FR2840276A1 - Systeme de direction assistee electroniquement pour vehicule et procede et systeme de commande de moteur - Google Patents

Abstract

Dispositif de direction assistée capable d'atteindre une vitesse de rotation élevée dans le régime de couple moyen faible d'un moteur électrique 27 sans augmentation considérable des coûts de fabrication. Le dispositif de direction assistée génère une commande de direction auxiliaire par la pression d'huile 23 générée par une pompe 26 entraînée par un moteur électrique 27. Le moteur électrique 27 est un moteur triphasé sans balai, avec son angle de rotation étant détecté par les capteurs de Hall. Les inducteurs sont alimentés en courant électrique d'un circuit de commande entraîné par un signal d'entraînement provenant de la partie de commande de l'entraînement moteur. La partie de commande de l'entraînement moteur commande le moteur électrique par la commande MIL dans le régime de rotation de moyenne et faible vitesse et par la commande de l'angle d'avance de phase, avec le rapport cyclique de MIL de 100 pour cent, dans le régime de moyenne et haute vitesse.

Description

<Desc/Clms Page number 1>

SYSTEME DE DIRECTION ASSISTEE ELECTRONIQUEMENT
POUR VEHICULE
ET PROCEDE ET SYSTEME DE COMMANDE DE MOTEUR
La présente demande de brevet revendique l'avantage et la priorité de la demande provisoire US N 60/377 296 déposée le 1er mai 2002 et intitulée Système de direction assistée à commande électronique pour véhicule , et la demande provisoire N 60/376 617 déposée le 30avril 2002 intitulée Système et procédé de commande de moteur électrique avec angle d'avance de phase/angle de conduction variable , les descriptions complètes de chacune sont incluses dans la présente en référence.

La présente invention concerne des entraînements de moteur électrique, et en particulier des moteurs électriques entraînés par des convertisseurs commutés qui convertissent un potentiel à courant continu en une ou plusieurs phases de courant pulsé pour entraîner le moteur. Le moteur peut être par exemple un moteur à cc sans balai équipé de capteurs de Hall pour commander la commutation.

La présente invention concerne en outre un dispositif de direction assistée qui génère la commande de direction auxiliaire pour l'entraînement au renvoi de direction d'un véhicule au moyen de la pression d'huile qui est générée par une pompe entraînée par courant électrique.

La Figure 1 représente un entraînement de moteur triphasé caractéristique depuis un bus cc. Le moteur peut être un moteur à cc sans balai équipé d'un rotor magnétique permanent et d'un stator comprenant des bobines de stator alimentées en signaux d'entraînement de phase pulsée commutée. La tension du bus cc est fournie à un convertisseur 100 comprenant trois demi-

<Desc/Clms Page number 2>

ponts comprenant des transistors (par exemple MOSFET, IGBT, dispositifs bipolaires) déviés par les signaux AH, AL, BH, BL, CH et CL. Les dispositifs de la face supérieure et de la face inférieure sont respectivement connectés en série à travers le bus et la sortie de chaque dispositif comprend une des trois phases, U, V et W. Chacun des dispositifs de commutation est commandé par un régulateur 200 qui reçoit les signaux de Hall commandant les temps de commutation à partir du moteur électrique 300. Les signaux de commande de porte AH, AL, BH, BL et CH, CL sont fournis aux contacteurs respectifs du convertisseur 100.

Dans un entraînement de moteur caractéristique, représenté par exemple sur la Figure 2, un signal de Hall est fourni à partir du moteur pour chaque phase, l'un d'entre eux étant représenté. Un seul signal de chacun des signaux supérieur et inférieur de la commande de porte est représenté. Dans une application caractéristique, les signaux de Hall fournissent un signal pour la commande de commutation des contacteurs dans le convertisseur et donc la commutation de moteur.

Un entraînement par moteur caractéristique est représenté sur la Figure 2 avec un angle de conduction de 120 . Comme représenté, les commandes de porte peuvent être modulées d'impulsions en largeur (MIL) comme représenté par le signal de commande de porte inférieur de la Figure 2. Les événements du contacteur du signal de commande de porte se produisent au moment des transitions de Hall et lorsqu'une avance de phase quelconque du signal de commande de porte est uniquement déterminée par l'emplacement physique de la position des capteurs à effet de Hall dans le moteur.

L'angle de conduction est contraint d'être 120 ou 180 .

La tension effective aux sorties des demi-ponts est commandée par la variation du rapport cyclique de la

<Desc/Clms Page number 3>

MIL. La modulation d'impulsions en largeur peut être faite sur la face inférieure ou sur la face supérieure ou sur les deux faces inférieure et supérieure. Sur la Figure 2, seule une phase est représentée. Les deux autres phases sont décalées de 120 .

La Figure 3 représente un autre exemple d'un entraînement de moteur caractéristique avec un angle de conduction de 180 . De manière similaire, les signaux de la face supérieure ou de la face inférieure, ou les deux, peuvent être modulés d'impulsions en largeur.

Autrefois, si une avance de phase d'un signal de commande de porte était souhaitée, celle-ci pouvait être uniquement obtenue par l'emplacement physique de la position des capteurs à effet de Hall dans le moteur.

C'est-à-dire que pour obtenir une avance de phase, la position du capteur dans le moteur était déplacée vers l'avant par un certain nombre de degrés en fonction de l'avance de phase souhaitée. Cette avance de phase est fixe et n'est pas variable électriquement.

Un objet de la présente invention est de fournir des moyens permettant d'atteindre un angle d'avance de phase et/ou un angle de conduction variable ne nécessitant aucun changement mécanique sur le moteur pour obtenir l'avance de phase et modifier l'angle de conduction, entraînant ainsi une amélioration de la commande moteur.

Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un système électrique perfectionné de direction assistée pour un véhicule.

On connaît un dispositif de direction assistée qui assiste le fonctionnement du volant de direction d'un véhicule en fournissant de l'huile de service provenant de la pompe à huile au vérin qui est relié au renvoi de direction. La pompe à huile est entraînée par un moteur électrique, avec la commande de direction auxiliaire

<Desc/Clms Page number 4>

qui est en conformité avec la vitesse de la rotation du moteur étant générée par un vérin.

Une barre de torsion qui génère de la torsion qui est en conformité avec la direction et la dimension du couple de direction qui a été fourni par le volant de direction, et une soupape de commande de la pression d'huile qui modifie sa taille d'ouverture en conformité avec la direction et la dimension de la torsion de la barre de torsion sont intégrées dans l'arbre de direction. Cette soupape de commande de la pression d'huile est installée dans le système de pression d'huile entre la pompe à huile et le vérin, et elle permet à une commande de direction auxiliaire qui est en conformité avec le couple de direction d'être générée depuis le vérin.

La commande d'entraînement du moteur électrique est réalisée sur la base de la vitesse de l'angle de direction du volant de direction. La vitesse de l'angle de direction est obtenue sur la base de la sortie du capteur de l'angle de direction qui a été fournie en relation avec le volant de direction, et la vitesse de rotation cible du moteur à puissance électrique est définie sur la base de cette vitesse d'angle de direction. La tension est fournie au moteur électrique de telle sorte que cette vitesse de rotation cible puisse être atteinte.

Tout comme le moteur électrique, un moteur sans balai triphasé est généralement utilisé. Le moteur sans balai triphasé comprend un stator qui a des inducteurs pour la phase U, la phase V et la phase W, un rotor avec un aimant permanent fixe qui reçoit le champ magnétique répulsif depuis les inducteurs, et des capteurs de Hall pour la détection de la position de rotation de ce rotor. Trois capteurs de Hall sont installés à un intervalle de 120 comme un angle

<Desc/Clms Page number 5>

électrique en conformité avec la phase U, la phase V et la phase W.

Le moteur sans balai triphasé est entraîné selon le système d'alimentation à 120 degrés classique utilisé dans le cas ordinaire. Ce système d'alimentation à 120 degrés est représenté sur la Figure 13. Les signaux de Hall qui sont émis par les capteurs de Hall de la phase U, de la phase V et de la phase W sont déviants les uns par rapport aux autres de 120 degrés de phase. La puissance électrique est parcourue pendant une période correspondant à un angle électrique de 120 degrés à la phase U, la phase V et la phase W à tour de rôle afin d'être synchronisés avec les signaux de Hall de la phase U, la phase V et la phase W. Il devient possible de modifier la vitesse de rotation du moteur sans balai par la commande de MIL (modulation d'impulsions en largeur) de l'alimentation du courant d'entraînement à chaque inducteur pendant la période de 120 degrés conduisant l'électricité.

