FR2696884A1 - Procédé et dispositif de commande d'un moteur électrique, notamment pour lève-vitre d'automobile. - Google Patents

Abstract

Procédé et dispositif de commande d'un moteur électrique, notamment pour lève-vitre d'automobile. Il est du type comprenant au moins un commutateur d'alimentation du moteur (5, 6), un shunt résistif (9), fournissant une tension représentative du courant maximum passant dans le moteur, un premier circuit (21) délivrant, en sortie, un premier signal (S'4 ) un deuxième circuit de détection de blocage (11) délivrant en sortie, un signal (S3 ) de blocage du moteur, et un circuit d'inhibition susceptible de couper l'alimentation du moteur, et il est caractérisé en ce que le détecteur de blocage (11) conserve en mémoire une fraction du courant maximum (KIM ) lors de chaque démarrage du moteur, le signal de blocage (S3 ) délivré par ledit détecteur de blocage (11) étant appliqué à une première entrée d'une porte ET/OU (30) dont une deuxième entrée reçoit le signal (S'4 ), ladite fraction de courant maximum (KIM ) constituant une autre valeur de seuil pour la variation de-courant.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE COMBANDE D'UN MOTEUR ELECTRIQUE,
NOTAMMENT POUR LEVE-VITRE D'AUTOZOBILE
La présente invention concerne un procédé et dispositif de commande d'un moteur électrique, notamment pour lève-vitre d'automobile.

Les conditions de sécurité nécessitent, par exemple dans le cas d'une commande d'une vitre d'un véhicule, que le moteur soit arrêté ou que le sens de rotation soit inversé. Une telle commutation du moteur peut se produire fortuitement dans le cas où un obstacle empêche le libre mouvement de la vitre dans sa glissière, ou normalement lorsque ladite vitre est en butée de fin de course haute ou basse.

Divers dispositifs et procédés ont été préconisés.

Le procédé le plus utilisé consiste à arrêter le moteur ou inverser la marche dès qu'une grandeur dépendant d'une force appliquée sur la vitre, dépasse un seuil prédéterminé.

Un autre procédé consiste à arrêter la commande du moteur lorsqu'une pointe de courant traverse le moteur.

Mais une telle pointe se produisant au démarrage du moteur et lors de la présence d'un obstacle, il est nécessaire de procéder à une discrimination entre les deux causes. Toutefois, un tel procédé n'est pas satisfaisant car l'appel de courant fluctue en fonction des conditions de température, de résistance mécanique telle que celle provoquée par un givrage ou franchissement d'un point dur au cours de la montée ou descente de la vitre dans la coulisse, de tension d'alimentation (tension batterie entre 6 et 16V).

Dans le brevet FR No 2 461 388, il est décrit et représenté un dispositif qui permet de déterminer une grandeur dépendant d'une force et de la comparer à un seuil et qu'en cas de déplacement de ce seuil, l'augmentation de la grandeur (courant traversant le moteur) est mesurée, et d'engendrer un signal susceptible d'arrêter ou d'inverser la marche du moteur lorsque ladite augmentation est trop importante.

Mais un tel dispositif présente l'inconvénient de comparer la variation du courant par rapport à un seuil prédéterminé à l'avance, quelles que soient les conditions d'utilisation du moteur, puis de mesurer et de comparer à nouveau les écarts d'intensité du courant lors d'une variation rapide par rapport, à nouveau, à un autre seuil prédéterminé. L'électronique nécessaire est relativement compliquée en raison des nombreux comparateurs à utiliser, avec leurs circuits associés. De plus, les temps de réponse sont relativement longs. Or, la première exigence d'un système de sécurité est de couper ou d'inverser le sens du moteur peu de temps après la détection d'un obstacle.

Un autre procédé et dispositif de mise en oeuvre sont décrits dans la demande européenne déposée au nom de la demanderesse, sous le n 0 267 064. Le procédé consiste à détecter et à conserver en mémoire, pour chaque cycle de commande, le niveau maximum du courant de démarrage du moteur et à couper l'alimentation du moteur ou blocage de celui-ci, en réponse à l'apparition d'un appel de courant de niveau sensiblement égal, par comparaison avec le niveau de courant maximum de démarrage qui a été mémorisé.

