WO2011138367A1 - Circuit et procédé de commande pour moteur électrique, notamment d'entraînement d'essuie-glace - Google Patents

Circuit et procédé de commande pour moteur électrique, notamment d'entraînement d'essuie-glace Download PDF

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WO2011138367A1
WO2011138367A1 PCT/EP2011/057135 EP2011057135W WO2011138367A1 WO 2011138367 A1 WO2011138367 A1 WO 2011138367A1 EP 2011057135 W EP2011057135 W EP 2011057135W WO 2011138367 A1 WO2011138367 A1 WO 2011138367A1
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WO
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motor
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speed
angle
angular
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PCT/EP2011/057135
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Inventor
Edouard Bonnefous
Original Assignee
Ece
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven

Definitions

  • the present invention relates to circuits and control methods for an electric motor, in particular wiper drive.
  • the invention also relates to a drive device for performing an alternating rotary movement in one direction then in another, as well as a windscreen wiper device. Such movements are typically used for wiping vehicle windshields such as automobiles, trucks, trains, aircraft, etc.
  • the motor is controlled as a function of the angle of the engine, in particular the two angles delimiting the scanning area of the wiper and the stopping angle, or as a function of mechanical stops materializing these characteristic angles. .
  • the engine is then controlled in all, nothing or reverse.
  • the devices are not suitable for applications in which the torque, especially aerodynamic, the inertia and the length of the wiper arm are higher. Indeed, for these applications, the half-turns of the windscreen wiper can not be operated by sudden switching.
  • the motors operate in open loop and therefore at maximum torque, this which reduces the operating efficiency of the latter at low speeds of rotation.
  • Also known devices generally comprising a motor and a mechanical converter achieving on the one hand a speed reduction of the electric motor and on the other hand a transformation of the rotational movement into a back and forth movement.
  • the axis of the motor always rotates in the same direction, more or less quickly.
  • a crank-and-crank-type system ensures the transformation of the rotary movement into a reciprocating movement.
  • the devices also have a stopping position (called parking) generally located outside the windshield scanning area.
  • the crank-rod mechanism may comprise an eccentric cam and a pawl.
  • crank-crank system Devices comprising a crank-crank system have several disadvantages. Indeed, these devices include many parts and are designed for a specific geometry (scanning angle, parking position, etc.). Thus, such devices are expensive, comp lexes, bulky, and require sufficient space to perform the rotary motion transformation in motion back and forth. In addition, due to the many parts, the mechanical converter has a significant mass that is most often embedded in a vehicle. Finally, the device being designed for a specific geometry, it is necessary to recreate several parts when it is desired to manufacture such a device for a new application.
  • An object of the present invention is therefore to provide a circuit for controlling a motor, particularly wiper drive, more effectively, for example by limiting the power consumption and heating of the engine.
  • a The object of the invention is to propose a compact, reliable and easy to install drive device, making it suitable for any type of application while requiring little or no structural modifications.
  • a control circuit for an electric motor comprising a control means comprising an output for controlling the electric motor, the control means being adapted to vary the motor angle between a minimum value and a given maximum value.
  • the control means comprises an input for receiving a speed reference and is able to control the angular speed of the motor according to the speed reference, the control circuit also comprising a co-design means comprising an input for receiving values. of the motor angle and an output for supplying a speed setpoint to the control means, the setpoint means being able to determine the speed setpoint apart from a running function of the motor angle.
  • the circuit is able to control the speed of the motor so as to limit the electric power consumed by the engine, while maintaining a compact, lightweight and reliable.
  • the variation of the speed reference may be less than or equal to a given value for a given variation of the motor angle.
  • the variation of the speed reference may be less than or equal to one-fourth, preferably one-sixth, more preferably to one-eighth, and even more preferably to one-tenth of the maximum-speed reference, for any variation of the motor angle.
  • the speed reference can be a continuous function of the motor angle.
  • the speed reference can also be a sampled function, which is determined for each sample of the motor angle according to a continuous function.
  • the speed reference decreases, cancels and changes sign. This avoids sudden changes in the direction of rotation, as well as significant energy losses.
  • the motor torque is adjusted, which allows to use only the necessary and sufficient torque.
  • the setpoint means may be able to determine a first angular value of the motor, greater than the minimum value, and a second angular value between the first angular value and the maximum value, to provide a speed setpoint varying with the value of the motor angle when this is between the minimum value and the first value or between the second value and the maximum value, and to provide a constant absolute value speed reference (corresponding to the desired maximum speed reference value abso read) when the value of the motor angle is between the first and the second value.
  • the speed instruction then has three parts depending on the engine angle: a first increasing part corresponding to an increase in the speed of the engine until reaching the desired maximum speed, a second constant part corresponding to the scanning at the desired speed windshield, and a third decreasing part corresponding to a decrease in engine speed before the change of direction.
  • a speed setpoint makes it possible in particular to obtain a uniform rotational movement between the first and the second value, ie in the middle of the scanning sector, which allows a visual comfort for the user.
  • the setpoint means can also carry an input for the selection of a user mode, the desired maximum speed set point, the maximum value, the minimum value, the first value and the second value of the motor angle can be determined in function of the selected user mode.
  • the user mode corresponds to a mode of operation of the windshield wiper, for example depending on the amount of rain falling on the windshield.
  • the control means may also comprise an input for receiving the values of the angular speed of the motor, and may be able to control the motor torque as a function of the difference between the angular speed of the motor and the speed reference.
  • the angular velocity of the motor is then controlled in a closed loop by the control means.
  • the angular velocity of the motor is controlled by servocontrol by the control means. This gives a better angular velocity, especially with respect to the speed reference.
  • the control means can also comprise an input for receiving a motor angle setpoint and an input for receiving values of the motor angle, and can be adapted, during engine stopping phases, to control the motor in function. the difference between the motor angle and the motor angle setpoint. The motor angle is then controlled in a closed loop by the control means.
  • the circuit may also comprise a determining means comprising an input for receiving values of the motor angle, and an output for supplying the control means with the angular velocity of the motor, the determining means being able to calculate the angular velocity of the motor. motor from the values of the motor angle.
  • the invention also relates, in another aspect, to a drive device for performing an alternating rotary motion.
  • a drive device for performing an alternating rotary motion comprising a circuit as described above, and an electric drive motor.
  • the motor may be a synchronous motor, preferably brushless.
  • the invention also relates to a wiper device, in particular for a motor vehicle or for an aircraft, comprising at least one drive device as described above, and a wiper arm driven by the drive device. , possibly via a mechanical transmission.
  • the mechanical transmission is preferably fixed reduction.
  • the mechanical transmission may be a wheel and a worm, or a direct gear device.
  • a method of controlling an electric motor in particular a wiper drive, in which the motor is controlled so as to vary the motor angle between a minimum value and a value. given maximum, and in which the angular velocity of the motor is also controlled according to a speed reference, said speed reference being determined from a continuous function of the motor angle.
  • a first angular value of the motor greater than the minimum value, and a second angular value between the first angular value and the maximum value are determined, a speed setpoint varying with the value of the motor angle is provided when it lies between the minimum value and the first value or between the second value and the maximum value, and a constant speed reference (corresponding to a desired maximum speed instruction) is provided when the value of the engine angle is included. between the first and the second value.
  • the value of the constant speed setpoint, the maximum value, the minimum value, the first value and the second value of the motor angle can be determined in function of a user mode.
  • the motor torque is also controlled as a function of the difference between the angular speed of the motor and the speed reference.
  • the motor can also be controlled as a function of the difference between the motor angle and an engine angle setpoint during engine stopping phases.
  • FIG. 1 shows schematically a windscreen wiper device according to the invention
  • FIG. 2 diagrammatically represents an embodiment of a drive device according to the invention
  • FIG. 3 represents an example of a speed reference as a function of the engine angle, according to the invention.
  • FIG. 4 shows the variation of the motor angle as a function of time, according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a windscreen wiper device 1.
  • the windscreen wiper device 1 comprises a drive device 2 comprising a control circuit 3 and a drive motor 4, and a wiper arm 5 driven by the engine 4 and scanning the surface of a windshield 6, for example an aircraft.
  • the wiper arm 5 traverses, by back and forth, a scanning section of the windshield which is delimited by a first position 7 and a second position 8 of the wiper arm.
  • the first and second positions of the wiper arm correspond to the two edges of the scanning sector: these are the limits of the wiped surface as well as the positions of the wiper in which the direction of rotation s' reverse. It is considered in the following description that the first position 7 corresponds to a minimum value 0 m i n of the motor angle, and the second position 8 corresponds to a maximum value 0 max of the motor angle.
  • the wiper arm 5 can also be positioned in a stopping position 9, said parking, corresponding to an engine angle 6 pa rk.
