Brevet FR2966611A1 — publié le 20120427

Procédé de détermination d'un signal électrique de commande d'un actionneur électrique, unité de commande mettant en oeuvre un tel procédé et véhicule en comportant Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à la commande des actionneurs électrique et plus particulièrement a un procédé de détermination du signal électrique de commande d'un tel actionneur. L'invention concerne encore une unité de commande mettant en ceuvre le procédé de l'invention et encore à un véhicule comportant une telle unité de commande. Arrière-plan technologique Les véhicules automobiles utilisent de nombreux actionneurs électriques. Par exemple, en ce qui concerne les actionneurs associés fonctionnement du moteur thermique on trouve le papillon motorisé, le doseur d'air, la vanne de recirculation des gaz brûlés, des électrovannes, etc.... Tous ces actionneurs appartiennent à un réseau de bord alimenté en tension à une tension nominale. La tension dite nominale permet un fonctionnement correct des actionneurs car eux-mêmes sont dimensionnés pour fonctionner sous cette tension nominale. Par ailleurs, de manière connue, une unité de contrôle commande le pilotage de ces actionneurs à l'aide d'un signal périodique de tension ayant un rapport cyclique d'ouverture variable. Un tel signal est désigné par le terme signal RCO ou signal PWM. Le signal RCO est un signal de tension carré, périodique, où la variable est la fraction de temps à l'état haut, à la tension nominale. La tension nominale est classiquement de 12 V sur un réseau de bord automobile. Par exemple, un signal RCO à 0% désigne un signal de tension nulle car le temps à l'état haut est nul et un signal RCO à 1000/0 désigne un signal de tension à la tension nominale, car le temps à l'état haut est continu. Ainsi, un signal RCO à 500/0 désigne un signal périodique de tension à l'état haut la moitié du temps. Si le signal RCO de tension a une période T alors le signal est à l'état haut tous les T/2 pendant T/2. Un signal RCO permet une ouverture de l'actionneur à une position déterminé. Un signal RCO à 1000/0 permet une pleine ouverture de l'actionneur. Pour asservir la position d'un actionneur électrique, on utilise de manière connue un capteur de position. Tant que la position de consigne n'est pas atteinte une commande d'asservissement en position est appliquée pour atteindre cette position de consigne. Il existe de nombreux types d'asservissement, utilisant des régulateurs de type PI (Proportionnel/ Intégral), PID (Proportionnel/ Intégral/ Dérivé) ou P (Proportionnel) et permettant d'optimiser au mieux la réponse mécanique de l'actionneur électrique face à une consigne de pilotage. En cas de dégradation de la tension du réseau de bord du véhicule, autrement dit lorsque la tension de réseau de bord est inférieure à la tension nominale, les actionneurs disposent de moins de puissance électrique. Dans ce cas, comparativement à une alimentation à la tension nominale, la réponse mécanique des actionneurs est moins rapide, autrement dit la dynamique des actionneurs électriques est diminuée et la commande d'asservissement en position met plus de temps à converger sur la position de consigne. Au final l'actionneur met plus de temps à se mettre sur sa position de consigne. L'invention vise à résoudre les désavantages de l'art antérieur en proposant un nouveau procédé permettant de palier l'effet d'un déficit d'alimentation de l'actionneur électrique et de ne pas impacter le temps de convergence de l'actionneur. L'invention porte ainsi sur un procédé de détermination d'un signal électrique de commande d'un actionneur électrique dans lequel on mesure au moins un paramètre d'entrée, on détermine une position de consigne prédéterminée de l'actionneur en fonction de ce au moins un paramètre d'entrée, caractérisé en ce qu'on mesure la tension d'alimentation de l'actionneur électrique et on détermine le signal électrique de commande à partir de moyens de détermination dudit signal de commande en fonction de la tension d'alimentation mesurée et de la position de consigne prédéterminée. On a ainsi un moyen simple et efficace pour corriger l'effet d'un déficit d'alimentation de l'actionneur électrique, qui permet de tenir en réalité la position de consigne et donc d'avoir un temps de convergence de boucle d'asservissement faiblement sinon pas impacté. Dans une variante, les moyens de détermination du signal électrique de commande comportent une cartographie spécifiant le signal électrique de commande à appliquer à l'actionneur électrique en fonction de la position de consigne prédéterminée et de la tension d'alimentation mesurée de l'actionneur. Dans une autre variante, les moyens de détermination du signal électrique de commande comportent une caractérisation du signal électrique de commande à appliquer à l'actionneur électrique en fonction de