FR2998364A1 - Capteur inductif de vehicule automobile comportant des oscillateurs electriques adaptes a former par phenomene de resonance electrique une tension alternative aux bornes d'une bobine d'excitation - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne essentiellement un capteur (100) inductif de véhicule automobile, comportant : - une bobine d'excitation (101) adaptée à former un champ électromagnétique, - une bobine de mesure (103) de champ magnétique adaptée à fournir un signal de sortie représentatif de la position d'une cible (102) métallique dans le champ magnétique formé par la bobine d'excitation (101), caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux circuits électriques (111) branchés simultanément en parallèle sur des bornes de la bobine d'excitation (101), chaque circuit électrique (111) comportant un élément inverseur (112) et un élément capacitif (113), et formant avec ladite bobine d'excitation (101) un oscillateur électrique (110) adapté à former par phénomène de résonance électrique une tension alternative aux bornes de ladite bobine d'excitation (101), lesdits oscillateurs électriques (110) étant de même fréquence de résonance.
Description
L'invention appartient au domaine des capteurs de position. L'invention concerne plus particulièrement un capteur inductif comportant une bobine d'excitation adaptée à former un champ magnétique et une bobine de mesure de champ magnétique adaptée à fournir un signal de sortie représentatif de la position d'une cible métallique dans le champ magnétique formé par la bobine d'excitation. L'invention est plus particulièrement, mais non exclusivement, adaptée au domaine des mesures de position angulaire ou linéaire de cibles métalliques de véhicules automobiles. Pour former un champ magnétique, la bobine d'excitation d'un capteur inductif 10 est alimentée en tension alternative par un circuit d'alimentation. Dans les capteurs inductifs des véhicules automobiles actuels, le circuit d'alimentation se présente sous la forme d'un pont en H relié à une source électrique. Les commutateurs du pont en H sont commandés pour faire circuler dans la bobine d'excitation un courant électrique circulant alternativement dans un sens puis dans le 15 sens opposé. Afin d'améliorer la sécurité de fonctionnement des capteurs inductifs actuels, il est connu de prévoir plusieurs circuits d'alimentation comportant chacun un pont en H. Lesdits circuits d'alimentation ne peuvent pas être branchés en parallèle aux bornes de la source électrique car celle-ci risquerait d'être court-circuitée. Par conséquent, à un instant 20 donné, un seul circuit d'alimentation est actif et branché à la bobine d'excitation, les autres circuits d'alimentation étant alors passifs et débranchés de ladite bobine d'excitation. Lorsque le circuit d'alimentation branché à la bobine d'excitation devient défaillant, il est débranché de ladite bobine d'excitation et un autre circuit d'alimentation 25 est branché à la bobine d'excitation. Cependant, la détection de la défaillance du circuit d'alimentation branché à la bobine d'excitation n'est pas instantanée. Par conséquent, aucune mesure de position ne peut être effectuée entre l'instant où le circuit d'alimentation branché à la bobine d'excitation devient défaillant et l'instant où un autre circuit d'alimentation est connecté à 30 la bobine d'excitation. On comprend qu'une telle indisponibilité du capteur inductif peut s'avérer génante si la mesure de position effectuée par ledit capteur inductif est importante pour le fonctionnement du véhicule automobile. L'invention a notamment pour but de résoudre ce problème.