La Figure 14 représente la relation entre la vitesse de rotation du rotor et le couple de sortie du moteur sans balai triphasé. Comme représenté sur la Figure 14, on sait que le couple de sortie décroît parallèlement à une augmentation de la vitesse de rotation. Comme il ressort de la formule relative au moteur comme représenté dans (1) ci-dessous, si la vitesse de rotation du moteur (#) augmente, le courant électrique I qui circule vers le moteur décroît en même temps qu'une augmentation de la tension kw induite générée par le moteur, également connue comme la force contre-électromotrice, ce qui a pour conséquence que le couple de sortie qui est proportionnel au courant électrique I se réduit.

V = IR + L di/dt + K# (1)

<Desc/Clms Page number 6>

dans laquelle L = inductance moteur, di/dt vitesse de changement du courant et V indique la tension appliquée au moteur, I est le courant électrique qui circule vers le moteur, R est la résistance électrique du moteur, K est une constante et # indique la vitesse de rotation du moteur.

La présente invention concerne un système et un procédé permettant d'atteindre un angle d'avance de phase variable et/ou de conduction variable dans un système d'entraînement moteur.

Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un système et un procédé utilisant l'avance de phase variable ou l'angle de conduction variable ou la modulation d'impulsions en largeur pour ajuster correctement la vitesse d'un moteur électrique afin d'obtenir une caractéristique de couple souhaitée.

La présente invention offre des avantages dans la mesure où l'augmentation de l'angle d'avance de phase et/ou de l'angle de conduction produit une vitesse parfaitement réalisable pour tout couple donné. En d'autres termes, la puissance est accrue. De plus, l'augmentation de l'angle de conduction réduit l'ondulation de couple.

Les objets ci-dessus et les autres objets de l'invention sont obtenus par un procédé de commande d'un moteur électrique comportant au moins une sortie de capteur afin de déterminer un instant de commutation pour un contacteur d'un convertisseur de commutation commandant un angle de conduction déterminant un temps de conduction pendant une révolution du moteur, le procédé comprenant : la réception de la sortie du capteur, et l'avance d'un temps de mise en circuit d'un contacteur du convertisseur de commutation connectant une tension de bus cc à une entrée d'entraînement de

<Desc/Clms Page number 7>

phase moteur par un angle de phase précédant la prochaine sortie de capteur déterminant l'instant de commutation .

Au cours des dernières années, une demande est apparue en faveur d'une plus grande vitesse de rotation dans le régime de couple moyen faible du moteur sans balai triphasé. Pour répondre à cette demande, il en résulte toutefois inévitablement une augmentation considérable du coût car il devient nécessaire de revoir le système de commande du moteur sans balai triphasé et de réévaluer la conception du moteur triphasé lui-même. En conséquence, un objectif de la présente invention consiste à offrir un dispositif de direction assistée qui est capable d'atteindre une vitesse de rotation élevée dans le régime de couple moyen faible du moteur électrique et qui n'entraîne pas d'augmentation considérable des coûts de fabrication.

L'invention permettant d'atteindre l'objectif susmentionné est un dispositif de direction assistée qui génère une commande de direction auxiliaire par la pression d'huile qui est générée par une pompe entraînée par un moteur électrique, le moteur ayant un angle de conduction pendant lequel du courant électrique est fourni à au moins une phase moteur, le dispositif de direction assistée comprenant un détecteur d'angle rotatif pour la détection de l'angle rotatif dudit moteur électrique, un capteur de vitesse d'angle de direction pour la détection d'une vitesse d'angle de direction d'un élément de fonctionnement de la direction, un dispositif de réglage de la vitesse de rotation à valeur cible d'entraînement pour le réglage d'une vitesse de rotation à valeur cible d'entraînement dudit moteur électrique par rapport à un signal de sortie du capteur de vitesse de l'angle de direction, un générateur de signal d'entraînement pour la

<Desc/Clms Page number 8>

production d'un signal d'entraînement pour l'entraînement dudit moteur électrique et un dispositif de réglage d'angle pour déterminer un angle d'avance de phase du signal d'entraînement quant à l'angle rotatif qui est détecté par ledit détecteur d'angle rotatif sur la base de la vitesse de rotation à valeur cible d'entraînement qui est définie par ledit dispositif de réglage de la vitesse de rotation à valeur cible d'entraînement, modifiant ainsi l'angle de conduction.

Selon la construction décrite ci-dessus, l'angle d'avance de phase du signal d'entraînement est défini en conformité avec la vitesse de rotation à valeur cible d'entraînement du moteur électrique (tel qu'un moteur sans balai) avec l'angle de conduction étant modifié en conséquence.

Si, par exemple, le moteur électrique est un moteur sans balai triphasé, avec ledit moteur sans balai triphasé étant entraîné selon le procédé de l'angle de conduction à 120 degrés, le réglage de l'allumage parcourant les inducteurs de la phase U, de la phase V et de la phase W est réglé de façon variable pour la phase du signal de sortie du détecteur de l'angle rotatif (tel qu'un capteur de Hall) correspondant à la phase U, la phase V et la phase W.

Etant donné qu'il devient possible d'augmenter le courant électrique alimenté (le temps de passage de l'électricité ou l'angle de conduction) au moteur électrique par le réglage d'un angle d'avance de phase comparativement importante pour la valeur cible d'entraînement du régime de rotation à vitesse élevée, la tension génératrice moteur (force contre- électromotrice, f. c.é.m) devient faible, augmentant ainsi le couple de sortie.

Selon la présente invention, il devient possible d'augmenter la vitesse de rotation dans les régimes de

<Desc/Clms Page number 9>

couple moyen faible dans modification importante de la conception du moteur ou de la conception du système dans son ensemble. En conséquence, le coût n'augmente pas considérablement.

Etant donné qu'il est possible d'exercer un contrôle afin de régler un angle d'avance de phase approprié (l'angle d'avance de phase minimum requis) pour la vitesse de rotation nécessaire du moteur, il devient possible de contrôler la plupart des problèmes survenant dans la commande de l'angle d'avance de phase (tel qu'une réduction du magnétisme permanent ou la baisse du rendement).

Il est également possible d'effectuer la commande de la modulation d'impulsions en largeur pour le passage de l'électricité dans une période d'un certain angle d'avance de phase en maintenant constant l'angle d'avance de phase du signal d'entraînement. Dans ce cas, la perte thermique dans les moyens de commutation (comme un transistor à effet de champ) pour la réalisation de la commande de la modulation d'impulsions en largeur devient problématique. Selon la présente invention, il ne s'agit pas du fait que la commande de la modulation d'impulsions en largeur est réalisé pendant la période de l'angle d'avance de phase, mais du fait que la période de courant parcourant est modifiée par la variation de l'angle d'avance de phase, il n'est par conséquent pas nécessaire de prendre en compte une augmentation de la perte de commutation, et il devient possible de contrôler toute augmentation éventuelle de perte thermique.

En outre, selon l'invention, les moyens de réglage de l'angle d'avance de phase définissent un certain angle d'avance de phase fixe qui ne tient pas compte de ladite valeur cible d'entraînement au moment où le passage de l'électricité vers le moteur électrique est

<Desc/Clms Page number 10>

dans un état non saturé, mais définissent l'angle d'avance de phase sur la base de la valeur cible d'entraînement qui est définie par le dispositif de réglage cible d'entraînement au moment où l'électricité parcourant le moteur électrique est saturée.

Selon la présente construction, un angle d'avance de phase qui est en conformité avec la valeur cible d'entraînement ne peut être défini qu'une fois le passage de la puissance de 120 saturé, (par exemple il peut être réglé à zéro degré) et par la réalisation de la commande de la modulation d'impulsions en largeur pendant la période de 120 degrés de passage de la puissance, par exemple, la commande de rotation de faible vitesse et la commande de rotation de vitesse moyenne du moteur électrique peuvent être toutes les deux commandées. Une fois que la période de l'angle de conduction de 120 est saturée (rapport cyclique de MIL à 100 %), une autre commande moteur est accomplie en modifiant l'angle d'avance de phase, le moteur étant actionné dans la région d'avance de phase dans un état saturé, c'est-à-dire dans un rapport cyclique de MIL de 100 %.

Les autres caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront clairs à partir de la description suivante de l'invention qui fait référence aux dessins d'accompagnement.

