Brevet FR2988677A1 — publié le 20131004

La présente invention concerne, de manière générale, les véhicules automobiles équipés d'une direction assistée de type électrique. L'invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de commande du moteur électrique d'une telle direction assistée et à un dispositif de commande correspondant. Dans une direction assistée de type électrique, un moteur électrique est utilisé pour appliquer un couple ou une force d'assistance sur la colonne ou le pignon de direction ou la crémaillère du véhicule, de manière à assister le mouvement appliqué sur le volant du véhicule par le conducteur lors d'opérations de manoeuvre ou de changement de direction. Ce couple d'assistance vient s'additionner au couple appliqué sur le volant par le conducteur. Sur les véhicules équipés du système dit "Stop and Start", le redémarrage du moteur thermique du véhicule après une phase d'arrêt crée une sous-tension transitoire sur le réseau électrique du véhicule. La tension du réseau électrique étant trop faible pour fournir une puissance suffisante au moteur électrique de la direction assistée, l'assistance électrique est généralement coupée pendant cette phase. Cette coupure de l'assistance intervient brusquement et est relativement désagréable pour le conducteur car il ressent alors une perte soudaine d'assistance. L'invention s'inscrit donc dans une démarche d'amélioration de la commande du moteur de la direction assistée électrique lorsqu'une baisse de la tension 30 d'alimentation intervient. La figure 1 illustre le comportement de l'angle volant et du couple volant lors de la coupure de la direction assistée électrique. Cette figure montre plus exactement deux courbes, l'une représentant la variation 35 temporelle de l'angle volant 0 et l'autre représentant la variation temporelle du couple volant C pendant une phase temporelle, référencée Tl, durant laquelle l'assistance électrique du véhicule est coupée puis pendant une phase, référencée T2, durant laquelle l'assistance électrique est rétablie. L'angle volant désigne l'angle de rotation du volant et le couple volant désigne le couple ressenti par le conducteur lorsqu'il souhaite tourner le volant. La phase Tl correspond par exemple à une phase de redémarrage du moteur thermique du véhicule. Dans la figure 1, cette phase dure environ 500 ms et est divisée en deux phases élémentaires successives: - pendant une première phase élémentaire Phl ayant une durée d'environ 160 ms, le couple volant C est sensiblement constant, de l'ordre de 9 N.m, et l'angle volant 0 varie sensiblement linéairement; le conducteur ressent une faible rotation du volant mais ne ressent aucune modification du couple; cette absence de variation du couple volant pendant la phase Phl est liée à la chaîne cinématique de la direction du véhicule; et - pendant une phase élémentaire Ph2 subséquente à la phase Phl, l'angle volant continue à varier sensiblement linéairement et le couple volant commence à varier; le conducteur ressent alors la même sensation de rotation du volant mais le volant devient de plus en plus résistant à la rotation. Ensuite, lorsque l'assistance est rétablie (phase T2), le couple volant et l'angle volant reviennent progressivement à leurs valeurs initiales (valeurs 30 antérieures à la coupure de direction assistée). Ces variations soudaines du couple volant et de l'angle volant lors de la coupure de direction assistée sont non seulement désagréables pour le conducteur comme mentionné précédemment (sensation de perte d'assistance) 35 mais peuvent être dangereuses. Si le volant tourne brusquement d'une dizaine de degrés ou plus, les mains du conducteur sont soudainement déplacées par le volant et peuvent entrainer violemment le corps du conducteur contre le volant si ce dernier ne lâche pas le volant ou, s'il le lâche, les doigts du conducteur, notamment les pouces, peuvent rentrer violemment en contact avec la barre du volant reliant la partie centrale du volant à la jante. Pour éviter cela, on propose selon l'invention d'effectuer les étapes suivantes lorsque la tension d'alimentation de la direction assistée passe en dessous d'un seuil de tension prédéterminée: on coupe dans un premier temps la direction assistée et, si l'angle volant et/ou le couple volant varie(nt) de manière importante pendant la coupure de direction assistée, on active dans un deuxième temps le frein moteur du moteur électrique de manière à freiner voire bloquer la rotation du volant. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de commande du moteur électrique d'une direction assistée électrique d'un véhicule automobile comportant notamment un volant apte être tourné par un conducteur pour orienter les roues directrices du véhicule, ledit moteur électrique étant alimenté par une tension dite d'alimentation et apte à appliquer une force d'assistance à un élément, tel que la colonne de direction, le pignon de direction ou la crémaillère, de la direction assistée, ledit procédé comprenant les étapes suivantes - comparaison de la tension d'alimentation avec un seuil de tension prédéterminé à chaque instant, - coupure de l'assistance par le moteur 30 électrique lorsque la tension d'alimentation est inférieure au seuil de tension, et - réactivation de l'assistance lorsque la tension d'alimentation redevient supérieure ou égale au seuil de tension, 35 caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes: - on mesure, pendant la phase de coupure de l'assistance, l'angle volant et/ou du couple volant et on compare la variation de l'angle volant pendant ladite phase de coupure de l'assistance avec un seuil de variation d'angle prédéterminé et/ou de la variation du couple volant pendant la phase de coupure de l'assistance avec un seuil de variation de couple, et - lorsque ladite variation de l'angle volant est supérieure audit seuil de variation d'angle et/ou lorsque ladite variation du couple volant est supérieure audit seuil de variation de couple, on active le frein moteur du moteur électrique pendant une phase dite de frein moteur consécutive à la phase de coupure d'assistance. Ainsi, selon l'invention, pendant la phase de sous-alimentation de la direction assistée, on n'active le frein moteur du moteur électrique que si la variation de l'angle volant et/ou la variation du couple volant dépasse(nt) un seuil prédéterminé, par exemple 10 degrés pour l'angle volant et 5 N.m pour le couple volant Selon un mode de réalisation, l'intensité du freinage pendant la phase de frein moteur est fonction de couple volant et/ou de l'angle volant mesuré(s). Selon un mode de réalisation, l'intensité du 25 freinage pendant la phase de frein moteur augmente progressivement selon une loi prédéterminée pour éviter une augmentation trop soudaine du couple volant. Selon un mode de réalisation, la phase de frein moteur présente une durée maximale et, lorsque ladite 30 durée maximale est atteinte, on coupe de nouveau l'assistance afin de protéger le conducteur et ne pas bloquer définitivement le volant. Selon un mode de réalisation particulier, la durée maximale de la phase de frein moteur est comprise 35 entre 50 ms et 500 ms, de préférence entre 100 ms et 200 ms. L'invention concerne également un dispositif de commande du moteur électrique d'une direction assistée électrique d'un véhicule automobile comportant notamment un volant apte être tourné par un conducteur pour orienter les roues directrices du véhicule, ledit moteur électrique étant alimenté par une tension dite d'alimentation et apte à appliquer une force d'assistance à un élément de la direction assistée, caractérisé en ce qu'il comprend: - un module de contrôle moteur pour commander ledit moteur électrique, - un capteur de couple pour mesurer le couple, dit couple volant, exercé sur le volant, - un capteur d'angle pour mesurer l'angle du 15 volant par rapport à un angle de référence, - un détecteur de sous-tension apte à détecter lorsque la tension d'alimentation est inférieure à une tension seuil prédéterminée, en ce que le module de contrôle moteur coupe 20 l'assistance lorsque la tension d'alimentation est inférieure à un seuil de tension prédéterminé et réactive l'assistance lorsque la tension d'alimentation redevient supérieure ou égale au seuil de tension, et en ce que le module de contrôle moteur 25 active le frein moteur du moteur électrique lorsque la variation de l'angle volant pendant la phase de coupure de l'assistance est supérieure à un seuil de variation d'angle prédéterminé et/ou lorsque la variation du couple volant pendant la phase de coupure de l'assistance est 30 supérieure à un seuil de variation de couple prédéterminé. Selon un mode de réalisation, le module de contrôle moteur détermine l'intensité du freinage moteur en fonction du couple volant et/ou