  • the stopping position 9 may in particular be located outside the windshield scanning sector, or may be located outside the windshield 6, as shown in Figure 1.
  • the drive device 2 may also comprise a gearbox 10, mounted between the motor 4 and the wiper arm 5.
  • the angle reducer 10 may be formed for example on the one hand a worm mounted integral with the output shaft of the motor 4 and on the other hand a gear integral with the wiper 5, or by three direct gear trains.
  • the motor 4 is a motor capable of driving its output shaft in a first direction of rotation and in the opposite direction of rotation.
  • the motor 4 thus performs a pendular or reversible rotation.
  • the motor 4 may be an electric motor, for example a synchronous motor, preferably without brushes.
  • This type of motor is adapted to the present use and allows with great reliability to turn in one direction then in the other, even with frequent changes of direction of rotation.
  • This brushless motor is advantageously of the type comprising an outer wound stator and a central magnetic rotor.
  • the motor 4 may also comprise a static brake, for example a current-canceling brake (not shown) making it possible to maintain the motor angle constant when the latter is no longer supplied with current.
  • a static brake for example a current-canceling brake (not shown) making it possible to maintain the motor angle constant when the latter is no longer supplied with current.
  • the static brake is used in particular during stopping phases, to limit the rotation of the engine under the effect of external elements such as wind. The engine then consumes no energy to keep the wiper arm in its off position.
  • the motor 4 may also comprise a sensor 11.
  • the sensor 11 may be an encoder or a resolver disposed on the axis of the magnetic rotor.
  • the sensor 11 makes it possible, for example, to measure the angular position ⁇ , or even the angular velocity (dG / dt), of the motor 4, and transmits the values measured at the control circuit 3. It may also be a sensor of the magnetic, mechanical, optical, etc. type.
  • the driving device also comprises the control circuit 3.
  • the control circuit 3 comprises an output for controlling the motor 4. It can be an output of the electrical supply of the motor 4. In this case, the The current and the voltage imposed on the motor 4 can make it possible to control the torque and the angular speed of the motor.
  • the control circuit 3 also includes a first input for selecting a user mode MU.
  • This user mode can be selected by the user who is located behind the windshield and adjusts the wiper speed of the wipers depending on the weather conditions: eg intermittent wiping, slow wiping, fast sweeping, no sweep.
  • the user mode can also be provided by a rain sensor, disposed on the windshield and determining the sweeping speed required to wipe the windshield.
  • the control circuit also includes an input for receiving the values of the sensor 1 1.
  • the motor angle ⁇ or motor speed (d9 / dt) values of the motor 4 are used to control the motor accordingly and / or to perform servo control.
  • the control circuit can also detect the stopping positions of the motor by mechanical stops 12, 1 3 located respectively close to the stop position of the wiper arm, and close to the second position. position of the wiper arm.
  • the stops 12, 13 may allow the control means, at each power up, to position the motor in a determined reference position by detecting a zero angular velocity.
  • the control circuit 3 comprises in particular a setpoint means 14 comprising an input for receiving the user mode MU, an input for receiving the signal from the position sensor 1 1, and an output for delivering a speed setpoint (d9 / dt) c .
  • the control circuit 3 also comprises a determining means 1 5 having an input for receiving the signals of the position sensor 11, and an output for outputting angular velocity values calculated from the data of the position sensor 11.
  • the control circuit comprises a control means 16 comprising an input for receiving the speed setpoint (d9 / dt) c delivered by the setpoint means 14, an input for receiving the angular velocity values (dG / dt). delivered by the determining means 15, and an output for controlling the motor 4, for example a power supply output of the motor 4.
  • FIG. 2 schematically depicts an embodiment of the control circuit 3.
  • FIG. 2 describes an example of control means 16.
  • the control mechanism 16 includes a first comparator 17 capable of comparing the angular velocity (d 0 / dt) determined by the determination means 15 and the speed reference (d 6 / dt) c supplied by the reference means 14.
  • first comparator 17 outputs a magnitude representative of the difference between the angular velocity (d6 / dt) and the speed reference (d9 / dt) c , to a first corrector 1 8.
  • the first corrector 1 8 allows to modify the controlling the motor 4 so as to reduce or eliminate the difference between the angular speed of the motor and the speed reference.
  • the first comparator 17 and the first corrector 18 thus form a closed-loop servocontrol of the angular speed of the motor, in order to obtain an angular speed of the motor as close as possible to the speed reference.
  • Controlling the speed and angle of the closed - loop motor can also detect oscillation phenomena of the wiper arm from the torque setpoint. Indeed, according to the mass of the arm and the torsional stiffness of the mechanical transmission, one can observe a phenomenon of oscillation of "mass-spring" type maintained by the friction between the arm and the windshield. Such oscillation can generate over-torque and damage the device.
  • the control means 3 may be able to detect such oscillation, and to control the motor accordingly to limit or cancel this phenomenon.
  • the first corrector 1 8 thus outputs a current, said active, I qr ef.
  • the current I q ref _ allows controlling the stroke of the motor 4: it is a question of a first current corresponding to a vector control of the motor.
  • the torque of the motor is controlled by the current, and the speed is controlled by the voltage.
  • the torque can also be used to control the motor speed.
  • the angular speed of the motor can be controlled by the motor supply current, because of the different moments of force which are exerted on the wiper arm, and which can reduce the angular speed of the motor: the torque of the motor makes it possible to oppose these moments, and thus to obtain the desired angular velocity.
  • the control circuit 3 makes it possible to adjust the torque, and thus the power supply current of the motor 4, as needed. It is not necessary to apply the maximum torque of the motor at all times to be sure to obtain the desired angular velocity.
  • the control circuit reduces the electric power supplied to the motor 4, and thus increases the efficiency of the device.
  • the control circuit also limits the heat losses caused by the internal resistance of the motor. This gives better performance and less heating of the engine.
  • the first correction means 18 may also be able to determine, from the differences between the speed reference and the angular speed of the engine, the torque required by the engine, and therefore the braking torque corresponding to the friction of the arm on the bumper. -brise and / or friction of the air on the arm. Insofar as the friction torque of the arm on the windshield is the same in both directions of operation of the arm, then the friction torque of the air is motor or brake in the direction of operation of the arm, the first correction means can distinguish the two pairs, and deduce, for example, the speed of the vehicle (depending on the friction torque of the air and for a given atmospheric pressure) or still the surface condition of the windshield, dry or wet (depending on the friction torque of the wiper arm on the windshield).
  • the current I q _ ref is then delivered to a second comparator 19 which also receives the current I q delivered to the engine by the control circuit.
  • the second comparator 19 is able to compare the reference current I q _ ref and the applied current I q.
  • the second comparator 19 outputs a quantity representative of the difference between these two quantities, to a second corrector 20.
  • the second corrector 20 also makes it possible to modify the control of the motor 4 so as to compensate for the difference between the current value. desired I q _r ef and the value I q actually applied.
  • the second comparator 19 and the second corrector 20 thus form a closed-loop servocontrol of the active current I q for supplying the motor.
  • the control means 16 may also include a servo closed loop current id_ ref which is the second current corresponding to the vector control of the motor 4.
  • the current id_ ref is fed to a third comparator 21, which it also RECO current delivered to the motor by the control circuit.
  • the third comparator 21 is capable of comparing the reference current re f and the current applied la-The third comparator 2 1 outputs a magnitude representative of the difference between these two quantities, to a third corrector 22.
  • the third corrector 22 also allows mo difier motor control 4 so as to compensate the difference between the current value desired id_ ref and the actual process value.
  • the third comparator 21 and the third corrector 22 thus form a closed loop control of the active current of the motor supply.
  • the second corrector 20 thus delivers an corrected active current I q _ CO rr and the third corrector 22 outputs an active current corrected the con - Currents I q _ CO rr and CO rr can control the torque of the motor 4: this is the vector control of the motor.
  • This vector control is then converted into scalar control applied to the three phases of the motor.
  • the control means 16 also includes a conversion means 23.
  • the conversion means 23 comprises an input for receiving the motor angle values ⁇ , and two inputs for receiving the currents I q _ C orr and Id CO rr.
  • the conversion means 23 makes it possible to convert the vector control into scalar control, by outputting the three currents I a , Ib, I c .
  • the currents Ia, Ib, Ic are the currents which are output from the control means 16 and are directly applied to the motor 4, to obtain the rotation of the output shaft of the motor.
  • the conversion means 23 can thus implement a Park transform, in order to obtain the currents I a , Ib, I c as a function of the currents I q CO rr and the corr of the vector control.
  • the control means 16 finally comprises a fourth comparator 24 and an inverting means 25 receiving at the input the currents I a , Ib, and ⁇ , and outputting the currents I q and the corresponding ones.
