2, 3 et 4 déjà rencontrés en boucle par les flèches 11, 13, 15 et 16 en cas d'un franchissement de la région du point dur par la consigne ; le retour immédiat de l'état 2 à l'état 1 par la flèche 12 est aussi conservé. Les états 2', 3' et 4' qui ont été ajoutés par rapport au diagramme précédent sont analogues aux états 2, 3 et 4 mais sont parcourus à la traversée du point dur en sens opposé, avec des étapes du procédé identiques mais des valeurs du pic et de la temporisation, par exemple, qui peuvent être différentes, ainsi que la position. Les états 2', 3', 4' sont parcourus en boucle avec l'état numéro 1 par des flèches 11', 13, 15' et 16' symétriques des flèches 11, 13, 15 et 16 ; une flèche 12' de retour immédiat de l'état 2' à l'état 1 existe aussi. Les flèches 20 et 20' qui correspondent à des parcours de l'état 3 à l'état 3', et de l'état 3' à l'état 3, sont parcourues quand la consigne a franchi une nouvelle fois le point dur en sens inverse pendant que le système était dans l'état de départ numéro 3 ou 3'. De même, les flèches 21 et 21' correspondent à des 9 passages de l'état 4 à l'état 2' ou de l'état 4' à l'état 2 quand la consigne franchit le point dur en sens inverse. REVENDICATIONS 1) Procédé de commande d'un moteur d'entraînement d'un volet dans un véhicule automobile, le volet étant rappelé vers une position médiane de course par deux ressorts opposés, et étant équipé d'un capteur de position renseignant un module d'asservissement du moteur qui calcule des valeurs successives d'un paramètre d'un courant électrique fourni au moteur en utilisant aussi une consigne de position du volet, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de : repérage d'un franchissement de la position médiane par la consigne de position ; repérage d'une approche de la position médiane par le volet ; et, quand la position médiane est atteinte, addition d'une quantité déterminée au paramètre du courant électrique pendant une durée déterminée. 2) Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel les valeurs successives du paramètre de courant électrique comprennent un terme intégral calculé par un régulateur du module d'asservissement, qui a une limite de grandeur, caractérisé en ce que la limite de grandeur est supprimée pendant que ladite quantité déterminée est ajoutée. 3) Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un contrôle de franchissement inverse de la position médiane par la consigne de position pendant la durée prédéterminée.