A cette fin, l'invention concerne un capteur inductif de véhicule automobile, comportant : - une bobine d'excitation adaptée à former un champ électromagnétique, - une bobine de mesure de champ magnétique adaptée à fournir un signal 5 de sortie représentatif de la position d'une cible métallique dans le champ magnétique formé par la bobine d'excitation, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux circuits électriques branchés simultanément en parallèle sur des bornes de la bobine d'excitation, chaque circuit électrique comportant un élément inverseur et un élément capacitif, et formant avec ladite 10 bobine d'excitation un oscillateur électrique adapté à former par phénomène de résonance électrique une tension alternative aux bornes de ladite bobine d'excitation, lesdits oscillateurs électriques étant de même fréquence de résonance. L'invention peut être mise en oeuvre selon les modes de réalisation avantageux exposés ci-après, lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon 15 toute combinaison techniquement opérante. Avantageusement, l'élément inverseur est une porte logique inverseuse. Avantageusement, l'élément inverseur est un montage amplificateur inverseur. Avantageusement, la valeur de la fréquence de résonance et comprise entre 20 deux mégahertz et six mégahertz. Avantageusement, les deux circuits électriques sont intégrés dans deux circuits intégrés différents. Avantageusement, chacun desdits deux circuits intégrés est adapté à déterminer une information de position de la cible métallique en fonction de signaux de 25 sortie reçus d'une ou de plusieurs bobines de mesure. Avantageusement, les deux circuits intégrés sont reliés à des bobines de mesure respectives différentes. Avantageusement, en cas de défaillance d'un circuit électrique, ledit circuit électrique est adapté à s'arrêter de fonctionner tandis que l'autre circuit électrique est 30 adapté à continuer de fonctionner sans interruption. L'invention concerne en outre un véhicule automobile comportant un capteur inductif. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui 35 représentent : - Figure 1 : une représentation schématique d'un capteur inductif selon un exemple de réalisation de l'invention ; - Figures 2a-2d : des représentations schématiques d'oscillateurs de capteurs inductifs selon des exemples de réalisation de l'invention ; - Figure 3 : une représentation schématique d'un capteur inductif selon un exemple de réalisation de l'invention.
Dans ces figures, des références identiques d'une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas à l'échelle, sauf mention contraire. La figure 1 montre un capteur 100 de position inductif par exemple positionné dans un véhicule automobile pour mesurer la position d'une cible 102 métallique mobile.
Dans un exemple, ladite cible 102 est une partie d'un levier de vitesse, d'une pédale ou d'un papillon d'air. Le capteur 100 comporte une bobine d'excitation 101 adaptée à former un champ électromagnétique et plusieurs bobines de mesure 103 d'un champ électromagnétique adaptées à fournir un signal de sortie représentatif de la position de la cible 102.
Le capteur 100 comporte en outre au moins deux circuits électriques 111 branchés simultanément en parallèle sur des bornes de la bobine d'excitation 101. Chaque circuit électrique 111 forme avec la bobine d'excitation 101 un oscillateur électrique 110 adapté à former par phénomène de résonance électrique une tension alternative aux bornes de ladite bobine d'excitation 101. Chaque circuit électrique 111 comporte au moins un élément inverseur 112 et au moins un élément capacitif 113. Dans un exemple de réalisation, l'élément inverseur 112 prend la forme d'une porte logique inverseuse ou d'un montage amplificateur inverseur. Dans un mode de réalisation préféré, chaque circuit électrique 111 comporte deux éléments capacitifs 113 et un élément inverseur 112. L'élément inverseur 112 est branché en parallèle à la bobine d'excitation 101. Une première borne du premier élément capacitif 113 est branchée à une première borne de la bobine d'excitation 101 et une deuxième borne du premier élément capacitif 113 est branchée à la masse électrique 114. De plus, une première borne du deuxième élément capacitif 113 est branchée à une deuxième borne de la bobine d'excitation 101 et une deuxième borne du deuxième élément capacitif 113 est branchée à la masse électrique 114 (cf. figures 1 et 2a). En variante chaque circuit électrique 111 comporte en outre un deuxième élément inverseur 112 branché en parallèle à la bobine d'excitation 101, dans le même sens ou dans le sens contraire du premier élément inverseur 112 (cf. figures 2c et 2d). En variante chaque circuit électrique 111 comporte un unique élément capacitif 113 branché en parallèle à la bobine d'excitation 101 et à l'élément inverseur 112 (cf. figure 2b). Dans un exemple de réalisation, le capteur 100 comporte deux circuits électriques 111. Le premier élément inverseur 112 du premier circuit électrique 111 est intégré dans un premier circuit intégré 300.1 et le deuxième élément inverseur 112 du deuxième circuit électrique 111 est intégré dans un deuxième circuit intégré 300.2 (cf. figure 3). Chaque circuit intégré 300.1, 300.2 est relié aux bornes de la bobine d'excitation 101. Le premier circuit intégré 300.1 est en outre relié à deux bobines de 5 mesure 103 et à un circuit de contrôle 305. De même, le deuxième circuit intégré 300.2 est en outre relié à deux autres bobines de mesure 103 et audit circuit de contrôle 305. Le circuit de contrôle 305 fournit aux deux circuits intégrés 300.1, 300.2 la même alimentation électrique. Les circuits intégrés 300.1, 300.2 sont identiques et proviennent du même fabriquant afin que la probabilité de défaillance de chaque circuit 10 intégré 300.1, 300.2 ne soit pas statistiquement indépendante. Dans une mise en oeuvre, pour chaque circuit électrique 111, l'élément inverseur 112 créé des oscillations et une condition d'instabilité. En effet, le gain dudit élément inverseur 112 est unitaire et ledit élément inverseur 112 déphase de cent quatre-vingt degrés, ce qui compense le déphasage de la bobine d'excitation 101. 15 Les oscillations créées puis entretenues par chaque élément inverseur 112 sont synchronisées entre elles par le phénomène de résonance électrique grâce aux éléments capacitifs 113 de tous les circuits électrique 111 et à la bobine d'excitation 101. Les oscillations ont alors une fréquence dite fréquence de résonance. La valeur de la fréquence de résonance dépend des éléments capacitifs 113 et de la bobine 20 d'excitation 101. La valeur de la fréquence de résonance est comprise entre une centaine de kilohertz et plusieurs mégahertz. Les oscillations créées par le circuit électrique 111 sont sensiblement sinusoïdales avec un faible contenu harmonique. Dans un exemple, la valeur de la fréquence de résonance est comprise entre deux mégahertz et six mégahertz. 25 Les oscillations créées par chaque élément inverseur 112 sont entretenues par les éléments capacitifs 113 et la bobine d'excitation 101 qui fournissent de l'énergie. Les oscillations sont ainsi libres, elles ne dépendent pas de la fréquence d'une tension excitatrice. Les deux circuits électriques 111 forment ainsi une tension alternative aux 30 bornes de la bobine d'excitation 101. Les deux oscillateurs 110 fonctionnent donc simultanément. Chaque circuit électrique 111 transmet alors au circuit de contrôle 305 un signal correspondant à l'information de fonctionnement simultané. La bobine d'excitation 101 forme un champ électromagnétique sinusoïdal à haute fréquence oscillant à la fréquence de résonance des oscillations créées par les 35 oscillateurs 110.