Ce procédé et le dispositif - détecteur de blocageconviennent parfaitement pour bloquer le moteur et délivrer un signal de blocage du moteur. Toutefois, il faut noter que le blocage ou que le signal de blocage ne sont engendrés que lorsque l'appel de courant est sensiblement égal au courant maximum de démarrage mémorisé. De plus, il n'y a pas un circuit de détection d'obstacle qui déclencherait, de lui-même, la mise hors circuit du moteur.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer un procédé et un dispositif qui améliorent considérablement la sécurité des usagers quel que soit le moment où l'obstacle apparaît, tout en faisant une discrimination rapide entre un obstacle naturel, tel que point dur, et un obstacle accidentel, tel qu'un doigt pincé entre le bord libre de la vitre et le cadre de la fenêtre.

La présente invention a pour objet un dispositif de commande d'un moteur électrique, notamment pour lèvevitre d'automobile, du type comprenant au moins un commutateur d'alimentation du moteur, un shunt résistif, placé en série sur le circuit du moteur et fournissant une tension de mesure représentative du courant passant dans le moteur, un premier circuit de détection de variation du courant relié audit shunt, ledit circuit de détection de variation du courant délivrant, en sortie, un premier signal représentatif de la variation du courant par rapport à une valeur de seuil, un deuxième circuit de détection de blocage qui est alimenté à partir de la tension de shunt et qui délivre, en sortie, un signal de blocage du moteur, et un circuit d'inhibition susceptible de couper l'alimentation du moteur, et il est caractérisé en ce que le détecteur de blocage conserve en mémoire une fraction du courant maximum lors de chaque démarrage du moteur, le signal de blocage délivré par ledit détecteur de blocage étant appliqué à une premiè re entrée d'une porte ET/OU dont une deuxième entrée reçoit le signal délivré par ledit circuit de détection d'obstacle, ladite fraction de courant maximum constituant une autre valeur de seuil pour la variation de courant.

Un avantage de la présente invention réside dans le fait que seule une fraction du courant maximum est mémorisée, à chaque cycle de fonctionnement du moteur, ce qui permet non seulement de prendre en considération les conditions de fonctionnement du moteur, susceptibles de varier ou d'évoluer dans le temps, mais également de faire réagir rapidement les circuits de détection et/ou de blocage, simultanément ou indépendamment l'un de l'autre, ce qui renforce la sécurité de l'usager.

Selon une autre caractéristique de l'invention, un capteur de fin de course est intégré dans une commande mécanique de déplacement de la vitre, ledit capteur de fin de course coopérant avec un curseur mobile se dépla çant d'un même mouvement que ladite vitre dans sa coulisse de guidage.

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une représentation synoptique d'un mode de réalisation d'un lève-vitre.

La figure 2 est une représentation synoptique d'un détecteur de blocage selon l'invention.

La figure 3 est une représentation synoptique d'un détecteur d'obstacle selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 4 est une représentation schématique des signaux générés dans un détecteur d'obstacle selon l'invention.

La figure 5 est une représentation schématique du dispositif selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 6 est une représentation schématique des courbes représentatives des signaux délivrés par les détecteurs de blocage et d'obstacles dans le cas d'une force progressive appliquée sur la vitre.

La figure 7 est une représentation schématique d'une commande de lève-vitre associée au dispositif selon l'invention.

La figure 8 est une représentation schématique d'un autre mode de réalisation d'un détecteur d'obstacle.

Sur les figures 1 et 5 est représenté schématiquement un dispositif de lève-vitre impulsionnel selon la présente invention. Un moteur 1, alimenté en courant à partir d'une source qui est matérialisée par une borne 2 qui est le plus souvent la borne positive d'une batterie, disposée dans le véhicule. Le moteur 1 est relié par une liaison 3 à un capteur de fin de course 4, de butée haute, de ladite vitre et le sens de rotation dudit moteur est commuté au moyen d'interrupteurs 5 et 6, respectivement de montée et de descente, qui sont connectés à des relais 7 et 8. Un shunt 9, monté en série avec le moteur 1, est utilisé pour prélever une tension V qui est représentative du courant traversant le moteur 1.