L'invention est maintenant décrite plus en détails dans la description détaillée suivante en faisant référence aux dessins parmi lesquels : la Figure 1 représente un schéma de principe généralisé d'un régulateur de moteur ; la Figure 2 représente un programme de commande d'entraînement de moteur caractéristique de la technique antérieure ;

<Desc/Clms Page number 11>

la Figure 3 représente un autre programme de commande d'entraînement de moteur de la technique antérieure ; la Figure 4 représente un programme de commande d'entraînement de moteur selon l'invention fournissant un angle d'avance de phase et/ou un angle de conduction variable ; la Figure 5 représente plusieurs tableaux de temps pour les signaux d'entraînement de moteur pour différents cas d'angle d'avance de phase variable, d'angle d'avance de phase fixe et d'angle de conduction ; et la Figure 6 représente un régulateur de vitesse selon l'invention qui utilise sélectivement l'angle d'avance de phase/l'angle de conduction variable et la modulation d'impulsions en largeur. la Figure 7 est un dessin conceptuel représentant la constitution de base d'un dispositif de direction assistée selon un exemple de la présente invention ; la Figure 8 est un schéma de principe représentant la constitution fonctionnelle de l'unité de commande électrique dans le dispositif de direction assistée décrit ci-dessus ; la Figure 9 est un diagramme caractéristique représentant la relation entre la vitesse de l'angle de direction et la vitesse de rotation cible ; la Figure 10 est un diagramme représenté dans le but d'expliquer le procédé d'entraînement moteur pour le fonctionnement du moteur électrique ; la Figure 11 est une figure représentant la relation entre l'angle d'avance de phase et la vitesse de rotation cible ; la Figure 12 est une figure caractéristique représentant la relation entre le couple et la vitesse de rotation du moteur électrique ;

<Desc/Clms Page number 12>

la Figure 13 est un tableau de temps présenté dans le but d'expliquer le système d'angle de conduction classique de 120 degrés ; la Figure 14 est un dessin représentant la relation entre la vitesse de rotation et le couple de sortie dans le moteur sans balai triphasé.

Si l'on se réfère maintenant à la Figure 4, cette figure représente des signaux supérieurs de commande de porte et des signaux inférieurs de commande de porte pour une phase moteur, ainsi que les signaux de Hall idéaux et physiques provenant du moteur. Le signal de Hall idéal est placé de telle sorte que si l'angle de conduction de 120 est utilisé avec l'avance de phase de 0 , les instants de commutation se produisent en même temps que les transitions de signal de Hall. Ceci est représenté sur la Figure 4 par la ligne en pointillés x. Si aucune avance de phase n'est fournie, les instants de commutation pour le signal d'entraînement supérieur coïncident avec le bord montant du signal de Hall idéal. Le signal de Hall physique peut être décalé (avancé) du signal de Hall idéal selon une certaine quantité, qui peut être 0 , ou une valeur supérieure à 0 . Un signal de Hall physique exemplaire est représenté sur la Figure 4. L'avance de phase variable (par rapport au signal de Hall idéal) est indiquée sur la Figure 4. La Figure 4 montre que le signal supérieur de commande de porte est commuté sur une certaine quantité de phase variable préalablement à la transition de Hall idéale et une certaine quantité variable préalablement à la transition du signal de Hall physique.

Comme représenté sur les Figures 4 et 5, l'angle de conduction peut varier entre 120 et 180 . L'avance de phase est variable. L'angle d'avance de phase et l'angle de conduction peuvent être indépendamment

<Desc/Clms Page number 13>

réglables bien qu'une co-dépendance soit utile en pratique. En particulier, une avance variable peut être ajoutée à l'angle de conduction pour offrir une quantité supplémentaire d'angle de conduction. L'angle de conduction est ainsi égal à 120 plus la quantité d'avance variable a représentée dans le programme.

L'avance de phase totale p est égale à une quantité fixe d'avance k plus l'avance variable a. Même si l'angle d'avance et l'angle de conduction variables sont représentés comme étant co-dépendants sur la Figure 4, ils n'ont pas besoin de l'être. Par exemple, une avance de phase peut n'être employée que pour décaler la période de conduction, mais l'angle de conduction demeure constant.

Comme représenté sur la Figure 4, les instants de commutation des signaux de commande de porte ne sont pas contraints de coïncider avec les transitions de Hall. Un algorithme logiciel peut placer les instants de commutation arbitrairement par rapport aux bords du capteur de Hall. Comme également représenté sur la Figure 4, la modulation d'impulsions en largeur peut être utilisée ou pas en fonction de l'application. Le réglage de l'angle d'avance de phase et/ou de l'angle de conduction peut être utilisé pour réguler la vitesse ou le courant dans certaines situations, avec ou sans MIL.

Afin de fournir l'avance de phase (ce qui signifie que la transition de commutation du signal de porte précède la transition du signal de Hall), un algorithme logiciel peut utiliser la transition de Hall antérieure pour provoquer l'avance avant la prochaine transition correspondante du signal de Hall.

Comme décrit précédemment, l'augmentation de l'avance de phase et de l'angle de conduction produit une vitesse parfaitement réalisable pour tout couple

<Desc/Clms Page number 14>

donné. En d'autres termes, la puissance est accrue. L'augmentation de l'angle de conduction réduit également l'ondulation de couple.

Les données suivantes du Tableau I ont été enregistrées pour un moteur électrique caractéristique d'une tension de 13,5 V et d'un couple de 2,48 Nm.

<Desc/Clms Page number 15>

TABLEAU 1

<tb> ANGLE <SEP> DE <SEP> .120" <SEP> 140 <SEP> 160 <SEP> 180 <SEP> ~~~~~~~
<tb> CONDUCTION <SEP> ~~~~~~~.-.###.######.##############[######t######################"####'
<tb> AVANCE <SEP> DE <SEP> PHASE <SEP> vitesse <SEP> Courant <SEP> Rendement <SEP> Vitesse <SEP> durant <SEP> Rendement <SEP> Vitesse <SEP> Courant <SEP> Rendement <SEP> Vitesse <SEP> Courant <SEP> Rendement
<tb>

nib ~~~~ ~~~~~~~~~~~~~--~~~~~~-~~~~~~~~~~~~~~~~~~-~~~~~~~~##################

<tb> 5 <SEP> 2498 <SEP> 69. <SEP> 2 <SEP> 69.22
<tb> 10 <SEP> 2523 <SEP> 68.9 <SEP> 70.44 <SEP> @
<tb> 15 <SEP> 2560 <SEP> 69.0 <SEP> 71.37
<tb> 20" <SEP> 2594 <SEP> 69.4 <SEP> 71.90
<tb> 25 <SEP> 2634 <SEP> 70. <SEP> 4 <SEP> 71.98 <SEP> 2790 <SEP> 74.1 <SEP> 72.48
<tb> 30" <SEP> 2681 <SEP> 72. <SEP> 0 <SEP> 71.63 <SEP> 2880 <SEP> 75.0 <SEP> 73.87
<tb> 35 <SEP> 2735 <SEP> 73.6 <SEP> 71.49 <SEP> 2954 <SEP> 76.2 <SEP> 74.58
<tb> 40 <SEP> --~~~ <SEP> - <SEP> 2785 <SEP> 75.8 <SEP> 70.68 <SEP> 3036 <SEP> 78.0 <SEP> 74.88 <SEP> 2790 <SEP> 74.7 <SEP> 71.85
<tb> 45 <SEP> 2848 <SEP> 78.3 <SEP> 69.97 <SEP> 3129 <SEP> 80.1 <SEP> 75.15 <SEP> 3027 <SEP> 78.0 <SEP> 74.70
<tb> 50 <SEP> ~-. <SEP> ~~ <SEP> - <SEP> ~. <SEP> ~ <SEP> 2905 <SEP> 81.5 <SEP> 68.61 <SEP> 3241 <SEP> 82.9 <SEP> 75.21 <SEP> 3274 <SEP> 82.4 <SEP> 76.48
<tb> 55 <SEP> 3342 <SEP> 86. <SEP> 4 <SEP> 74.44 <SEP> 3475 <SEP> 86.8 <SEP> 77.02
<tb> 3653 <SEP> 91.5 <SEP> 76.80 <SEP> 2742 <SEP> 73.2 <SEP> 72.11
<tb> @ <SEP> 2975 <SEP> 76.1 <SEP> 75.21
<tb>

65" . , J # ~~~~~~~~ ~# . 3Z1 80.5 7G.93 70 3219 805 76.93

<tb> 75 <SEP> 3425 <SEP> 85.4 <SEP> 77.15
<tb> 80 <SEP> 3676 <SEP> 91.9 <SEP> 76.95
<tb>

<Desc/Clms Page number 16>

Dans le Tableau I, la vitesse est en T/min, le courant est en ampères (A) et le rendement est en pourcentage. Le rapport cyclique est de 100 %, c' est-à-dire que la modulation d'impulsions en largeur est de 100 % (plein rendement pendant l'angle de conduction). La température était comprise entre 30 et 45 C. Les entrées vides sont considérées comme inutilisables en raison du faible rendement.

