WO2022148844A1 - Method for measuring speed or movement or position of an electric motor, in particular in a motor vehicle braking actuator - Google Patents

Method for measuring speed or movement or position of an electric motor, in particular in a motor vehicle braking actuator Download PDF

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WO2022148844A1
WO2022148844A1 PCT/EP2022/050282 EP2022050282W WO2022148844A1 WO 2022148844 A1 WO2022148844 A1 WO 2022148844A1 EP 2022050282 W EP2022050282 W EP 2022050282W WO 2022148844 A1 WO2022148844 A1 WO 2022148844A1
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WO
WIPO (PCT)
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motor
actuator
electric
brake
speed
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/050282
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French (fr)
Inventor
Thibault Hoguet
Jean-Marc Maury
Yann CHAVRIACOUTY
Original Assignee
Hitachi Astemo France
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring the speed and/or position of a moving part within an electric motor, in particular a rotary one.
  • An electronic control unit performs the following steps:
  • a direct measurement of the displacement or the speed of the motor is thus obtained, by electronic processing, without requiring any specific sensor in the motor or the actuator.
  • the invention also relates to a control unit, or a motor or actuator, or a brake or a vehicle, implementing such a method.
  • the actuation control is generally managed by a control unit which supplies and/or controls the actuator motor according to the commands of the driver, and also of the vehicle itself in certain automated functions in all or part.
  • the control unit can for example adjust the actuation of braking controlled by the driver as a function of additional parameters, for example in functions such as anti-locking of the wheels. It can also perform certain complete functions automatically, for example emergency braking.
  • control unit In all these functions, it is often necessary to know and/or regulate the position of the actuator and/or its torque and/or its speed, for example to adjust the braking force applied.
  • the control unit then generally uses a measurement by position sensor, internal or external to the motor, or an estimate calculated for example by compiling the commands sent from a known reference position.
  • This need involves using a relatively complex architecture, for example by using a complex technology engine with integrated measurement and by retrieving this information outside the engine, or by adding one or more sensors on the engine or within the actuator.
  • An object of the invention to overcome in whole or in part the drawbacks of the state of the art. It is sought in particular to improve or optimize the speed and/or displacement data of such an actuator, measured or estimated, as well as the processes and systems which use these data. These aims are sought through the various constituents and methods used and taking into account the constraints which prevail in the field of motors and actuators and in particular for automobiles and their braking; while improving or optimizing the performance in terms of accuracy, repeatability, acquisition speed, as well as reliability, simplicity, flexibility and cost of manufacture, maintenance and/or design. Presentation of the invention
  • the invention proposes a method for measuring the speed and/or position of a moving part within an electric motor, typically but not necessarily a rotary motor.
  • This method is implemented by an electronic control unit, which can be produced in one or more circuits or sub-units, integrated or not in the motor or the actuator or the brake.
  • this method comprises carrying out the following steps:
  • This signal is in particular that created by the variations of impedance and counter-electromotive force within the motor, during switching events between the various electromagnetic circuits.
  • Voltage and current measurements are two pieces of information that are available in most electric motor control modes.
  • an electric motor produces electrical disturbances or irregularities in the current it consumes, which depend on the architecture of the motor and vary with its speed.
  • the invention thus proposes to analyze these irregularities, which are usually considered as high-frequency noise, in order to extract characteristics of speed and/or displacement therefrom.
  • disturbances in the intensity can also produce significant variations in the supply voltage. These variations can also be detected, instead of or in combination with the intensity variations
  • the invention thus makes it possible to obtain a direct measurement of the displacement or of the speed of the motor, by electronic processing, without requiring any specific sensor in the motor or the actuator.
  • the invention also makes it possible to use simpler motors or actuators, while having access to exact data instead of the estimation methods currently used, in particular in the automobile and/or braking field.
  • the method is applied to a commutating motor, and in that the extracted event or events represent one or more supply switchings from one circuit to another within a plurality of circuits and/or electromagnetic windings, typically during a transition from a powered state to a non-powered state and/or vice versa.
  • the measurement step relates to the current absorbed by the motor during an application of a power supply according to a constant voltage, in particular regulated to be constant or applied according to an unchanged voltage setting.
