EP3542450A1 - Moto-reducteur, systeme d'essuyage et procede de commande associes - Google Patents

Moto-reducteur, systeme d'essuyage et procede de commande associes

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Publication number
EP3542450A1
EP3542450A1 EP17801374.4A EP17801374A EP3542450A1 EP 3542450 A1 EP3542450 A1 EP 3542450A1 EP 17801374 A EP17801374 A EP 17801374A EP 3542450 A1 EP3542450 A1 EP 3542450A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
angular position
hall effect
magnet
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
EP17801374.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jose-Luis Herrada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes dEssuyage SAS
Original Assignee
Valeo Systemes dEssuyage SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes dEssuyage SAS filed Critical Valeo Systemes dEssuyage SAS
Publication of EP3542450A1 publication Critical patent/EP3542450A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/181—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using different methods depending on the speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H02K7/1163—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion
    • H02K7/1166—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion comprising worm and worm-wheel
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/05—Determination of the rotor position by using two different methods and/or motor models
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Definitions

  • the present invention relates to a geared motor and in particular a motor gear reducer for wiper systems of a motor vehicle.
  • Geared motors are essentially composed of an electric motor coupled to a gear mechanism to speed down the speed to obtain a high torque transmission.
  • Different types of electric motors can be used in a geared motor and in particular brushless DC electric motors which have many advantages such as a long service life, reduced space and consumption and a low noise level.
  • Such electric motors comprise electromagnetic excitation coils disposed at the stator and fed alternately via an inverter to allow the drive of permanent magnets arranged on the rotor.
  • FIG. la a diagram of an angular detection device of the rotor of an electric motor comprising three Hall effect sensors according to the state of the art.
  • three Hall effect sensors denoted Hi, H2 and H3 are disposed on the stator ST around a control magnet AC, by an annular magnet, integral with the rotor of the DC electric motor of which only the X axis is visible in Figure la.
  • the control magnet AC comprises two poles marked S for the South pole and N for the North pole.
  • the three Hall effect sensors ⁇ , H2 and H3 are angularly distributed at 120 ° from each other so as to obtain the six switching moments of the electromagnetic excitation coils per cycle corresponding to a rotation angle of 60 ° of the rotor.
  • FIG. 1b represents, in its upper part, the signals coming from the three Hall effect sensors ⁇ , H2 and H3 and, in its lower part, the supply signals of the electromagnetic excitation coils during a 360 0 cycle. of the rotor.
  • the cycle is divided into 6 steps of 60 ° delimited by the vertical dashed lines.
  • a first step denoted 1 ranging from 0 to 60 ° corresponding to a high signal of the sensor H3 and a low signal of the sensors Hi and H2
  • the current flows from the phase A to the phase B (the signal corresponding to the phase A is at 1, the signal corresponding to phase B is at -1 and the signal corresponding to phase C is at o).
  • a second step denoted 2 ranging from 60 to 120 0 corresponding to a high signal of the sensors H2 and H3 and to a low signal of the sensor Hi, the current flows from phase A to phase C (the signal corresponding to phase A is at 1, the signal corresponding to phase B is at o and the signal corresponding to phase C is at -1).
  • a third step denoted 3 ranging from 120 to 180 0 corresponding to a high signal of the sensor H2 and a low signal of the sensors Hi and H3, the current flows from phase B to phase C (the signal corresponding to phase B is at 1, the signal corresponding to phase A is at o and the signal corresponding to phase C is at -1).
  • a fourth step denoted 4 ranging from 180 to 240 0 corresponding to a high signal of the sensors Hi and H2 and to a low signal of the sensor H3, the current flows from phase B to phase A (the signal corresponding to phase B is at 1, the signal corresponding to phase C is at o and the signal corresponding to phase A is at -1).
  • a sixth step denoted 6 ranging from 300 to 360 0 corresponding to a high signal of the sensors Hi and H3 and at a low signal of the sensor H2, the current flows from phase C to phase B (the signal corresponding to phase C is at 1, the signal corresponding to phase A is at o and the signal corresponding to phase B is -1).
  • an associated problem is the determination of the position of the output shaft of the reduction mechanism on which the wiper system is arranged in order to decide on the control to be applied to the electric motor and in particular its direction of rotation.
  • an additional sensor for example an analog angular sensor, located at the output shaft of the reduction mechanism.
  • the cost of such a sensor is also high and contributes to increasing the overall cost of the geared motor.
  • the present invention is therefore aimed at providing a solution that makes it possible to reduce overall cost of a geared motor while allowing efficient control and proper operation of the wiper system.
  • the present invention relates to a geared motor, in particular for a wiper system, comprising:
  • a brushless direct current electric motor comprising:
  • stator having coils of electromagnetic excitation of the rotor
  • control unit configured to generate control signals for supplying the electromagnetic excitation coils according to the angular position of the rotor determined by the device for determining the angular position of the rotor
  • a reduction mechanism connected on one side to the rotor of the electric motor and on the other side to an output shaft intended to be connected to an external mechanism, in particular a wiper system, the reduction mechanism having a predefined reduction ratio ,
  • said device for determining the angular position of the rotor comprises at least one Hall effect sensor associated with a control magnet fixed to rotate with the rotor, and the geared motor also comprises a processing unit connected to the device for determining the angular position of the rotor. rotor and configured to determine the angular position of the output shaft from the angular position of the rotor determined by taking into account the predefined reduction ratio of the reducing mechanism.
  • Determining the angular position of the output shaft from the angular position of the rotor makes it possible to dispense with a precise position sensor at said output shaft.
  • the device for determining the angular position of the rotor comprises two Hall effect sensors respectively associated with a control magnet fixed to rotate the rotor.
  • the use of two Hall effect sensors makes it possible to determine the direction of rotation of the rotor.
  • the control magnet comprises a number of pairs of poles greater than the number of pairs of magnetic poles of the rotor of the brushless direct current electric motor.
  • the device for determining the angular position of the rotor comprises a single Hall effect sensor associated with a control magnet comprising a number of pairs of poles equal to three times the number of pairs of magnetic poles. of the rotor of the electric motor, the poles of the control magnet being configured to be in phase with the magnetic poles of the rotor of the electric motor so that the state changes of the Hall effect sensor are synchronized with the changes of state control signals generated by the control unit for supplying the electromagnetic excitation coils.
  • Such a configuration makes it possible to drive the electric motor with a single Hall effect sensor.
  • the device for determining the angular position of the rotor comprises two Hall effect sensors associated with a control magnet comprising a number of pairs of poles equal to three times the number of pairs of magnetic poles.
  • the two sensors being offset by an angle of 30 0
  • the magnetic poles of the rotor of the control magnet being configured to be in phase with the magnetic poles of the rotor so that the changes of states of one of the Hall effect sensors are synchronized with the state changes of the control signals generated by the control unit for supplying the electromagnetic excitation coils.
  • the device for determining the angular position of the rotor comprises two Hall effect sensors, the first hall effect sensor being associated with a first control magnet comprising a number of pairs of poles equal to three times the number of pairs of magnetic poles of the rotor of the electric motor, the second hall effect sensor being associated with a second magnet control unit comprising a number of pole pairs equal to nine times the number of magnetic pole pairs of the electric motor rotor, the poles of the first control magnet being configured to be in phase with magnetic poles of the electric motor rotor so that that the state changes of the first Hall effect sensor are synchronized with the state changes of the control signals generated by the control unit to supply the electromagnetic excitation coils, the second Hall effect sensor and the second magnet are configured so that the state changes of the first Hall sensor occur mid-way mps between two state changes of the second Hall effect sensor.
  • the device for determining the angular position of the rotor relative to the stator is configured to:
  • the counter-electromotive force of the at least one unpowered electromagnetic excitation coil is measured and transmitted to the device for determining the angular position of the rotor, said position determining device angular rotor being configured to compare the measured counter-electromotive force value with a predetermined threshold associated with a predetermined position of the rotor.
  • the device for determining the angular position of the rotor is configured to correct the angular measurement resulting from the Hall sensor (s) from the measurement of the counter-electromotive forces of the coils of the rotor. electromagnetic excitation to calibrate the Hall effect sensor (s) from said counterelectromotive force measurements.
  • the geared motor also comprises an additional magnet said output magnet rotatably connected to the output shaft and at least one additional Hall effect sensor called output sensor associated with the magnet of the output, the at least one output sensor and the output magnet being configured such that the at least one output sensor detects a first position of the output magnet corresponding to a first stop position of the mechanism external connector intended to be connected to the output shaft and a second position of the output magnet corresponding to a second abutment position of the external mechanism intended to be connected to the output shaft, the, at least one output sensor being connected to the control unit and said control unit being configured to generate the control signals as a function also of the signals from said at least one output sensor.
  • the present invention also relates to a wiper system, particularly for a motor vehicle comprising a geared motor as described above.
  • the present invention also relates to a method for controlling an electric motor of a geared motor, particularly for wiping systems, the geared motor comprising:
  • a brushless direct current electric motor comprising:
  • stator having coils of electromagnetic excitation of the rotor
  • a reduction mechanism connected on one side to the rotor of the electric motor and on the other side to an output shaft intended to be connected to an external mechanism, in particular a wiper system, the reduction mechanism having a predefined reduction ratio
  • a device for determining the angular position of the rotor with respect to the stator comprising at least one Hall effect sensor associated with a control magnet integral in rotation with the rotor,
  • said method comprising the following steps:
  • the angular position of the rotor is determined from the signals originating from the Hall effect sensor (s),
  • the angular position of the rotor is determined from a measurement of the counter-electromotive forces coming from the electromagnetic excitation coils
  • control signals are generated to feed the electromagnetic excitation coils according to the angular position of the rotor determined during the preceding steps
  • the angular position of the output shaft is determined from the angular position of the rotor determined during the preceding steps and taking into account the predefined reduction ratio of the reducing mechanism.