de l'angle volant 35 mesuré(s). Selon un mode de réalisation, pendant la phase de frein moteur, le module de contrôle moteur commande le moteur de manière ce que l'intensité du freinage augmente progressivement selon une loi prédéterminée. L'invention concerne également une direction assistée électrique pour véhicule automobile comprenant un moteur électrique apte à appliquer une force d'assistance à un élément de la direction assistée et un dispositif de commande du moteur électrique, caractérisée en ce que le dispositif de commande du moteur électrique est comme défini précédemment. Enfin, l'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un volant et une direction assistée électrique comme définie précédemment. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, en se référant ci-dessous aux dessins annexés, lesquels représentent: - la figure 1, déjà décrite, des courbes illustrant l'évolution temporelle de l'angle volant et du couple volant pendant une phase de coupure de la direction assistée puis une phase de rétablissement de la direction assistée, - la figure 2, un organigramme illustrant les différentes étapes du procédé de l'invention; et, - la figure 3, un schéma illustrant un dispositif de commande du moteur d'une direction assistée électrique conforme à l'invention; et - la figure 4, des courbes illustrant l'évolution du couple volant et de l'angle volant avec l'invention et sans l'invention. L'invention est décrite ci-après conjointement en référence aux figures 2 et 3. La figure 2 montre les 35 étapes mises en oeuvre dans le procédé de l'invention et la figure 3 montre un dispositif permettant de mettre en oeuvre ces étapes. Le dispositif de commande 1 conforme à l'invention est destiné à commander un moteur électrique 5 2 de la direction assistée d'un véhicule. Le moteur électrique a pour fonction d'appliquer une force d'assistance sur la colonne de direction 3 de la direction assistée via un boitier de réduction 4. Cette force vient s'additionner à celle appliquée sur le volant 10 5 par le conducteur et transmise à la colonne de direction. Le dispositif de commande 1 comprend un module de contrôle moteur constitué d'une unité de calcul 6 et d'un étage de puissance 7 connecté au moteur, un capteur 15 de couple 8 et un capteur d'angle 9 montés sur la colonne de direction pour mesurer respectivement le couple volant C et l'angle volant e, et un détecteur de sous-tension 10 pour détecter lorsque la tension d'alimentation du moteur électrique passe en dessous d'un seuil de tension 20 prédéfini, par exemple en dessous 8 volts pour une tension d'alimentation normale de 12,5 volts. Le moteur électrique 2 et le module de contrôle moteur sont alimentés par une tension d'alimentation Vcc. Dans le dispositif de la figure 3, le moteur 2 est un moteur 25 triphasé. A cet effet, l'étage de puissance 7 comporte 6 transistors de puissance montés en pont, à savoir 3 transistors de puissance pour la partie haute du pont et 3 transistors de puissance pour la partie basse du pont. Une telle structure en pont de l'étage de puissance est 30 bien connue de l'homme du métier. Les transistors de puissance sont commandés par des signaux PWM (pour Pulse Width Modulation en langue anglaise) délivrés par l'unité de calcul 6. Lorsque la direction fonctionne normalement, c'est-à-dire lorsque la tension d'alimentation Vcc est 35 supérieure au seuil prédéfini, l'unité de calcul délivre des signaux PWM qui sont fonction de l'angle volant et de la vitesse du véhicule fournie par un capteur de vitesse non représenté sur la figure 3. Selon l'invention, dès qu'une sous-tension est détectée par le détecteur de sous tension 10 lors d'une 5 étape El de comparaison de la tension d'alimentation Vcc avec le seuil de tension prédéfini, on coupe la direction assistée (étape E2). Pendant la phase de coupure de l'assistance, notée Pl, l'unité de calcul 6 génère des signaux PWM ayant des impulsions de largeur nulle (aucune 10 impulsion). Les transistors de l'étage de puissance sont alors bloqués et le moteur n'est plus commandé. Pendant la phase de coupure de l'assistance (phase Pl), on mesure à chaque instant l'angle volant et/ou le couple volant (étape E2). On compare la tension 15 d'alimentation Vcc avec le seuil de tension prédéfini (étape E3) et on compare aussi la variation AO de l'angle volant pendant cette phase Pl avec une valeur seuil Se et/ou la variation AC du couple volant pendant cette phase avec une valeur seuil Sc (étape E4). Si la 20 tension d'alimentation Vcc redevient supérieure ou égale au seuil de tension prédéfini avant que la variation AO n'atteigne la valeur seuil Se et/ou que la variation AC n'atteigne la valeur seuil Sc., on réactive l'assistance (état initial). 