  • the fourth comparator 24 and the inverting means 25 are used to control the control currents of the motor in a closed loop.
  • the inverting means 25 can implement a reverse Park transform.
  • FIG. 3 represents an exemplary speed setpoint delivered by the setpoint means 14, for a given user mode, when the wiper arm wipes the scanning surface.
  • the speed reference comprises a first portion 26, for values of the engine angle ⁇ between 9 m i n and a first value ⁇ .
  • the speed reference increases continuously with the motor angle ⁇ .
  • the first part corresponds to the speed instruction of the wiper arm when it is in the first position 7 (corresponding 6 m i n ) and goes towards the second position 8 (corresponding 9 max ).
  • the first part 26 corresponds to a progressive acceleration phase of the wiper arm, until reaching the determined constant angular velocity (corresponding to the desired maximum angular velocity (d9 / dt) max ), when the position of the arm wiper is at the first value ⁇ .
  • the control circuit 16 applies to the motor 4 a current gradually increasing to obtain the desired angular velocity, while limiting the electrical power consumed by the engine.
  • the acceleration of the wiper arm is constant throughout the duration of the first part 26.
  • the first value ⁇ i can be determined by the setpoint means 14, in particular according to the user mode. Indeed, the speed reference must be equal to the maximum desired angular velocity (d9 / dt) max by the user, when the arm is at the first value ⁇ ⁇ . If the user speed is high, the reference means 14 can choose a first value ⁇ ⁇ higher in order to have a larger angular sector to increase the angular velocity of the motor. This results in a moderate acceleration, and therefore a decreased electrical power.
  • the first value ⁇ ⁇ may be chosen smaller because a small angular sector will be necessary to reach the desired angular velocity.
  • the speed reference When the determined maximum angular velocity is reached, the speed reference then has a second part 27 on which it remains constant, for values of the engine angle ⁇ between the first value ⁇ ⁇ and a second value ⁇ 2 .
  • This angular sector corresponds to the central sector of the scanning surface. The fact of having a constant angular velocity on this sector makes it possible to offer a better visual comfort to the user.
  • the speed reference When the angular value reaches the second value ⁇ 2 , the speed reference then has a third portion 28, for values of the motor angle ⁇ between the second value ⁇ 2 and the value 0 max .
  • the speed reference decreases continuously with the motor angle ⁇ .
  • the third part corresponds to the wiper arm speed setpoint when it approaches the second position 8 (corresponding 9 max ) and prepares to perform a U-turn.
  • the third part 28 corresponds to a phase of progressive deceleration of the wiper arm, until reaching the zero angular velocity, when the position of the wiper arm is at the value 9 max .
  • the circuit of control 16 applies a progressively decreasing current to the motor 4 in order to obtain the zero angular velocity.
  • the deceleration of the wiper arm can for example be constant throughout the duration of the third part 28.
  • the second value ⁇ 2 can be determined by the setpoint means 14, depending on the deceleration characteristics of the angular velocity and the user speed.
  • the speed reference comprises a fourth part 29, for values of the engine angle ⁇ between 9 max and the second value ⁇ 2 .
  • the speed reference increases continuously with the motor angle ⁇ .
  • the fourth part corresponds to the wiper arm speed setpoint when it is in the second position 8 (corresponding 9 max ) and goes towards the first position 7 (corresponding 9 m i n ).
  • the fourth part 29 corresponds to a phase of progressive acceleration of the wiper arm, until reaching the determined constant angular velocity (corresponding to the maximum desired angular velocity (- (d0 / dt) max )), when the position of the wiper arm is at the second value ⁇ 2 .
  • the control circuit 1 6 applies to the motor 4 a progressively increasing current to obtain the desired angular speed, while limiting the electrical power consumed by the engine.
  • the second value ⁇ 2 can be determined differently to delimit the third portion 28 and the fourth portion 29. Indeed, in the third portion 28, the second value ⁇ 2 is determined as a function of the deceleration properties, whereas in the fourth part 29, the second value ⁇ 2 is determined as a function of the acceleration properties. Thus, during the change of direction of the wiper arm at the second position 8, the second value ⁇ 2 can be modified by the reference means 14.
  • the speed instruction When the maximum angular speed is reached, the speed instruction then has a fifth part 30 on which it remains constant, for values of the motor angle ⁇ between the second value ⁇ 2 and the first value ⁇ ].
  • This angular sector always corresponds to the central sector of the scanning surface.
  • the speed reference When the angular value reaches the first value ⁇ ⁇ , the speed reference then has a sixth portion 31, for values of the engine angle ⁇ between the first value ⁇ ⁇ and the value 9 m i n .
  • the speed reference decreases continuously with the motor angle ⁇ .
  • the sixth part corresponds to the speed regulation of the wiper arm when it approaches the first position 7 (corresponding 9 m i n ) and is preparing to perform a U-turn.
  • the sixth part 31 corresponds to a phase of progressive deceleration of the wiper arm, until reaching the zero angular velocity, when the position of the wiper arm is at the value 9 m i n .
  • the control circuit 166 applies to the motor 4 a gradually decreasing current in order to obtain the zero angular velocity.
  • the first value ⁇ ⁇ of the sixth part 31 may also be different from the first value ⁇ of the first part 26.
  • FIG. 4 represents the variatio n of the motor angle as a function of time, when the motor is controlled according to a speed reference in accordance with that represented in FIG. 3.
  • the angle ⁇ has a general shape of sinusoid or quasi-sinusoid, with rectilinear portions between the values ⁇ 1 and ⁇ 2 .
  • the angle ⁇ does not vary abruptly in time: it is then possible to keep the engine torque at a low value, and thus to obtain a higher efficiency.
  • the setpoint means can also deliver a speed reference including a determined duration during which, when the motor angle is 9 m i n or 9 max , the speed reference remains zero.
  • the control means can slave the position of the motor, and not the speed of the motor, to obtain a more precise positioning.
  • the static brake makes it possible to keep the engine in the desired stopped position, and therefore to prevent the engine from constantly moving to the desired position.
  • a zero velocity instruction for a given period during a half-turn may allow the engine to be cooled, in particular by limiting heat losses by joule effect.
  • the sweeping rate of the wiper arm can thus be easily varied: for example, the sweeping may be intermittent at low speed, at low speed, at high speed, intermittently at high speed or intermittently at half cycle (stop arm at each half-turn). In the last two cases, the engine is warmed up while keeping the windshield wiping efficient and regularly operated.
  • the setpoint means may also be able to deliver a speed setpoint with which the scanning sector is modified according to the rates, that is to say that the half-turns of the wiper arm may be provided for different angles of 9 m i n and B max -
  • the angles G m n i and 6 max can for example be closest one on the other hand, that is, the scanning area may be smaller, in order to compensate for the elastic deformation of the wiper arm at each half - turn, due to the effect of inertia.
  • control circuit it is possible to limit the peak of intensity during the acceleration phases, and thus to use the motor with a better efficiency. Joule losses are reduced. Moreover, the sweeping speed never exceeds the maximum speed determined, we obtain a visual comfort for the user compared to the device comprising a rod-crank system whose speed varies almost sinusoidally with the angle of the arm windshield wiper. Finally, it is easily possible to improve the arm acceleration compromise / maximum scanning speed, or to modify the angles of the sweeping and parking surface.
  • the device also has fewer mechanical parts than a crank-rod system, and therefore has a cost and a small size. It is no longer necessary to re-develop the device for each type of vehicle. In addition, it is possible to use the same device to operate the left wiper and the right wiper of a vehicle.
  • the device is also easier to operate thanks to an electronic block, a motor unit and arms which can be adjusted separately and which are more independent than those of the prior art. Thus, apart from the motor position sensor which delivers a signal to the control circuit, each block of the device is independent and requires little wiring with the other blocks.
  • the first correction means may also be able to determine, from the differences between the speed reference and the angular speed of the engine, the torque required for the motor, and therefore the braking torque corresponding to the friction of the arm on the bumper. - breeze and / or friction of the air on the arm.
  • the first correction means can to distinguish these two pairs, and to deduce from them, for example, the speed of the vehicle (as a function of the friction torque of the air and for a given atmospheric pressure) or even the surface state of the windshield, whether dry or wet (depending on the friction torque of the wiper arm on the windshield).
  • Controlling the speed and angle of the motor in a closed loop also makes it possible to detect oscillation phenomena of the wiper arm. Indeed, according to the mass of the arm and the stiffness of the system, one can observe a phenomenon of oscillation of typ e "mass-spring" due to the friction between the arm and the windshield. Such oscillation can generate an over-torque and damage the device.
  • the closed-loop servo of the sweeping speed of the arm can detect such oscillation, and control the motor accordingly to cancel, prevent or mitigate this phenomenon directly when it occurs.

