Brevet FR3001809A1 — publié le 20140808

DISPOSITIF DE PILOTAGE D'ACTIONNEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE [0001] L'invention concerne les actionneurs électromécaniques présents dans les véhicules automobiles. [0002] Les actionneurs électromécaniques concernés sont typiquement composés d'un moteur électrique, d'un éventuel réducteur sous la forme d'un train d'engrenage, d'un capteur de position et d'un module de contrôle permettant de corriger la commande afin de positionner l'actionneur sur sa valeur de référence de position ou consigne et de rejeter les perturbations environnantes. Les actionneurs ont des temps de réponse inférieurs à 300ms pour parcourir leur course complète et nécessitent généralement des vitesses maîtrisées d'accostage des butées afin de garantir leur durabilité. Certains actionneurs ont un ressort de rappel pour éviter le phénomène d'hystérésis du réducteur et/ou permettre une position de rappel sécuritaire en cas de coupure de l'alimentation du moteur. [0003] Des diagnostics de défaillance du capteur existent généralement, lesquels détectent une situation de circuit ouvert ou un court-circuit à l'alimentation ou à la masse, mais ils agissent après un temps de confirmation de la défaillance et donc généralement trop tard pour protéger l'actionneur. Toute défaillance ayant une durée inférieure au temps de confirmation du défaut ne sera donc pas traitée. Ainsi en cas de défaillance électrique fugitive du capteur, le module de contrôle va corriger la commande à partir d'une information de position erronée ce qui peut conduire rapidement à des commandes anormalement élevées, nuire au suivi de valeur de référence de position, voire à la détérioration de l'actionneur s'il y a mise en butée, par exemple par rupture des engrenages, ou au matage des butées. En cas de perturbations fugitives répétées, par exemple ayant une durée inférieure au filtrage de la chaîne de traitement du capteur, ces diagnostics n'observent pas le défaut alors que le correcteur du contrôle agite fortement la commande et perturbe le suivi de valeur de référence de position. [0004] Une défaillance fugitive est notamment une défaillance ayant une durée inférieure à 100ms mais généralement de l'ordre de quelques millisecondes. Par expérience, un connecteur défaillant car ayant une mauvaise qualité des contacts du capteur ou de l'alimentation du capteur, lequel est soumis aux vibrations du moteur, pourra provoquer des trains de coupures intempestives perturbant la régulation c'est-à-dire provoquant typiquement des trains de microcoupures. Des infiltrations d'eau dans les connecteurs donnent aussi des perturbations similaires en créant des résistances parasites entre l'alimentation, la masse ou la commande et le signal de mesure. Enfin, il est possible que des perturbations électriques notamment par décharges électrostatiques ou ondes électromagnétiques ou des dysfonctionnements de l'alimentation du capteur soient aussi à l'origine de quelques mesures erronées. [0005] Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients et notamment de proposer un dispositif de pilotage d'actionneur prenant mieux en compte les perturbations électriques du capteur de position. [0006] Ce but est atteint selon l'invention grâce à un dispositif de pilotage d'actionneur électromécanique de véhicule automobile, comprenant un capteur de position délivrant une mesure de position de l'actionneur et un correcteur configuré pour comparer une mesure de position de l'actionneur délivrée par le capteur avec une valeur de référence de position de l'actionneur, le correcteur étant configuré pour délivrer un signal de commande de l'actionneur dépendant du résultat de cette comparaison, caractérisé en ce qu'il comprend un module d'analyse de la mesure de position de l'actionneur configuré pour déterminer qu'une mesure de position délivrée par le capteur est erronée lequel module d'analyse compare à un seuil une valeur faisant partie du groupe constitué d'une valeur de position de l'actionneur, d'une valeur de vitesse de l'actionneur et d'une valeur d'accélération de l'actionneur et identifie une mesure de position comme erronée en cas de dépassement du seuil par ladite valeur. [0007] Avantageusement, le module d'analyse est configuré pour remplacer une suite de valeurs de mesure délivrées par le capteur de position par des valeurs de position estimées par le module d'analyse dans le cas où le module d'analyse identifie ces mesures comme erronées. [0008] Avantageusement, le module d'analyse est configuré pour remplacer la suite de valeurs délivrées par le capteur de position par une suite de valeurs de position lesquelles sont estimées par le module d'analyse à partir d'une suite de valeurs de commande de l'actionneur. [0009] Avantageusement, le dispositif est configuré pour reprendre les valeurs de mesure délivrées par le capteur de position en tant que mesures