Les données du Tableau I ont été enregistrées afin de développer une relation entre l'avance de phase et l'angle de conduction susceptible de produire des caractéristiques moteur utiles. Les données sont utiles pour représenter les tendances de rendement avec des modifications de l'avance de phase et de l'angle de conduction. Comme représenté dans le tableau, à des fins d'augmentation de l'angle de conduction, une avance de phase plus élevée entraîne un rendement supérieur. Pour des angles de conduction de 160 , le meilleur rendement a lieu avec des avances de phase de 40-60 (de manière optimale environ 55 ) tandis qu'à 180 , le meilleur rendement a lieu avec des avances de phase de 60-80 (de manière optimale environ 75 ). Pour un angle de conduction de 140 , le meilleur rendement a lieu entre 25 et 55 (de manière optimale environ 50 ).

Pour un angle de conduction de 120 , le rendement maximal est situé entre 5 et 50 (de manière optimale environ 25 ).

Sur la base du Tableau I, le programme suivant peut être choisi :
P = avance de phase
C = angle de conduction
K = avance fixe A = avance variable (et angle de conduction supplémentaire)
P = k + a, k<p<(k + 60 )

<Desc/Clms Page number 17>

C = 120 + a, 120 #c#180 0 #a#60 p a k=15 conduction 120 : avance de phase = k + 0 = 15 conduction 140 : avance de phase = k + 20 = 35 conduction 160 : avance de phase = k + 40 = 55 conduction 180 : avance de phase = k + 60 = 75
Une avance de phase fixe de k = 15 a été choisie sur la base du Tableau I avec l'avance totale étant égale à l'avance fixe plus l'avance variable a. Dans ce programme, l'avance variable est également égale à l'angle de conduction supplémentaire. L'avance fixe décale la période de l'angle de conduction, tandis que l'avance variable augmente l'angle de conduction.

Au regard des données du Tableau I, on peut observer qu'avec ce programme et k = 15 , pour les deux angles de conduction de 160 et 180 , le système présente un rendement maximal. Pour des angles de conduction de 120 et 140 , le système se situe dans un pour cent de rendement maximal avec k = 15 .

Les avantages du programme ci-dessus résident dans sa simplicité, il produit un rendement élevé et permet de placer le capteur de Hall de telle sorte qu'un nombre d'instants de commutation soit aligné avec les bords de Hall. Ceci peut améliorer la précision et la simplicité de l'algorithme logiciel.

La Figure 5 représente plusieurs exemples du programme de commande selon la présente invention. Sur la Figure 5A, l'avance variable est égale à 0 , l'avance de phase totale est égale à l'avance de phase fixe k et l'angle de conduction est égal à 120 . Sur la Figure 5B, l'avance de phase variable est comprise entre 0 et 60 . L'avance de phase totale est égale à l'avance fixe k plus l'avance variable a et l'angle de conduction est égal à 120 plus l'avance variable a.

<Desc/Clms Page number 18>

Sur la Figure 5C, l'avance variable est égale à 60 , l'avance de phase totale est égale à l'avance fixe k plus 60 et l'angle de conduction est égal à 180 .

Les signaux de Hall idéaux et physiques éventuels pour une seule phase sont comme représentés dans la partie supérieure et inférieure de la Figure 5 respectivement.

Le réglage de l'avance fixe k a pour conséquence que les instants de bifurcation de chaque contacteur correspondant (pour chaque angle de conduction) sont au même point quelle que soit la quantité d'avance variable. En d'autres termes, l'instant de bifurcation du contacteur AH est le même pour chacun des trois angles de conduction. De manière semblable, l'instant de bifurcation des contacteurs AL de chaque programme est le même, ainsi que pour les contacteurs BH, BL, CH et CL. Ceci signifie que les capteurs à effet de Hall peuvent être positionnés comme représenté par le signal de Hall physique éventuel représenté dans la partie inférieure du graphique, de telle sorte que les instants de bifurcation sont toujours alignés sur une transition de Hall. Il en est de même pour les deux autres phases. Ceci simplifie l'algorithme logiciel pour la commande de la commutation des transistors d'entraînement dans chaque demi-pont, simplifiant ainsi le logiciel pour la commande de la commutation.

La Figure 6 représente une régulation de vitesse utilisant l'invention. A des charges élevées, les pertes résultant de la commutation dans les dispositifs d'alimentation du convertisseur sont importantes. Les pertes se produisent au moment de la commutation des transistors et des diodes. Les pertes sont ainsi importantes pendant la modulation d'impulsions en largeur. En raison de ces pertes, un rapport cyclique plein (MIL à 100 %) peut être utilisé au lieu de la modulation d'impulsions en largeur, lorsque l'avance

<Desc/Clms Page number 19>

variable est supérieure à 0. Le régulateur de vitesse comme représenté sur la Figure 6, qui quitte le rapport cyclique à 100 %, mais modifie l'avance variable a afin de réguler la vitesse du moteur, peut être fourni.

Sur la Figure 6, une commande de porte comprenant un convertisseur 100 qui fournit les trois phases au moteur 300 est prévue. Les signaux de Hall sont transmis à un régulateur 200' qui comprend un commutateur 200A et un modulateur d'impulsions en largeur 200B. Le commutateur 200A est doté d'un signal comprenant la quantité variable d'avance a, soit 0 soit une quantité d'avance de commande moteur. Le modulateur d'impulsions en largeur 200B est doté d'un signal commandant le rapport cyclique, soit une quantité de rapport cyclique inférieure à 100 % ou de 100 %. En fonction des conditions, un contacteur 400 fournit une avance variable a égale à 0 ou une avance variable d'un régulateur 2 au commutateur. Le contacteur 400 fournit également un rapport cyclique comprenant soit la sortie d'un régulateur 1 comprenant un rapport cyclique variable soit un rapport cyclique de 100 % au modulateur d'impulsions en largeur, comme représenté.

Le contacteur 400 peut être commandé par un régulateur logiciel et peut comprendre un circuit de commutation de transistor. Les régulateurs 1 et 2 sont équipés d'un signal de référence de vitesse (Réf. vitesse) qui détermine la vitesse souhaitée. Un signal de rétroaction 4000 est dérivé du (des) capteur(s) de position et transmis aux régulateurs 1 et 2 en tant qu'indication de la vitesse réelle du moteur.

Le régulateur 1 est utilisé lorsque la vitesse souhaitée est atteinte avec un angle de conduction de 120 et un rapport cyclique inférieur à 100 %. Si le courant prélevé par le moteur est trop élevé avec un angle de conduction de 120 et un rapport cyclique de

<Desc/Clms Page number 20>

100 %, ce programme est également utilisé. Lorsque le régulateur 1 est utilisé pour varier le rapport cyclique, l'avance variable a est donc égale à 0 comme représenté sur la Figure 6.

Le régulateur 2 est utilisé si la vitesse souhaitée ne peut être atteinte avec un angle de conduction de 120 et un rapport cyclique de 100 % à condition que le courant prélevé ne soit pas trop élevé.

En conséquence, lorsque le régulateur 2 est utilisé, une avance variable a supérieure à 0 est fournie au commutateur 200A avec une modulation d'impulsions en largeur de 100 % (plein rendement pendant l'angle de conduction).

Le régulateur 1 peut comprendre les deux commandes de courant et de vitesse. Une hystérésis peut s'avérer nécessaire lors de la commutation entre les deux régulateurs.

L'invention comprend en conséquence un système offrant une commande moteur à haut rendement et des vitesses de fonctionnement élevées pour tout couple donné, augmentant ainsi la puissance. De plus, l'augmentation de l'angle de conduction réduit l'ondulation de couple. Par exemple, les résultats d'essais effectifs pour un moteur électrique caractéristique avec un couple de 1Nm révèlent une augmentation de 75 % de la consommation de courant et une augmentation de 77 % de la vitesse moteur. Le Tableau II présente certains résultats d'essais effectifs.

<Desc/Clms Page number 21>

TABLEAU II
VITESSE MOTEUR (T/min) Couple de charge Avance de conduction Avance de conduction (Nm) 120, avance de phase 180, avance de
0 phase 60 1 3360 5960 2,5 2530 3225
Les formes d'exécution de la présente invention concernant un système de direction assistée vont être maintenant expliquées en détails en faisant référence aux Figures 7 à 12.

La Figure 7 est une figure conceptuelle indiquant la constitution de base d'un dispositif de direction assistée selon un exemple de la présente invention. Ce dispositif de direction assistée est organisé par rapport au renvoi de direction 1 du véhicule, avec une commande de direction auxiliaire étant fournie à ce renvoi 1.