la position de consigne, lorsque celui-ci est alimenté à sa tension nominale, et une caractérisation d'un facteur de correction à appliquer au signal électrique de commande caractérisé à la tension nominale en fonction de l'écart entre la tension nominale et la tension d'alimentation mesurée. De tels moyens de détermination ont l'avantage de pouvoir être établie préalablement, par le fournisseur d'actionneur, fournis avec l'actionneur et aisément implantable dans une unité de commande d'actionneur. Afin d'utiliser un signal de pilotage simple et robuste, de préférence, le signal de commande est un signal électrique à rapport cyclique d'ouverture variable. De préférence, l'actionneur électrique étant connecté à un réseau de bord de véhicule, la tension d'alimentation mesurée est la tension de réseau de bord du véhicule. L'invention concerne aussi une unité de commande d'un actionneur électrique comportant des moyens de détermination d'une position de consigne prédéterminée en fonction d'au moins un paramètre d'entrée, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de détermination du signal de commande de l'actionneur électrique en fonction d'une tension d'alimentation de l'actionneur mesurée et de la position de consigne prédéterminée et des instructions pour l'exécution d'un procédé conforme à l'invention. L'invention concerne encore un véhicule comprenant un actionneur électrique connecté à un réseau de bord et alimenté à la tension de réseau de bord, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande de l'actionneur électrique de l'invention reliée à une mesure de la tension de réseau de bord. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 présente, pour un actionneur électrique donné, un exemple de caractérisation de comportement de l'actionneur correspondant à une tension35 d'alimentation nominale comparé à un exemple de caractérisation de comportement de l'actionneur correspondant à une tension d'alimentation dégradée. - La figure 2 présente une correction du signal RCO par un coefficient multiplicateur pour un écart de tension déterminé entre la tension nominale et tension dégradée. En abscisse figure le pourcentage de RCO et en ordonnée figure le coefficient multiplicateur. - La figure 3 donne un exemple, sous forme de cartographie, de signal RCO à appliquer à l'actionneur électrique en fonction de la consigne de position souhaitée et de la tension d'alimentation de l'actionneur. - La figure 4 représente un bloc entrée / sortie de la fonction générale générant le signal de commande de l'actionneur électrique. Description détaillée La figure 1 présente graphiquement, à titre l'illustration, pour un actionneur électrique donné commandé par un signal électrique de commande de type RCO, une première caractérisation, 1, du signal de commande à appliquer à l'actionneur électrique en fonction de la position de consigne, Cp, lorsque celui-ci est alimenté par une tension nominale, disons dans notre exemple de 12V et une seconde caractérisation, 2, du signal de commande à appliquer à l'actionneur électrique en fonction de la position de consigne, Cp, lorsque celui-ci est alimenté par une tension dégradée, autrement dit par une tension d'alimentation inférieure à la tension nominale, disons dans notre exemple de 11V. Ces caractérisations permettent de faire la relation entre, d'une part une consigne de position, Cp, indiquée sur la figure 1 en ordonnée et, d'autre part, un pourcentage de RCO indiqué sur la figure 1 en abscisse. La consigne de position, Cp, est ici exprimée en pourcentage d'ouverture de l'actionneur électrique, 00/0 indiquant un actionneur fermé et 100 % un actionneur électrique pleinement ouvert. Comme illustré sur la figure 1, à une consigne de position prédéterminée, Cpo, correspond, lorsque l'actionneur est alimenté sous une tension nominale (cf. la première caractérisation), un premier signal RCO, de pourcentage RCO,. Lorsque l'actionneur électrique est désormais alimenté sous une tension dégradée (cf. la seconde caractérisation), à la même consigne de position, Cpo, choisie correspond un second signal RCO, de pourcentage RCO2, différent du premier signal RCO. Ainsi on constate que pour un même signal RCO, la position de l'actionneur est impactée en fonction de la tension d'alimentation de l'actionneur électrique. Ainsi conformément à l'invention, il est prévu pour tenir une consigne de position déterminée sans être affecté par une variation de tension d'alimentation de l'actionneur, de déterminer le signal électrique de commande à partir de moyen de détermination dudit signale de commande en fonction de la tension d'alimentation mesurée et de la position de consigne prédéterminée. Un premier moyen de détermination permettant de corriger l'effet d'un écart de tension d'alimentation de l'actionneur relativement à la tension nominale peut être d'appliquer à la caractérisation