  • the analysis step comprises applying a filter to select one or more ranges of filtering frequencies, which correspond to the occurrence of said event or events extracted when the speed of the engine varies within a determined range of speeds of said motor, for example in particular a filtering range including the range of rotation and/or switching frequencies of the motor and/or intermediate between the two.
  • a filter may present one or more of the following particularities:
  • the analysis step provides events representing the succession of all the successive commutations within the motor.
  • the method is applied to a rotary, or at least periodic, motor, the analysis step providing events each corresponding to a sequence of one or more switchings, providing an identifiable sequence or signal, within a revolution of the motor (or of a period), whether by a presence or absence of signal characteristics.
  • the method is applied to a rotary motor using switching by conductive contact between one or more brushes and one or more contact pads of a rotary commutator, in particular applied to a DC motor, or a universal motor typically a current motor DC with series excitation between the rotor and the field winding.
  • the method is applied to a rotary motor using circuit or electronic component switching, for example a motor called “brushless”, or “brushless” in English, in particular a self-driven synchronous motor.
  • the method performs a count of the events detected to obtain a number of switchings and/or a number of revolutions performed by the motor.
  • the method uses the counting of events over a determined duration to obtain a measurement of a speed of movement of the moving part of the motor.
  • the method can calculate a displacement stroke and/or a position of the movable part of the motor and/or of the movable part of an actuator driven by said motor.
  • the invention proposes a method for regulating the power supply of a motor, which uses a method as disclosed here for controlling said power supply so as to reach a setpoint value determined in terms of speed and/or displacement and/or position.
  • the invention proposes an electronic control unit for a motor or an actuator, arranged to implement a method as described here.
  • the invention according to yet other aspects, further provides:
  • a system for actuating or driving an electric actuator which system implements a method as described here, for controlling said motor or actuator, or comprises on the one hand a motor or respectively an actuator and on the other hand a control unit as described above.
  • this device implements a method as described above, or comprises an actuation or drive system as described above, or a control unit as described above. above.
  • a vehicle or vehicle subassembly implementing a method as disclosed herein, or comprising a system as disclosed herein, or comprising a control unit as disclosed herein.
  • Fig.l is a symbolic diagram which partially illustrates the architecture of a vehicle including a braking system, according to an exemplary embodiment of the invention
  • Fig.2 is a symbolic diagram which illustrates the architecture of a brush-commutated motor, controlled according to an exemplary embodiment of the invention
  • Fig.3 is a graph which illustrates measurements taken on the motor of Fig.2 after filtering of high frequency noise, at constant speed and over a rotation of one revolution, and represents:
  • Fig.4 is a graph which illustrates the same measurements as in Fig.3, after filtering of the high-frequency noise and during a no-load starting phase of the engine;
  • FIG.5 is a schematic flowchart illustrating steps for controlling the actuator motor of Fig.1, according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG.6 is a perspective view of a motorized brake system, shown without its disc, according to an exemplary embodiment with a sliding caliper disc brake with an external control unit, in an architecture with service braking by hydraulic chamber and parking brake by electric screw-nut piston actuator and motor gear motor parallel to the piston;
  • Fig.7 is a sagittal sectional view of the brake caliper with the screw-nut piston and without the gear motor, in the example of Fig.6.
  • FIG. 1 partially illustrates the architecture of a vehicle including a braking system, according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the vehicle VI comprises a braking system, here illustrated with a single complete brake Fl.
  • This brake Fl comprises a braking base Fil, which is actuated at least in part by an actuator Al.
  • the actuator comprises a motor M1, here a rotary motor with a stator SI and a rotor RI, for example a direct current motor commutated by collector or by electronics (this is i.e. "brushless", or "brushless” in English).
  • the rotor RI forms a moving part drives a reduction gear Ail, which forms with the motor M1 a geared motor A12.
  • the geared motor drives moves a linear thrust member A18, the movement of which exerts a clamping producing friction on a rotating moving member.
  • the motor M1 is powered, through terminals M19, by an electrical source Vil such as a battery or a rectifier alternator.
  • This supply is controlled by an electronic control unit ECU, as a function of braking commands COM received from the vehicle, for example by a control computer or directly by the driver, or a combination of the two.
