Brevet FR2948451A1 — publié le 20110128

Dans un véhicule nntomobile erne, existe IO usuel' un g ' de tifs d iage ou dépl entras ioyen d moteurs électri Il 'agit ici par d'un lève-vitre électriqt d'un réglage de siège lectrique, ou d'un dispositif pour le déplacement motorisé d'une portière 15 de véhicule, d'un hayon arrière, d'un toit coulissant ou d'une capote de cabriolet. Durant une opération de réglage ou de déplacement d'un tel élément déplaçable, il est souvent nécessaire 20 d'atteindre de manière précise une position finale souhaitée. Cela nécessite la connaissance précise de la position de l'élément déplaçable. La connaissance de la position instantanée ou de grandeurs qui peuve t en être 'tes, telles la vitesse de réglage ou de a, 25 ou le chemin de déplacement parcouru, est _n _titre souvent nécessaire pour pei,R une détection fiable d'un co:' 30 35 COMr- en fonction du sens de rotation, ve le haut ou v le bas, en indiquant ainsi la position considérée de la vitre. Pour les systèmes de capteurs détecteurs, on met 15 généralement en œuvre des détecteurs de Hall intégrés, par exemple en technologie CMOS ("Complementary Metal Oxyde Semiconductor"), qui, en plus d'une électronique de traitement, par exemple en technologie ASIC ("Application Specific Integrated Circuit"), sont 20 intégrés en commun avec les sondes de Hall, dans une puce â semi-conducteurs (circuit intégré de Hall) (DE 101 54 498 B4). Les sondes de Hall peuven_ être conçues en tant que 25 surf ses sensibles, par en tant que plaquettes cE qui sont alimenté énergie él par 4 1" ant _u manière à que les ulsions d= cotai soient 30 35 utation supéri d'un seuil de commutation inférieur. Grâce au mptage des impulsions par unité de temps, il est possible de 15 déterminer la vitesse de rotation, tandis qu'à l'aide d'une comparaison des deux suites d'impulsions, on détermine le sens de rotation du moteur électrique ou de l'entraînement en rotation. 20 Du fait du mouvement de rotation de l'aimant annulaire, ses pôles magnétiques se situent, de manière alternée, frontalement en regard direct de la surface sensible de Hall respective (sonde de Hall), de sorte que le champ magnétique traversant cette sonde de Hall est orienté 25 sensikl de nière orthogonale à la surface sen ii le. n cc_.:. e, mes composantes de h tére. _ rt o vile à seuil), en deux suites' 3ions, birr décalées l'une par rappo1 â l'autr de par exemple 90°. Dans un tel circuit c tour avec hyst.résis, l'on dispose d'un seuil de de Hall, il en insi, aussi pour la pour tension au moins n de Si la de flux (to Hall) je forme sin d- l'angle rotation, au- s du 10 ntation eur, alo l'impulsion faisant pa d_ la suite d'impu_ ions change d'un premier nive logique à ' deux niveau logique. Cet état reste maintenu jus:'. ce )gue la composante significative de la densité dé flux, respectivement la tension de Hall, 15 passe sous le seuil de commutation inférieur. Ainsi, la suite d'impulsions conserve, par exemple aussi bien sous le seuil inférieur qu'à l'intérieur de l'hystérésis se trouvant entre les deux seuils de 20 commutation, le niveau haut (niveau logique 1), jusqu'à un nouveau passage au-dessus du seuil de commutation supérieur. En conséquence, dans la suite d'impulsions est conservé le niveau bas (niveau logique 0) à l'intérieur de l'hystérésis, jusqu'à un nouveau passage Par contre, dans le cas d'un dé idéal, zone eù mlle ou _ e. st la de ion eu est inie comme n u haut. s un tel secteur idéal, est alors assoc_ i la zone située s du -sieur, le niveau à la Indépendamment du concept du détecteur, notamment dans 15 le cas de l'utilisation d'un détecteur de Hall CMOS, dans lequel un changement de niveau s'effectue lors du passage au-dessus du seuil