Le renvoi de direction 1 comprend par exemple, un volant de direction 2 qui est actionné par l'opérateur, un arbre de direction 3 qui est relié à ce volant de direction 2, un pignon 4 couplé à l'arbre de direction
3, et un engrenage à crémaillère 5a qui est en prise avec le pignon 4, avec un axe à crémaillère 5 qui s'étend dans les directions droite et gauche. Aux deux extrémités de l'axe à crémaillère 5 sont placées des biellettes de direction 6, et les biellettes de direction 6 sont reliées à un bras articulé 7 qui supporte les roues avant gauche (AG) et avant droite (AD) en tant que roues orientables. Le bras articulé 7 est conçu pour tourner autour du pivot 8.

L'organisation ci-dessus est uniquement donnée à titre

<Desc/Clms Page number 22>

d'exemple. Il existe d'autres formes de boîtiers de direction et d'autres composants, comme le sait l'homme du métier.

Dans la construction décrite ci-dessus, lorsque le volant de direction 2 est actionné et que l'arbre de direction 3 est tourné, la rotation est transformée en mouvement linéaire le long de la direction droitegauche de la roue par le pignon 4 et l'axe à crémaillère 5. Ce mouvement en ligne droite est transformé en une quantité de révolution autour du pivot du bras articulé 7, ce qui permet d'obtenir la direction des roues avant gauche (AG) et avant droite (AD) .

Une barre de torsion 9 qui produit la torsion en conformité avec la direction et la dimension du couple de direction qui est ajouté au volant de direction 2, et une soupape de commande de la pression d'huile 23 dont l'ouverture varie en conformité avec la direction et la dimension de la torsion de la barre de torsion 9 sont intégrées dans l'arbre de direction 3.

La soupape de commande de la pression d'huile 23 est connectée à un vérin 20 qui fournit la commande de direction auxiliaire au renvoi de direction 1. Le vérin 20 comporte un piston 21 qui est intégralement fourni sur l'arbre à crémaillère 5 et une paire de chambres de vérin 20a et 20b qui ont été dicibles par le piston 21.

Les chambres de vérin 20a et 20b sont reliées à la soupape de commande de la pression d'huile 23 par l'alimentation d'huile et elles reviennent par les voies 22a et 22b respectivement.

La soupape de commande de la pression d'huile 23 est en outre prévue sur une voie de circulation d'huile 24 qui traverse un réservoir de secours 25 et une pompe à huile 26. La pompe à huile 26 est entraînée par un moteur M(27) de type électromoteur qui prélève l'huile

<Desc/Clms Page number 23>

de service qui est stockée dans le réservoir de secours 25 pour alimenter celle-ci à la soupape de commande de la pression d'huile 23. L'excédent d'huile de service est renvoyé au réservoir de secours 25 depuis la soupape de commande de la pression d'huile 23 à travers la voie de circulation de l'huile 24.

La soupape de commande de la pression d'huile 23 amène l'huile de service soit à la chambre du vérin 20a soit à la chambre du vérin 20b du vérin 20 par l'intermédiaire de l'alimentation d'huile ou de la voie de retour 22a et 22b si une torsion est appliquée à la barre de torsion 9 dans une direction. Si une torsion est appliquée à la barre de torsion 9 dans l'autre direction, elle amène en outre l'huile de service à l'autre chambre du vérin 20a ou 20b par l'intermédiaire de l'autre alimentation d'huile ou voie de retour 22a ou 22b.

Si aucune torsion n'est appliquée, ou qu'une faible torsion seulement est appliquée à la barre de torsion 9, la soupape de commande de la pression d'huile 23 est dans l'état dit d'équilibre et l'huile de service circule dans la voie de circulation de l'huile 24 sans être amené au vérin.

Lorsque l'huile de service est alimentée à l'une des chambres de cylindre du vérin 20, le piston 21 se déplace dans le sens de la largeur des roues orientables. En conséquence, la commande de direction auxiliaire est appliquée à l'arbre à crémaillère 5.

Des exemples de la construction de la soupape de commande de la pression d'huile 23 sont décrits en détails dans la publication officielle de Toku Kai Sho 59-118577, pour citer un exemple.

Le moteur électrique 27 est constitué par exemple par un moteur sans balai triphasé et il est commandé par une unité de commande électronique 30 via un

<Desc/Clms Page number 24>

circuit de commande 28. Le circuit de commande 28 comprend par exemple un montage en pont à transistor d'alimentation. Celui-ci fournit la puissance électrique d'une batterie 40 en tant que source d'alimentation au moteur électrique 27 conformément au signal de commande qui est fourni par une unité de commande électronique 30.

L'unité de commande électronique 30 comprend un micro-ordinateur qui est activé à réception d'une alimentation provenant de la batterie 40. Ce microordinateur comprend une unité centrale 31, une mémoire vive (RAM) 32 qui fournit la zone de travail en mémoire pour l'unité centrale 31, une mémoire morte (ROM) 33 qui a mémorisé les données de commande ainsi que le programme d'action de l'unité centrale 31, et un bus 34 pour la connexion mutuelle de l'unité centrale 31, de la mémoire vive (RAM) 32 et de la mémoire morte (ROM) 33.

Des données sur l'angle de direction telles que celles émises par le capteur de l'angle de direction 11 sont transmises à l'unité de commande électronique 30.

Le capteur de l'angle de direction 11 est prévu en lien avec le volant de direction 2. Le réglage de l'angle de direction du volant de direction 2 au moment de l'activation du contacteur d'allumage et au moment du démarrage du moteur sur la valeur initiale 0 permet d'émettre des données sur l'angle de direction du signe en conformité avec le sens de la direction assistée.

Sur la base de ces données de direction, l'unité centrale 31 calcule la vitesse de direction qui correspond à sa valeur différentielle temporelle.

Un signal de détection de courant électrique provenant d'un capteur de courant électrique 12 qui détecte le courant électrique qui circule jusqu'au moteur électrique 27 et un signal de détection

<Desc/Clms Page number 25>

provenant du capteur de Hall 15 comme un capteur de position de rotor pour la détection de la position du rotor du moteur électrique 27 sont transmis à l'unité de commande électronique 30.

De plus, un signal de vitesse de roue qui est émis depuis le capteur de vitesse de roue 13 est transmis à l'unité de commande électronique 30. Le capteur de vitesse de roue 13 peut être un capteur qui détecte directement la vitesse de la roue (proportionnelle à la vitesse du véhicule) ou la vitesse de la roue peut être obtenue par le calcul sur la base de l'impulsion de sortie du capteur de vitesse de roue prévu en lien avec la roue.

L'unité de commande électronique 30 commande le moteur électrique 27 sur la base des données de l'angle de direction, les données sur l'alimentation et les données sur la vitesse de roue provenant du capteur de l'angle de direction 11, le capteur de courant 12 et le capteur de vitesse de roue 13 respectivement.

La Figure 8 est un schéma de principe représentant la construction de l'unité de commande électronique visualisée d'un point de vue fonctionnel. L'unité de commande électronique 30 traite essentiellement une pluralité de moyens fonctionnels qui sont réalisés par l'intermédiaire de l'exécution d'un programme enregistré dans la mémoire morte (ROM) 33 par l'unité centrale 31. L'unité de commande électronique 30 comprend ainsi une partie d'exploitation de la vitesse de l'angle de direction 41 pour le calcul de la vitesse de l'angle de direction sur la base du signal de sortie du capteur de l'angle de direction 11, et une partie de réglage de la vitesse de rotation cible 42 qui définit la vitesse de rotation cible R du moteur électrique 27 sur la base de la vitesse de la roue telle que détectée par le capteur de vitesse de roue 13 ainsi que sur la

<Desc/Clms Page number 26>

base de la vitesse de l'angle de direction calculée par la partie d'exploitation de la vitesse de l'angle de direction 41.

De plus, l'unité de commande électronique 30 est équipée d'une partie d'exploitation de l'entraînement moteur 45 qui commande et entraîne le moteur électrique 27 de manière à atteindre la vitesse de rotation cible R telle que définie par la partie de réglage de la vitesse de rotation cible 42. La partie d'exploitation de l'entraînement moteur 45 génère un signal d'entraînement pour atteindre la vitesse de rot ation cible R sur la base du courant électrique du moteur qui est détecté par le capteur de courant électrique 12, et transmet ce signal d'entraînement au circuit de commande .

Le moteur électrique 27 est équipé d'un stator qui comporte un inducteur 27U de phase U, un inducteur 27V de phase V et un inducteur 27W de phase W et un rotor avec un aimant permanent fixe qui reçoit un champ de répulsion provenant de ces inducteurs 27U, 27V et 27W, avec l'angle rotatif de ce rotor détecté par le capteur de Hall 15. Le capteur de Hall 15 comprend les capteurs de Hall 15U, 15V et 15W fournis en conformité avec la phase U, la phase V et la phase W.