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  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

L'invention concerne un circuit de commande 3 pour moteur électrique, notamment d' entraînement d' essuie-glace, comprenant un moyen de commande 16 comportant une sortie pour commander le moteur électrique, le moyen de commande étant apte à faire varier l'angle du moteur entre une valeur minimale et une valeur maximale données. En particulier, le moyen de commande 16 comporte une entrée pour recevoir une consigne de vitesse et est apte à commander la vitesse angulaire du moteur selon la consigne de vitesse, le circuit de commande comprenant également un moyen de consigne 14 comportant une entrée pour recevoir des valeurs de l'angle moteur et une sortie pour fournir une consigne de vitesse au moyen de commande, le moyen de consigne 14 étant apte à déterminer la consigne de vitesse à partir d'une fonction continue de l'angle moteur. L'invention concerne également un dispositif d'entraînement 2 pour réaliser un mouvement rotatif alternatif comportant un circuit 3 tel que décrit précédemment et un moteur électrique d' entraînement 4, ainsi qu'un dispositif d'essuie-glace 1 comprenant au moins un dispositif d' entraînement 2 tel que décrit précédemment et un bras d'essuie glace 5 entraîné par le dispositif d' entraînement.

Description

Circuit et procédé de commande pour moteur électrique, notamment d'entraînement d'essuie-glace
La présente invention concerne les circuits et procédés de commande pour moteur électrique, notamment d'entraînement d'essuie-glace. L'invention concerne également un dispositif d'entraînement pour réaliser un mouvement rotatif alternatif dans un sens puis dans un autre, ainsi qu'un dispositif d'essuie-glace. De tels mouvements sont utilisés typiquement pour l'essuyage de pare-brises de véhicules, par exemple les automobiles, les poids lourds, les trains, les aéronefs, etc.
Il est connu, notamment pour entraîner l'essuie-glace arrière d'un véhicule automobile, d'utiliser un moteur effectuant un mouvement pendulaire. L'angle moteur est alors proportionnel à l'angle du bras de l'essuie-glace, selon un rapport de réduction constant. Un tel exemple est notamment décrit dans le brevet US 4271 381. Le réducteur peut ainsi être une roue associée à une vis sans fin, et les changements de sens de balayage de l'essuie-glace peuvent être commandés par des interrupteurs électriques d'alimentation, qui sont solidaires de l'arbre de sortie du moteur, et qui alimentent le moteur à courant continu. D'autres exemples sont également décrits dans les documents FR 2893575, WO 98/30422, WO 99/06251, FR 2744685, WO 02/22409 et WO 96/07566. Dans ces dispositifs, le moteur est commandé en fonction de l'angle du moteur, notamment les deux angles délimitant le secteur de balayage de l'essuie-glace et l'angle d'arrêt, ou en fonction de butées mécaniques matérialisant ces angles caractéristiques. Le moteur est alors commandé en tout, rien ou inverse. Cependant, les dispositifs ne sont pas adaptés pour les applications dans lesquelles le couple, notamment aérodynamique, l'inertie et la longueur du bras d'essuie-glace sont plus élevés. En effet, pour ces applications, les demi-tours de l'essuie- glace ne peuvent pas être opérés par commutation brutale. De plus, les moteurs fonctionnent en boucle ouverte et donc à couple maximum, ce qui diminue le rendement de fonctionnement de celui-ci aux faibles vitesses de rotation.
On connaît également des dispositifs comportant généralement un moteur et un convertisseur mécanique réalisant d 'une part une réduction de vitesse du moteur électrique et d' autre part une transformation du mouvement de rotation en un mouvement de va-et- vient. Dans un tel dispositif, l ' axe du moteur tourne toujours dans le même sens, plus ou moins rapidement. Un système de type bielle et manivelle assure par exemple la transformation du mouvement rotatif en un mouvement alternatif. Par ailleurs, pour les aéronefs, les dispositifs présentent également une position d' arrêt (dite de parking) se situant généralement en dehors du secteur de balayage du pare- brise. Pour cela, le mécanisme de bielle-manivelle peut comprendre une came excentrée et un cliquet. Avec un tel dispositif, le sens de rotation du moteur détermine le mode de fonctionnement de l' essuie- glace : balayage du secteur de pare-brise lorsque le moteur tourne dans un sens donné et positionnement en position d ' arrêt lorsque le moteur tourne dans l ' autre sens .
Les dispositifs comprenant un système de bielle-manivelle présentent plusieurs inconvénients. En effet, ces dispositifs comprennent de nombreuses pièces et sont conçus pour une géométrie déterminée (angle de balayage, position de parking, etc) . Ainsi, de tels dispositifs sont chers, comp lexes, encombrants, et nécessitent un espace suffisant pour pouvoir effectuer la transformation de mouvement rotatif en mouvement de va-et-vient. De plus, en raiso n des nombreuses pièces, le convertisseur mécanique a une masse non négligeable qui est le plus souvent embarquée à bord d'un véhicule. Enfin, le dispositif étant conçu pour une géométrie déterminée, il est nécessaire de recréer plusieurs pièces lorsqu' on souhaite fabriquer un tel dispositif pour une nouvelle application.
Un but de la présente invention est donc de proposer un circuit permettant de commander un moteur, notamment d' entraînement d' essuie-glace, de manière plus efficace, par exemple en limitant la consommation électrique et r échauffement du moteur. Par ailleurs, un but de l 'invention est de proposer un dispositif d' entraînement compact, fiable et facile à installer, permettant de convenir à tout type d' application tout en nécessitant peu ou pas de mo difications structurelles.
A cet effet, dans un mode de réalisation, il est proposé un circuit de commande pour moteur électrique, notamment d' entraînement d' essuie-glace, comprenant un moyen de commande comportant une sortie pour commander le moteur électrique, le moyen de commande étant apte à faire varier l ' angle du moteur entre une valeur minimale et une valeur maximale données. En particulier, le moyen de commande comporte une entrée pour recevoir une consigne de vitesse et est apte à commander la vitesse angulaire du moteur selon la consigne de vitesse, le circuit de commande comprenant également un moyen de co nsigne comportant une entrée pour recevoir des valeurs de l ' angle moteur et une sortie pour fournir une consigne de vitesse au moyen de commande, le moyen de consigne étant apte à déterminer la consigne de vitesse à part ir d'une fonction co ntinue de l ' angle moteur.
On entend par fonction continue, une fonction pour laquelle, lorsque l ' angle moteur s ' approche d 'un angle donné, la consigne de vitesse s ' approche de la valeur de consigne pour ledit angle donné. Cela signifie en particulier que la consigne de vitesse varie en fonction de l ' angle moteur sans variation brusque de valeur. Ainsi, le circuit est apte à commander la vitesse du moteur de façon à limiter la puissance électrique consommée par le moteur, tout en conservant un dispositif compact, léger et fiable. Par exemple, la variation de la consigne de vitesse peut être inférieure ou égale, pour une variation donnée de l' angle moteur, à une valeur déterminée. La variation de la consigne de vitesse peut être inférieure ou égale à un quart, préférentiellement à un sixième, p lus préférentiellement à un huitième, et encore plus préférentiellement à un dixième de la consigne de vitesse maximale, pour toute variation de l ' angle moteur égale à un vingtième de la différence entre la valeur maximale et une valeur minimale de l ' angle du moteur, c ' est-à-dire pour toute variation de l ' angle moteur égale à un vingtième du secteur balayé. Lorsque le circuit de commande est un circuit analogique et que l' angle moteur est fourni par un capteur de position délivrant un signal continu, la consigne de vitesse peut être une fonction continue de l ' angle moteur.
Lorsque le circuit de commande est un circuit numérique et que l ' angle moteur est un signal échantillonné, la consigne de vitesse peut être aussi une fonction échantillonnée, mais qui est déterminée, pour chaque échantillon de l ' angle moteur, selon une fonction continue.
En particulier, lors des demi-tours du moteur, la consigne de vitesse diminue, s 'annule et change de signe. On évite ainsi les changements brutaux de sens de rotation, ainsi que les pertes énergétiques importantes. Par ailleurs, pour commander la vitesse du moteur selon la consigne de vitesse, le couple du moteur est ajusté, ce qui permet de n'utiliser que le couple nécessaire et suffisant.