prises en compte par le correcteur pour la comparaison avec la valeur de référence de position après une durée préétablie pendant laquelle les mesures délivrées par le capteur de position ne sont plus identifiées comme erronées par le module d'analyse. [0010] Avantageusement, le module d'analyse comporte un compteur d'occurrences de mesures de position erronées. [0011] Avantageusement, le compteur d'occurrences de mesures de position erronées est configuré pour s'incrémenter à chaque identification de mesure de position erronée. [0012] Avantageusement, l'actionneur est un actionneur faisant partie du groupe constitué d'un actionneur de turbocompresseur, d'un actionneur de valve de recirculation de gaz d'échappement, d'un actionneur de papillon des gaz. [0013] Avantageusement, l'actionneur est un actionneur de boite de vitesse automatique. [0014] Avantageusement, ladite valeur fait partie du groupe constitué d'une valeur de vitesse de l'actionneur et d'une valeur d'accélération de l'actionneur et le dispositif est configuré pour calculer ladite valeur à partir d'une ou plusieurs mesure(s) de position délivrées par le capteur de position. [0015] L'invention concerne également un moteur de véhicule automobile comprenant un actionneur et un tel dispositif de pilotage d'actionneur. [0016] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles : [0017] - la figure 1 représente un dispositif de pilotage d'actionneur selon un mode de réalisation de l'invention ; [0018] - la figure 2 représente un module d'analyse et de traitement présent dans ce même dispositif de pilotage d'actionneur. [0019] Le dispositif de la figure 1 pilote un actionneur électromécanique lequel est référencé 10 sur la figure 1. Pour cela, un correcteur 20 élabore et envoie un signal de commande 15 à l'actionneur 10. Ce signal de commande 15 résulte d'une comparaison par le correcteur 20 entre une valeur de référence de position ou consigne 26 et une valeur 27 indicative de la position effective de l'actionneur. Le présent actionneur 10 est donc un actionneur asservi en position et le correcteur 20 met en oeuvre, à partir de la valeur indicative de position 27, une boucle de régulation de la position de l'actionneur indexée sur la valeur de référence de position 26. [0020] Cette valeur indicative de position 27 est une valeur obtenue à partir d'une valeur de position brute 28 fournie par un capteur de position non représenté, après analyse et éventuellement traitement par un module 30 d'analyse et de traitement que l'on décrira maintenant. [0021] Tel que représenté sur la figure 2, le module d'analyse et de traitement 30 met en oeuvre une stratégie de détermination de la validité de la mesure de position brute 28. Les entrées de cette stratégie sont la mesure de position brute 28 potentiellement perturbée et le signal de commande 15 appliqué à l'actionneur 10 par le correcteur 20. Les sorties de cette stratégie d'analyse et de traitement sont la mesure de position traitée 27 ainsi qu'un indicateur 29 donnant une information sur la fiabilité de la mesure de position brute 28. [0022] Le module d'analyse et de traitement 30 détecte rapidement les anomalies de mesure de position en analysant ici la plausibilité de la dynamique et de la mesure de position à chaque pas de calcul. En cas de suspicion de mesure erronée, le module d'analyse et de traitement 30 alimente le correcteur 20 avec une valeur estimée et non plus avec la valeur de position brute 28 fournie par le capteur de position. Ce mode palliatif permet de protéger l'actionneur 10 durant une brève défaillance et ne remet pas en cause les autres diagnostics réalisés par le dispositif. Lorsque le signal fourni par le capteur de position redevient cohérent durant un temps de confirmation choisi, la stratégie se désactive. [0023] Pour mettre en oeuvre cette stratégie et tel que représenté à la figure 2, le module d'analyse et de traitement 30 comporte ici un sous-module d'analyse de la mesure 31, un estimateur de l'actionneur 32, un sélecteur 33 ainsi qu'un compteur 34. Le compteur 34 réalise une comptabilisation du nombre de déclenchements ou de la durée de déclenchement de la stratégie palliative. [0024] Le sous-module 31 d'analyse de la mesure fonctionne selon le principe suivant. L'actionneur 10 a d'une part une plage de fonctionnement de butée à butée laquelle est bornée, et a d'autre part une énergie fournie, c'est-à-dire l'énergie fournie par le moteur ou par les perturbations extérieures, laquelle est bornée également. Toute mesure de position éloignée de la plage entre les butées, ou toute vitesse ou accélération anormalement élevée, ici en valeur absolue, est considérée dans le présent exemple comme un dysfonctionnement de mesure. [0025] Le sous-module 31 d'analyse de la mesure fournit une valeur 35 indicatrice de la validité de la valeur brute de mesure de position 28. La valeur indicatrice de validité 35 passe