  • the angular measurement of the Hall sensor (s) is corrected from the measurement of the electromotive forces coming from the electromagnetic excitation coils of the rotor.
  • the gear motor also comprises an additional magnet said output magnet disposed at the output shaft of the gear mechanism and at least one additional Hall effect sensor called output sensor associated with the output gear.
  • the output magnet, the at least one output sensor and the at least one output magnet being configured so that the at least one output sensor detects a first position of the output magnet when the output shaft is in a first position corresponding to a first stop position of the external mechanism to be connected to the output shaft and detects a second position of the output magnet when the output shaft is in a second position corresponding to a second abutment position of the external mechanism intended to be connected to the output shaft and in which the step of generating the control signals for supplying the electromagnetic excitation coils is also performed according to signals of said at least one output sensor.
  • FIG. 1 is a diagram of an angular rotor detection device. an electric motor comprising three Hall effect sensors according to the state of the art,
  • FIG. 1b represents a diagram of the signals supplied by the sensors of FIG. 1a and the control signals of the electromagnetic excitation coils of the electric motor
  • FIG. 2 represents a diagram of a geared motor
  • FIGS. 3a, 3b and 3c show functional diagrams of an electric motor
  • FIG. 4 represents a diagram of a Hall effect sensor associated with a control magnet according to a first embodiment
  • FIG. 5 represents a graph of the signal supplied by the Hall effect sensor of FIG. 4 as a function of the angular position of the rotor as well as the control signals of the electromagnetic excitation coils,
  • FIG. 6 shows two Hall effect sensors associated with a control magnet according to a second embodiment
  • FIG. 7 represents a graph of the signals supplied by the Hall effect sensors of FIG. 6 as a function of the angular position of the rotor as well as the control signals of the electromagnetic excitation coils
  • FIG. 8a shows a first Hall effect sensor associated with a first control magnet according to a third embodiment
  • FIG. 8b shows a second Hall effect sensor associated with a second control magnet according to the third embodiment
  • FIG. 8c represents a schematic view of the first and second Hall effect sensors associated with a first and a second control magnet and their positioning with respect to the axis of the rotor
  • FIG. 9 represents a graph of the signals supplied by the Hall effect sensors of FIG. 8 as a function of the angular position of the rotor as well as the control signals of the electromagnetic excitation coils,
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a windshield and the stop positions of a wiping arm
  • Figures 11a, 11b and 11c show a reduction mechanism comprising two hall effect sensors disposed at its gear in three distinct positions.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter, or first criterion and second criterion, and so on.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter, or first criterion and second criterion, and so on.
  • indexing is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria close but not identical.
  • This indexing does not imply a priority of one element, parameter or criterion in relation to another, and it is easy to interchange such denominations without departing from the scope of this description.
  • This indexing does not imply either an order in time for example to appreciate such or such criteria.
  • FIG. 2 represents an example of a law geared motor intended to equip a wiper system of a motor vehicle.
  • the gear motor law comprises a housing 102 on which is mounted an electric motor 103 coupled to a reduction mechanism 104 having a predefined reduction ratio, for example typically a ratio 1/69.
  • the reduction mechanism 104 comprises a worm gear 107 driven in rotation by the electric motor 103 and a toothed wheel 108 integral with an output shaft 109 rotatably mounted along an axis substantially perpendicular to the axis of rotation of the screw without end 107.
  • the reduction mechanism 104 is arranged in such a way that the worm gear 107 engages meshing with the toothed wheel 108, so that the output shaft 109 is able to be driven indirectly in rotation by the electric motor 103.
  • the output shaft 109 is generally connected either directly or via a linkage to a wiper arm on which a wiper blade is attached.
  • the electric motor 103 is a brushless motor (brushless motor).
  • the electric motor 103 comprises a cylindrical stator 13 in the center of which a rotor 15 is housed.
  • the rotor 15 is rotatably mounted around the central axis X of the electric motor 103 and comprises a permanent magnet 16 whose magnetic poles are represented by the letters N for the North Pole and S for the South Pole.
  • the present invention is not limited to a permanent magnet 16 of the rotor 15 comprising a pair of magnetic poles but also extends to a permanent magnet having a higher number of pairs of magnetic poles.
  • the stator 13 comprises electromagnetic excitation coils 17 arranged around the rotor 15.
  • the electromagnetic excitation coils 17 are evenly distributed on the circumference of the stator 13.
  • the electric motor 103 is here a three-phase motor whose phases are denoted A, B and C.
  • the electromagnetic excitation coils 17 are six in number (two coils being associated to form a phase) and are connected in a star assembly or Y mount.
  • the electromagnetic excitation coils 17 may be powered by an inverter 19 managed by a control unit 21.
  • the inverter 19 comprises for example three branches denoted ⁇ , B2 and B3 for supplying the respective phases A, B and C of the stator 13.
  • Each branch ⁇ , B2 or B3 comprises two switches 23 whose switching causes the power supply or not the electromagnetic excitation coils 17 of phase A, B or C associated.
  • the switches 23 of the inverter 19 are controlled by the control unit 21 to obtain a sequence of six switching steps represented by arrows numbered 1 to 6 in FIG. 3c.
  • the first step 1 corresponds to the passage of the current of the phase A to the phase B
  • the second step 2 corresponds to the passage of the current of the phase C to the phase B
  • the third step 3 corresponds to the passage of the current of the phase C to phase A
  • the fourth 4 corresponds to the passage of the current from phase B to phase A
  • the fifth step 5 corresponds to the passage of the current from phase B to phase C
  • the sixth step 6 corresponds to the passage of the current of the phase A to phase C.
  • the six switching steps correspond to a rotation of 360 0 electrical, that is to say a complete rotation of 360 0 of the rotor 15 in the case where the permanent magnet 16 comprises a single pair of magnetic poles, called here pair of motor poles.
  • the six switching steps, corresponding to 360 0 electrical correspond to a rotation of 180 0 of the rotor 15 and in the case of a permanent magnet 16 comprising three pairs of poles, the six switching steps, corresponding to 360 0 electrical, correspond to a rotation of 120 0 of the rotor 15.
  • the passage from one switch to another is therefore performed at each rotation of an angle of 6o ° electric of the rotor 15.
  • the current passes through two phases while the third has a floating potential.
  • the sequence of the six switching steps allows the creation of a rotating magnetic field at the stator 13 which allows the rotational drive of the rotor 15.
  • this six-step switching scheme is the best known with a phase conduction of 120 ° and a non-excitation of 60 °, the present invention is not limited to this single switching scheme but also extends to other types of switching for example with a conduction of phases of 180 0 or intermediate or different dosage excitation during conduction up to sinusoidal progression.
  • the electric motor 103 also comprises a device for determining the angular position of the rotor 25 (see FIG. 3b) connected to the control unit 21 to enable the control unit 21 to determine the different switching times and to order accordingly. the switches 23 of the inverter 19.
  • the device for determining the angular position of the rotor 25 is configured to determine the position of the rotor 15 with respect to the stator 13 from at least one Hall effect sensor associated with a control magnet fixed in rotation with the rotor 15.
  • the angular position of the rotor 15 thus determined is then transmitted by the device 25 for determining the angular position of the rotor 15 to the control unit 21 to enable the switching moments of the inverter 19 to be determined.
  • the geared motor 101 also comprises a processing unit 26 connected to the device 25 for determining the angular position of the rotor 15 and to the control unit 21 and configured to determine the angular position of the output shaft 109. from the angular position of the rotor 15 determined by taking into account the predefined reduction ratio of the gear mechanism 104. The angular position of the output shaft 109 is then used by the control unit 21 to determine the rotational speed to apply to the rotor 15 and in particular to determine the times when the wiper arm arrives in an abutment position and for which the direction of rotation of the electric motor 103 must be reversed. l) Determination of switching times of the inverter 19
  • the electric motor 103 comprises a single Hall effect sensor 27.
  • This single sensor 27 is used by the device 25 for determining the angular position of the rotor 15, this in particular for determining the position of the rotor 15 for low speeds of rotation, that is to say less than a predetermined threshold, for example for speeds less than 10% of the maximum speed of the electric motor 103. here of the starting phase of the electric motor 103 DC brushless.
  • the device 25 for determining the angular position of the rotor 15 can determine the angular position of the rotor 15 from the forces against electromotive devices measured at electromagnetic excitation coils 17.
  • the force against electro-motor is measured at a coil 17 unpowered.
  • the current is transmitted from phase A to phase B so that the electromotive force is measured at the level of the electromagnetic excitation coil 17 associated with the phase C.
  • the measurement of the electromotive force is then transmitted to the device 25 for determining the angular position of the rotor 15.
  • the device 25 for determining the angular position of the rotor 15 compares the value of the electromotive force measured against a predetermined threshold associated with a predetermined position of the rotor 15.
  • the instantaneous switching means corresponds to the zero crossing (transition from a positive level to a negative level or vice versa) of the voltage value of the back electromotive force at the terminals of the electromagnetic excitation coil 17 which is not powered.
  • the measured electromotive forces can be used to correct or even calibrate the Hall effect sensor 27.
  • the Hall effect sensor 27 is disposed at the level of the stator 13 and is associated with a control magnet 29 integral in rotation with the rotor 15 as shown in FIG. 4.