Le moyen de consigne peut être apte à déterminer une première valeur angulaire du moteur, supérieure à la valeur minimale, et une deuxième valeur angulaire comprise entre la première valeur angulaire et la valeur maximale, à fournir une consigne de vitesse variant avec la valeur de l ' angle moteur lorsque celle-ci est comprise entre la valeur minimale et la première valeur ou entre la deuxième valeur et la valeur maximale, et à fournir une consigne de vitesse de valeur absolue constante (correspondant à la consigne de vitesse maximale souhaitée en valeur abso lue) lorsque la valeur de l ' angle moteur est comprise entre la première et la deuxième valeur. La consigne de vitesse présente alors trois parties en fonction de l ' angle moteur : une première partie cro issante correspondant à une augmentation de la vitesse du moteur jusqu' à atteindre la vitesse maximale souhaitée, une deuxième partie constante correspondant au balayage à la vitesse voulue du pare-brise, et une troisième partie décroissante correspondant à une diminution de la vitesse du moteur avant le changement de sens . Une telle consigne de vitesse permet notamment d' obtenir un mouvement de rotation uniforme entre la première et la deuxième valeur, c ' est-à-dire au milieu du secteur de balayage, ce qui permet un confort visuel pour l 'utilisateur. De plus, on limite les effets de l ' inertie sur le moteur, ainsi que les pertes énergétiques, puisque la vitesse du moteur est commandée pour augmenter ou diminuer pro gressivement.
Le moyen de consigne peut co mporter également une entrée pour la sélection d 'un mode utilisateur, la consigne de vitesse maximale souhaitée, la valeur maximale, la valeur minimale, la première valeur et la deuxième valeur de l ' angle moteur pouvant être déterminées en fonction du mode utilisateur sélectionné. Le mode utilisateur correspond à un mode de fonctionnement de l ' essuie-glace, par exemple en fonctio n de l ' importance de la pluie tombant sur le pare-brise.
Le moyen de commande peut comporter également une entrée pour recevoir les valeurs de la vitesse angulaire du moteur, et peut être apte à commander le couple moteur en fonction de l ' écart entre la vitesse angulaire du moteur et la consigne de vitesse. La vitesse angulaire du moteur est alors contrôlée en boucle fermée par le moyen de commande. Autrement dit, la vitesse angulaire du moteur est commandée par asservissement par le moyen de commande. On obtient ainsi une meilleure vitesse angulaire, notamment par rapport à la consigne de vitesse.
Le moyen de commande peut comporter également une entrée pour recevoir une consigne d ' angle moteur et une entrée pour recevoir des valeurs de l' angle moteur, et peut être apte, lors de phases d' arrêt du moteur, à commander le moteur en fonction de l ' écart entre l' angle moteur et la consigne d ' angle moteur. L ' angle moteur est alors contrôlé en boucle fermée par le moyen de commande.
Le circuit peut également comprendre un moyen de détermination comportant une entrée pour recevoir des valeurs de l ' angle moteur, et une sortie pour fournir au moyen de commande, la vitesse angulaire du moteur, le moyen de détermination étant apte à calculer la vitesse angulaire du moteur à partir des valeurs de l ' angle moteur.
L 'invention concerne également, selon un autre aspect, un dispositif d ' entraînement pour réaliser un mouvement rotatif alternatif comportant un circuit tel que décrit précédemment, et un moteur électrique d' entraînement.
Le moteur peut être un moteur synchrone, de préférence sans balai.
L 'invention concerne également un dispositif d' essuie-glace, en particulier pour véhicule automobile ou pour aéronef, comprenant au mo ins un dispositif d ' entraînement tel que décrit précédemment, et un bras d' essuie glace entraîné par le dispositif d' entraînement, éventuellement par l ' intermédiaire d'une transmission mécanique. La transmission mécanique est de préférence à réduction fixe. La transmission mécanique peut être une roue et une vis sans fin, ou un dispositif à trains d ' engrenages directs .
Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de commande d' un moteur électrique, notamment d ' entraînement d' essuie-glace, dans lequel on commande le moteur de manière à faire varier l ' angle moteur entre une valeur minimale et une valeur maximale données, et dans lequel on commande également la vitesse angulaire du moteur selon une consigne de vitesse, ladite consigne de vitesse étant déterminée à partir d'une fonction continue de l ' angle moteur.
Avantageusement, on détermine une première valeur angulaire du moteur, supérieure à la valeur minimale, et une deuxième valeur angulaire comprise entre la première valeur angulaire et la valeur maximale, on fournit une consigne de vitesse variant avec la valeur de l' angle moteur lorsque celle-ci est comprise entre la valeur minimale et la première valeur ou entre la deuxième valeur et la valeur maximale, et on fournit une consigne de vitesse constante (correspondant à une consigne de vitesse maximale souhaitée) lorsque la valeur de l ' angle moteur est comprise entre la première et la deuxième valeur.
La valeur de la consigne de vitesse constante, la valeur maximale, la valeur minimale, la première valeur et la deuxième valeur de l' angle moteur peuvent être déterminées en fo nction d'un mode utilisateur. Avantageusement, on commande également le couple moteur en fonction de l'écart entre la vitesse angulaire du moteur et la consigne de vitesse.
On peut également commander le moteur en fonction de l'écart entre l'angle moteur et une consigne d'angle moteur, lors de phases d'arrêt du moteur.
L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation particulier, pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif d'essuie- glace selon l'invention ;
- la figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif d'entraînement selon l'invention ;
- la figure 3 représente un exemple d'une consigne de vitesse en fonction de l'angle moteur, selon l'invention, et
- la figure 4 représente la variation de l'angle moteur en fonction du temps, selon l'invention.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un dispositif d'essuie-glace 1. Le dispositif d'essuie-glace 1 comprend un dispositif d'entraînement 2, comportant un circuit de commande 3 et un moteur d'entraînement 4, et un bras d'essuie-glace 5 entraîné par le moteur 4 et balayant la surface d'un pare brise 6, par exemple d'un aéronef.
Plus particulièrement, le bras d'essuie-glace 5 parcourt, par des allers-retours, un secteur de balayage du pare-brise qui est délimité par une première position 7 et une deuxième position 8 du bras d'essuie-glace. La première et la deuxième position du bras d'essuie- glace correspondent aux deux bords du secteur de balayage : il s'agit des limites de la surface essuyée ainsi que des positions de l'essuie- glace dans lesquelles le sens de rotation s'inverse. On considère dans la suite de la description que la première position 7 correspond à une valeur minimale 0min de l'angle moteur, et que la deuxième position 8 correspond à une valeur maximale 0max de l'angle moteur. De plus, le bras d'essuie-glace 5 peut également être positionné dans une position d'arrêt 9, dite de parking, correspondant un angle moteur 6park. La position d'arrêt 9 peut notamment être située en-dehors du secteur de balayage du pare-brise, voire peut être située en-dehors du pare-brise 6, tel que cela est représenté sur la figure 1.
Selon l'utilisation qui est faite du dispositif d'entraînement, notamment en termes de couple et de vitesse, le dispositif d'entraînement 2 peut comprendre également un réducteur 10, monté entre le moteur 4 et le bras d'essuie-glace 5. Le réducteur d'angle 10 peut être formé par exemple d'une part une vis sans fin montée solidaire de l'arbre de sortie du moteur 4 et d'autre part d'un engrenage solidaire de l'essuie-glace 5, ou bien par trois trains d'engrenages directs.
Le moteur 4 est un moteur capable d'entraîner son arbre de sortie dans un premier sens de rotation et dans le sens de rotation inverse. Le moteur 4 effectue donc une rotation pendulaire ou réversible. Le moteur 4 peut être un moteur électrique, par exemple un moteur synchrone, de préférence sans balais. Ce type de moteur est adapté à la présente utilisation et permet avec une grande fiabilité de tourner dans un sens puis dans l'autre, même avec des changements de sens de rotation fréquents. Ce moteur sans balais est avantageusement du type comportant un stator bobiné extérieur et un rotor magnétique central.
Selon un mode de réalisation, le moteur 4 peut également comprendre un frein statique, par exemple un frein à manque de courant (non-représenté) permettant de maintenir l'angle moteur constant lorsque celui-ci n'est plus alimenté en courant. Le frein statique est notamment utilisé lors des phases d'arrêt, pour limiter la rotation du moteur sous l'effet d'éléments extérieurs tels que le vent. Le moteur ne consomme alors pas d'énergie pour maintenir le bras d'essuie glace dans sa position d'arrêt.
Le moteur 4 peut aussi comprendre un capteur 11. Le capteur 11 peut être un codeur ou un résolveur, disposé sur l'axe du rotor magnétique. Le capteur 11 permet par exemple de mesurer la position angulaire Θ, voire la vitesse angulaire (dG/dt), du moteur 4, et transmet les valeurs mesurées au circuit de commande 3. Il peut également s ' agir d'un capteur de type magnétique, mécanique, optique, etc.
Le dispositif d' entraînement comprend également le circuit de commande 3. Le circuit de commande 3 comprend une sortie pour commander le moteur 4. Il peut s ' agir d'une sortie d ' alimentat ion électrique du moteur 4. Dans ce cas, le courant et la tension imposés au moteur 4 peuvent permettre de commander le couple et la vitesse angulaire du moteur.