à la valeur « faux », indiquant une suspicion d'erreur, si au moins une des conditions suivantes est remplie. Ou bien la mesure est en dehors de la plage de tensions de fonctionnement normal, ou bien la dérivée de la mesure c'est-à-dire la vitesse supposée de l'actionneur est en dehors de la plage de fonctionnement normal, ou bien la dérivée seconde, c'est-à-dire l'accélération supposée de l'actionneur, est en dehors de la plage de fonctionnement normal. [0026] L'indicateur de validité repasse à « vrai » si toutes les conditions ci-dessus ne sont plus remplies après un temps de confirmation afin d'attendre la fin d'une période transitoire de fin de l'anomalie. Un tel temps de confirmation de disparition du défaut est ajouté également afin d'éviter des activations/désactivation de la stratégie en cas de train de perturbation consécutives. [0027] Le module estimateur 32 fonctionne de la façon suivante. Si la valeur indicatrice de validité 35 a la valeur « vrai », alors l'état de l'estimateur 32, c'est-à-dire la valeur estimée, est mis à jour à chaque pas de calcul avec la valeur de position brute actuelle 28 fournie par le capteur de position. Si la valeur indicatrice de validité a la valeur « faux », l'estimateur 32 calcule son état, c'est-à-dire la valeur estimée, et ses états ultérieurs à partir du signal de commande 15 du régulateur, en appliquant à ce signal de commande un retard d'un pas de calcul afin de respecter une relation de causalité. [0028] Le module sélecteur 33 fonctionne de la façon suivante. Si la valeur indicatrice de validité est égale à « vrai », la mesure traitée 27 fournie par le module d'analyse et de traitement 30 reste le signal de mesure brute 28 fourni par le capteur de position. Si la valeur indicatrice de validité est égale à « faux », le signal de mesure traité 27 devient sous l'effet du sélecteur 33 la mesure estimée par l'estimateur 32 telle que précédemment décrite. [0029] Le module compteur 34 fonctionne de la façon suivante. Si la valeur indicatrice de validité 32 est égale à vrai, le compteur conserve la valeur qu'il avait au pas de calcul précédent. Si la valeur indicatrice de validité a la valeur « faux », le module compteur 34 s'incrémente à chaque nouveau pas de calcul. Selon une disposition avantageuse, un opérateur peut remettre à zéro le module compteur 34 dès qu'il le souhaite. [0030] Le dispositif décrit ici remplace donc la mesure suspectée comme erronée par une mesure estimée. En variante, il envoie un signal au régulateur en cas de suspicion de défaut afin que ce dernier commande le système en boucle ouverte par exemple, et/ou avec un jeu de gains de régulation moins rapides afin de limiter la dynamique de l'actionneur durant le défaut. [0031] Ce dispositif suspecte ici une mesure erronée en analysant sa valeur, sa dérivée et sa dérivée seconde. Une telle comparaison de ces valeurs peut être réalisée en variante en comparant la mesure à un modèle interne de l'actionneur. Un tel dispositif est adaptable à tout type de moteur électrique d'actionneur. Tout type de capteur de position peut être utilisé, tel qu'un capteur à effet hall ou un capteur résistif par exemple. Un capteur de position simple ou à double mesure peut être utilisé. [0032] Un tel dispositif peut être utilisé avec un actionneur dont le contrôle est intégré, par exemple un actionneur dit intelligent ou smart selon la locution anglo-américaine, ou en encore avec un actionneur associé à un dispositif de contrôle déporté dans un calculateur. [0033] Tout type d'estimateur permettant le remplacement de la mesure erronée par une mesure plus fiable peut être utilisé. Tout type de correcteur permettant la régulation de position peut être utilisé, tel qu'un correcteur PID pour Proportionnel Intégral Dérivé, un correcteur à retour d'état, ou encore un correcteur à commande prédictive. [0034] Un tel dispositif permet d'améliorer le suivi de consigne durant les perturbations et donc de minimiser les problèmes d'agrément moteur durant ces défauts. Il permet en outre de protéger l'actionneur d'une commande perturbée qui pourrait provoquer une mise en butée involontaire et donc détériorer ce dernier. Un tel dispositif permet d'indiquer au service après-vente si le contrôle-commande observe régulièrement des mesures erronées sur les actionneurs. Ainsi, il permet d'orienter les contrôles par exemple vers le capteur, le faisceau électrique ou la connectique avant que le composant ne soit détérioré par les perturbations, ce qui occasionne moins de frais pour le client et une immobilisation moins longue du véhicule. Un tel dispositif permet d'éviter des déposes de pièces conformes quand des problèmes d'agrément apparaissent mais que le défaut n'est pas facilement reproduit en après-vente. [0035] En cas de défauts fugitifs des mesures de position des actionneurs par exemple des actionneurs du moteur du véhicule ou des actionneurs de la boîte de