Le capteur de courant 12 dont l'objectif est de détecter le courant électrique qui circule jusqu'au moteur électrique 27 est équipé de capteurs de courant électrique 12U, 12V et 12W qui détectent les courants électriques circulant vers la phase U, la phase V et la phase W respectivement. Les signaux de sortie des capteurs de courant électrique 12U, 12V et 12W et les capteurs de Hall 15U, 15V et 15W sont amplifiés de façon appropriée et transmis à la partie d'exploitation de l'entraînement moteur 45. En variante, le capteur de

<Desc/Clms Page number 27>

courant 12 peut être mis en #uvre comme un capteur de courant simple couplé au bus cc.

Le circuit de commande 28 comprend un circuit en série d'une paire de transistors à effet de champ UH et UL qui correspondent à la phase U, une paire de transistors à effet de champ VH et VL qui correspondent à la phase V et une paire de transistors à effet de champ WH et WL qui correspondent à la phase W couplés en parallèle à travers la batterie 40.

L'inducteur 27U de phase U du moteur électrique 27 est connecté à un point de connexion entre le transistor à effet de champ UH et UL, l'inducteur 27V de phase V est connecté à un point de connexion entre le transistor à effet de champ VH et VL et l'inducteur 27W de phase W est connecté à un point de connexion entre le transistor à effet de champ WH et WL.

La partie d'exploitation de l'entraînement moteur 45 place les transistors à effet de champ UH, VH et WH dans un état passant dans cet ordre pendant une certaine période d'angle électrique et commande en même temps la rotation du moteur électrique 27 en fournissant un signal d'entraînement constitué par les impulsions MIL pour les transistors à effet de champ électrique UL, VL et WL.

En particulier, la partie d'exploitation de l'entraînement moteur 45 comprend une partie de réglage du rapport cyclique de MIL 46 pour le réglage du rapport cyclique de MIL correspondant à la vitesse de rotation cible R établie par la partie de réglage de la vitesse de rotation cible 42, une partie de réglage de l'angle d'avance de phase 47 pour le réglage de l'angle d'avance de phase A # qui correspond à la vitesse de rotation cible établie de la même manière par la partie de réglage de la vitesse de rotation cible 42 et une partie produisant le signal d'entraînement 48 qui

<Desc/Clms Page number 28>

produit les signaux d'entraînement devant être transmis aux transistors à effet de champ UH, UL, VH, VL, WH et WL du circuit de commande 28 sur la base de l'angle d'avance de phase A # qui est défini par la partie de réglage de l'angle d'avance de phase 47 ainsi que les facteurs d'utilisation MIL qui sont définis par la partie de réglage de rapport cyclique de MIL 46.

La Figure 9 représente la relation entre la vitesse de l'angle de direction et la vitesse de rotation cible telle que définie par la partie de réglage de la vitesse de rotation cible 42. La vitesse de rotation cible R est définie entre la limite inférieure Ri et la limite utilisateur R2 de telle sorte qu'elle augmente de façon monotone (l'augmentation étant linéaire dans cette forme d'exécution) dans le régime de zéro non supérieur à #(#) qui n'est pas supérieur à VT (VT étant une valeur seuil) en ce qui concerne la vitesse de l'angle de direction V (#).

La partie de réglage de la vitesse de rotation cible 42 ajuste diversement la déclivité de la vitesse de rotation cible R comparée à la vitesse de l'angle de direction B(#) sur la base de la vitesse de roue comme représenté sur la Figure 3. En d'autres termes, la valeur seuil VT est réglée diversement selon le régime de vitesse de la roue. Pour être plus précis, la valeur seuil se situe à un niveau plus élevé lorsque la vitesse de la roue augmente, c'est-à-dire lorsque le véhicule accélère. En conséquence, la vitesse de rotation cible R se situe à un niveau plus bas lorsque la vitesse de la roue augmente, et la commande de direction auxiliaire se réduit donc. De cette manière, la commande sensible à la vitesse de roue est mise en #uvre pour produire une commande de direction auxiliaire appropriée conforme à la vitesse du véhicule.

<Desc/Clms Page number 29>

La Figure 10 est un diagramme de temps présenté en vue d'expliquer le procédé de passage du courant électrique pour l'entraînement du moteur électrique 27.

La Figure 10(a) représente le signal de Hall de phase U qui est émis par le capteur de Hall 15U et la Figure 10 (b) représente le signal de Hall de phase V qui est émis par le capteur de Hall 15V. De plus, la Figure 10 (c) représente le signal de Hall de phase W qui est émis par le capteur de Hall 15W.

En outre, la Figure 10(d) représente la forme de l'onde du signal d'entraînement qui est transmis au transistor à effet de champ UH, la Figure 10(e) représente la forme de l'onde du signal d'entraînement qui est transmis au transistor à effet de champ VH et la Figure 10(f) représente la forme de l'onde du signal d'entraînement qui est transmis au transistor à effet de champ WH.

Parallèlement à la rotation du moteur électrique 27, le signal de Hall de phase U, le signal de Hall de phase V et le signal de Hall de phase W prennent en charge la phase d'ondes retardée par un angle électrique de 120 degrés chacun.

La partie produisant le signal d'entraînement 48 produit les signaux d'entraînement qui suivent globalement le système de passage de l'alimentation à 120 degrés. En d'autres termes, le signal d'entraînement qui est transmis au transistor à effet de champ UH monte préalablement au signal de Hall de phase U et, après avoir été maintenu dans un état passant uniquement pendant la période d'un angle électrique obtenu en ajoutant l'angle d'avance de phase #(#) à 120 degrés, il retourne à l'état bloqué en synchronisation avec un signal de Hall. De la même manière, le signal d'entraînement qui est transmis au transistor à effet de champ VH monte préalablement au

<Desc/Clms Page number 30>

bord montant du signal de Hall de phase V et, après avoir été maintenu dans un état passant uniquement pendant la période de l'angle électrique obtenu en ajoutant l'angle d'avance de phase #(#) à 120 degrés, il retourne à l'état bloqué en synchronisation avec un signal de Hall.

La même chose peut être mentionnée pour le signal d'entraînement du transistor à effet de champ WH qui monte à l'état passant préalablement au bord d'attaque du signal de Hall de phase W et est maintenu en même temps dans un état passant uniquement pendant la période de l'angle électrique obtenu en ajoutant l'angle d'avance de phase #(#) à 120 degrés, suivi du retour à l'état bloqué en synchronisation avec un signal de Hall.

Pendant la réalisation de ces commandes, le signal de commande de largeur d'impulsions pour les rapports de cycle définis dans la partie de réglage du rapport cyclique de MIL 46 est transmis aux transistors à effet de champ UL, VL et WL.

La partie de réglage de l'angle d'avance de phase 47 est destinée au réglage de l'angle d'avance de la phase du signal d'entraînement comparé au signal de Hall sur la base de la vitesse de rotation cible R. La partie de réglage de l'angle d'avance de phase 47 règle l'angle d'avance de phase # # sur zéro dans la mesure où la partie de réglage du rapport cyclique de MIL 46 définit un rapport cyclique de MIL inférieur à 100 %. A ce moment, la partie produisant le signal d'entraînement 48 produit un signal d'entraînement qui suit le système de l'angle de conduction de 120 degrés ordinaire.

Lorsque la partie de réglage du rapport cyclique de MIL 46 définit un rapport cyclique de MIL de 100 pour cent et se trouve en conséquence dans l'état

<Desc/Clms Page number 31>

dans lequel le passage du courant dû à la commande MIL est saturé, la partie de réglage de l'angle d'avance de phase 47 règle diversement l'angle d'avance de phase A # selon la vitesse de rotation cible R. A ce moment, la partie produisant le signal d'entraînement 48 place le transistor à effet de champ UH, VH et WH dans l'état passant au moment où la phase a été avancée par l'angle d'avance de phase A # comparé au signal de Hall. Il en résulte que le temps de passage du courant (angle de conduction) devient le temps qui correspond aux 120 degrés plus #, avec le temps de passage du courant s'allongeant proportionnellement à la durée correspondante à l'angle d'avance de phase A #.

Afin de placer les signaux d'entraînement de la phase U, de la phase V et de la phase W dans l'état passant au moment précédant par l'angle d'avance de phase A # tel que comparé au signal de Hall, il suffit de régler la synchronisation à l'état passant du signal d'entraînement de la phase W, de la phase U et de la phase V en utilisant le signal de roulement un cycle avant.