de commutation supérieur et lors du passage sous le seuil de commutation inférieur, et dans lequel, à l'intérieur de l'hystérésis, est 20 prédéfini un niveau déterminé, par exemple un niveau haut, peuvent apparaître des états qui conduisent à une erreur de comptage. Sont particulièrement difficiles à traiter, d tats conduisant à des erreurs de comptage, suite au décalage des seuils de commutation du 25 détecteur de Hall en raison son propre échauffement ou de sin refrm''', ainsi qu'en ra-dn seuil de _ zone située Dus le se ,il de commutation ir.f rieur, est associé le niveau haut. un 30 une impulsion s'en trouve en en D' vue de P d les ns de té de tension Hall, dans suite d'im sionnonction du e rotai du 10 signal de sortie du -ur de Hall. Le but recherché par l'invention consiste à fournir un procédé particuliè: simple et adapté pour déterminer la position d'un élément déplaçable entraîné 15 de manière motorisée dans un véhicule automobile, en utilisant un détecteur de Hall. Par ailleurs, le but de l'invention consiste également à fournir un dispositif particulièrement bien adapté à la mise en œuvre du procédé. 20 En ce qui concerne le procédé, le but recherché est atteint, conformément à l'invention, grâce à un procédé du type de celui qui a été mentionné en introduction, selon lequel 25 variation périodique de la densité de flux ique, relevé °par _sur de est fav 30 est Iminuée lorsqu'au début de la ph 10 inactive, ou tout juste avant celle-ci, lt. densit flux magnétique (respctivement la tensio Hall) e passée au-dessus d uil de commutation leur d'une valeur déterminée. Ctte valeur est un intervalle de tolérance prédéterminé dont a été dépassé le seuil de 15 commutation supérieur. L'intervalle de tolérance est ici de préférence plus petit que l'écart ou la différence entre le seuil de commutation supérieur et le maximum de la densité de flux respectivement de la courbe de tension. La valeur de la diminution de l'hystérésis est 20 ici dérivée de manière appropriée d'un décalage de valeur de seuil des seuils de commutation supérieur et/ou inférieur, qui est dû â la température et/ou au système. 25 En fonction du de manière ectes Irésis peut, pha:: in~rytive du détecteu 1' itue à l' _eur de 1u d cv'à suite d'une ph fonction au 1 d'une un le s i à seuil, de commutation 10 Ainsi, le détecteur de Hall, lors de son activation à la suite d'une phase inactive, ne devra justement pas fournir une valeur préférentielle ou statistiquement quelconque à sa sortie de signal, mais au contraire 15 sélectionner l'état ou le niveau qui correspond au seuil de commutation actuellement le plus proche. Cela peut pour sa part être obtenu de manière appropriée, grâce au fait qu'après une phase inactive et au début de la phase active, qui suit, lors de laquelle le détecteur de Hall 20 est activé et qu'apparaît une nouvelle variation de champ magnétique, le ou chaque seuil de commutation est temporairement abaissé pendant une courte durée, de manière appropriée. Ainsi, selon une configuration préférée de l'invention, l'hystérésis est diminuée par 25 abaissement du seuil de ccu _scion supérieur. :)n 'mats au 30 3 9 de ator~ éga être du ceù :ion spécifique minimum du .teur de air) situer le plus possible us de seuil de n minimal. En prenant cette mesure consistant en une sensibilité accrue lors du passage de la densité de flux magnétique 15 (tension de Hall) au-dessus et sous les seuils de commutation, des intensités de champ ou des densités de flux, qui sont situées légèrement au-dessus de la ligne nulle ou ligne centrale et toutefois à l'intérieur de l'hystérésis, conduisent à un état initial (par exemple 20 niveau bas) déterminé. Par contre, des Intensités de champ ou des densités de