Le circuit de commande 3 comprend également une première entrée pour sélectionner un mode utilisateur MU. Ce mo de utilisateur peut être sélectionné par l'utilisateur qui est situé derrière le pare- brise et qui adapte la vitesse de balayage des essuie-glaces en fonct io n des conditions météorologiques : par exemple balayage intermittent, balayage lent, balayage rapide, pas de balayage. Le mode utilisateur peut également être fourni par un détecteur de pluie, disposé sur le pare-brise et déterminant la vitesse de balayage nécessaire pour essuyer le pare-brise.
Le circuit de commande comprend également une entrée pour recevoir les valeurs du capteur 1 1 . Les valeurs d' angle moteur Θ ou de vitesse moteur (d9/dt) du moteur 4 sont utilisées pour commander en conséquence le moteur et/ou pour effectuer un asservissement. Alternativement, le circuit de commande peut également détecter les positions d' arrêt du moteur par des butées mécaniques 12, 1 3 situées, respectivement, à proximité de la position d ' arrêt du bras d' essuie- glace, et à proximité de la deuxième position du bras d ' essuie-glace . Les butées 12, 13 peuvent permettre au moyen de commande, à chaque mise sous tension, de positionner le moteur dans une position de référence déterminée en détectant une vitesse angulaire nulle.
Le circuit de commande 3 comprend notamment un moyen de consigne 14 comprenant une entrée pour recevoir le mode utilisateur MU, une entrée pour recevoir le signal du capteur de position 1 1 , et une sortie pour délivrer une consigne de vitesse (d9/dt)c . Le circuit de commande 3 comprend également un moyen de détermination 1 5 comportant une entrée pour recevoir les signaux du capteur de position 1 1 , et une sortie pour délivrer des valeurs de vitesse angulaire calculées à partir des données du capteur de position 1 1 . Enfin, le circuit de commande comprend un moyen de commande 16 comportant une entrée pour recevo ir la consigne de vitesse (d9/dt)c délivrée par le moyen de consigne 14, une entrée pour recevoir les valeurs de vitesse angulaire (dG/dt) délivrées par le moyen de détermination 15 , et une sortie pour commander le moteur 4, par exemple une sortie d' alimentation électrique du moteur 4.
La figure 2 décrit schématiquement un mode de réalisation du circuit de commande 3 . En particulier, la figure 2 décrit un exemp le de moyen de commande 16.
Le mo yen de commande 16 co mprend un premier comparateur 17 capable de comparer la vitesse angulaire (dO/dt) déterminée par le moyen de détermination 15 et la consigne de vitesse (d6/dt)c fournie par le moyen de consigne 14. Le premier comparateur 17 délivre en sortie une grandeur représentative de l ' écart entre la vitesse angulaire (d6/dt) et la consigne de vitesse (d9/dt)c, à un premier correcteur 1 8. Le premier correcteur 1 8 permet de modifier la commande du moteur 4 de façon à réduire, voire supprimer, l' écart entre la vitesse angulaire du moteur et la consigne de vitesse. Le premier comparateur 17 et le premier correcteur 1 8 forment donc un asservissement en boucle fermée de la vitesse angulaire du moteur, afin d' obtenir une vitesse angulaire du moteur aussi proche que possible de la consigne de vitesse .
La commande de la vitesse et de l ' angle du moteur en boucle fermée peut permettre également de détecter, à partir de la consigne de couple, des phénomènes d' oscillation du bras essuie-glace . En effet, selon la masse du bras et la raideur torsionnelle de la transmission mécanique, on peut observer un phénomène d ' oscillation de type « masse-ressort » entretenu par les frottements entre le bras et le pare- brise . Une telle oscillation peut générer un sur-couple et endommager le dispositif. Le moyen de commande 3 peut être apte à détecter une telle oscillation, et à commander le moteur en conséquence pour limiter, voire annuler, ce phénomène. Le premier correcteur 1 8 délivre ainsi en sortie un courant, dit actif, Iq ref. Le courant Iq_r e f permet de commander le coup le du moteur 4 : il s ' agit d' un premier courant correspondant à une commande vectorielle du moteur. Dans le cas d'une commande vectorielle, le couple du moteur est commandé par le courant, et la vitesse est commandée par la tension. Cependant, le couple peut également permettre de commander la vitesse du moteur. En effet, la vitesse angulaire du moteur peut être contrôlée par le courant d ' alimentation du moteur, en raison des différents moments de force qui s ' exercent sur le bras d' essuie-glace, et qui peuvent diminuer la vitesse angulaire du moteur : le couple du moteur permet de s 'opposer à ces moments, et ainsi d' obtenir la vitesse angulaire souhaitée.
Ainsi, le circuit de commande 3 permet d' ajuster le couple, et donc le courant d ' alimentation du moteur 4, en fonction des besoins . I l n' est pas nécessaire d ' appliquer le couple maximum du moteur à tout instant pour être sûr d'obtenir la vitesse angulaire souhaitée. En limitant ainsi le couple du moteur, et donc le courant d ' alimentation, le circuit de commande permet de réduire la puissance électrique fournie au moteur 4 , et donc permet d' augmenter le rendement du dispositif. Par ailleurs, en limitant le courant d ' alimentation du moteur, le circuit de commande limite également les pertes thermiques provoquées par la résistance interne du moteur. On obtient ainsi un meilleur rendement et un échauffement moindre du moteur.
Le premier moyen de correction 1 8 peut également être apte à déterminer, à partir des écarts entre la consigne de vitesse et la vitesse angulaire du moteur, le couple nécessaire au moteur, et donc le couple de freinage correspondant aux frottements du bras sur le pare-brise et/ou aux frottements de l ' air sur le bras . Dans la mesure où le couple de frottements du bras sur le pare-brise est le même dans les deux sens de fonctionnement du bras, alors le couple de frottement de l ' air est moteur ou freinant selo n le sens de fonctionnement du bras, le premier moyen de correction peut distinguer les deux couples, et en déduire , par exemple, la vitesse du véhicule (en fonction du couple de frottement de l ' air et pour une pression atmosphérique donnée) ou bien encore l ' état de surface du pare-brise, sec ou mouillé (en fonction du couple de frottement du bras essuie-glace sur le pare-brise) .
Le courant Iq_r ef est ensuite délivré à un deuxième comparateur 19, qui reçoit également le courant Iq délivré au moteur par le circuit de commande . Le deuxième comparateur 19 est capable de comparer le courant de référence Iq_r ef et le courant appliqué Iq. Le deuxième comparateur 19 délivre en sortie une grandeur représentative de l' écart entre ces deux grandeurs, à un deuxième correcteur 20. Le deuxième correcteur 20 permet également de modifier la commande du moteur 4 de façon à compenser l ' écart entre la valeur de courant souhaitée Iq_r e f et la valeur Iq effectivement appliquée. Le deuxième comparateur 19 et le deuxième correcteur 20 forment donc un asservissement en boucle fermée du courant actif Iq d ' alimentation du moteur.
Le moyen de commande 16 peut comprendre également un asservissement en boucle fermé du courant Id_r ef qui est le deuxième courant correspondant à la commande vectorielle du moteur 4. Le courant Id_r ef est délivré à un troisième comparateur 21 , qui reço it également le courant la délivré au moteur par le circuit de commande. Le troisième comparateur 21 est capable de comparer le courant de référence la r ef et le courant appliqué la- Le troisième comparateur 2 1 délivre en sortie une grandeur représentative de l ' écart entre ces deux grandeurs, à un troisième correcteur 22. Le troisième correcteur 22 permet également de mo difier la commande du moteur 4 de façon à compenser l' écart entre la valeur de courant souhaitée Id_r ef et la valeur la effectivement appliquée. Le troisième comparateur 21 et le troisième correcteur 22 forment donc un asservissement en bouc le fermée du courant actif la d' alimentation du moteur.
Le deuxième correcteur 20 délivre ainsi en sortie un courant actif corrigé Iq_C Orr et le tro isième correcteur 22 délivre en sortie un courant actif corrigé la con - Les courants Iq_C Orr et la C Orr permettent de commander le couple du moteur 4 : il s ' agit de la commande vectorielle du moteur. Cette commande vectorielle est ensuite convertie en commande scalaire appliquée sur les trois phases du moteur. Ainsi, le moyen de commande 16 comprend également un moyen de conversion 23. Le moyen de conversion 23 comprend une entrée pour recevoir les valeurs d'angle moteur Θ, et deux entrées pour recevoir les courants Iq_Corr et Id COrr. Le moyen de conversion 23 permet de convertir la commande vectorielle en commande scalaire, en délivrant en sortie les trois courants Ia, Ib, Ic. Les courants Ia, Ib, Ic sont les courants qui sont délivrés par le moyen de commande 16 et qui sont directement appliqués au moteur 4, afin d'obtenir la rotation de l'arbre de sortie du moteur. Le moyen de conversion 23 peut ainsi mettre en œuvre une transformée de Park, afin d'obtenir les courants Ia, Ib, Ic en fonction des courants Iq_COrr et la corr de la commande vectorielle.