La position de la cible 102 évolue en fonction d'une position ou d'un angle à mesurer. Le positionnement de la cible 102 modifie le champ électromagnétique créé par la bobine d'excitation 101. Les bobines de mesure 103 mesurent le champ électromagnétique créé par la bobine d'excitation 101 et modifié par le positionnement de la cible 102. Chaque bobine de mesure 103 fournit alors, au circuit intégré 300.1, 300.2 associé à ladite bobine de mesure 103, un signal de sortie correspondant au champ électromagnétique mesuré, donc représentatif de la position de la cible 102 mécanique. Chaque circuit intégré 300.1, 300.2 reçoit ainsi deux signaux de sortie correspondant au champ électromagnétique mesuré par deux bobines de mesure 103 différentes. Chaque circuit intégré 300.1, 300.2 combine les signaux de sortie provenant des bobines de mesure 103 pour déterminer une information de position de la cible 102. Rien n'exclut, suivant d'autres exemples, que chaque circuit intégré 300.1, 300.2 ne soit relié qu'à une bobine de mesure 103, chaque information de position n'étant alors déterminée qu'à partir d'un signal de sortie. Puis chaque circuit intégré 300.1, 300.2 transmet l'information de position au circuit de contrôle 305 qui détermine alors l'angle ou la position de la cible 102 par une méthode classique, par exemple au moyen d'abaques associant des valeurs possibles de l'information de position des valeurs respectives de la position de la cible 102. Le nombre d'informations de positions reçues par le circuit de contrôle 305, supérieur ou égal à deux, permet d'apporter de la redondance dans des applications où la sécurité de fonctionnement est importante, dans la mesure où, si l'un des circuits intégrés 300.1, 300.2 est défaillant, une information de position peut toujours être reçue de l'autre circuit intégré. En cas de défaillance d'un circuit électrique 111, ledit circuit électrique 111 arrête de fonctionner, tandis que l'autre circuit électrique 111 continue de fonctionner sans interruption. Les oscillations sont donc produites de manière continue même en cas de défaillance d'un circuit électrique 111. Les causes d'arrêt de fonctionnement sont par exemple une réinitialisation du circuit intégré 300.1, 300.2 associé, une connexion détruite entre ledit circuit intégré 300.1, 300.2 et la bobine d'excitation 101, un état de diagnostic dudit circuit intégré 300.1, 300.2 ou une mise hors tension dudit circuit intégré 300.1, 300.2. En cas de défaillance de l'alimentation électrique commune aux deux circuits intégrés 300.1, 300.2, fournie par le circuit de contrôle 305, les deux circuits intégrés 300.1, 300.2 ne fonctionnent plus et ne produisent plus de signaux, ce qui est 35 conforme aux exigences de sécurité technique.
En cas de défaillance de la bobine d'excitation 101, les deux circuits intégrés 300.1, 300.2 sont en état de diagnostic, ce qui indique un disfonctionnement du capteur 100. En variante, le nombre de circuits électriques 111, donc le nombre de circuits 5 intégrés est supérieur à deux.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1 Capteur (100) inductif de véhicule automobile, comportant : - une bobine d'excitation (101) adaptée à former un champ électromagnétique, - une bobine de mesure (103) de champ magnétique adaptée à fournir un signal de sortie représentatif de la position d'une cible (102) métallique dans le champ magnétique formé par la bobine d'excitation (101), caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux circuits électriques (111) branchés simultanément en parallèle sur des bornes de la bobine d'excitation (101), chaque circuit électrique (111) comportant un élément inverseur (112) et un élément capacitif (113), et formant avec ladite bobine d'excitation (101) un oscillateur électrique (110) adapté à former par phénomène de résonance électrique une tension alternative aux bornes de ladite bobine d'excitation (101), lesdits oscillateurs électriques (110) étant de même fréquence de résonance.
- 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément inverseur (112) est une porte logique inverseuse.
- 3. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément inverseur (112) est un montage amplificateur inverseur.
- 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur de la fréquence de résonance et comprise entre deux mégahertz et six mégahertz.
- 5. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les deux circuits électriques (111) sont intégrés dans deux circuits intégrés (300.1, 300.2) différents.
- 6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun desdits deux circuits intégrés (300.1, 300.2) est adapté à déterminer une information de position de la 25 cible (102) métallique en fonction de signaux de sortie reçus d'une ou de plusieurs bobines de mesure (103).
- 7. Capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux circuits intégrés (300.1, 300.2) sont reliés à des bobines de mesure (103) respectives différentes.
- 8. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 30 en ce qu'en cas de défaillance d'un circuit électrique (111), ledit circuit électrique (111) est adapté à s'arrêter de fonctionner tandis que l'autre circuit électrique (111) est adapté à continuer de fonctionner sans interruption.
- 9. Véhicule automobile comportant un capteur (100) inductif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES, DE Effective date: 20210309 |
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