La Figure 11 représente la relation entre l'angle d'avance de phase A # qui est définie par la partie de réglage de l'angle d'avance de phase 47 et la vitesse de rotation cible R qui est définie par la partie de réglage de la vitesse de rotation cible 42. Supposons un exemple dans lequel la partie de réglage du rapport cyclique de MIL 46 établit un rapport cyclique de MIL de 100 % à la vitesse de rotation cible de 4000 t/min, avec la vitesse de rotation nécessaire la plus élevée du moteur électrique 27 étant réglée sur 5000 t/min.

Dans ce cas, la partie de réglage de l'angle d'avance de phase 47 définit l'angle d'avance A # de telle sorte à augmenter de façon monotone de zéro à 60 degrés dans

<Desc/Clms Page number 32>

la région de la vitesse de rotation cible R comprise entre 4000 et 5000 t/min.

L'angle d'avance de phase A # peut être réglé de telle sorte qu'il augmente linéairement en même temps qu'une augmentation de la vitesse de rotation cible R, ou le changement de l'angle d'avance de phase A # comparé à la vitesse de rotation cible peut se transformer en changement non linéaire. Il est souhaitable que la limite supérieure de l'angle d'avance de phase A # soit réglé sur 60 degrés. Si un angle d'avance de phase A # supérieur à 60 degrés est réglé, les transistors à effet de champ UH, UL, VH, VL, WH et WL sont mis à l'état simultanément, ce qui endommage l'élément d'alimentation du circuit de commande 28 (transistors à effet de champ UH, UL, VH, VL, WH et WL).

La Figure 12 est une figure caractéristique représentant la relation du couple par rapport à la vitesse de rotation du moteur électrique 27. Comme représenté dans la formule (1) ci-dessus, lorsque la vitesse de rotation # augmente, le courant électrique du moteur I est réduit en raison de la tension induite k# générée par le moteur produite par celui-ci, et il en résulte que le couple qui est proportionnel à ce courant du moteur diminue.

Dans cette forme d'exécution, tandis que la rotation du moteur électrique 27 est commandée par la commande de MIL dans les régimes rotatifs de basse et moyenne vitesse allant jusqu'à 4000 t/min, le rapport cyclique de MIL est de 100 pour cent dans le régime de rotation de moyenne et haute vitesse supérieur à 4000 t/min, avec la rotation du moteur électrique 27 étant commandée par la commande de l'angle d'avance de phase. En conséquence, le temps de passage du courant s'allonge selon la partie de l'angle d'avance de phase

<Desc/Clms Page number 33>

# # dans le régime de moyenne et haute vitesse dans lequel est réalisée la commande de l'angle d'avance de phase, ce qui a pour conséquence que la densité de flux magnétique réel diminue et la tension induite générée par le moteur avec un régime de rotation élevée se réduit. Il devient ainsi possible d'obtenir une vitesse de rotation élevée dans le régime de couple moyen faible comme représenté sur la Figure 6.

Selon la présente forme d'exécution qui est représentée ci-dessus, il devient possible d'augmenter la vitesse de rotation dans le régime de couple moyen faible au moyen d'une commande bien conçue sans modifier la conception ou les spécifications du moteur électrique 27. En conséquence, il devient possible d'obtenir la commande de direction auxiliaire sans qu'il soit nécessaire d'augmenter considérablement les coûts de fabrication.

Si l'on tient compte du fait qu'un angle d'avance de phase A #, qui est conforme à la vitesse de rotation cible R, est réglé sur une valeur fixe sans réglage de l'angle d'avance de phase # #, il devient possible de minimiser les problèmes qui peuvent survenir au cas où une commande d'angle d'avance de phase excessive a été réalisée (le problème impliquant une diminution du magnétisme et de l'efficacité du moteur au cas où le volume de la commande d'angle d'avance de phase a été augmenté).

Comparé au cas où, alors que l'angle d'avance de phase A # est fixé sur une certaine valeur, la commande de MIL est réalisée pendant la période au cours de laquelle l'angle d'avance de phase # # est constant, la perte thermique peut être évitée et la conception thermique du circuit de commande devient également plus facile à réaliser, dans la mesure où il n'est pas

<Desc/Clms Page number 34>

nécessaire de prendre en compte la perte de commutation des transistors à effet de champ.

Une forme d'exécution de la présente invention a été expliquée ci-dessus. Cependant, la présente invention peut être également mise en #uvre dans d'autres formes d'exécution. Même si, dans la forme d'exécution décrite ci-dessus, la commande de MIL était conduite dans le régime de rotation de moyenne et faible vitesse, avec la commande de l'angle d'avance de phase étant conduite dans le régime de rotation de moyenne et haute vitesse, il est également possible de réaliser la commande de l'angle d'avance de phase uniquement dans le régime de rotation de haute vitesse.

De plus, différentes modifications de conception peuvent être effectuées dans la gamme des articles décrits ci-dessus.

Bien que la présente invention ait été décrite par rapport à des modes de réalisation particuliers de celle-ci, de nombreuses autres variations et modifications et d'autres utilisations deviendront claires à l'homme du métier. Par conséquent, la présente invention doit être limitée non par la description spécifique contenue dans celle-ci, mais uniquement par les revendications jointes.

Claims (43)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de direction pour la production d'une commande de direction auxiliaire au moyen d'une pression d'huile 23 générée par une pompe 26 entraînée par un moteur électrique, le moteur électrique ayant un angle de conduction pendant lequel du courant électrique est fourni à au moins une phase moteur, le dispositif de direction comprenant : un détecteur d'angle de rotation qui détecte l'angle de rotation du rotor dudit moteur électrique, un capteur de vitesse d'angle de direction pour la détection d'une vitesse d'angle de direction d'un élément de fonctionnement de la direction, un dispositif de réglage de la valeur cible d'entraînement qui règle une valeur cible d'entraînement dudit moteur électrique sur la base d'une sortie du capteur de vitesse de l'angle de direction, un générateur de signal d'entraînement qui génère un signal d'entraînement pour l'entraînement dudit moteur électrique sur la base de la valeur cible d'entraînement qui est définie par le dispositif de réglage de la valeur cible d'entraînement, et un dispositif de réglage d'angle qui définit un angle d'avance de phase dudit signal d'entraînement quant à l'angle de rotation qui est détecté par ledit détecteur d'angle rotatif par rapport à la valeur cible d'entraînement qui est définie par ledit dispositif de réglage de la valeur cible d'entraînement, modifiant ainsi l'angle de conduction.

2. Dispositif de direction assistée selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de réglage de l'angle d'avance de phase définit un angle d'avance de phase préréglé indépendamment de ladite valeur cible

<Desc/Clms Page number 36>

d'entraînement au moment où le signal d'entraînement transmis audit moteur électrique se trouve dans un. état non saturé et lorsqu'il définit l'angle d'avance de phase sur la base de la valeur cible d'entraînement qui est définie par ledit dispositif de réglage de la valeur cible d'entraînement au moment où le signal d'entraînement transmis audit moteur électrique se trouve saturé.

3. Dispositif de direction assistée selon la revendication 2, dans lequel l'angle d'avance de phase préréglé, lorsque le signal d'entraînement est non saturé, est un angle fixe qui peut être de zéro degré.

4. Dispositif de direction assistée selon la revendication 2, dans lequel l'angle de conduction comporte un angle de conduction de base de 120degrés, et l'angle d'avance de phase, lorsque le signal d'entraînement est saturé, est un angle d'avance de phase supérieur à zéro degré et inférieur ou égal à 60 degrés.

5. Dispositif de direction assistée selon la revendication 2, dans lequel l'état non saturé comprend un état de modulation d'impulsions en largeur avec un rapport cyclique inférieur à 100 %.

6. Dispositif de direction assistée selon la revendication 4, dans lequel, dans une région définie par l'angle d'avance de phase, le signal d'entraînement transmis au moteur électrique est saturé et la commande du moteur électrique est obtenue en modifiant la quantité d'angle d'avance de phase.

7. Dispositif de direction assistée selon la revendication 1, dans lequel en outre le dispositif de réglage de la valeur cible d'entraînement est sensible à la vitesse du véhicule.

<Desc/Clms Page number 37>

8. Dispositif de direction assistée selon la revendication 1, dans lequel le moteur électrique est un moteur triphasé sans balai.