vitesse, l'agrément des véhicules peut être dégradé et les actionneurs endommagés sans qu'il y ait de défaut remonté par les calculateurs du contrôle du moteur ou de la boîte de vitesse. Les services après-vente se heurteront alors à une recherche de panne complexe car difficile à reproduire, typique de la problématique des défauts fugitifs, et même en cas de reproduction du défaut, la localisation ne sera pas obligatoirement évidente, un à-coup moteur pouvant être occasionné par différents actionneurs. [0036] Le dispositif décrit ici permet d'une part de minimiser les défauts d'agrément durant les défaillances tout en minimisant leurs éventuelles dégradations par butées non maitrisées, d'autre part un indicateur de validité du signal peut être communiqué via les outils usuels des services après-vente, par exemple le nombre d'occurrences de déclenchements de la stratégie palliative, afin d'aider à localiser le ou les capteurs ayants des signaux régulièrement perturbés et donc de mieux orienter le diagnostic. [0037] Un tel dispositif est avantageux pour l'asservissement de position des actionneurs électromécaniques ou mécatroniques en cas de perturbations électriques du capteur de position, comme par exemple pour l'actionnement d'un papillon motorisé, d'une vanne électrique de recirculation des gaz d'échappement ou EGR pour Exhaust Gas Recirculation selon la locution anglo-américaine, ou encore pour un actionneur électromécanique de turbocompresseur ou d'embrayage de boîte de vitesse robotisée. REVENDICATIONS1. Dispositif de pilotage d'actionneur (10) électromécanique de véhicule automobile, comprenant un capteur de position délivrant une mesure de position de l'actionneur (10) et un correcteur (20) configuré pour comparer une mesure de position (27,28) de l'actionneur (10) délivrée par le capteur avec une valeur de référence de position (26) de l'actionneur (10), le correcteur (20) étant configuré pour délivrer un signal de commande (15) de l'actionneur (10) dépendant du résultat de cette comparaison, caractérisé en ce qu'il comprend un module (30) d'analyse de la mesure de position (28) de l'actionneur (10) configuré pour déterminer qu'une mesure de position (28) délivrée par le capteur est erronée lequel module d'analyse (30) compare à un seuil une valeur faisant partie du groupe constitué d'une valeur de position (28) de l'actionneur (10), d'une valeur de vitesse de l'actionneur (10) et d'une valeur d'accélération de l'actionneur (10) et identifie une mesure de position (28) comme erronée en cas de dépassement du seuil par ladite valeur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module d'analyse (30) est configuré pour remplacer une suite de valeurs de mesure (28) délivrées par le capteur de position par des valeurs de position estimées (27) par le module d'analyse (30) dans le cas où le module d'analyse (30) identifie ces mesures (28) comme erronées. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le module d'analyse (30) est configuré pour remplacer la suite de valeurs (28) délivrées par le capteur de position par une suite de valeurs de position (27) lesquelles sont estimées par le module d'analyse (30) à partir d'une suite de valeurs de commande (15) de l'actionneur (10). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est configuré pour reprendre les valeurs de mesure (28) délivrées par le capteur de position en tant que mesures prises en compte par le correcteur (20) pour la comparaison avec la valeur de référence de position (26) après une durée préétablie pendant laquelle les mesures (28) délivrées par le capteur de position ne sont plus identifiées comme erronées par le module d'analyse (30). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'analyse (30) comporte un compteur d'occurrences (34) de mesures de position erronées. 6. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le compteur d'occurrences (34) de mesures de position erronées est configuré pour s'incrémenter à chaque identification de mesure de position (28) erronée. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur (10) est un actionneur faisant partie du groupe constitué d'un actionneur de turbocompresseur, d'un actionneur de valve de recirculation de gaz d'échappement, d'un actionneur de papillon des gaz. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'actionneur (10) est un actionneur de boite de vitesse automatique asservi en position. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite valeur fait partie du groupe constitué d'une valeur de vitesse de l'actionneur (10) et d'une valeur d'accélération de l'actionneur (10) et le dispositif est configuré pour calculer ladite valeur à partir d'une ou plusieurs mesure(s) de position (28) délivrées par le capteur de position. 10. Moteur de véhicule automobile comprenant un actionneur (10) et un dispositif de pilotage d'actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes.