Brevet FR2951267A1 — publié le 20110415

DISPOSITIF DE DETECTION DU NIVEAU DE LIQUIDE DANS UN RESERVOIR La présente invention concerne de manière générale un dispositif de pompage du liquide d'un réservoir et plus particulièrement, un dispositif de détection du niveau de liquide dans le réservoir. L'invention peut s'appliquer notamment au domaine de l'automobile. Il est connu dans l'art antérieur, un dispositif d'extraction de liquide dans un réservoir tel que représenté à la figure 1. Le réservoir 1 est rempli d'une certaine quantité de liquide 6 que l'on souhaite extraire. Le remplissage du réservoir 1 se fait par l'intermédiaire une ouverture pratiquée généralement sur le dessus du réservoir 1 et fermé au moyen d'un bouchon 2. L'extraction de liquide est assurée par une pompe 3 entraînée par un moteur électrique. La pompe 3 est généralement située dans la partie basse du réservoir 1. Le transfert du liquide extrait s'effectue par le biais d'un tuyau 4 acheminant le liquide 6 vers le besoin. Par exemple, pour un réservoir de liquide lave-glace, le liquide est acheminé au niveau de projecteurs situés à l'extérieur du véhicule automobile et au bas du pare-brise. Un capteur de niveau 7 est prévu pour détecter une absence ou une quantité minimum de liquide 6 dans le réservoir 1. Le moteur électrique de la pompe 3 et le capteur de niveau 7 sont alimentés par le biais de fils électriques 5 et 8 les connectant à une source d'alimentation comme par exemple la batterie du véhicule. La figure 2 représente schématiquement un dispositif de détection du niveau du liquide dans le réservoir selon l'art antérieur. On retrouve le réservoir auquel sont associés une pompe entraînée par un moteur électrique M et un capteur de niveau du liquide à l'intérieur du réservoir. La fonction de pompage S est commandée par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation « marche/arrêt ». La fonction de détection de l'absence de liquide C est assurée par un contrôleur de l'état du niveau du liquide à l'intérieur du réservoir fourni par le capteur. Lorsque le contrôleur détecte une absence de liquide à l'intérieur du réservoir, la fonction de pompage est commutée sur arrêt. Un tel dispositif de détection du niveau du liquide dans un réservoir présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, l'utilisation d'un capteur dédié à une fonction unique de détection de la présence de liquide dans le réservoir entraîne de nombreuses contraintes. Tout d'abord, il est nécessaire de prévoir une place pour l'installation du capteur, un aménagement pour la fixation du capteur sur le réservoir, une connexion électrique pour l'alimentation du capteur, un temps de montage supplémentaire. En plus, le risque de pannes est accru par la présence de ces composants additionnels. Enfin, il faut ajouter le coût supplémentaire relatif à ces composants additionnels. Il est connu par ailleurs dans l'art antérieur, en particulier du document FR°2°824°600, un dispositif de détection du niveau de liquide d'un réservoir pour commander l'arrêt d'une pompe entraînée par un moteur électrique à courant alternatif lorsque le niveau de liquide est insuffisant dans le réservoir. Le dispositif comprend des moyens de mesure du déphasage entre la tension alternative d'alimentation et le courant alternatif absorbé pendant le travail du moteur et des moyens de mise hors tension du moteur lorsque, après que le déphasage s'est stabilisé, le déphasage prend une valeur supérieure à la valeur stabilisée, pendant une durée prescrite. Un tel dispositif de détection présente un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, la détermination d'un déphasage stabilisé entre la tension d'alimentation et le courant absorbé, nécessite d'effectuer des relevés de mesure sur une période certaine période de temps des deux grandeurs, i.e. tension et courant et d'analyser ces mesures pour déterminer un déphasage stabilisé. Ensuite, il est nécessaire de comparer au moins pendant une durée prescrite, les dernières mesures avec les mesures précédentes ayant permis de déterminer le déphasage stabilisé pour détecter un déphasage supérieur entraînant la mise hors tension de la pompe. On comprend qu'un tel dispositif de détection s'avère relativement complexe dans la mesure où deux valeurs distinctes doivent être mesurées pendant au moins deux périodes de temps, i.e. une pour la détermination d'un déphasage stabilisé et une autre pour la détermination d'un déphasage qui n'est plus stabilisé. Enfin, un tel principe de détection repose sur l'utilisation d'une source d'alimentation alternative sans quoi la mesure de déphasage entre les signaux mesurés deviendrait impossible. Un but de la présente invention est de répondre aux différents inconvénients des arts antérieurs mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de fournir un dispositif de détection du niveau de liquide d'un réservoir simple et peu coûteux, ne nécessitant pas l'utilisation d'un capteur de niveau dédié, ni de nombreuses mesures et comparaison de différents signaux pendant plusieurs périodes de temps continues, et adaptable à tout type de moteur électrique. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un dispositif de détection du niveau de liquide dans un réservoir comprenant une pompe d'extraction du liquide du réservoir entraînée par un moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mesure de l'écoulement du temps pour mesurer l'écoulement d'un laps de temps prédéterminé suite à la réception d'une commande d'arrêt de la pompe, des moyens de mesure d'une grandeur électrique aux bornes du moteur électrique, activés après l'écoulement du laps de temps prédéterminé, des moyens de comparaison de la grandeur électrique mesurée avec un seuil définissant un niveau prédéterminé de remplissage du réservoir, et des moyens de détermination du niveau de liquide du réservoir en fonction du résultat de la comparaison effectuée. Exploitant le comportement du moteur, dont la variation de charge est connue entre le réservoir vide et le réservoir non vide lors de l'arrêt du pompage, la comparaison d'une grandeur électrique aux bornes du moteur avec un seuil donné après l'écoulement d'un laps de temps déterminé permet de déterminer si le réservoir est vide ou non selon le résultat de la comparaison. Ainsi, la détection de l'absence de liquide peut être réalisée par l'analyse de la décroissance de la grandeur électrique aux bornes de la pompe. L'utilisation d'un capteur de niveau n'a plus lieu d'être. Selon un mode de réalisation avantageux, le moteur électrique est un moteur électrique à courant continu. De cette manière, ce dispositif peut facilement être intégré dans un véhicule automobile, l'alimentation étant fournie par la batterie du véhicule. Selon un autre mode de réalisation avantageux, la grandeur électrique mesurée est dépendante de la force contre électromotrice du moteur électrique. De préférence, la grandeur électrique est la tension aux bornes de la pompe. Selon un autre mode de réalisation avantageux, le laps de temps prédéterminé et le seuil sont choisis pour correspondre au temps nécessaire à la tension aux bornes de la pompe pour atteindre une tension représentative du niveau prédéterminé de remplissage du réservoir. De préférence, le niveau prédéterminé de remplissage est un niveau de remplissage minimum pour assurer un pompage du liquide. De cette manière, le dispositif peut facilement déterminé si le réservoir est vide ou non. Selon un autre mode de réalisation avantageux, des moyens de blocage de la commande du moteur électrique sont activés lors de la détermination d'un niveau de liquide inférieur au niveau de remplissage minimum. Un deuxième aspect de l'invention concerne un véhicule automobile comprenant au moins un réservoir équipé d'un dispositif de détection du niveau du liquide du réservoir selon le premier aspect. Un troisième aspect de l'invention concerne un procédé de détection 30 du niveau de liquide dans un réservoir comprenant les étapes consistant à (i) recevoir une commande d'arrêt d'une pompe d'extraction du liquide du réservoir entraînée par un moteur électrique ; (ii) mesurer l'écoulement d'un laps de temps prédéterminé suite à la réception de la commande d'arrêt ; (iii) mesurer une grandeur électrique aux bornes du moteur électrique après l'écoulement du laps de temps prédéterminé ; (iv) comparer la grandeur électrique mesurée avec un seuil définissant un niveau prédéterminé de remplissage du réservoir ; (v) déterminer le niveau de liquide du réservoir en fonction du résultat de la comparaison. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux du procédé, pour lequel la grandeur électrique est la tension aux bornes de la pompe, le laps de temps prédéterminé et le seuil sont choisis pour correspondre au temps nécessaire à la tension aux bornes de la pompe pour atteindre une tension représentative du niveau prédéterminé de remplissage du réservoir. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux du procédé, pour lequel le niveau prédéterminé de remplissage est un niveau de remplissage minimum pour assurer un pompage du liquide, il est prévu une étape supplémentaire consistant à bloquer la commande du moteur électrique lors de la détermination d'un niveau de liquide inférieur au niveau de remplissage minimum. En cas de pompage long et continu, on peut effectuer un stop moteur juste le temps d'examiner la décroissance de la tension, afin de détecter si le niveau minimum est atteint permettant ainsi de vérifier que le réservoir n'est pas vide. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par le dessin annexé, dans lequel : - la figure 1, déjà décrite, représente un réservoir équipé d'un capteur de niveau selon l'art antérieur ; - la figure 2, déjà décrite, représente un schéma bloc d'un réservoir équipé d'un capteur de niveau selon l'art antérieur ; - la figure 3 représente un réservoir selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente un schéma bloc d'un réservoir selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 représente le diagramme du comportement du moteur électrique après la réception d'une commande d'arrêt. L'invention sera décrite ci-après uniquement à titre d'exemple non 10 limitatif en relation avec les figures 3 à 5, les figures 1 et 2 ayant déjà été décrites dans le cadre de l'art antérieur. La figure 3 représente un réservoir 1 contenant un liquide 6, comme par exemple du liquide lave-glace, et fermé par un bouchon 2. Pour extraire le liquide 6 du réservoir 1, il est prévu l'utilisation d'une pompe d'extraction 15 3, préférablement située dans la partie basse du réservoir. Cette pompe d'extraction est entraînée par un moteur électrique alimenté par une source d'alimentation externe non représentée, comme par exemple la batterie d'un véhicule. Le moteur électrique est de préférence un moteur à courant continu, connecté à la source d'alimentation par l'intermédiaire d'un fil 20 électrique 5. Le liquide 6 extrait par la pompe 3 est acheminé par le biais d'un cordon d'acheminement 4 jusqu'à l'endroit requis pour son utilisation, par exemple au niveau de projecteur situé au bas du pare-brise du véhicule. La figure 4 représente un schéma bloc du réservoir selon la figure 3. 25 On retrouve le réservoir 1 dont le liquide est extrait au moyen d'une pompe d'extraction entrainée par un moteur électrique. Des moyens de mesure d'une grandeur électrique aux bornes S du moteur sont prévus. Ces moyens de mesure permettent avantageusement de déterminer la tension Us aux bornes de la pompe. La pompe est commandée par des moyens de 30 commutation commandant la mise en marche et la mise à l'arrêt du moteur électrique. En outre, il est prévu des moyens de contrôle s'assurant que le réservoir n'est pas vide. Lorsqu'il est détecté que le réservoir est vide, les moyens de contrôle commande le blocage du moteur tant que le réservoir reste vide. Pour déterminer l'état du niveau de remplissage du réservoir il est prévu de pallier à l'absence d'utilisation de capteur de niveau par l'exploitation du comportement du moteur, dont la variation de charge est connue entre le réservoir vide et le réservoir plein lors de l'arrêt du pompage. La détection de l'absence de liquide est réalisée par l'analyse de la décroissance de la tension aux bornes de la pompe. Ceci va être explicité plus en détail ci-après en relation avec la figure 5 représentant le diagramme du comportement du moteur après la réception d'une commande d'arrêt. Le principe de fonctionnement est basé sur l'analyse de la décroissance de la tension aux bornes de la pompe. Ainsi, lorsque le réservoir n'est pas vide, le liquide constitue une charge importante pour le moteur. Après la réception d'une commande d'arrêt, c'est-à-dire lors de la coupure de l'alimentation, l'inertie des composants en mouvement, i.e. en rotation, est rapidement freinée par le liquide. La force contre électromotrice du moteur décroit rapidement comme cela est représenté par la courbe A. En revanche, toujours après la réception d'une commande d'arrêt, lorsque le réservoir est vide, le liquide est remplacé par de l'air de sorte que l'inertie des composants en mouvement est faiblement freinée. En effet, seuls les frottements mécaniques conduisent à l'arrêt de la pompe. Dans ce cas, la force contre électromotrice du moteur décroit lentement comme cela est représenté par la courbe B. L'idée consiste à exploiter un niveau de tension électrique sur un temps donné. Ces données peuvent être paramétrées en fonction de la pompe, du type de liquide, de la température ou encore de l'hydraulique (diamètres et parcours des tuyaux, forme du réservoir...). La mesure de la tension aux bornes de la pompe Us est comparée après l'écoulement d'un laps de temps Ti prédéterminé à un seuil de tension Ud également prédéterminé correspondant au niveau de remplissage minimum pour assurer un pompage du liquide. Ainsi, après l'arrêt de la pompe et après l'écoulement d'un laps de 5 temps prédéterminé Ti, la tension mesurée aux bornes de la pompe Us est comparée à la tension de seuil prédéfinie Ud. Si Us Ud après le laps de temps Ti (courbe B), c'est-à-dire que la tension mesurée aux bornes de la pompe décroit lentement, alors le circuit de la pompe électrique ne contient plus de liquide, i.e. le réservoir est vide ou il y a un problème de perte de charge important dans le circuit (par ex. coupure de tuyauterie). Dans ce dernier cas, il est 15 important de bloquer la commande du moteur en absence de liquide et d'avertir l'utilisateur de la nécessité de remplir le réservoir. Une telle solution supprimant l'utilisation d'un capteur de niveau dédié présente de nombreux avantages en ce qu'elle permet un gain de place par rapport à l'installation du capteur, de son alimentation, de sa 20 fixation sur le réservoir, tout en réduisant le temps de montage, le risque de pannes en raison d'un nombre moins importants de composants à installer, ainsi que le coût global du dispositif. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents 25 modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS1. Dispositif de détection du niveau de liquide dans un réservoir (1) comprenant une pompe (3) d'extraction du liquide du réservoir entraînée par un moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mesure de l'écoulement du temps pour mesurer l'écoulement d'un laps de temps (Ti) prédéterminé suite à la réception d'une commande d'arrêt de la pompe, des moyens de mesure d'une grandeur électrique (Us) aux bornes du moteur électrique, activés après l'écoulement du laps de temps prédéterminé, des moyens de comparaison de la grandeur électrique mesurée avec un seuil (Ud) définissant un niveau prédéterminé de remplissage du réservoir, et des moyens de détermination du niveau de liquide du réservoir en fonction du résultat de la comparaison effectuée. 2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique est un moteur électrique à courant continu. 3. Dispositif de détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la grandeur électrique (Us) mesurée est dépendante de la force contre électromotrice du moteur électrique. 4. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la grandeur électrique (Us) est la tension aux bornes 20 de la pompe. 5. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le laps de temps (Ti) prédéterminé et le seuil (Ud) sont choisis pour correspondre au temps nécessaire à la tension aux bornes de la pompe pour atteindre une tension représentative du niveau prédéterminé de 25 remplissage du réservoir (1). 6. Dispositif de détection selon la revendication 5, caractérisé en ce que le niveau prédéterminé de remplissage est un niveau de remplissage minimum pour assurer un pompage du liquide (6). 2951267 -10- 7. Dispositif de détection selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de blocage de la commande du moteur électrique, activés lors de la détermination d'un niveau de liquide inférieur au niveau de remplissage minimum. 5 8. Véhicule automobile comprenant au moins un réservoir (1) équipé d'un dispositif de détection du niveau du liquide du réservoir selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Procédé de détection du niveau de liquide dans un réservoir (1) comprenant les étapes consistant à : 10 - recevoir une commande d'arrêt d'une pompe (3) d'extraction du liquide du réservoir entraînée par un moteur électrique ; - mesurer l'écoulement d'un laps de temps (Ti) prédéterminé suite à la réception de la commande d'arrêt ; - mesurer une grandeur électrique (Us) aux bornes du moteur 15 électrique après l'écoulement du laps de temps prédéterminé ; - comparer la grandeur électrique mesurée avec un seuil (Ud) définissant un niveau prédéterminé de remplissage du réservoir ; - déterminer le niveau de liquide du réservoir en fonction du résultat de la comparaison. 10. Procédé de détection selon la revendication 9, pour lequel la grandeur électrique (Us) est la tension aux bornes de la pompe, caractérisé en ce que le laps de temps (Ti) prédéterminé et le seuil (Ud) sont choisis pour correspondre au temps nécessaire à la tension aux bornes de la pompe pour atteindre une tension représentative du niveau prédéterminé de remplissage du réservoir (1). 11. Procédé de détection selon la revendication 10, pour lequel le niveau prédéterminé de remplissage est un niveau de remplissage minimum pour assurer un pompage du liquide (6), caractérisé en ce qu'il est prévu une étape supplémentaire consistant à bloquer la commande du moteur électrique lors de la détermination d'un niveau de liquide inférieur au niveau de remplissage minimum.