flux, qui sont situées légèrement sous la ligne centrale et toutefois à nouveau à l'intérieur de l'hystérésis, conduisent à l'autre état initial (niveau haut) à la sortie de signal du détecteur 25 de Hall. 30 1C La variation pério densité de 1 ou de la tension de ii, relevée par Hall, est convertie en une suite d'impulsi s binaire. Celle-ci peut déjà être prélevée, dans le cas d'un détecteur de Hall réalisé en tant que détecteur CMOS 15 (circuit intégré de Hall), dans lequel est intégré par exemple un circuit comparateur sous la forme d'une bascule à seuil de Schmitt (ou trigger de Schmitt), sous forme de suite d'impulsions binaire d'un premier signal de sortie de détecteur. On génère en plus de cette suite 20 d'impulsions binaire d'un premier signal de sortie de détecteur, un deuxième signal de sortie de détecteur produit de manière analogue, mais toutefois déphasé, de sorte que deux suites d'impulsions binaires décalées l'une .-:tr rapport à l'autre dans le temps peuvent être 25 prél au niveau du détecteur de Hall. Dans ce cas, l'v suites d'impulsé-, binaires, par de Hall, la ite d'- ions binaire la varia da de 30 35 e fiable, la Dsition vitre le fonc s esu ignorée, 10 lorsqu'au début de l i nact .tue la densité de flux magnétique présente valeur â l'intérieur de l'hystérésis, et que la phase active suivante du détecteur de Hall débute dans le sens opposé au sens de rotation du champ magnétique lorsque débute la phase 15 inactive, Une telle compensation d'une erreur de comptage est notamment avantageuse lorsqu'au début de la phase inactive, la densité de flux magnétique (tension de Hall) se situe dans la zone centrale de l'hystérésis, par exemple légèrement au-dessus du centre de 20 l'hystérésis ou légèrement en-dessous. De manière analogue, après la phase inactive du détecteur de Hall, une pulsion de la suite d'sions est double, lorsqu'au début de la 25 cive lt e flux magnétique (tension de Hall) e ' e 3 1 ` intérieur de 1 ' hys# ter`° comparateur peut être 25 sortie représentant signal de vitesse de rotation d'un entra; r r moteur é ec+-rique. En outre, du côté prélevé un diE moyen cc: avec ? hystérésis entre un seuil de commutation °°ur et un seuil de commutation inférieur, relève des variations, fonction du t ou d'un angle, de la densité de flux magnétique suite à un mouvement de rotation de l'aimant annulaire, et les convertit en une suite d'impulsions 15 binaire, et en ce qu'il comprend une unité de commande, qui est conçue et adaptée pour décaler, au moins temporairement pour une courte durée, les seuils de commutation vers la ligne centrale de l'hystérésis. 20 D'après un mode de réalisation préféré, le détecteur de Hall comprend une première sonde de Hall et une deuxième sonde de Hall dont les sorties sont reliées à un circuit comparateur. Dans ce cas, du côté sortie du circuit dans un véhicule une -a té accrue ou plage d'hystérésis, peut, en outre ou en variante, 15 également être définie en fonction de la valeur d'une variation, due au système, de la densité de flux (tension de Hall) suite à une rotation inverse de l'entraînement (moteur électrique) lors de son immobilisation (arrêt). 20 Dans la suite, un exemple de réalisation de l'invention va être explicité de manière plus détaillée au regard des dessins ann- , qui montrent : éviter une erreu_ la diminution t vus au à la 10 seuil suite à un échauff du détecteur de Hall. La de commutation et ain i (rétrécissement) temporaire de paF de. 1' à la vale r 'une dérive ou à un : rroidî. du décLl des seuils diminution couit durée de la zone 25 Fig. Fig. 35 Fig de manière représent . ion en que selon une p spective, un éle r Fig. 4 gis- --ation sous forme de diPgramme Figure 3, d'une Lion d' eux signal rtie