Le moyen de commande 16 comprend enfin un quatrième comparateur 24 et un moyen d'inversion 25 recevant en entrée les courants Ia, Ib, et Θ, et délivrant en sortie les courants Iq et la correspondants. Le quatrième comparateur 24 et le moyen d'inversion 25 permettent d'asservir en boucle fermée les courants de commande du moteur. Dans le cas présent, le moyen d'inversion 25 peut mettre en œuvre une transformée inverse de Park.
La figure 3 représente un exemple de consigne de vitesse délivrée par le moyen de consigne 14, pour un mode utilisateur donné, lorsque le bras d'essuie-glace essuie la surface de balayage.
La consigne de vitesse comprend une première partie 26, pour des valeurs de l'angle moteur Θ comprises entre 9min et une première valeur θι. Sur la première partie, la consigne de vitesse augmente de manière continue avec l'angle moteur Θ. La première partie correspond à la consigne de vitesse du bras essuie-glace lorsque celui-ci se trouve dans la première position 7 (correspondant 6min) et part en direction de la deuxième position 8 (correspondant 9max). La première partie 26 correspond à une phase d'accélération progressive du bras d'essuie- glace, jusqu'à atteindre la vitesse angulaire constante déterminée (correspondant à la vitesse angulaire maximale souhaitée (d9/dt)max), lorsque la position du bras d'essuie-glace est à la première valeur θι. En particulier, le circuit de commande 16 applique au moteur 4 un courant augmentant progressivement afin d' obtenir la vitesse angulaire souhaitée, tout en limitant la puissance électrique consommée par le moteur. De préférence, l' accélération du bras d' essuie- glace est constante durant toute la durée de la première partie 26.
La première valeur θ ι peut être déterminée par le moyen de consigne 14, notamment en fonction du mode utilisateur. En effet, la consigne de vitesse doit être égale à la vitesse angulaire maximale souhaitée (d9/dt)max par l 'utilisateur, lorsque le bras se trouve à la première valeur θ ι . Si la vitesse utilisateur est élevée, le moyen de consigne 14 peut choisir une première valeur θ ι plus élevée afin de disposer d'un plus grand secteur angulaire pour augmenter la vitesse angulaire du moteur. On obtient alors une accélération modérée, et donc une puissance électrique diminuée.
A l' inverse, si la vitesse utilisateur est petite, la première valeur θ ι pourra être choisie plus petite car un faible secteur angulaire sera nécessaire pour atteindre la vitesse angulaire souhaitée.
Lorsque la vitesse angulaire maximale déterminée est atteinte, la consigne de vitesse présente alors une deuxième partie 27 sur laquelle elle reste constante, pour des valeurs de l ' angle moteur Θ comprises entre la première valeur θ ι et une deuxième valeur θ2. Ce secteur angulaire correspond au secteur central de la surface de balayage. Le fait d ' avoir une vitesse angulaire constante sur ce secteur permet d' offrir un meilleur confort visuel à l'utilisateur.
Lorsque la valeur angulaire atteint la deuxième valeur θ2, la consigne de vitesse présente alors une troisième partie 28 , pour des valeurs de l ' angle moteur Θ comprises entre la deuxième valeur θ2 et la valeur 0max. Sur la troisième partie, la consigne de vitesse diminue de manière continue avec l ' angle moteur Θ . La troisième partie correspond à la consigne de vitesse du bras essuie-glace lorsque celui- ci se rapproche de la deuxième position 8 (correspondant 9max) et se prépare à effectuer un demi-tour. La troisième partie 28 correspond à une phase de décélération progressive du bras d' essuie-glace , jusqu' à atteindre la vitesse angulaire nulle, lorsque la position du bras d' essuie-glace est à la valeur 9max. En particulier, le circuit de commande 16 applique au moteur 4 un courant diminuant progressivement afin d' obtenir la vitesse angulaire nulle. La décélération du bras d' essuie-glace peut par exemple être constante durant toute la durée de la troisième partie 28.
La deuxième valeur θ2 peut être déterminée par les moyens de consigne 14, en fonction des caractéristiques de décél ération de la vitesse angulaire et de la vitesse ut ilisateur.
La consigne de vitesse comprend une quatrième partie 29, pour des valeurs de l ' angle moteur Θ comprises entre 9max et la deuxième valeur θ2. Sur la quatrième partie, la consigne de vitesse augmente de manière continue avec l' angle moteur Θ . La quatrième partie correspond à la consigne de vitesse du bras essuie-glace lorsque celui- ci se trouve dans la deuxième position 8 (correspondant 9max) et part en direction de la première position 7 (correspondant 9min) . La quatrième partie 29 correspond à une phase d ' accélération progressive du bras d ' essuie-glace, jusqu ' à atteindre la vitesse angulaire constante déterminée (correspondant à la vitesse angulaire maximale souhaitée (-(d0/dt)max)), lorsque la position du bras d ' essuie-glace est à la deuxième valeur θ2. En particulier, le circuit de commande 1 6 applique au moteur 4 un courant augmentant progressivement afin d' obtenir la vitesse angulaire souhaitée, tout en limitant la puissance électrique consommée par le moteur.
La deuxième valeur θ2 peut être déterminée de manière différente pour délimiter la troisième partie 28 et la quatrième partie 29. En effet, dans la troisième partie 28 , la deuxième valeur θ2 est déterminée en fonction des propriétés de décélératio n, alors que dans la quatrième partie 29, la deuxième valeur θ2 est déterminée en fonction des propriétés d ' accélération. Ainsi, lors du changement de sens du bras d ' essuie-glace à la deuxième position 8 , la deuxième valeur θ2 peut être modifiée par le moyen de consigne 14.
Lorsque la vitesse angulaire maximale est atteinte, la consigne de vitesse présente alors une cinquième partie 30 sur laquelle elle reste constante, pour des valeurs de l ' angle moteur Θ comprises entre la deuxième valeur θ2 et la première valeur Θ ] . Ce secteur angulaire correspond toujours au secteur central de la surface de balayage .
Lorsque la valeur angulaire atteint la première valeur θ ι , la consigne de vitesse présente alors une sixième partie 3 1 , pour des valeurs de l ' angle moteur Θ comprises entre la première valeur θ ι et la valeur 9min . Sur la sixième partie, la consigne de vitesse diminue de manière continue avec l' angle moteur Θ . La sixième partie correspond à la consigne de vitesse du bras essuie-glace lorsque celui-ci se rapproche de la première position 7 (correspondant 9min) et se prépare à effectuer un demi-tour. La sixième partie 3 1 correspond à une phase de décélération progressive du bras d ' essuie-glace, jusqu' à atteindre la vitesse angulaire nulle, lorsque la position du bras d' essuie-glace est à la valeur 9min . En particulier, le circuit de commande 1 6 applique au moteur 4 un courant diminuant progressivement afin d ' obtenir la vitesse angulaire nulle.
La première valeur θ ι de la sixième partie 3 1 peut également être différente de la première valeur θ ι de la première partie 26.
La figure 4 représente la variatio n de l ' angle moteur en fonction du temps, lorsque le moteur est commandé selon une consigne de vitesse conforme à celle représentée sur la figure 3.
Sur la figure 4, on constate que l 'angle Θ présente une forme générale de sinusoïde ou de quasi-sinusoïde, avec des portions rectilignes entre les valeurs θ ι et θ2. L ' angle Θ ne varie donc pas de manière brutale dans le temps : il est alors possible de garder le couple du moteur à une valeur faible, et donc d' obtenir un rendement plus élevé.
L 'invention n' est cependant pas limitée à ce mode de réalisation. En particulier, le moyen de consigne peut également délivrer une consigne de vitesse comprenant une durée déterminée durant laquelle, lorsque l ' angle du moteur est 9min ou 9max, la consigne de vitesse reste nulle. Dans ce cas, le moyen de commande peut asservir la position du moteur, et pas la vitesse du moteur, afin d' obtenir un positionnement plus précis. Par ailleurs, le frein statique permet de maintenir le moteur dans la position arrêtée voulue, et donc d ' éviter que le moteur ne marche en permanence pour se replacer à la position voulue. Une consigne de vitesse nulle pendant une durée déterminée lors d'un demi-tour peut permettre de refroidir le moteur, en limitant notamment les pertes thermiques par effet joule.
On peut ainsi mo difier facilement la cadence de balayage du bras d' essuie-glace : par exemple le balayage peut être intermittent en petite vitesse, en petite vitesse, en grande vitesse, intermittent en grande vitesse ou encore intermittent par demi-cycle (arrêt du bras à chaque demi-tour) . Dans les deux derniers cas, on limit e r échauffement du moteur tout en gardant un essuyage du pare-brise efficace et régulièrement opéré .
De même, le moyen de consigne peut également être apte à délivrer une consigne de vitesse avec laquelle le secteur de balayage est modifiée selon les cadences, c ' est-à-dire que les demi-tours du bras d' essuie-glace peuvent être prévus pour des angles différents de 9min et B max - Ainsi, lorsque la cadence de balayage cho isie par l 'utilisateur présente une vitesse élevée, les angles G min et 6max peuvent être par exemple plus proches l 'un de l ' autre, c ' est-à-dire que le secteur de balayage peut être plus petit, afin de compenser la déformation élastique du bras d' essuie-glace à chaque demi-tour, sous l' effet de l' inertie.
Grâce au circuit de commande selon l ' invention, il est possible de limiter le pic d' intensité lors des phases d ' accélération, et donc d'utiliser le moteur avec un meilleur rendement. Les pertes par effet joules sont diminuées . Par ailleurs, la vitesse de balayage ne dépassant j amais la vitesse maximale déterminée, on obtient un confort visuel pour l'utilisateur par rapport au dispositif comprenant un système bielle-manivelle dont la vitesse varie de manière quasi-sinusoïdale avec l ' angle du bras d' essuie-glace. Enfin, il est aisément possib le d' améliorer le compromis accélération du bras/vitesse maximale de balayage, ou de modifier les angles de la surface de balayage et de parking.
Le dispositif présente également moins de pièces mécaniques qu 'un système bielle-manivelle, et présente donc un coût et un encombrement mo indres. Il n ' est plus nécessaire de re-développer le dispositif pour chaque type de véhicule. De p lus, il est possible d'utiliser le même dispositif pour actionner l' essuie-glace gauche et P essuie-glace droit d 'un véhicule . Le disposit if est également plus facile à mo nter, grâce à un blo c électronique, à un bloc moteur et à bras qui peuvent être réglés séparément et qui sont plus indépendants que ceux de l ' art antérieur. Ainsi, à part le capteur de position du moteur qui délivre un signal au circuit de commande, chaque bloc du dispositif est indépendant et nécessite peu de câblages avec les autres blocs .
Enfin, le premier moyen de correction peut également être apte à déterminer, à partir des écarts entre la consigne de vitesse et la vitesse angulaire du moteur, le couple nécessaire au moteur, et donc le couple de freinage correspondant aux frottements du bras sur le pare- brise et/ou aux frottements de l ' air sur le bras . Dans la mesure où le couple de freinage a la même intensité dans les deux sens de fo nctionnement du bras, tandis le couple de frottement de l ' air peut être moteur ou freinant selon le sens de fonctionnement du bras, le premier moyen de correction peut distinguer ces deux couples, et en déduire, par exemple, la vitesse du véhicule (en fonction du couple de frottement de l ' air et pour une pression atmo sphérique donnée) ou bien encore l ' état de surface du pare-brise, sec ou mouillé (en fonction du couple de frottement du bras essuie-glace sur le pare-brise) .
La commande de la vitesse et de l ' angle du moteur en boucle fermée permet également de détecter des phénomènes d' oscillation du bras essuie-glace . En effet, selon la masse du bras et la raideur du système, on peut observer un phénomène d' oscillation de typ e « masse-ressort » dû aux frottements entre le bras et le pare-brise. Une telle oscillation peut générer un surcouple et endommager le dispositif. L ' asservissement en boucle fermée de la vitesse de balayage du bras permet de détecter une telle oscillation, et de commander le moteur en conséquence pour annuler, empêcher ou atténuer ce phénomène directement lorsque celui-ci a lieu.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Circuit de commande (3) pour moteur électrique, notamment d' entraînement d' essuie-glace, comprenant un moyen de commande ( 16) comportant une sortie pour commander le moteur électrique, le moyen de commande ( 16) étant apte à faire varier l ' angle du moteur entre une valeur minimale et une valeur maximale données, caractérisé en ce que le moyen de commande ( 16) comporte une entrée pour recevo ir une consigne de vitesse et est apte à commander la vitesse angulaire du moteur selon la consigne de vitesse, le circuit de commande comprenant également un moyen de consigne ( 14) comportant une entrée pour recevoir des valeurs de l ' angle moteur et une sortie pour fournir une consigne de vitesse au moyen de commande, le moyen de consigne ( 14) étant apte à déterminer la consigne de vitesse à partir d 'une fonction continue de l ' angle moteur.
2. Circuit selon la revendication 1 , dans lequel le moyen de consigne ( 14) est apte à déterminer une première valeur angulaire du moteur, supérieure à la valeur minimale, et une deuxième valeur angulaire comprise entre la première valeur angulaire et la valeur maximale, à fournir une consigne de vitesse variant avec la valeur de l ' angle moteur lorsque celle-ci est comprise entre la valeur minimale et la première valeur ou entre la deuxième valeur et la valeur maximale , et à fournir une consigne de vitesse de valeur absolue constante lorsque la valeur de l ' angle moteur est comprise entre la première et la deuxième valeur.
3. Circuit selon la revendication 2, dans lequel le moyen de consigne ( 14) comporte également une entrée pour sélectionner un mode utilisateur et dans lequel la valeur de la consigne de vitesse constante, la valeur maximale, la valeur minimale, la première valeur et la deuxième valeur de l ' angle moteur sont déterminées en fonction du mode utilisateur.
4. Circuit selon l 'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de commande ( 16) comporte également une entrée pour recevoir les valeurs de la vitesse angulaire du moteur, et est apte à commander le couple moteur en fonction de l'écart entre la vitesse angulaire du moteur et la consigne de vitesse.
5. Circuit selon la revendication précédente, comprenant également un moyen de détermination (15) comportant une entrée pour recevoir des valeurs de l'angle moteur, et une sortie pour fournir au moyen de commande, la vitesse angulaire du moteur, le moyen de détermination (15) étant apte à calculer la vitesse angulaire du moteur à partir des valeurs de l'angle moteur.
6. Circuit selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le moyen de commande peut comporter également une entrée pour recevoir une consigne d'angle moteur et une entrée pour recevoir des valeurs d'angle moteur, et peut être apte, lors de phases d'arrêt du moteur, à commander le moteur en fonction de l'écart entre l'angle moteur et la consigne d'angle moteur.
7. Dispositif d'entraînement (2) pour réaliser un mouvement rotatif alternatif comportant un circuit selon l'une des revendications 1 à 6, et un moteur électrique d'entraînement (4).
8. Dispositif d'entraînement (2) selon la revendication précédente, dans lequel le moteur est un moteur synchrone, de préférence sans balai.
9. Dispositif d'essuie-glace (1), en particulier pour véhicule automobile ou pour aéronef, comprenant au moins un dispositif d'entraînement (2) selon l'une des revendications 7 à 8, et un bras d'essuie glace (5) entraîné par le dispositif d'entraînement.
10. Procédé de commande d'un moteur électrique, notamment d'entraînement d'essuie-glace, dans lequel on commande le moteur de manière à faire varier l'angle moteur entre une valeur minimale et une valeur maximale données, caractérisé en qu'on commande également la vitesse angulaire du moteur selon une consigne de vitesse, ladite consigne de vitesse étant déterminée à partir d'une fonction continue de l'angle moteur.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel on détermine une première valeur angulaire du moteur, supérieure à la valeur minimale, et une deuxième valeur angulaire comprise entre la première valeur angulaire et la valeur maximale, on fournit une consigne de vitesse variant avec la valeur de l ' angle moteur lorsque celle-ci est comprise entre la valeur minimale et la première valeur ou entre la deuxième valeur et la valeur maximale, et on fournit une consigne de vitesse constante lorsque la valeur de l ' angle moteur est comprise entre la première et la deuxième valeur.
12. Procédé selon la revendication 1 1 , dans lequel la valeur de la consigne de vitesse constante, la valeur maximale , la valeur minimale, la première valeur et la deuxième valeur de l ' angle moteur sont déterminées en fonction d' un mode utilisateur.
13. Procédé selon l 'une des revendications 10 à 12, dans lequel on commande également le couple moteur en fonction de l ' écart entre la vitesse angulaire du moteur et la consigne de vitesse.
14. Procédé selon l 'une des revendications 10 à 12, dans lequel on commande le moteur en fonction de l ' écart entre l ' angle moteur et une consigne d' angle moteur, lors de phases d' arrêt du moteur.
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