25 Les variations AO et AC sont déterminées par l'unité de calcul 6. Les seuils Se et Sc sont prédéfinis et mémorisés dans l'unité de calcul. Le seuil Se est par exemple égal à 10° et le seuil Sc est par exemple égal à 5 N.m. 30 Si la variation AO est supérieure à Se et/ou la variation AC est supérieure à Sc, on commande le frein moteur du moteur électrique (étape E5). A cet effet, l'unité de calcul 6 délivre des signaux PWM identiques ayant un rapport cyclique R non nul sur les trois 35 transistors de la partie haute de l'étage de puissance 7 et un signal PWM ayant un rapport cyclique nul sur les trois transistors de la partie basse de l'étage de puissance. Le rapport cyclique R des transistors de la partie haute de l'étage de puissance est compris entre 1% et 100%. Il est proportionnel à l'intensité du freinage appliqué pendant la phase de frein moteur. Selon un mode de réalisation, il est calculé en fonction de l'angle volant e et du couple volant C. Selon un autre mode de réalisation, le rapport R augmente progressivement au cours de la phase de frein moteur selon une loi prédéterminée pour que le blocage de la direction soit progressif. Bien entendu, il est aussi possible d'appliquer le signal PWM de rapport cyclique non nul sur les transistors de la partie basse de l'étage de puissance et le signal PWM de rapport cyclique nul sur les transistors de la partie haute. Pendant la phase de frein moteur, notée P2, on compare la tension d'alimentation Vcc avec le seuil de tension prédéfini (étape E6) et on compare aussi la durée de la phase P2 avec une durée maximale Dmax prédéfinie (étape E7). Cette durée maximale est comprise entre 50 ms et 500 ms, de préférence entre 100 ms et 200 ms. Si la durée de la phase P2 est supérieure à Dmaxr on coupe l'assistance (étape E8). Cette étape a pour but d'éviter que le blocage de la direction ne perdure trop longtemps pour des raisons de sécurité. On maintient alors la coupure d'assistance jusqu'à ce la tension d'alimentation redevienne supérieure au seuil de tension prédéfini (étape E9). La figure 4 illustre par des courbes l'évolution de l'angle volant e et du couple volant C en fonction de l'évolution de la tension d'alimentation Vcc du moteur électrique de la direction assistée pour trois cas: - cas où le procédé de l'invention est mis en oeuvre; - cas où le procédé de l'invention n'est pas mis en oeuvre et où on se contente de couper l'assistance lorsque la tension d'alimentation Vcc est en-dessous du seuil de tension; - cas idéal (pas de sous-tension et donc pas de coupure de l'assistance). Selon l'invention, l'assistance est coupée dès que la tension d'alimentation passe en dessous du seuil de tension (par ex. 8,5 volts). Dans cette figure, en ce qui concerne le procédé de l'invention, le frein moteur est activé lorsque la variation AO de l'angle volant pendant la phase de coupure d'assistance atteint sa valeur seuil et cela quelle que soit la variation du couple AC pendant cette phase. Comme on peut le voir sur cette figure, l'invention permet de maintenir constant l'angle volant e lorsqu'il devient trop important et de bloquer ensuite la direction jusqu'à ce que la tension d'alimentation repasse au-dessus du seuil de tension. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. L'invention a été plus particulièrement décrite dans le cadre d'une direction assistée électrique de colonne de direction. Bien entendu, elle est applicable à une direction assistée de pignon de direction ou de crémaillère. Par ailleurs, le moteur électrique de la direction assistée peut fonctionner avec deux phases au lieu de trois. Dans ce cas, l'étage de puissance ne comporte que 4 transistors montés selon un pont en H et l'unité de calcul ne délivre alors que 4 signaux de commande. REVENDICATIONS1. Procédé de commande du moteur électrique d'une direction assistée électrique d'un véhicule 5 automobile comportant notamment un volant apte être tourné par un conducteur pour orienter les roues directrices du véhicule, ledit moteur électrique étant alimenté par une tension