Une électronique intégrée est connectée aux divers points de connexion de manière habituelle et elle est désignée dans son ensemble par la référence 10 sur la figure 1.

Selon une caractéristique de l'invention, on utilise un détecteur de blocage 11, représenté schématiquement sur la figure 2. La tension V, aux bornes du shunt 9, est appliquée sur un amplificateur 12 qui délivre, en sortie, un signal S1, qui est envoyé d'une part, à travers une liaison 13, à une entrée d'un comparateur 14, et d'autre part, à l'entrée d'un atténuateur 15 de facteur d'atténuation K, par exemple égal à 75 % . La valeur maximum du signal KS1, délivré par l'atténuateur est mémorisée dans un circuit de mémorisation usuel 16. Le signal mémorisé S2 = MAX (KS1), est adressé au comparateur 14 qui le compare avec le signal S1. Le signal S3 issu du comparateur, constitue le signal de blocage.

Sur la figure 2, sont également tracées les courbes 17 et 18, représentatives des signaux Si et S2, donnés par le courant I en fonction du temps t et traversant le moteur 1, ainsi que les formes des autres signaux délivrés par le détecteur de blocage.

La courbe 17 présente un pic de courant 19 qui représente le niveau d'appel du courant maximum traversant le moteur 1, peu après le démarrage, et dont la valeur est égale à IX, cette valeur IM dépendant des conditions d'environnement, de l'état intrinsèque du moteur et de la transmission, et du niveau d'alimentation. Au bout d'un temps t, le courant décroît très rapidement pour se stabiliser à une valeur Im (partie 17a) qui correspond à un régime normal du moteur pendant le mouvement de la vitre dans sa coulisse.

La courbe 18 présente une partie 18b de pente correspondant sensiblement à la partie 17b de la courbe 17 et un palier 18a dont la valeur de l'ordonnée est égale à
KI.

Lorsqu'un appel de courant se produit dans le moteur, provoqué, par exemple par un obstacle ou une butée de fin de course, la courbe 17 présente alors une variation rapide de courant (partie 17c). L'intersection de la partie 17c avec le palier 18a, au point 20 provoque un signal de blocage S3 et quelques dizaines de millisecondes plus tard, le moteur 1 est arrêté ou change de sens de mouvement, vers la descente.Le procédé selon l'invention et qui consiste à ne mémoriser qu'une fraction (RI) de l'appel de courant maximum (I) est particulièrement intéressante dans la mesure où il permet de déclencher un signal de blocage avant que la partie 17c de la courbe 17 n'ait atteint son maximum, comme c'est le cas des dispositifs connus où le seuil de référence est déterminé par la valeur maximum IM du courant traversant le moteur. Lorsque le moteur est arrêté, une remise à zéro 21 permet de ramener le circuit de mémorisation à un niveau stable de façon qu'une autre valeur puisse être mémorisée lors du cycle de fonctionnement suivant du moteur.Ainsi, on mémorise un signal ou une fraction de courant qui dépend, à chaque cycle de fonctionnement, des conditions particulières dudit cycle de fonctionnement, et non pas une valeur ou seuil indépendants des conditions de fonctionnement particulières du moteur.

Le circuit de détection d'obstacle 21 est représenté schématiquement sur la figure 3, avec les courbes correspondantes comme à propos de la figure 2.

Un amplificateur 22 reçoit également la tension shunt V et délivre, en sortie, un signal S'1 qui est appliqué directement à une première entrée d'un comparateur 23 et sous la forme d'un signal S'2, mais avec un certain retard, à une deuxième entrée dudit comparateur 23.

Un circuit 24 résisto-capacitif est interposé entre l'amplificateur 22 et ladite deuxième entrée du comparateur 23. Le circuit 24 comprend deux résistances en parallèle R1 et R2 et une capacité C, qui sont choisies de telle sorte que R1C R2C. Un commutateur électronique 25 est prévu dans le montage parallèle des résistances R et R2. Ce commutateur est fermé pendant la phase de démarrage et s'ouvre, après un certain retard qui est, en fait, la temporisation 26 de démarrage choisie (t1 ou t'1), par un signal de montée délivré après commutation du poussoir de montée du lève-vitre.