du signal de commande à appliquer à l'actionneur électrique en fonction de la position de consigne, Cp, lorsque celui-ci est alimenté par une tension nominale, un facteur, autrement dit un coefficient multiplicateur sur le signal RCO. La figure 2 illustre un exemple d'une telle correction. La figure 2 donne une évolution du coefficient multiplicateur à appliquer au signal RCO pour corriger l'écart entre la première caractérisation 1 de l'actionneur électrique définie pour une tension d'alimentation à la tension nominale, de 12V dans notre exemple, et la seconde caractérisation 2 de l'actionneur électrique définie pour une tension d'alimentation à la tension d'alimentation dégradée, de 11 V dans notre exemple, permettant de conserver pour un signal RCO de pourcentage déterminé la même position de consigne. Ainsi, comme le montre encore la figure 2, lorsque la tension d'alimentation de l'actionneur électrique vaut la tension dégradée, un coefficient supérieur à 1 est à appliquer au signal RCO pour revenir à la première caractérisation 1 (figure 1) et ainsi tenir la consigne de position, malgré une alimentation de l'actionneur inférieure à sa tension nominale. Un second moyen de détermination permettant de corriger l'effet d'un écart de tension d'alimentation de l'actionneur relativement à la tension nominale peut être d'utiliser une cartographie spécifiant le signal électrique en fonction de la position de consigne prédéterminée et de la tension d'alimentation de l'actionneur. La figure 3 présente un exemple d'une telle cartographie donnant, en fonction de la consigne de position, Cp, souhaitée exprimée en pourcentage d'ouverture de l'actionneur et de la tension d'alimentation, U, de l'actionneur électrique, le signal RCO à appliquer, exprimé en pourcentage. Les croix disposées dans les cases destinées à indiquer les valeurs de RCO représentent une valeur de RCO non spécifiée pour des raisons de simplicité. A titre d'exemple, pour garantir une ouverture de 50 °/O en position d'un actionneur électrique sous la tension nominale de 12V, avec le meilleur temps d'ouverture, la préconisation est d'envoyer un signal RCO de 35°/O. Pour garantir la même ouverture de 500/0 en position de cet actionneur sous la tension dégradée de 11 V, avec le meilleur temps d'ouverture, la préconisation est d'envoyer un signal de 68°/O. 10 Dans le cas où l'actionneur électrique est alimenté par un réseau de bord d'un véhicule, la fonction de pilotage de l'actionneur prends en compte comme tension mesurée U, la tension du réseau de bord, Urdb. Dans notre exemple, la fonction de pilotage ajustera le signal RCO à 680/0 si l'actionneur est alimenté en 11 V. La fonction de pilotage prend en compte ce paramètre supplémentaire, i.e. la tension de réseau bord, pour optimiser son 15 pilotage vis-à-vis de la situation du réseau de bord. La figure 4 présente maintenant sous forme un bloc entrée / sortie 40 de la fonction générant la commande de l'actionneur électrique. Le bloc central 41 désigne la fonction globale de pilotage de l'actionneur électrique générant en signal de sortie un signal 20 électrique de commande de type RCO à appliquer à l'actionneur électrique. La fonction de pilotage 41 de l'actionneur électrique comprend des moyens de détermination d'une position de consigne prédéterminée, Cpo, en fonction d'au moins un paramètre 42, pour une alimentation de l'actionneur électrique à sa tension nominale. 25 Le bloc entrée / sortie 40 prend en compte en outre une mesure de la tension d'alimentation de l'actionneur, U. Le bloc entrée / sortie 40 utilise en plus des moyens de détermination 43 du signal électrique de commande à appliquer à l'actionneur électrique prenant en compte la tension d'alimentation mesurée, U, et la position de consigne 30 prédéterminée, Cpo, le moyen de détermination 43 pouvant être par exemple une cartographie du type de celle décrite en figure 3. Ainsi la fonction de pilotage 41, grâce à l'exploitation de la tension d'alimentation mesurée, U et des moyens de détermination du signal électrique de commande à 35 appliquer à l'actionneur électrique en fonction de la tension d'alimentation mesurée, U, détermine le signal électrique de commande à appliquer à l'actionneur électrique, pour la tension d'alimentation mesurée, désigné par la référence RCOu.5 Il peut être prévu d'implanter dans une unité de commande électronique les instructions permettant l'exécution des tâches nécessaires à la mise en ceuvre du procédé de l'invention. De préférence, l'unité de commande comprend aussi les moyens de détermination de la position de consigne prédéterminée, Cpo, en fonction du au moins un paramètre d'entrée 42 et les moyens de détermination du signal de commande de l'actionneur électrique en fonction de la tension d'alimentation mesurée, U, et de la position de consigne prédéterminé, Cpo. Dans le cas d'un actionneur associé au fonctionnement d'un véhicule comprenant un moteur thermique, les paramètres d'entrée 42 entrant dans la détermination de la position de consigne de position comprennent par exemple des paramètres en relation avec le fonctionnement du moteur tel que : température, pression, régime, richesse du mélange carburé, charge moteur, indication de la volonté du conducteur Dans le cas d'un actionneur associé au fonctionnement d'un véhicule, l'actionneur peut être connecté électriquement à un réseau de bord et il est alors avantageux de mesurer la tension d'alimentation du réseau de bord dans le cadre de la mise en ceuvre du procédé de l'invention. Dans cas l'unité de commande est reliée à une mesure de la tension de réseau de bord, Urdb- L'invention a pour avantage d'améliorer la prestation d'ouverture ou de fermeture d'un actionneur électrique connecté sur un réseau de bord dont la tension d'alimentation de ce dernier peut fortement fluctuer. Du fait que le signal de commande envoyé à l'actionneur électrique est adapté de manière à compenser une variation de tension d'alimentation de l'actionneur électrique et à maintenir la position de consigne, l'invention permet de limiter les boucles d'asservissement et d'atteindre la position de consigne prédéterminée plus rapidement. L'invention permet encore de limiter les phénomènes d'usures de l'actionneur, car le nombre de va et vient autour de la position de consigne est plus limité. L'invention permet encore de limiter les taux d'utilisation des ressources électroniques (calculateurs, etc....). 35 L'invention permet de s'affranchir des disparités de fonctionnement d'actionneurs électriques provenant de fournisseurs différents. En effet, deux actionneurs issus de deux fournisseurs différents peuvent avoir le même comportement pour une tension 30 d'alimentation valant la tension nominale, afin de répondre au cahier des charge fonctionnel, cependant les actionneurs n'auront probablement pas le même comportement pour des tensions d'alimentation dégradée. Grâce à des caractérisations de ces actionneurs déterminant le signal de commande en fonction de la tension d'alimentation mesurée et de la position de consigne prédéterminée, et délivrée par les fournisseurs, la loi de commande est adaptée selon l'origine de l'actionneur. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'un signal électrique de commande d'un actionneur électrique dans lequel on mesure au moins un paramètre d'entrée (42), on détermine une position de consigne prédéterminée (Cpo) de l'actionneur en fonction de ce au moins un paramètre d'entrée (42), caractérisé en ce qu'on mesure la tension d'alimentation (U) de l'actionneur électrique et on détermine le signal électrique de commande (RCOu) à partir de moyens de détermination (43) dudit signal de commande en fonction de la tension d'alimentation mesurée (U) et de la position de consigne prédéterminée (Cpo). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détermination (43) du signal électrique de commande comportent une cartographie spécifiant le signal électrique de commande à appliquer à l'actionneur électrique en fonction de la position de consigne prédéterminée (Cpo) et de la tension d'alimentation mesurée (U) de l'actionneur. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détermination (43) du signal électrique de commande comportent une caractérisation du signal électrique de commande à appliquer à l'actionneur électrique en fonction de la position de consigne, lorsque celui-ci est alimenté à sa tension nominale, et une caractérisation d'un facteur de correction à appliquer au signal électrique de commande caractérisé à la tension nominale en fonction de l'écart entre la tension nominale et la tension d'alimentation mesurée (U). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal de commande est un signal électrique à rapport cyclique d'ouverture variable. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur électrique étant connecté à un réseau de bord de véhicule, la tension d'alimentation mesurée (U) est la tension de réseau de bord (Urdb) du véhicule. 6. Unité de commande d'un actionneur électrique comportant des moyens de détermination d'une position de consigne prédéterminée en fonction d'au moins un paramètre d'entrée, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de détermination (43) du signal de commande de l'actionneur électrique en fonction d'une tension d'alimentation de l'actionneur mesurée et de la position de consigne prédéterminée et des instructions pour l'exécution d'un procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Véhicule comprenant un actionneur électrique connecté à un réseau de bord et alimenté à la tension de réseau de bord, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande de l'actionneur électrique selon la revendication 6 reliée à une mesure de la tension de réseau de bord (Urdb)-