  • the control magnet 29 has a number of magnetic poles equal to three times the number of magnetic poles of the rotor 15. In this case, the number of poles of the control magnet 29 therefore comprises six magnetic poles denoted Ni, N2. and N3 for the north poles and Si, S2 and S3 for the south poles as shown in Fig. 4. Each magnetic pole of the control magnet 29 occupies an angular section of 60 °.
  • the Hall effect sensor 27 can detect a precise angular position of the rotor every 6o °.
  • the electric motor 103 is thus configured so that the signal state changes provided by the single Hall effect sensor 27 correspond to the switching changes of the inverter 19 as shown in the graph of FIG. 5.
  • FIG. 5 represents, in its upper part, the signal h coming from the Hall effect sensor 27 as a function of the angular position a of the rotor 15.
  • the electric motor 103 comprises two Hall effect sensors 27a and 27b associated with a control magnet 29 whose number of magnetic poles is equal to three times the number of magnetic poles. of the rotor 15 and is therefore similar to the control magnet 29 of the first embodiment.
  • the number of poles of the control magnet 29 therefore comprises six magnetic poles as shown in FIG. 6.
  • the two Hall effect sensors 27a and 27b are for example arranged around the rotor 15 and offset by one. angular position such that the signals from the two Hall effect sensors 27a and 27b are offset by an angle of 90 0 electrical, that is to say an offset of 30 0 in the case of a control magnet 29 comprising three pairs of magnetic poles.
  • the electric motor 103 is moreover similar to the first embodiment and only the differences in operation will now be described.
  • the electric motor 103 is configured such that the signal state changes provided by one of the two Hall effect sensors 27a or 27b, for example the sensor 27b, correspond to the switching changes of the inverter 19 as shown in FIG. the graph of Figure 7.
  • the two Hall effect sensors 27a and 27b arranged at 30 ° thus make it possible to obtain a detection of the position of the rotor 15 every 30 ° .
  • one of the Hall effect sensors for example the sensor 27b, makes it possible to provide the switching change times of the inverter 19 as in the first embodiment and the other Hall effect sensor, for example the 27a sensor, provides the direction of rotation of the rotor 15.
  • the measured electromotive forces can also be used to determine the position of the rotor 15 and to correct and / or calibrate the Hall effect sensors 27a and 27b.
  • the electric motor 103 comprises a first Hall effect sensor 27a associated with a first control magnet 29a comprising a number of pairs of magnetic poles equal to nine times the number of pairs of motor poles and a second Hall effect sensor 27b associated with a second control magnet 29b comprising a number of pairs of magnetic poles equal to three times the number of pole pairs of the electric motor 103.
  • the number of poles of the first control magnet 29a comprises 18 magnetic poles denoted Ni, N2, N3, N4, N5, N6, N7, N8 and N9 for the north poles and Si, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8 and S9 for the south poles as shown in Figure 8a.
  • Each magnetic pole of the first control magnet 29a occupies an angular section of 20 ° .
  • the number of poles of the second control magnet 29b comprises six magnetic poles denoted Ni, N2 and N3 for the north poles and Si, S2 and S3 for the south poles as shown in FIG. 8a.
  • Each magnetic pole of the second control magnet 29b occupies an angular section of 60 °.
  • the first 29a and the second 29b control magnets are integral in rotation with the rotor 15 and arranged coaxially as shown in Figure 8b.
  • the electric motor 103 is also similar to the second embodiment and only the differences in operation will now be described.
  • the electric motor 103 is for example configured so that the state changes of the signal h_b provided by the second Hall effect sensor 27b correspond to the switching changes of the inverter 19 as shown in the graph of FIG. 9.
  • the first Hall effect sensor 27a and the first control magnet 29a are for example configured so that the state changes of the second Hall effect sensor 29b occur half-way between two state changes of the first effect sensor. Hall 27a as shown in FIG.
  • the second Hall effect sensor 27b thus makes it possible to provide the instants of the switching changes of the inverter 19 and the first Hall effect sensor 27a makes it possible to determine the direction of rotation of the rotor 15.
  • the combination of the two sensors 27a and 27b makes it possible to determine to obtain the position of the rotor every 10 ° or 20 ° .
  • the measured electromotive forces can also be used to determine the position of the rotor 15 and to correct and / or calibrate the Hall effect sensors 27a and 27b.
  • Other embodiments comprising one or two Hall effect sensors 27, 27a, 27b associated with one or two control magnets 29, 29a, 29b comprising a number of magnetic poles of greater or lesser size are also conceivable in the context of FIG. present invention.
  • the Hall effect sensors 27, 27a, 27b for determining the switching times of the inverter 19.
  • the device 25 for determining the angular position of the rotor 15, the control unit 21 and the processing unit 26 can be combined in a single piece of equipment, for example a microprocessor, a microcontroller or an ASIC (a circuit application-specific integrated) or any other suitable processing means known to those skilled in the art.
  • the example shown for the various embodiments corresponds to an electric motor 103 with two magnetic poles and a unit reduction ratio but the present invention is not limited to such an example but extends to other configurations having a different number of magnetic poles and a different reduction ratio.
  • the position of the rotor 15 determined by the device 25 for determining the angular position of the rotor 15 is transmitted to the processing unit 26 which is configured to determine the position of the output shaft 109 of the gear mechanism 104 This determination is made taking into account the reduction ratio of the gear mechanism 104, for example 1/69 so that 69 rotations of the rotor 15 correspond to a revolution of the output shaft 109 of the gear mechanism 104.
  • the determined position of the output shaft 109 of the reduction mechanism 104 makes it possible to estimate the position of the fitting arm 114 and thus to define the times when the speed of rotation must be reduced as well as the times when the direction of rotation of the electric motor 103 must be reversed for the wiper arm to make the desired back and forth motion.
  • the processing unit 26 is thus coupled to the control unit 21 to generate the control signals making it possible to obtain a change in the direction of rotation of the electric motor 103 at the level of a predefined stop position of the output shaft 109 of the gear mechanism 104.
  • the mechanism comprises for example two abutment positions denoted A and B as shown in FIG. 10.
  • a first abutment position A corresponds, for example, to a position of the low wiping arm close to the lower edge of the windshield 112 or the glass window associated with the wiper arm 114.
  • the second stop position B corresponds for example to a high position of change of direction of the wiper arm 114 when the latter is in operation.
  • the processing unit 26 can determine the number of revolutions made by the rotor 15 and deduce the position of the wiper arm 114 from reduction ratio.
  • At least one additional Hall sensor called output sensor associated with one or more control magnets called output magnets rotatably coupled to the output shaft 109 of the gear mechanism 104.
  • the or the sensors and output magnets make it possible, for example, to determine the stop positions.
  • the output sensor or sensors are for example connected to the processing unit 26.
  • FIG. 11a shows an exemplary embodiment comprising two output Hall effect sensors 127a and 127b and a control magnet 129 comprising two south poles Si and S2 situated at the stop positions of the toothed wheel 108 associated with the transmission shaft. exit 109 and a north pole N located between the two south poles Si and S2.
  • Figures 11b and 11c show the gear wheel 108 respectively in first and second stop positions.
  • the use of two Hall effect sensors 127a and 127b makes it possible to detect the presence of a stop and to determine whether it is the first stop or the second stop. Indeed, when the gear wheel 108 is in the first stop position (fig.iib), the first output sensor 127a is in view of the south pole Si and the second output sensor 127b is opposite the north pole N while in the second stop position (fig.nc), the first output sensor 127a is opposite the north pole N and the second sensor output 127b is opposite the south pole S2.
  • the processing unit 26 can determine the position of the wiper arm between the two stop positions given by the output sensors 127a, 127b by means of the sensor (s). ) Hall effect 27, 27a, 27b associated with the rotor 15 as previously described.
  • the present invention reliably drives a geared motor 101 using a limited number of Hall effect sensors 27, 27a, 27b, 127a, 127b.
  • Hall effect sensors 27, 27a, 27b, 127a, 127b make it possible to determine both the position of the rotor 15 of the electric motor 103 as well as the position of the output shaft 109 of the reduction mechanism 104.

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Abstract

La présente invention concerne un moto-réducteur (101), notamment pour un système d'essuyage, comprenant : - un moteur électrique (103) à courant continu sans balais comportant : - un rotor (15), - un stator (13) présentant des bobines (17) d'excitation électromagnétique du rotor (15), - un dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) par rapport au stator (13), - une unité de commande (21) configurée pour générer des signaux de commande pour alimenter les bobines (17) d'excitation électromagnétique en fonction de la position angulaire du rotor (15) déterminée par le dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15), - un mécanisme réducteur (104) relié d'un côté au rotor (15) du moteur électrique (103) et de l'autre côté à un arbre de sortie (109) destiné à être relié à un mécanisme externe, notamment un système d'essuyage, le mécanisme réducteur (104) présentant un rapport de réduction prédéfini, ledit dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) comprend au moins un capteur à effet Hall (27, 27a, 27b) associé à un aimant de commande (29, 29a, 29b) solidaire en rotation du rotor (15) et le moto-réducteur (101) comprend également une unité de traitement (26) connectée au dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) et configurée pour déterminer la position angulaire de l'arbre de sortie (109) à partir de la position angulaire du rotor (15) déterminée en prenant en compte le rapport de réduction prédéfini du mécanisme réducteur (104).

Description

MOTO-REDUCTEUR, SYSTEME D'ESSUYAGE ET PROCEDE DE
COMMANDE ASSOCIES
La présente invention concerne un moto-réducteur et notamment un moto- réducteur pour systèmes d'essuyage de véhicule automobile.
Les moto-réducteurs sont essentiellement composés d'un moteur électrique couplé à un mécanisme réducteur chargé d'en démultiplier la vitesse pour obtenir un couple de transmission en rotation important.
Différents types de moteurs électriques peuvent être utilisés dans un moto- réducteur et notamment les moteurs électriques à courant continu sans balais qui présentent de nombreux avantages comme une grande durée de vie, un encombrement et une consommation réduits ainsi qu'un faible niveau sonore.
Cependant, la commande des moteurs électriques est plus complexe par rapport aux moteurs électriques à balais car pour permettre un bon fonctionnement, il est nécessaire de connaître précisément la position angulaire du rotor du moteur électrique à courant continu sans balai.
En effet, de tels moteurs électriques comprennent des bobines d'excitation électromagnétique disposées au niveau du stator et alimentées alternativement via un onduleur pour permettre l'entraînement d'aimants permanents disposés sur le rotor.
Or, afin de pouvoir commuter les interrupteurs de l'onduleur et donc l'alimentation des bobines électromagnétiques à des instants optimaux pour permettre d'obtenir l'entraînement désiré du rotor, il convient de connaître la position du rotor au moins par secteurs avec quelques points précis lors de la commutation d'état (en général, pour une excitation trapézoïdale, six commutations à chaque tour du rotor). Sur la figure la est représenté un schéma d'un dispositif de détection angulaire du rotor d'un moteur électrique comprenant trois capteurs à effet Hall selon l'état de la technique. Comme on le voit sur cette figure, trois capteurs à effet Hall notés Hi, H2 et H3 sont disposés sur le stator ST autour d'un aimant de commande AC, par exemple un aimant annulaire, solidaire du rotor du moteur électrique à courant continu dont seul l'axe X est visible sur la figure la. L'aimant de commande AC comprend deux pôles notés S pour le pôle Sud et N pour le pôle Nord.
Les trois capteurs à effet Hall Ηι, H2 et H3 sont répartis angulairement à 1200 les uns des autres de manière à obtenir les six instants de commutation des bobines d'excitation électromagnétique par cycle correspondant à un angle de rotation de 6o° du rotor.
La figure îb représente, dans sa partie supérieure, les signaux issus des trois capteurs à effet Hall Ηι, H2 et H3 et, dans sa partie inférieure, les signaux d'alimentation des bobines d'excitation électromagnétique lors d'un cycle de 3600 du rotor. Le cycle est divisé en 6 étapes de 6o° délimitées par les traits en pointillés verticaux.
Dans une première étape notée 1 allant de o à 6o° correspondant à un signal haut du capteur H3 et à un signal bas des capteurs Hi et H2, le courant passe de la phase A vers la phase B (le signal correspondant à la phase A est à 1, le signal correspondant à la phase B est à -1 et le signal correspondant à la phase C est à o).
Dans une deuxième étape notée 2 allant de 60 à 1200 correspondant à un signal haut des capteurs H2 et H3 et à un signal bas du capteur Hi, le courant passe de la phase A vers la phase C (le signal correspondant à la phase A est à 1, le signal correspondant à la phase B est à o et le signal correspondant à la phase C est à -1).
Dans une troisième étape notée 3 allant de 120 à 1800 correspondant à un signal haut du capteur H2 et à un signal bas des capteurs Hi et H3, le courant passe de la phase B vers la phase C (le signal correspondant à la phase B est à 1, le signal correspondant à la phase A est à o et le signal correspondant à la phase C est à -1).
Dans une quatrième étape notée 4 allant de 180 à 2400 correspondant à un signal haut des capteurs Hi et H2 et à un signal bas du capteur H3, le courant passe de la phase B vers la phase A (le signal correspondant à la phase B est à 1, le signal correspondant à la phase C est à o et le signal correspondant à la phase A est à -1).
Dans une cinquième étape notée 5 allant de 240 à 3000 correspondant à un signal haut du capteur Hi et à un signal bas des capteurs H2 et H3, le courant passe de la phase C vers la phase A (le signal correspondant à la phase C est à 1, le signal correspondant à la phase B est à o et le signal correspondant à la phase A est à -1).
Dans une sixième étape notée 6 allant de 300 à 3600 correspondant à un signal haut des capteurs Hi et H3 et à un signal bas du capteur H2, le courant passe de la phase C vers la phase B (le signal correspondant à la phase C est à 1, le signal correspondant à la phase A est à o et le signal correspondant à la phase B est à -1).
Ainsi, l'utilisation de trois capteurs à effet Hall Ηι, H2 et H3 permet de déterminer précisément les six positions du rotor correspondant aux six instants de changement de commutation des bobines d'excitation électromagnétique.
Une telle solution apparaît donc coûteuse du fait du nombre élevé de capteurs nécessaires à la commande du moteur électrique.
Afin de diminuer le nombre de capteurs nécessaires, il est également connu, pour la détermination de la position du rotor, d'utiliser une méthode sans capteur basée sur la mesure des forces contre-électromotrices des bobines d'excitation du stator.
Toutefois, une telle solution nécessite un démarrage du moteur électrique à courant continue sans balais en mode synchrone jusqu'à ce que la vitesse de rotation du rotor et donc les forces contre-électromotrices soient suffisantes pour être mesurées et pour pouvoir servir à la commande des instants de commutation.
Or, un tel démarrage en mode synchrone n'est possible que pour des applications où la charge est faible au démarrage et relativement connue (par exemple pour la commande d'un ventilateur). On comprend donc que cette solution n'est pas applicable à un moto-réducteur pour un système d'essuyage de véhicule automobile qui requiert une charge et un couple de force élevés dès le démarrage et qui peut être démarré avec des charges quasi nulles (comme dans le cas de vitres mouillées) ou avec des charges élevées (comme dans le cas de balais collés du fait de la glace ou de la neige).
De plus, un problème associé est la détermination de la position de l'arbre de sortie du mécanisme réducteur sur lequel est disposé le système d'essuyage pour pouvoir décider de la commande à appliquer au moteur électrique et en particulier son sens de rotation. Pour cela, il est connu d'utiliser un capteur additionnel, par exemple un capteur angulaire analogique, situé au niveau de l'arbre de sortie du mécanisme réducteur. Le coût d'un tel capteur est également élevé et contribue à augmenter le coût global du moto-réducteur.
La présente invention vise donc à fournir une solution permettant de réduire le coût global d'un moto-réducteur tout en permettant une commande efficace et un bon fonctionnement du système d'essuyage.
A cet effet, la présente invention concerne un moto-réducteur, notamment pour un système d'essuyage, comprenant :
- un moteur électrique à courant continu sans balais comportant :
- un rotor,
- un stator présentant des bobines d'excitation électromagnétique du rotor,
- un dispositif de détermination de la position angulaire du rotor par rapport au stator,
- une unité de commande configurée pour générer des signaux de commande pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique en fonction de la position angulaire du rotor déterminée par le dispositif de détermination de la position angulaire du rotor,
- un mécanisme réducteur relié d'un côté au rotor du moteur électrique et de l'autre côté à un arbre de sortie destiné à être relié à un mécanisme externe, notamment un système d'essuyage, le mécanisme réducteur présentant un rapport de réduction prédéfini,
ledit dispositif de détermination de la position angulaire du rotor comprend au moins un capteur à effet Hall associé à un aimant de commande solidaire en rotation du rotor et le moto-réducteur comprend également une unité de traitement connectée au dispositif de détermination de la position angulaire du rotor et configurée pour déterminer la position angulaire de l'arbre de sortie à partir de la position angulaire du rotor déterminée en prenant en compte le rapport de réduction prédéfini du mécanisme réducteur.
La détermination de la position angulaire de l'arbre de sortie à partir de la position angulaire du rotor permet de se passer d'un capteur de position précis au niveau dudit arbre de sortie.
Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif de détermination de la position angulaire du rotor comprend deux capteurs à effet Hall associés respectivement à un aimant de commande solidaire en rotation du rotor. L'utilisation de deux capteurs à effet Hall permet la détermination du sens de rotation du rotor. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'aimant de commande comprend un nombre de paires de pôles supérieur au nombre de paires de pôles magnétique du rotor du moteur électrique à courant continu sans balais.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, le dispositif de détermination de la position angulaire du rotor comprend un unique capteur à effet Hall associé à un aimant de commande comprenant un nombre de paires de pôles égal à trois fois le nombre de paires de pôles magnétiques du rotor du moteur électrique, les pôles de l'aimant de commande étant configurés pour être en phase avec les pôles magnétiques du rotor du moteur électrique de sorte que les changements d'états du capteur à effet Hall sont synchronisés avec les changements d'état des signaux de commande générés par l'unité de commande pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique.
Une telle configuration permet de piloter le moteur électrique avec un seul capteur à effet Hall.
Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif de détermination de la position angulaire du rotor comprend deux capteurs à effet Hall associés à un aimant de commande comprenant un nombre de paires de pôles égal à trois fois le nombre de paires de pôles magnétique du rotor du moteur électrique, les deux capteurs étant décalés d'un angle de 300, les pôles magnétique du rotor de l'aimant de commande étant configurés pour être en phase avec les pôles magnétiques du rotor de sorte que les changements d'états de l'un des capteurs à effet Hall sont synchronisés avec les changements d'état des signaux de commande générés par l'unité de commande pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le dispositif de détermination de la position angulaire du rotor comprend deux capteurs à effet Hall, le premier capteur à effet hall étant associé à un premier aimant de commande comprenant un nombre de paires de pôles égal à trois fois le nombre de paires de pôles magnétiques du rotor du moteur électrique, le deuxième capteur à effet hall étant associé à un deuxième aimant de commande comprenant un nombre de paires de pôles égal à neuf fois le nombre de paires de pôles magnétiques du rotor du moteur électrique, les pôles du premier aimant de commande étant configurés pour être en phase avec des pôles magnétiques du rotor du moteur électrique de sorte que les changements d'états du premier capteur à effet Hall sont synchronisés avec les changements d'état des signaux de commande générés par l'unité de commande pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique, le deuxième capteur à effet Hall et le deuxième aimant de commande étant configurés de sorte que les changements d'état du premier capteur à effet Hall se produisent à mi-temps entre deux changements d'état du deuxième capteur à effet Hall. Selon un aspect additionnel de la présente invention, le dispositif de détermination de la position angulaire du rotor par rapport au stator est configuré pour :
- déterminer la position angulaire du rotor à partir des signaux issus du ou des capteur(s) à effet Hall pour des vitesses de rotation du rotor inférieures à un seuil prédéterminé, et pour
- déterminer la position angulaire du rotor à partir d'une mesure des forces contre-électromotrices issus des bobines d'excitation électromagnétique pour des vitesses de rotation du rotor égales ou supérieures au seuil prédéterminé. L'utilisation des forces contre-électromotrices permet d'améliorer la précision de la détermination de la position du rotor
Selon un autre aspect de la présente invention, la force contre-électromotrice de la, au moins une, bobine d'excitation électromagnétique non alimentée est mesurée et transmise au dispositif de détermination de la position angulaire du rotor, ledit dispositif de détermination de la position angulaire du rotor étant configuré pour comparer la valeur de la force contre-électromotrice mesurée à un seuil prédéterminé associé à une position prédéterminée du rotor. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le dispositif de détermination de la position angulaire du rotor est configuré pour corriger la mesure angulaire issue du ou des capteur(s) à effet Hall à partir de la mesure des forces contre-électromotrices des bobines d'excitation électromagnétique de manière à étalonner le ou les capteurs à effet Hall à partir desdites mesures des forces contre- électromotrices.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, le moto-réducteur comprend également un aimant supplémentaire dit aimant de sortie solidaire en rotation de l'arbre de sortie et au moins un capteur à effet Hall supplémentaire dit capteur de sortie associé à l'aimant de sortie, le, au moins un, capteur de sortie et l'aimant de sortie étant configurés de sorte que le, au moins un, capteur de sortie détecte une première position de l'aimant de sortie correspondant à une première position de butée du mécanisme externe destiné à être relié à l'arbre de sortie et une deuxième position de l'aimant de sortie correspondant à une deuxième position de butée du mécanisme externe destiné à être relié à l'arbre de sortie, le, au moins un capteur de sortie étant connecté à l'unité de commande et ladite unité de commande étant configurée pour générer les signaux de commande en fonction également des signaux issus dudit, au moins un, capteur de sortie.
La présente invention concerne également un système d'essuyage, notamment pour véhicule automobile comprenant un moto-réducteur tel que décrit précédemment.
La présente invention concerne également un procédé de commande d'un moteur électrique d'un moto-réducteur, notamment pour systèmes d'essuyage, le moto-réducteur comprenant :
- un moteur électrique à courant continu sans balais comprenant :
- un rotor,
- un stator présentant des bobines d'excitation électromagnétique du rotor,
- un mécanisme réducteur relié d'un côté au rotor du moteur électrique et de l'autre côté à un arbre de sortie destiné à être relié à un mécanisme externe, notamment un système d'essuyage, le mécanisme réducteur présentant un rapport de réduction prédéfini,
- un dispositif de détermination de la position angulaire du rotor par rapport au stator comprenant au moins un capteur à effet Hall associé à un aimant de commande solidaire en rotation du rotor,
ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
(a) pour des vitesses de rotation du rotor inférieures à un seuil prédéterminé :
- on détermine la position angulaire du rotor à partir des signaux issus du ou des capteur(s) à effet Hall ,
(b) pour des vitesses de rotation du rotor égales ou supérieures au seuil prédéterminé,
- on détermine la position angulaire du rotor à partir d'une mesure des forces contre-électromotrices issues des bobines d'excitation électromagnétique,
- on génère des signaux de commande pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique en fonction de la position angulaire du rotor déterminée lors des étapes précédentes,
- on détermine la position angulaire de l'arbre de sortie à partir de la position angulaire du rotor déterminée lors des étapes précédentes et en prenant en compte le rapport de réduction prédéfini du mécanisme réducteur.
Selon un autre aspect de la présente invention, on corrige la mesure angulaire du ou des capteur(s) à effet Hall à partir de la mesure des forces contre électromotrices issus des bobines d'excitation électromagnétique du rotor. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le moto-réducteur comprend également un aimant supplémentaire dit aimant de sortie disposé au niveau de l'arbre de sortie du mécanisme réducteur et au moins un capteur à effet Hall supplémentaire dit capteur de sortie associé à l'aimant de sortie, le, au moins un, capteur de sortie et le, au moins un, aimant de sortie étant configurés de sorte que le, au moins un, capteur de sortie détecte une première position de l'aimant de sortie lorsque l'arbre de sortie est dans une première position correspondant à une première position de butée du mécanisme externe destiné à être relié à l'arbre de sortie et détecte une deuxième position de l'aimant de sortie lorsque l'arbre de sortie est dans une deuxième position correspondant à une deuxième position de butée du mécanisme externe destiné à être relié à l'arbre de sortie et dans lequel l'étape de génération des signaux de commande pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique est réalisée également en fonction des signaux dudit, au moins un, capteur de sortie.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure la représente un schéma d'un dispositif de détection angulaire du rotor d'un moteur électrique comprenant trois capteurs à effet Hall selon l'état de la technique,
- La figure îb représente un diagramme des signaux fournis par les capteurs de la figure la et des signaux de commande des bobines d'excitation électromagnétique du moteur électrique,
la figure 2 représente un schéma d'un moto-réducteur, les figures 3a, 3b et 3c représentent des schémas fonctionnels d'un moteur électrique,
la figure 4 représente un schéma d'un capteur à effet Hall associé à un aimant de commande selon un premier mode de réalisation,
la figure 5 représente un graphique du signal fourni par le capteur à effet Hall de la figure 4 en fonction de la position angulaire du rotor ainsi que les signaux de commande des bobines d'excitation électromagnétique,
la figure 6 représente deux capteurs à effet Hall associés à un aimant de commande selon un deuxième mode de réalisation,
la figure 7 représente un graphique des signaux fournis par les capteurs à effet Hall de la figure 6 en fonction de la position angulaire du rotor ainsi que les signaux de commande des bobines d'excitation électromagnétique, la figure 8a représente un premier capteur à effet Hall associé à un premier aimant de commande selon un troisième mode de réalisation, la figure 8b représente un deuxième capteur à effet Hall associé à un deuxième aimant de commande selon le troisième mode de réalisation, - la figure 8c représente une vue schématique du premier et du deuxième capteurs à effet Hall associés à un premier et un deuxième aimants de commande et leur positionnement par rapport à l'axe du rotor,
la figure 9 représente un graphique des signaux fournis par les capteurs à effet Hall de la figure 8 en fonction de la position angulaire du rotor ainsi que les signaux de commande des bobines d'excitation électromagnétique,
La figure 10 montre une représentation schématique d'un pare- brise est des positions de butée d'un bras d'essuyage,
les figures 11a, 11b et 11c représentent un mécanisme réducteur comprenant deux capteurs à effet hall disposés au niveau de sa roue dentée dans trois positions distinctes.
Sur toutes les figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou second élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et second critère etc. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tels critères.
La figure 2 représente un exemple d'un moto-réducteur loi destiné à équiper un système d'essuyage de véhicule automobile.
Le moto-réducteur loi comprend un carter 102 sur lequel est monté un moteur électrique 103 couplé à un mécanisme réducteur 104 ayant un rapport de réduction prédéfini, par exemple typiquement un rapport 1/69.
Le mécanisme réducteur 104 comprend une vis sans fin 107 entraînée en rotation par le moteur électrique 103 et une roue dentée 108 solidaire d'un arbre de sortie 109 monté mobile en rotation suivant un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation de la vis sans fin 107.
Le mécanisme réducteur 104 est agencé de manière à ce que la vis sans fin 107 coopère par engrènement avec la roue dentée 108, de sorte que l'arbre de sortie 109 est en mesure d'être entraîné indirectement en rotation par le moteur électrique 103.
L'arbre de sortie 109 est généralement relié soit directement soit via une timonerie à un bras d'essuyage sur lequel est fixé un balai d'essuyage.
Dans le cadre de la présente invention, le moteur électrique 103 est un moteur électrique à courant continu sans balais (« brushless motor » en anglais).
Comme représenté sur la figure 3a qui représente une vue schématique en coupe transversale, le moteur électrique 103 comprend un stator 13 de forme cylindrique au centre duquel vient se loger un rotor 15.
Le rotor 15 est monté mobile en rotation autour de l'axe central X du moteur électrique 103 et comprend un aimant permanent 16 dont les pôles magnétiques sont représentés par les lettres N pour le pôle Nord et S pour le pôle Sud. Cependant, la présente invention ne se limite pas à un aimant permanent 16 du rotor 15 comprenant une paire de pôles magnétiques mais s'étend également à un aimant permanent comprenant un nombre de paires de pôles magnétiques plus élevé.
Le stator 13 comprend des bobines d'excitation électromagnétique 17 disposées autour du rotor 15. Les bobines d'excitation électromagnétique 17 sont réparties régulièrement sur la circonférence du stator 13. Le moteur électrique 103 est ici un moteur triphasé dont les phases sont notées A, B et C. Les bobines d'excitation électromagnétique 17 sont au nombre de six (deux bobines étant associées pour former une phase) et sont reliées selon un montage en étoile ou montage Y.
Bien entendu, un nombre différent de bobines d'excitation électromagnétique 17 ainsi qu'un montage différent, par exemple en triangle peuvent également être utilisé.
Comme représenté sur la figure 3b, les bobines d'excitation électromagnétique 17 peuvent être alimentées par un onduleur 19 géré par une unité de commande 21.
L'onduleur 19 comprend par exemple trois branches notées Βι, B2 et B3 destinées à alimenter les phases respectives A, B et C du stator 13.
Chaque branche Βι, B2 ou B3 comprend deux interrupteurs 23 dont la commutation entraîne l'alimentation ou non des bobines d'excitation électromagnétique 17 de la phase A, B ou C associée.
Les interrupteurs 23 de l'onduleur 19 sont pilotés par l'unité de commande 21 pour obtenir une séquence de six étapes de commutation représentées par des flèches numérotées de 1 à 6 sur la figure 3c.
La première étape 1 correspond au passage du courant de la phase A à la phase B, la deuxième étape 2 correspond au passage du courant de la phase C à la phase B, la troisième étape 3 correspond au passage du courant de la phase C à la phase A, la quatrième 4 correspond au passage du courant de la phase B à la phase A, la cinquième étape 5 correspond au passage du courant de la phase B à la phase C et la sixième étape 6 correspond au passage du courant de la phase A à la phase C.
Les six étapes de commutation correspondent à une rotation de 3600 électriques, c'est-à dire une rotation complète de 3600 du rotor 15 dans le cas où l'aimant permanent 16 comprend une seule paire de pôles magnétiques, appelée ici paire de pôles du moteur. Dans le cas d'un aimant permanent 16 comprenant deux paires de pôles magnétiques, les six étapes de commutation, correspondant à 3600 électriques, correspondent à une rotation de 1800 du rotor 15 et dans le cas d'un aimant permanent 16 comprenant trois paires de pôles, les six étapes de commutation, correspondant à 3600 électriques, correspondent à une rotation de 1200 du rotor 15. Le passage d'une commutation à une autre est donc réalisé à chaque rotation d'un angle de 6o° électriques du rotor 15.
A chaque étape, le courant passe à travers deux phases tandis que la troisième a un potentiel flottant. La séquence des six étapes de commutation permet la création d'un champ magnétique tournant au niveau du stator 13 qui permet l'entraînement en rotation du rotor 15. Bien que ce schéma de commutation en six étapes soit le plus connu avec une conduction des phases de 1200 et une non excitation de 6o°, la présente invention ne se limite pas à ce seul schéma de commutation mais s'étend également à des autres types de commutation par exemple avec une conduction des phases de 1800 ou intermédiaires ou différents dosage d'excitation pendant la conduction pouvant aller jusqu'à une progression sinusoïdale.
Le moteur électrique 103 comprend également un dispositif de détermination de la position angulaire du rotor 25 (voir figure 3b) connecté à l'unité de commande 21 pour permettre à l'unité de commande 21 de déterminer les différents instants de commutation et commander en conséquence les interrupteurs 23 de l'onduleur 19.
Le dispositif de détermination de la position angulaire du rotor 25 est configuré pour déterminer la position du rotor 15 par rapport au stator 13 à partir d'au moins un capteur à effet Hall associé à un aimant de commande solidaire en rotation du rotor 15.
La position angulaire du rotor 15 ainsi déterminée est ensuite transmise par le dispositif 25 de détermination de la position angulaire du rotor 15 vers l'unité de commande 21 pour permettre la détermination des instants de commutation de l'onduleur 19.
De plus, le moto-réducteur 101 comprend également une unité de traitement 26 connectée au dispositif 25 de détermination de la position angulaire du rotor 15 et à l'unité de commande 21 et configurée pour déterminer la position angulaire de l'arbre de sortie 109 à partir de la position angulaire du rotor 15 déterminée en prenant en compte le rapport de réduction prédéfini du mécanisme réducteur 104. La position angulaire de l'arbre de sortie 109 est ensuite utilisée par l'unité de commande 21 pour déterminer la vitesse de rotation à appliquer au rotor 15 et en particulier pour déterminer les instants où le bras d'essuyage arrive dans une position de butée et pour lesquels le sens de rotation du moteur électrique 103 doit être inversé. l) Détermination des instants de commutation de l'onduleur 19
A) Premier mode de réalisation : un seul capteur à effet Hall 27
En se référant aux figures 4 et 5, selon un premier mode de réalisation, le moteur électrique 103 comprend un seul capteur à effet Hall 27. Cet unique capteur 27 est utilisé par le dispositif 25 de détermination de la position angulaire du rotor 15, ceci notamment pour déterminer la position du rotor 15 pour les vitesses de rotation faibles, c'est-à-dire inférieures à un seuil prédéterminé, par exemple pour des vitesses inférieures à 10 % de la vitesse maximale du moteur électrique 103. Il s'agit ici de la phase de démarrage du moteur électrique 103 à courant continu sans balai.
Pour les vitesses de rotation égales ou supérieures au seuil prédéterminé, c'est- à-dire après la phase de démarrage, le dispositif 25 de détermination de la position angulaire du rotor 15 peut déterminer la position angulaire du rotor 15 à partir des forces contre électromotrices mesurées au niveau des bobines d'excitation électromagnétiques 17.
La force contre électro-motrice est mesurée au niveau d'une bobine 17 non alimentée. Par exemple dans le cas de l'étape 1 de la figure 3c, le courant est transmis de la phase A vers la phase B de sorte que la force contre électromotrice est mesurée au niveau de la bobine d'excitation électromagnétique 17 associée à la phase C. La mesure de la force contre électromotrice est ensuite transmise au dispositif 25 de détermination de la position angulaire du rotor 15.
Le dispositif 25 de détermination de la position angulaire du rotor 15 compare alors la valeur de la force contre électromotrice mesurée à un seuil prédéterminé associé à une position prédéterminée du rotor 15. Par exemple, dans le cas d'une alimentation symétrique, l'instant de commutation correspond au passage à zéro (passage d'un niveau positif à un niveau négatif ou l'inverse) de la valeur de tension de la force contre-électromotrice aux bornes de la bobine d'excitation électromagnétique 17 non alimentée.
De plus, les forces contre électromotrices mesurées peuvent être utilisées pour corriger voire étalonner le capteur à effet Hall 27.
Selon une variante, on peut continuer à exploiter la position du rotor 15 déterminée à partir des signaux délivrés par le capteur à effet Hall 29 même pour les vitesses de rotation égales ou supérieures au seuil prédéterminé.
Le capteur à effet Hall 27 est disposé au niveau du stator 13 et est associé à un aimant de commande 29 solidaire en rotation du rotor 15 comme représenté sur la figure 4.
L'aimant de commande 29 possède un nombre de pôles magnétiques égal à trois fois le nombre de pôles magnétiques du rotor 15. Dans le cas présent, le nombre de pôles de l'aimant de commande 29 comprend donc six pôles magnétiques notés Ni, N2 et N3 pour les pôles nord et Si, S2 et S3 pour les pôles sud comme représenté sur la figure 4. Chaque pôle magnétique de l'aimant de commande 29 occupe une section angulaire de 6o°.
Du fait des six pôles magnétiques de l'aimant de commande 29, le capteur à effet Hall 27 peut détecter une position angulaire précise du rotor tous les 6o°. Le moteur électrique 103 est donc configuré de sorte que les changements d'état du signal fourni par l'unique capteur à effet Hall 27 correspondent aux changements de commutation de l'onduleur 19 comme représenté sur le graphique de la figure 5.
En effet, la figure 5 représente dans sa partie haute, le signal h issu du capteur à effet Hall 27 en fonction de la position angulaire a du rotor 15.
Les six étapes correspondant au cycle de commutation des bobines d'excitation électromagnétique 17 sont également représentées sur la partie inférieure de la figure 5·
Les changements d'état du signal h issu du capteur à effet Hall 27 permettent donc de déterminer les instants auxquels les changements de commutation de l'onduleur 19 doivent être opérés.
B) Deuxième mode de réalisation : deux capteurs à effet Hall 27a et 27b selon une première configuration
Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur les figures 6 et 7, le moteur électrique 103 comprend deux capteurs à effet Hall 27a et 27b associés à un aimant de commande 29 dont le nombre de pôles magnétiques est égal à trois fois le nombre de pôles magnétiques du rotor 15 et est donc similaire à l'aimant de commande 29 du premier mode de réalisation. Dans le cas présent, le nombre de pôles de l'aimant de commande 29 comprend donc six pôles magnétiques comme représenté sur la figure 6. Les deux capteurs à effet Hall 27a et 27b sont par exemple disposés autour du rotor 15 et décalés d'une position angulaire telle que les signaux issus des deux capteurs à effet Hall 27a et 27b sont décalés d'un angle de 900 électriques, c'est-à-dire un décalage de 300 dans le cas d'un aimant de commande 29 comprenant trois paires de pôles magnétiques.
Le moteur électrique 103 est par ailleurs similaire au premier mode de réalisation et seules les différences de fonctionnement vont maintenant être décrites.
Le moteur électrique 103 est configuré de sorte que les changements d'état du signal fourni par l'un des deux capteurs à effet Hall 27a ou 27b, par exemple le capteur 27b, correspondent aux changements de commutation de l'onduleur 19 comme représenté sur le graphique de la figure 7.
Les deux capteurs à effet Hall 27a et 27b disposés à 300 permettent donc d'obtenir une détection de la position du rotor 15 tous les 300.
Les six étapes correspondant au cycle de commutation des bobines d'excitation électromagnétique 17 sont également représentées sur la partie basse de la figure 7.
Ainsi, l'un des capteurs à effet Hall, par exemple le capteur 27b, permet de fournir les instants de changements de commutation de l'onduleur 19 comme dans le premier mode de réalisation et l'autre capteur à effet Hall, par exemple le capteur 27a, permet d'obtenir le sens de rotation du rotor 15.
Les forces contre électromotrices mesurées peuvent également être utilisées pour déterminer la position du rotor 15 et pour corriger et/ou pour étalonner les capteurs à effet Hall 27a et 27b.
C) Troisième mode de réalisation : deux capteurs à effet Hall 27a et 27b selon une deuxième configuration. Selon un troisième mode de réalisation illustré sur les figures 8a, 8b et 9, le moteur électrique 103 comprend un premier capteur à effet Hall 27a associé à un premier aimant de commande 29a comprenant un nombre de paires de pôles magnétiques égal à neuf fois le nombre de paires de pôles du moteur et un deuxième capteur à effet Hall 27b associé à un deuxième aimant de commande 29b comprenant un nombre de paires de pôles magnétiques égale à trois fois le nombre de paires de pôles du moteur électrique 103. Dans le cas présent, le nombre de pôles du premier aimant de commande 29a comprend 18 pôles magnétiques notés Ni, N2, N3, N4, N5, N6, N7, N8 et N9 pour les pôles nord et Si, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8 et S9 pour les pôles sud comme représenté sur la figure 8a. Chaque pôle magnétique du premier aimant de commande 29a occupe une section angulaire de 200. Le nombre de pôles du deuxième aimant de commande 29b comprend six pôles magnétiques notés Ni, N2 et N3 pour les pôles nord et Si, S2 et S3 pour les pôles sud comme représenté sur la figure 8a. Chaque pôle magnétique du deuxième aimant de commande 29b occupe une section angulaire de 6o°. Le premier 29a et le deuxième 29b aimants de commande sont solidaires en rotation du rotor 15 et disposés coaxialement comme représenté sur la figure 8b.
Le moteur électrique 103 est par ailleurs similaire au deuxième mode de réalisation et seules les différences de fonctionnement vont maintenant être décrites.
Le moteur électrique 103 est par exemple configuré de sorte que les changements d'état du signal h_b fourni par le deuxième capteur à effet Hall 27b correspondent aux changements de commutation de l'onduleur 19 comme représenté sur le graphique de la figure 9.
Le premier capteur à effet Hall 27a et le premier aimant de commande 29a sont par exemple configurés de sorte que les changements d'état du deuxième capteur à effet Hall 29b se produisent à mi-temps entre deux changements d'état du premier capteur à effet Hall 27a comme représenté sur la figure 9.
Le deuxième capteur à effet Hall 27b permet ainsi de fournir les instants des changements de commutation de l'onduleur 19 et le premier capteur à effet Hall 27a permet de déterminer le sens de rotation du rotor 15. La combinaison des deux capteurs 27a et 27b permet d'obtenir la position du rotor tous les io° ou 200.
Les six étapes correspondant au cycle de commutation des bobines d'excitation électromagnétique 17 sont également représentées sur la partie basse de la figure 9.
Comme pour le deuxième mode de réalisation, les forces contre électromotrices mesurées peuvent également être utilisées pour déterminer la position du rotor 15 et pour corriger et/ou étalonner les capteurs à effet Hall 27a et 27b. D'autres modes de réalisation comprenant un ou deux capteurs à effet Hall 27, 27a, 27b associés à un ou deux aimants de commande 29, 29a, 29b comprenant un nombre de pôles magnétiques plus ou moins grand sont également envisageables dans le cadre de la présente invention. Les capteurs à effet Hall 27, 27a, 27b permettant de déterminer les instants de commutation de l'onduleur 19.
En pratique, le dispositif 25 de détermination de la position angulaire du rotor 15, l'unité de commande 21 et l'unité de traitement 26 peuvent être combinés dans un équipement unique, par exemple un microprocesseur, un microcontrôleur, un ASIC (un circuit intégré spécifique à une application) ou tout autre moyen de traitement adapté connu de l'homme du métier.
De plus, il est à noter que l'exemple représenté pour les différents modes de réalisation correspond à un moteur électrique 103 à deux pôles magnétiques et un rapport de réduction unitaire mais la présente invention ne se limite pas à un tel exemple mais s'étend à d'autres configurations ayant un nombre de pôles magnétiques et un rapport de réduction différents.
2) Détermination de la position de l'arbre de sortie 109 du mécanisme réducteur 104
Comme indiqué précédemment, la position du rotor 15 déterminé par le dispositif 25 de détermination de la position angulaire du rotor 15 est transmise à l'unité de traitement 26 qui est configurée pour déterminer la position de l'arbre de sortie 109 du mécanisme réducteur 104. Cette détermination est réalisée en prenant en compte le rapport de réduction du mécanisme réducteur 104, par exemple 1/69 de sorte que 69 tours du rotor 15 correspondent à un tour de l'arbre de sortie 109 du mécanise réducteur 104. La position déterminée de l'arbre de sortie 109 du mécanisme réducteur 104 permet d'estimer la position du bras d'essayage 114 et ainsi de définir les instants où la vitesse de rotation doit être réduite ainsi que les instants où le sens de rotation du moteur électrique 103 doit être inversé pour que le bras d'essuyage fasse le mouvement de va-et-vient désiré. L'unité de traitement 26 est donc couplée à l'unité de commande 21 pour générer les signaux de commande permettant d'obtenir un changement du sens de rotation du moteur électrique 103 au niveau d'une position de butée prédéfinie de l'arbre de sortie 109 du mécanisme réducteur 104.
Le mécanisme comprend par exemple deux positions de butée notées A et B comme représenté sur la figure 10. Une première position de butée A correspond par exemple à une position du bras d'essuyage basse proche du bord inférieure du pare- brise 112 ou de la vitre associé au bras d'essuyage 114. La deuxième position de butée B correspond par exemple à une position haute de changement de direction du bras d'essuyage 114 lorsque ce dernier est en fonctionnement.
Ainsi, à partir des signaux issus du ou des capteurs à effets Hall 17, 27a, 27b, l'unité de traitement 26 peut déterminer le nombre de tours réalisés par le rotor 15 et en déduire la position du bras d'essuyage 114 à partir du rapport de réduction.
Cependant, un tel fonctionnement peut ne pas être satisfaisant, notamment si le bras d'essuyage 114 n'est pas ramené à une position de repos prédéterminée, par exemple la position A à chaque désactivation du système d'essuyage. En effet, il est nécessaire à l'unité de commande 11 de connaître la position du bras d'essuyage 114 lors de l'activation du système d'essuyage pour pouvoir commander correctement le moteur électrique 113 du moto-réducteur 101.
Pour cela, il est possible d'utiliser au moins un capteur à effet Hall supplémentaire dit capteur de sortie associé à un ou plusieurs aimants de commande dits aimants de sortie couplés en rotation à l'arbre de sortie 109 du mécanisme réducteur 104. Le ou les capteurs et aimants de sortie permettent par exemple de déterminer les positions de butée. Le ou les capteurs de sortie sont par exemple connectés à l'unité de traitement 26.
La figure 11a représente un exemple de réalisation comprenant deux capteurs à effet Hall de sortie 127a et 127b et un aimant de commande 129 comprenant deux pôles sud Si et S2 situés au niveau des positions de butée de la roue dentée 108 associé à l'arbre de sortie 109 et un pôle nord N situé entre les deux pôles sud Si et S2.
Les figures 11b et 11c représentent la roue dentée 108 respectivement dans une première et une deuxième positions de butée. L'utilisation de deux capteurs à effet Hall 127a et 127b permet de détecter la présence d'une butée et de déterminer s'il s'agit de la première ou de la deuxième butée. En effet, lorsque la roue dentée 108 est dans la première position de butée (fig.iib), le premier capteur de sortie 127a est en regard du pôle sud Si et le deuxième capteur de sortie 127b est en regard du pôle nord N tandis que dans la deuxième position de butée (fig.nc), le premier capteur de sortie 127a est en regard du pôle nord N et le deuxième capteur de sortie 127b est en regard du pôle sud S2. Ainsi, suivant si un pôle sud est détecté par le premier 127a ou le deuxième 127b capteur de sortie, il est possible de déterminer si le bras d'essuyage est dans la première ou la deuxième position de butée. De plus, lors du fonctionnement du système d'essuyage, l'unité de traitement 26 peut déterminer la position du bras d'essuyage entre les deux positions de butée données par les capteurs de sortie 127a, 127b grâce au(x) capteur(s) à effet Hall 27, 27a, 27b associé(s) au rotor 15 comme décrit précédemment.
Ainsi, la présente invention permet de piloter de manière fiable un moto- réducteur 101 en utilisant un nombre restreint de capteurs à effet Hall 27, 27a, 27b, 127a, 127b. Ces capteurs à effet Hall 27, 27a, 27b, 127a, 127b permettent de déterminer à la fois la position du rotor 15 du moteur électrique 103 ainsi que la position de l'arbre de sortie 109 du mécanisme réducteur 104.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moto-réducteur (loi), notamment pour un système d'essuyage, comprenant :
- un moteur électrique (103) à courant continu sans balais comportant :
- un rotor (15),
- un stator (13) présentant des bobines (17) d'excitation électromagnétique du rotor (15),
- un dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) par rapport au stator (13),
- une unité de commande (21) configurée pour générer des signaux de commande pour alimenter les bobines (17) d'excitation électromagnétique en fonction de la position angulaire du rotor (15) déterminée par le dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15),
- un mécanisme réducteur (104) relié d'un côté au rotor (15) du moteur électrique (103) et de l'autre côté à un arbre de sortie (109) destiné à être relié à un mécanisme externe, notamment un système d'essuyage, le mécanisme réducteur (104) présentant un rapport de réduction prédéfini,
caractérisé en ce que ledit dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) comprend au moins un capteur à effet Hall (27, 27a, 27b) associé à un aimant de commande (29, 29a, 29b) solidaire en rotation du rotor (15) et en ce que le moto-réducteur (101) comprend également une unité de traitement (26) connectée au dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) et configurée pour déterminer la position angulaire de l'arbre de sortie (109) à partir de la position angulaire du rotor (15) déterminée en prenant en compte le rapport de réduction prédéfini du mécanisme réducteur (104).
2. Moto-réducteur (101) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) comprend deux capteurs à effet Hall (27a, 27b) associés respectivement à un aimant de commande (29, 29a, 29b) solidaire en rotation du rotor (15).
3. Moto-réducteur (loi) selon la revendication ι ou 2, dans lequel l'aimant de commande (29, 29a, 29b) comprend un nombre de paires de pôles supérieur au nombre de paires de pôles magnétique du rotor (15) du moteur électrique (103) à courant continu sans balais.
4. Moto-réducteur (101) selon la revendication 3 en combinaison avec la revendication 1, dans lequel le dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) comprend un unique capteur à effet Hall (27) associé à un aimant de commande (29) comprenant un nombre de paires de pôles égal à trois fois le nombre de paires de pôles magnétiques du rotor (15) du moteur électrique (103), les pôles de l'aimant de commande (29) étant configurés pour être en phase avec les pôles magnétiques du rotor (15) du moteur électrique (103) de sorte que les changements d'états du capteur à effet Hall (27) sont synchronisés avec les changements d'état des signaux de commande générés par l'unité de commande (21) pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique (17).
5. Moto-réducteur (101) selon la revendication 3, dans lequel le dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) comprend deux capteurs à effet Hall (27a, 27b) associés à un aimant de commande (29) comprenant un nombre de paires de pôles égal à trois fois le nombre de paires de pôles magnétique du rotor (15) du moteur électrique (103), les deux capteurs (27a, 27b) étant décalés d'un angle de 300, les pôles magnétique du rotor (15) de l'aimant de commande (29) étant configurés pour être en phase avec les pôles magnétiques du rotor (15) de sorte que les changements d'états de l'un des capteurs à effet Hall (27a, 27b) sont synchronisés avec les changements d'état des signaux de commande générés par l'unité de commande (21) pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique (17).
6. Moto-réducteur (101) selon la revendication 3, dans lequel le dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) comprend deux capteurs à effet Hall (27a, 27b), le premier capteur à effet hall (27a) étant associé à un premier aimant de commande (29a) comprenant un nombre de paires de pôles égal à trois fois le nombre de paires de pôles magnétiques du rotor (15) du moteur électrique (103), le deuxième capteur à effet hall (27b) étant associé à un deuxième aimant de commande (29b) comprenant un nombre de paires de pôles égal à neuf fois le nombre de paires de pôles magnétiques du rotor (15) du moteur électrique (103), les pôles du premier aimant de commande (29) étant configurés pour être en phase avec des pôles magnétiques du rotor (15) du moteur électrique (103) de sorte que les changements d'états du premier capteur à effet Hall (27a) sont synchronisés avec les changements d'état des signaux de commande générés par l'unité de commande (21) pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique (17), le deuxième capteur à effet Hall (27b) et le deuxième aimant de commande (29b) étant configurés de sorte que les changements d'état du premier capteur à effet Hall (27a) se produisent à mi-temps entre deux changements d'état du deuxième capteur à effet Hall (27b).
7. Moto-réducteur (101) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) par rapport au stator (13) est configuré pour :
- déterminer la position angulaire du rotor (15) à partir des signaux issus du ou des capteur(s) à effet Hall (27, 27a, 27b) pour des vitesses de rotation du rotor inférieures à un seuil prédéterminé, et pour
- déterminer la position angulaire du rotor (15) à partir d'une mesure des forces contre-électromotrices issues des bobines d'excitation électromagnétique (17) pour des vitesses de rotation du rotor (15) égales ou supérieures au seuil prédéterminé.
8. Moto-réducteur (101) selon la revendication 7, dans lequel la force contre- électromotrice de la, au moins une, bobine d'excitation électromagnétique (17) non alimentée est mesurée et transmise au dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15), ledit dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) étant configuré pour comparer la valeur de la force contre-électromotrice mesurée à un seuil prédéterminé associé à une position prédéterminée du rotor (15).
9. Moto-réducteur (101) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le dispositif de détermination de la position angulaire du rotor (15) est configuré pour corriger la mesure angulaire issue du ou des capteur(s) à effet Hall (27, 27a, 27b) à partir de la mesure des forces contre-électromotrices des bobines d'excitation électromagnétique (17) de manière à étalonner le ou les capteurs à effet Hall (27, 27a, 27b) à partir desdites mesures des forces contre-électromotrices.
10. Moto-réducteur (101) selon l'une des revendications précédentes, comprenant également un aimant supplémentaire dit aimant de sortie (129) solidaire en rotation de l'arbre de sortie (109) et au moins un capteur à effet Hall supplémentaire dit capteur de sortie (127a, 127b) associé à l'aimant de sortie (129), le, au moins un, capteur de sortie (127a, 127b) et l'aimant de sortie (129) étant configurés de sorte que le, au moins un, capteur de sortie (127a, 127b) détecte une première position de l'aimant de sortie (129) correspondant à une première position de butée du mécanisme externe destiné à être relié à l'arbre de sortie (109) et une deuxième position de l'aimant de sortie (129) correspondant à une deuxième position de butée du mécanisme externe destiné à être relié à l'arbre de sortie, le, au moins un capteur de sortie (127a, 127b) étant connecté à l'unité de commande (21) et ladite unité de commande (21) étant configurée pour générer les signaux de commande en fonction également des signaux issus dudit, au moins un, capteur de sortie (127a, 127b).
11. Système d'essuyage, notamment pour véhicule automobile comprenant un moto-réducteur (101) selon l'une des revendications précédentes.
12. Procédé de commande d'un moteur électrique (103) d'un moto-réducteur (101), notamment pour systèmes d'essuyage, le moto-réducteur (101) comprenant :
- un moteur électrique (101) à courant continu sans balais comprenant :
- un rotor (15),
- un stator (13) présentant des bobines d'excitation électromagnétique (17) du rotor (15),
- un mécanisme réducteur (104) relié d'un côté au rotor (15) du moteur électrique (103) et de l'autre côté à un arbre de sortie (109) destiné à être relié à un mécanisme externe, notamment un système d'essuyage, le mécanisme réducteur (104) présentant un rapport de réduction prédéfini,
- un dispositif (25) de détermination de la position angulaire du rotor (15) par rapport au stator (13) comprenant au moins un capteur à effet Hall (27, 27a, 27b) associé à un aimant de commande (29, 29a, 29b) solidaire en rotation du rotor (15),
ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
(a) pour des vitesses de rotation du rotor inférieures à un seuil prédéterminé :
- on détermine la position angulaire du rotor (15) à partir des signaux issus du ou des capteur(s) à effet Hall (27, 27a, 27b),
(b) pour des vitesses de rotation du rotor égales ou supérieures au seuil prédéterminé,
- on détermine la position angulaire du rotor (15) à partir d'une mesure des forces contre-électromotrices issues des bobines d'excitation électromagnétique (17),
- on génère des signaux de commande pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique (17) en fonction de la position angulaire du rotor (15) déterminée lors des étapes précédentes,
- on détermine la position angulaire de l'arbre de sortie (109) à partir de la position angulaire du rotor (15) déterminée lors des étapes précédentes et en prenant en compte le rapport de réduction prédéfini du mécanisme réducteur (104).
13. Procédé de commande d'un moteur électrique (103) d'un moto-réducteur (101) selon la revendication précédente, dans lequel on corrige la mesure angulaire du ou des capteur(s) à effet Hall (27, 27a, 27b) à partir de la mesure des forces contre électromotrices issus des bobines (17) d'excitation électromagnétique du rotor (15).
14. Procédé de commande selon la revendication 12 ou 13 dans lequel le moto- réducteur (101) comprend également un aimant supplémentaire dit aimant de sortie (129) disposé au niveau de l'arbre de sortie (109) du mécanisme réducteur (104) et au moins un capteur à effet Hall supplémentaire dit capteur de sortie (127a, 127b) associé à l'aimant de sortie (129), le, au moins un, capteur de sortie (127a, 127b) et le, au moins un, aimant de sortie (129) étant configurés de sorte que le, au moins un, capteur de sortie (127a, 127b) détecte une première position de l'aimant de sortie (129) lorsque l'arbre de sortie (109) est dans une première position correspondant à une première position de butée du mécanisme externe destiné à être relié à l'arbre de sortie (109) et détecte une deuxième position de l'aimant de sortie (129) lorsque l'arbre de sortie (109) est dans une deuxième position correspondant à une deuxième position de butée du mécanisme externe destiné à être relié à l'arbre de sortie (109) et dans lequel l'étape de génération des signaux de commande pour alimenter les bobines d'excitation électromagnétique (17) est réalisée également en fonction des signaux dudit, au moins un, capteur de sortie (127a,
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