de d ai si que des suites c-' 1sions avec des erreurs de comptage, dus un sens de rotation identique et opposé de l'entraînement. Des pièces mutuellement correspondantes sont désignées par des repères identiques sur toutes les figures. La figure 1 montre un entraînement par moteur électrique 20 1, par exemple un entraînement de système lève-vitre dans un véhicule automobile, comprenant un arbre d'entraînement 2 portant le rotor ou induit (non repr ;enté) d'un moteur électrique, ainsi qu'une osion â vis sans fin, qui présente une vis sans 25 f:n placée sur l'arbre d'entraînement 2 et une roue 10 15 ans 'un la vi3 motatio à la 3o 2, m eE 35 ans?, le nota Sur l'arbre d'entraî_ 2 est placé un aimant annulaire 6, qui tourne avec l'arbre d'entraînement et possède dans l'exemple de réalisation, respectivement 15 deux pôles nord N et deux pôles sud S. Un détecteur de Hall 7 est agencé â distance de l'aimant annulaire 6. La figure 2 montre, dans son principe, l'agencement d'un dispositif 8 pour déterminer la position de l'élément 20 mobile considéré, en combinaison avec l'aimant annulaire 6 et le détecteur de Hall 7 agencé â distance de celui-ci. Le détecteur de Hall 7 présente deux surfaces sensibles au champ magnétique 9a, 9b désignées par sondes de Hall dans la suite, qui, en commun avec un 25 circuit comparateur 10 à hysi_ s, sont intégrés par exemple sur un circuit ir tigré -Jan. Le dés- -r--e 30 comparateu. ou aux bas Schmitt 10a, 10b du circuit c Leur 10, est dap é et configuré modifier 1" térésis du circuit comparateur 10. Le champ magnétique de l'aimant annulaire 6 engendre 15 dans la première et la deuxième sonde de Hall 9a respectivement 9b, une tension de Hall Un respective, qui est proportionnelle à la densité de flux magnétique B qui traverse la sonde de Hall respective 9a, 9b. La loi de variation dans le temps ou courbe en fonction du 20 temps de la tension de Hall UH de la sonde de Hall 9a, 9b est représentée sur le diagramme partiel supérieur respectif des figures 3 et 4. Les signaux numériques de sortie de détecteur SI pouvant être prélevés à la sortie du détecteur de Hall 7, sont monta sur les figures 3 25 et 4, par les di:: ous. détecte- -1 7 au ni sa tion d'entrain 2 de 1. Un dispositif de 30 35 avec la rotation 5 de U H) os( _ de l'aimant annulai autour de la ?Fleur centrale B = 0 10 (tiH = 0), qui ` te la ligne t ou médiane M de 1'hystérésis. T ici le t r_ pire à une ation de 360° d- l'aimant ar_.lair. 6. Pour un multiple entier d'une durée de période T/2, qui, dans le cas de l'aimant annulaire 6 â quatre pôles de l'exemple, 15 correspond â la moitié de la durée de révolution T, pendant laquelle respectivement un pôle nord N et un pôle sud S de l'aimant annulaire 6 balaye les sondes de Hall 9a respectivement 9b, la densité de flux magnétique B (tension de Hall 1H) est nulle en moyenne dans le 20 temps. Il est visible que les maximas Br,ax de la densité de flux magnétique B se situent au-dessus du seuil de commutation supérieur Bari, d'une valeur correspondant à un intervalle de tolérance 0AB, tandis que les minimas B60(6 se situent sous le seuil de commutation inférieur 25 B par exemple également d'une valeur correspondant au art 30 35 pour 1 rotation ( P n inf seul 10 de ec ont le ls ateurs ou d :_1 Schmitt 10b =ainsi du détecteur d Hall 7. Le diagramme inférieur de la figure 3 montre que le 15 circuit de comparateur 10 produit un signal de sortie numérique S1 avec une suite d'impulsions binaire, dont le nombre d'impulsions par unité de temps représente la vitesse de rotation. En observant la loi de variation de signal du signal de sortie numérique SI, de la droite 20 vers la gauche, on constate, à l'instant t5, un changement de signal ou changement de niveau d'un niveau logique "1" à un niveau logique "0", dès que la densité de flux magnétique B (tension de Hall UH) passe au- du seuil de commutation supérieur Efl. Ce niveau 25 bé (0) est maintenu, au cours du temps t, jusqu'à ce la densité flux madnétique B (tension de Hall UR) n 35 ive", dés ainsi d'une<> se i ive â cet vale n Bs instantanée a{ " de la flux 10 ue â cet est par supe ieure à la valet:- seuil de comma 'on s .ur E. En raison de variations, la valeur de la densité de flux magnétique B instantanée actuelle peut, à la suite de la phase inactive, lors d'un nouveau mouvement de 15 rotation de l'aimant annulaire 6 ou d'une activation du détecteur de Hall 7, se situer sous le seuil de commutation supérieur Bon et ainsi se situer à l'intérieur de l'hystérésis. De telles variations peuvent être dues à la température, suite â un 20 échauffement ou â un refroidissement du détecteur de Hall 7, et/ou apparaître suite à une très légère rotation inverse de retour souvent inévitable en pratdu moteur électrique et ainsi de 1 et de l'aimant annulaire 6. 25 35 Dans la partie de diagramme , -:ignée pas C sur la figure 3, est montrée la situation pour le sens de rotation opposé, lorsqu'au début de la phase active, le sens de 15 rotation de l'aimant annulaire 6 est opposé au sens de rotation précédant la phase inactive précédente (sens opposé ou sens inverse). La suite d'impulsions supérieure de la partie de diagramme C (sens inverse) montre la situation pour une tension d'alimentation U0 20 non coupée du détecteur de Hall 7, tandis que la suite d'impulsions située en-dessous montre la situation pour une tension d'alimentation U0 coupée du détecteur de Hall 7. L'impulsion actuelle de la suite d'impulsions du de sortie SI, se trouve ici, après remise en 25 marche de la tension d'alimentation U3 du détecteur de Hall 7, de manière erronée sur le nu= (1) d_ Sÿ, haut Ain! une impulsion de niv) haut serait en 10 troi l'intervalle de I ntre t4 et t3. de 30 Hall 7, lors la densité de 35 La figure 4 montre dans un diagramme selc- la figure 3, un algorithme de compensation supplé -taire pour corriger des erreurs de comptage, lorsque la densité de 15 flux magnétique B (tension de Hall Ur.r) présente, au début de la phase inactive, une valeur B's à l'intérieur de l'hystérésis. Si, à la suite de la phase inactive, la phase active suivante débute dans le même sens de rotation (sens de rotation identique A), l'impulsion, 20 qui sans l'algorithme de compensation, serait manquée, est compensée en comptant doublement l'impulsion précédente. Cette impulsion est manquée parce qu'à la valeur instantanée actulle Bis située à l'intérieur de l'hy , es' é, en raison de la valeur Telle _1née dans la plage d'hystérésis, lors lrt - ne de la d'alim-i-Dn Le vat caractérisé et ce C"..'.' •-, ,, e' variation pér 10 flu) (H), rel Hall (7 , , ie en suite binaire, par le se produit un g w au-dessus d'un se '._i de ation supérieur (. n) et lors du passage sous 15 un seuil de commutation inférieur (B ) espacé du (Bon) d'une valeur seuil de commutation supérieur d'hystérésis, et en ce qu'après une phase inactive du détecteur de Hall (7), pendant laquelle le champ magnétique était 20 immobile et/ou le détecteur de Hall (7) était désactivé, on diminue l'hystérésis lorsqu'au début de la phase inactive, la densité de flux magnétique du seuil de commutation au plu_ d` valeur un interva (AB) d prédec (B) est passée au- (Bon) 10 preri de Hall (7), qui e la suite d'impulsions ,aire sous la forme d'un premier signal de sortie (SI). sonde de Hall (9a) du dé soeur 4. Pi caractérisé 1' des 1 que _'intervalle toléra- p' retit e la différence re 1 5. P caractérisé à 4, de la flux magnétique (B) rele par une