dite d'alimentation et apte à appliquer une force d'assistance à un élément de la 10 direction assistée, ledit procédé comprenant les étapes suivantes - comparaison (El) de la tension d'alimentation avec un seuil de tension prédéterminé à chaque instant, - coupure de l'assistance (E2) lorsque la 15 tension d'alimentation est inférieure au seuil de tension, et - réactivation de l'assistance lorsque la tension d'alimentation redevient supérieure ou égale au seuil de tension, 20 caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes: - on mesure (E2), pendant la phase de coupure de l'assistance (Pl), l'angle volant (0) et/ou du couple volant (C) et on compare (E4) la variation (A0) de 25 l'angle volant pendant ladite phase de coupure de l'assistance avec un seuil de variation d'angle prédéterminé (S0) et/ou la variation (AC) du couple volant pendant ladite phase de coupure de l'assistance avec un seuil de variation de couple (Sc), et 30 - lorsque ladite variation (A0) de l'angle volant est supérieure audit seuil de variation d'angle et/ou lorsque ladite variation (AC) du couple volant est supérieure audit seuil de variation de couple, on active le frein moteur (E5) du moteur électrique pendant une 35 phase dite de frein moteur (P2) consécutive à la phase de coupure d'assistance (Pl). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intensité du freinage pendant la phase de frein moteur (P2) est fonction du couple volant 5 et/ou de l'angle volant mesuré(s). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intensité du freinage pendant la phase de frein moteur (P2) augmente progressivement selon 10 une loi prédéterminée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phase de frein moteur présente une durée maximale (Dmax) 15 et en ce que, lorsque ladite durée maximale est atteinte, on coupe l'assistance (E8). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la durée maximale de la phase de 20 frein moteur est comprise entre 50 ms et 500 ms, de préférence entre 100 ms et 200 ms. 6. Dispositif (1) de commande du moteur électrique (2) d'une direction assistée électrique d'un 25 véhicule automobile comportant notamment un volant (5) apte être tourné par un conducteur pour orienter les roues directrices du véhicule, ledit moteur électrique étant alimenté par une tension dite d'alimentation (Vcc) et apte à appliquer une force d'assistance à un élément 30 de la direction assistée, caractérisé en ce qu'il comprend: - un module de contrôle moteur (6,7) pour commander ledit moteur électrique, - un capteur de couple (9) pour mesurer le 35 couple, dit couple volant (C), exercé sur le volant,- un capteur d'angle (8) pour mesurer l'angle (0) du volant par rapport à un angle de référence, - un détecteur de sous-tension (10) apte à détecter lorsque la tension d'alimentation est inférieure 5 à une tension seuil prédéterminée, en ce que le module de contrôle moteur (6,7) coupe l'assistance lorsque la tension d'alimentation est inférieure à un seuil de tension prédéterminé et réactive l'assistance lorsque la tension d'alimentation redevient 10 supérieure ou égale au seuil de tension, et en ce que le module de contrôle moteur active le frein moteur du moteur électrique lorsque la variation (A0) de l'angle volant pendant la phase de coupure de l'assistance est supérieure à un seuil de 15 variation d'angle prédéterminé et/ou lorsque la variation (AC) du couple volant pendant la phase de coupure de l'assistance est supérieure à un seuil de variation de couple prédéterminé. 20 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module de contrôle moteur détermine l'intensité du freinage moteur en fonction du couple volant et/ou de l'angle volant mesuré(s). 25 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pendant la phase de frein moteur, le module de contrôle moteur commande le moteur de manière ce que l'intensité du freinage augmente progressivement selon une loi prédéterminée. 30 9. Direction assistée électrique pour véhicule automobile comprenant un moteur électrique (2) apte à appliquer une force d'assistance à un élément de la direction assistée et un dispositif de commande (1) du 35 moteur électrique, caractérisée en ce que le dispositifde commande du moteur électrique est conforme à l'une des revendications 6 à 8. 10. Véhicule automobile comprenant un volant et 5 une direction assistée électrique selon la revendication 9.