Le comparateur 23 compare les signaux S'î et S 12 et délivre un signal S's qui, après temporisation, devient un signal d'obstacle S'.

Lors de la commande de la montée de la vitre, après le temps de démarrage tll, l'appel de courant dans le moteur est situé à un niveau I' qui est sensiblement égal au IX précédent puisque c'est la même tension de shunt V qui est appliquée. La valeur I' correspond au pic 27 de la courbe 28 de variation de courant en fonction du temps t. Après le temps t'1, la courbe 28 présente un palier bas 28a.A l'apparition d'un obstacle, il y a un appel de courant qui se traduit, sur la courbe 28 par une variation rapide 28b qui correspond à une modification de signal S 12. Le comparateur 23 compare les deux signaux S'1 et S12 et lorsque le signal S' se différencie nettement du signal S 12 c'est-à-dire lorsque le signal S'z n'est plus dans la zone de battement du signal
S'1 (figure 4), il délivre un signal actif S' 3 qui, après être resté actif pendant un certain temps, par exemple lo ms, est délivré sous la forme d'un signal de détection S',. Cela a été rendu possible par un filtrage dynamique grâce au circuit 24.De plus, il faut noter que le temps de masquage, pendant lequel le dispositif est inactif (phase de démarrage), est réduit de plus de moitié puisque maintenant il suffit d'un temps de masquage de l'ordre de 200 ms au lieu des 400 ms habituellement nécessaires dans les dispositifs de sécurité de l'art antérieur.

L'ensemble des circuits de blocage et de détection d'obstacle est représenté schématiquement sur la figure 5.

Selon une autre caractéristique importante de l'invention, le signal de blocage S3, délivré par le circuit de blocage 11, et le signal S'4 de détection d'obstacle, sont appliqués chacun à une entrée d'une porte ET/OU 30.

La porte 30 est active lorsque l'un des signaux de blocage ou de détection d'obstacle S3 OU S13 OU les deux sont appliqués sur ses entrées. Dans de telles conditions, la porte 30 délivre, en sortie 31, un signal actif qui est appliqué sur une porte ET 32. La porte ET 32 reçoit également en entrée le signal de montée temporisé 34 et le signal de fin de course inversé 35. Dans le cas d'une montée de la vitre, alors que la fin de course n'est pas actionnée, le système de détection d'obstacle est rendu actif. Dans ces conditions, un signal d'obstacle 31 actif rend la sortie de la porte ET 32 active qui commande un monostable 33 tout en remettant à zéro la montée. Le monostable 33 commande à son tour la descente de la vitre pendant environ une seconde.

Comme on peut le voir de ce qui précède, en se référant plus particulièrement à la figure 6, si on exerce une pression faiblement progressive sur la vitre, par exemple produit par un obstacle mou, la variation de courant est lente (courbe 40 sur la figure 6). Tant que la courbe 40 est au-dessous du seuil 44, le détecteur d'obstacle 21 et le détecteur de blocage 11 ne réagissent pas. Lorsque la courbe 40 intersecte le palier 42 au point 43, alors le détecteur de blocage réagit et envoie un signal S3 sur la porte 30 qui est activée et commande la descente de la vitre pendant une seconde, délai imposé par le monostable 33.

Lorsqu'une variation rapide de courant est produite par un obstacle, la courbe 45 est au-dessus du seuil 44 et le détecteur d'obstacle, réagit avec un retard, par exemple, de l'ordre de 50 ms qui peut varier sensiblement en fonction de la nature de l'obstacle, la porte 30 est activée par le signal S'. La porte 30 commande alors la descente de la vitre dans les mêmes conditions que précédemment. Cette commande de descente est confirmée par le détecteur de blocage 11, si la courbe 45 intersecte en 46 le palier 42.

La sécurité est donc améliorée puisque selon la variation du courant en présence d'un obstacle, la commande du moteur est effectuée soit par le détecteur d'obstacle 24 dans le cas d'un obstacle dur, soit par le détecteur de blocage 11 dans le cas d'un obstacle mou, soit par les deux à la fois, dans le cas particulier d'un obstacle d'abord mou puis ensuite dur.

Sur la figure 7, il est représenté schématiquement une commande de lève-vitre associée au dispositif selon l'invention, lequel dispositif est désigné dans son ensemble par la référence 47 sur la figure. Selon une caractéristique de l'invention, le capteur de fin de course dont le rôle est de faire la différence entre une butée de fin de course haute et un obstacle, est intégré dans la commande mécanique du lève-vitre. Dans la coulisse 48 est monté un curseur 49 qui est solidaire d'un câble d'entraînement 50 de la vitre, ledit câble passant sur des poulies 51 et 52, comme cela est bien connu.Lorsque le curseur 49 arrive en fin de course qui correspond à une butée haute de la vitre dans la coulisse 48 (phase de montée), le capteur de fin de course 4 est excité et l'interrupteur 54 (figure 5) se ferme, et, après avoir transité par un circuit de temporisation 55, délivre, à son tour, un signal 35 qui est appliqué à une entrée de la porte ET 32 recevant sur une autre entrée le signal d'excitation du détecteur d'obstacle.

Dans le cas d'une commande de descente de la vitre ou dans le cas d'un actionnement du capteur de fin de course de butée haute, la porte ET 32 est bloquée, et les signaux de détection d'obstacle sont inactivés. Dans ces conditions, l'arrêt du moteur, lorsqu'il est en butée, est assuré par le signal d'arrêt du moteur 36.

Dans certains cas, il peut arriver que des variations rapides de la tension d'alimentation de la batterie du véhicule, provoquent des variations rapides du courant dans le moteur. Les variations rapides de tension peuvent avoir des origines diverses, comme par exemple d'autres organes consommateurs de courant du véhicule. Lorsque les organes consommateurs cessent d'être alimentés, il se produit alors une augmentation rapide de la tension aux bornes du moteur ce qui induit une augmentation ou variation rapide du courant dans le moteur. Le détecteur d'obstacle réagirait à cette variation rapide de courant de la même manière que si elle était due à un obstacle et commanderait l'inversion du moteur.Une telle situation est inacceptable car l'utilisateur pourrait constater une descente de la vitre lorsqu'un autre consommateur cesserait d'être alimenté, comme par exemple une autre vitre du véhicule ou une lunette arrière chauffante.

Pour remédier à cet inconvénient, il serait possible de réaliser un circuit de telle sorte que la tension Vc aux bornes de la capacité C du détecteur d'obstacle soit proportionnelle à la tension d'alimentation du moteur, prélevée sur l'alimentation batterie 2. Un exemple de réalisation d'un tel circuit est donné sur la figure 8, dans lequel le circuit RC est remplacé par un circuit numérique équivalent.

Le circuit numérique comprend un convertisseur digital analogique 60 qui reçoit une tension de référence à une de ses entrées 64, ce qui permet de déterminer la proportionnalité entre une entrée digitale 62 et une sortie analogique 63. La tension de référence à l'entrée 64 du convertisseur 60 est obtenue par un circuit 65 comprenant deux résistances R'1 et R'2, montées en pont diviseur entre la masse et la tension d'alimentation batterie 2, et une capacité C'1, dont les valeurs sont appropriées. Le rapport R'1/ R'2 permet d'adapter les niveaux de tension et la capacité C'1 permet de filtrer avec une constante de temps de quelques millisecondes. La tension de référence est donc proportionnelle à la ten sion d'alimentation batterie.Un compteur-décompteur binaire 66 qui correspond au condensateur C du schéma analogique, est connecté à l'entrée digitale 62. Une horloge à fréquence variable 67 est connectée au compteur-décompteur 66 dont le contenu est équivalent à la charge de la capacité C. La constante de temps RC est équivalente à la fréquence de l'horloge 67 et au nombre de bits du compteur-décompteur 60. Par exemple, si le compteur-décompteur 60 est à 8 bits, alors le nombre d'état est 2" = 256. Pour une période d'horloge égale à 1 ms, on aurait une constante de temps égale à 1 ms x 256 = 256 ms. Dès lors, en réglant la fréquence de l'horloge, on peut faire varier la constante de temps et il est alors possible de déterminer une constante de temps différente pendant la phase de démarrage du moteur.

La tension Vc, disponible sur la sortie 63 du convertisseur 60, est proportionnelle au compteurdécompteur 66 et elle est appliquée à l'entrée du comparateur 23 du détecteur d'obstacle 21. La tension V aux bornes du shunt, amplifiée par l'amplificateur 22, est appliquée à l'entrée du comparateur 23. La sélection de l'état 68 de comptage (état 1) ou de décomptage (état 0) du compteur-décompteur 66 est commandée par un signal prélevé en sortie du comparateur 23.

On peut donc observer que la tension Vc évolue de la même manière que le courant traversant le moteur, mais avec un certain retard fixé par la constante de temps choisie, et que Vc est proportionnelle à la tension d'alimentation du moteur. Ainsi, une variation rapide du courant du moteur provoquée par une élévation rapide de la tension d'alimentation de la batterie, est compensée par une variation de la tension de référence et proportionnellement à la tension Vc, ce qui permet de ne pas commander une inversion du moteur.

Il va de soi qu'au lieu d'un circuit numérique, on pourrait utiliser un circuit analogique qui comprendrait un circuit électronique approprié entre la tension d'alimentation du moteur et le comparateur du détecteur d'obstacle.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande d'un moteur électrique (1), notamment pour lève-vitre d'automobile, qui comprend au moins un commutateur d'alimentation du moteur (5, 6), un shunt résistif (9), placé en série sur le circuit du moteur et fournissant une tension de mesure représentative du courant maximum passant dans le moteur, un premier circuit de détection (21) de variation du courant relié audit shunt, ledit circuit de détection de variation du courant délivrant, en sortie, un premier signal (S',) représentatif de la variation du courant par rapport à une valeur de seuil, un deuxième circuit de détection de blocage (11) qui est alimenté à partir de la tension de shunt et qui délivre, en sortie, un signal (53) de blocage du moteur, et un circuit d'inhibition susceptible de couper l'alimentation du moteur, caractérisé en ce que le détecteur de blocage (11) conserve en mémoire une fraction du courant maximum (KI) lors de chaque démarrage du moteur, le signal de blocage (S3) délivré par ledit détecteur de blocage (11) étant appliqué à une première entrée d'une porte ET/OU (30) dont une deuxième entrée reçoit le signal (S') délivré par ledit circuit de détection d'obstacle (21), ladite fraction de courant maximum (kit) constituant une autre valeur de seuil pour la variation de courant.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des signaux (S3r Slq) délivrés par au moins l'un des détecteurs (11, 21) est appliqué à la porte ET/OU (30).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (60 à 68) susceptible de commander le circuit de détection de variation de courant et en ce qu'il est apte à compenser les variations de tension de la source de tension.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit circuit (60 à 68) est un circuit numérique.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de détection de variation de courant est un détecteur d'obstacle (21) dont le circuit retardateur (24) comporte une capacité C et deux résistances (R1,R2) montées en parallèle, commuté en phase de démarrage.

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un capteur de fin de course de butée haute (53) est intégré dans une commande mécanique de déplacement de la vitre, ledit capteur de fin de course (53) coopérant avec un curseur mobile (49) se déplaçant d'un même mouvement que ladite vitre dans sa coulisse de guidage.

7. Procédé de commande d'un moteur électrique en présence d'un obstacle, du type consistant à détecter la présence dudit obstacle en comparant un signal représentatif de la variation de courant traversant ledit moteur par rapport à une première valeur de référence, caractérisé en ce qu'il consiste à mémoriser une fraction du courant maximum du moteur, qui constitue une deuxième valeur de référence et à commander au moins l'inversion du sens de rotation du moteur lorsque la valeur de l'intensité du courant provoquée par ledit obstacle est égale à ladite fraction de courant maximum mémorisée.