9. Procédé pour la production d'une commande de direction auxiliaire au moyen d'une pression d'huile 23 générée par une pompe 26 entraînée par un moteur électrique, le moteur électrique 27 ayant un angle de conduction pendant lequel du courant électrique est fourni à au moins une phase moteur, le procédé comprenant : la détection de l'angle de rotation du rotor dudit moteur électrique, la détection d'une vitesse d'angle de direction d'un élément de fonctionnement de la direction, le réglage d'une valeur cible d'entraînement dudit moteur électrique 27 sur la base de la vitesse de l'angle de direction, la génération d'un signal d'entraînement pour l'entraînement dudit moteur électrique 27 sur la base de la valeur cible d'entraînement, et le réglage d'un angle d'avance de phase dudit signal d'entraînement quant à l'angle de rotation par rapport à la valeur cible d'entraînement, modifiant ainsi l'angle de conduction.

10. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre le réglage d'un angle d'avance de phase préréglé indépendamment de ladite valeur cible d'entraînement au moment où le signal d'entraînement transmis audit moteur électrique 27 se trouve dans un état non saturé et le réglage de l'angle d'avance de phase sur la base de la valeur cible d'entraînement au moment où le signal d'entraînement transmis audit moteur électrique se trouve saturé.

11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'angle d'avance de phase préréglé, lorsque le

<Desc/Clms Page number 38>

signal d'entraînement est non saturé, est un angle fixe qui peut être de zéro degré.

12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'angle de conduction comporte un angle de conduction de base de 120 degrés, et l'angle d'avance de phase, lorsque le signal d'entraînement est saturé, est un angle d'avance de phase supérieur à zéro degré et inférieur ou égal à 60 degrés.

13. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'état non saturé comprend un état de modulation d'impulsions en largeur avec un rapport cyclique inférieur à 100 %.

14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel, dans une région définie par l'angle d'avance de phase, le signal d'entraînement transmis au moteur électrique est saturé et la commande du moteur électrique est obtenue en modifiant la quantité d'angle d'avance de phase.

15. Procédé selon la revendication 9, dans lequel en outre la valeur cible d'entraînement est sensible à la vitesse du véhicule.

16. Procédé de commande d'un moteur électrique, le moteur ayant au moins une sortie de capteur pour la détermination d'un instant de commutation d'un contacteur d'un convertisseur de commutation commandant un angle de conduction déterminant une durée de conduction pendant une révolution du moteur, le procédé comprenant : la réception de la sortie du capteur ; l'avance d'un temps de mise en circuit d'un contacteur du convertisseur de commutation connectant une tension de bus cc à une entrée d'entraînement de phase moteur par un angle de phase avant la prochaine sortie de capteur déterminant l'instant de commutation ; et

<Desc/Clms Page number 39>

la commande de la vitesse du moteur par la modification de la quantité d'angle de phase.

17. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre l'augmentation de l'angle de conduction par la quantité dudit angle de phase.

18. Procédé selon la revendication 16, dans lequel l'angle de phase comprend une quantité d'angle de phase fixe et une quantité d'angle de phase variable qui peuvent être commandées par un régulateur pour commander la vitesse du moteur.

19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel l'angle de phase variable augmente l'angle de conduction et l'angle de phase fixe décale temporairement le temps de conduction.

20. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre la modulation d'impulsions en largeur du contacteur pendant l'angle de conduction.

21. Procédé selon la revendication 18, dans lequel sont fournis deux contacteurs alternativement à l'état passant disposés dans un demi-pont et comprenant en outre l'avance d'un temps de mise en circuit de chaque contacteur par l'angle de phase.

22. Procédé selon la revendication 21, dans lequel le moteur est un moteur triphasé et dans lequel trois demi-ponts sont fournis, chacun comprenant deux contacteurs alternativement à l'état passant, l'un comprenant un contacteur à extrémité supérieure et l'autre comprenant un contacteur à extrémité inférieure et comprenant en outre l'avance d'un temps de mise en circuit de chaque contacteur par l'angle de phase.

23. Procédé selon la revendication 22, dans lequel l'angle de conduction varie entre 120 et 180 , et l'angle de phase variable varie entre 0 et 60 .

<Desc/Clms Page number 40>

24. Procédé selon la revendication 23, dans lequel l'angle d'avance de phase fixe est égal à environ 15 .

25. Procédé selon la revendication 18, dans lequel l'angle de phase fixe est fourni de telle sorte qu'un instant de bifurcation du contacteur est aligné sur une transition de la sortie du capteur indépendamment de la quantité d'angle de conduction.

26. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre la modulation d'impulsions en largeur pendant l'angle de conduction à un rapport cyclique de 100 %.

27. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre la sélection entre les deux options suivantes a) et b) pour commander la vitesse du moteur : a) la variation de l'angle de phase et la modulation d'impulsions en largeur avec un rapport cyclique de 100 % pendant l'angle de conduction ; b) l'angle de phase zéro et la variation du rapport cyclique par la modulation d'impulsions en largeur pendant l'angle de conduction.

28. Procédé selon la revendication 27, comprenant en outre la sélection de l'option b) si une vitesse souhaitée peut être atteinte avec un angle de conduction de 120 et un rapport cyclique inférieur à 100 %.

29. Procédé selon la revendication 27, comprenant en outre la sélection de l'option b) si un courant prélevé par le moteur dépasse une limite prédéterminée avec un angle de conduction de 120 et un rapport cyclique de 100 %.

30. Procédé selon la revendication 27, comprenant en outre la sélection de l' option a) si une vitesse de moteur souhaitée ne peut être atteinte avec un angle de conduction de 120 et un rapport cyclique de 100 % et

<Desc/Clms Page number 41>

si le courant prélevé par le moteur est en dessous d'une limite prédéterminée.

31. Régulateur de commande de vitesse du moteur comprenant : un convertisseur de commutation qui connecte sélectivement une tension de bus cc pour l'alimentation du moteur ; un régulateur pour la commande d'une opérati on de commutation du convertisseur, un temps de mise en circuit de chaque contacteur du convertisseur déterminant l'angle de conduction, le régulateur ayant au moins une entrée depuis au moins un capteur fournissant un signal de capteur propre à une position de rotation du rotor du moteur ; le régulateur modifiant l'angle de phase auquel chaque contacteur du convertisseur est mis en circuit en réponse au signal du capteur de telle sorte que chaque contacteur est mis en circuit à un angle de phase préalablement au signal du capteur, la quantité d'avance d'angle de phase commandant la vitesse du moteur.

32. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 31, dans lequel en outre le régulateur comprend un modulateur d'impulsions en largeur pour la modulation de la sortie du convertisseur pendant l'angle de conduction.

33. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 32, dans lequel en outre le régulateur peut être exploité pour exécuter la commande de vitesse du moteur en sélectionnant l'une des deux options suivantes a) et b) : a) la variation de l'angle de phase et la modulation d'impulsions en largeur avec un rapport cyclique de 100 % pendant l'angle de conduction ;

<Desc/Clms Page number 42>

b) l'angle de phase zéro et la variation du rapport cyclique de la modulation d'impulsions en largeur pendant l'angle de conduction.

34. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 33, dans lequel le régulateur peut être exploité pour sélectionner l'option b) si une vitesse souhaitée peut être atteinte avec un angle de conduction de 120 et un rapport cyclique inférieur à 100 %.

35. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 33, dans lequel le régulateur peut être exploité pour sélectionner l'option b) si un courant prélevé par le moteur dépasse une limite prédéterminée avec un angle de conduction de 120 et un rapport cyclique de 100 %.

36. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 33, dans lequel le régulateur peut être exploité pour sélectionner l'option a) si une vitesse de moteur souhaitée ne peut être atteinte avec un angle de conduction de 120 et un rapport cyclique de 100 % et que le courant prélevé par le moteur est en dessous d'une limite prédéterminée.

37. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 31, dans lequel l'angle de phase augmente l'angle de conduction selon la quantité de l'angle de phase.

38. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 31, dans lequel l'angle de phase comprend une quantité d'angle de phase fixe et une quantité d'angle de phase variable qui peuvent être commandées pour commander la vitesse du moteur.

39. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 38, dans lequel l'angle de phase variable augmente l'angle de conduction et l'angle de

<Desc/Clms Page number 43>

phase fixe décale temporairement le temps de mise en circuit.

40. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 31, dans lequel le moteur est un moteur triphasé et le convertisseur comprend trois demi-ponts, chacun comprenant deux contacteurs alternativement à l'état passant, l'un comprenant un contacteur à extrémité supérieure et l'autre comprenant un contacteur à extrémité inférieure.

41. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 40, dans lequel le moteur est un moteur cc triphasé sans balai.

42. Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 31, dans lequel l'angle de conduction varie entre 120 et 180 et l'angle de phase variable varie entre 0 et 60 .

43, Régulateur de commande de vitesse du moteur selon la revendication 38, dans lequel l'angle de phase fixe est fourni de telle sorte qu'un instant de bifurcation de chaque contacteur est aligné sur une transition de la sortie du capteur indépendamment de la quantité d'angle de conduction