  • Fig.6 illustrates an example of such a brake Fl, in a disc brake architecture with service braking by hydraulic chamber and parking brake by electric actuator.
  • This architecture is for example identical or similar to that described in the document FR2999257A1.
  • Fig.7 is a sagittal sectional view of the brake caliper, along a section plane P10. It shows the caliper with the screw-nut piston and without the gearmotor, in the example of Fig.6.
  • Fig.l is however applicable to many other brake architectures.
  • the output of the motor M1 is directed to the side opposite the yoke 12, and drives a reduction gear Ail in rotation along a motor axis M10.
  • the reducer comprises for example one or more planetary gear trains, and its output is rotatable and directed towards the stirrup 12, along an axis A10 parallel and separate from the motor axis M10.
  • the gear motor A12 fixed to the rear face 20 of the yoke 12, where the output of its gear Ail drives in coaxial rotation the screw 44 of a screw-nut assembly forming a linear transmission A18 with rotary input.
  • the screw-nut assembly 44, 46 is housed inside the skirt 32 of the piston 16, which is housed in a hydraulic chamber 25 inside the caliper body or casing 14.
  • the nut 46 of this screw-nut assembly is fixed there in rotation and moves linearly along the axis A10, to exert a linear thrust against the inner wall 31 of the bottom of the piston.
  • the outer wall 31 of this piston bottom comes to rest on the inner shoe 18, which clamps the disc against the outer shoe 19, which is held by the outer branch of the caliper 12.
  • the hydraulic chamber 25 allows hydraulic actuation of the brake, for example directly by the driver as a service brake.
  • the electric actuator Al is implemented by an electric control, for example as a parking or emergency brake, or by an automatic driver assistance system, or any other automatic or semi-automatic control.
  • FIG. 2 illustrates an example of the architecture of the rotor RI of a brush-commutated motor, also called brushes, represented here in an unwound form.
  • the rotor comprises a plurality of poles, here 7 poles, each formed by an electromagnetic circuit G1 to G7 which surrounds a core NI to N7, usually laminated.
  • Each circuit G1 to G7 is powered by a rotary commutator formed of a plurality of AC to CG contacts, generally parallel copper tabs arranged around the axis of the motor.
  • the commutator contacts successively come into contact with brushes B1 and B2 connected to motor supply terminals M19, and thus successively supply the various poles as the motor rotates.
  • the first brush B1 is in contact with the AC contact of the circuit Gl.
  • the other comes into contact.
  • a disturbance of the current absorbed by the motor which the invention proposes to detect. by measuring this current.
  • Fig.3 illustrates measurements taken on the motor of Fig.2, off-load and at constant speed and over one rotation, between 18ms and 419ms, after filtering of high-frequency noise.
  • This filtering is carried out for example in a known way, for example by a band-pass filter, typically to keep only the disturbances linked to the switchings carried out, that is to say at frequencies which are linked to the speed range at detect by combining it with the number of contacts and brushes.
  • a band pass filter of about 1750 Hz is used, which only retains the frequencies between 1700 Hz and 1800 Hz.
  • the frequencies concerned are calculated, and one or more bandpass filters covering the frequencies from 2333Hz to 583Hz will be used, for example.
  • the intensity variation signal obtained after filtering gives a periodic curve, close to a sinusoid, which presents a succession of events pl to pl4 at regular intervals.
  • the bottom curve represents the signal delivered by a Hall effect sensor installed on this motor for these tests, measured at 51.2 kHz. It presents regular slots h1 to h7 which show a constant speed, in a manner consistent with the regularity of the peaks pl to pl4 of the top curve.
  • the motor begins by absorbing a high intensity, which can be seen on the top curve in the form of a gradual rise to the intensity plateau " he".
  • the absorbed intensity decreases from il to il4.
  • the variation in intensity is also made here with disturbances, here creating sudden drops from one level to the other from il to i 14, from 259ms to 872ms.
  • the events pl-pl4 and il-i 14 represent the displacement and therefore the speed of the motor rotor.
  • the ECU control unit will analyze this signal to detect these events, and derive information on the movement of the rotor and therefore its speed by comparing it to time. In addition or instead, this count is also used by the control unit to evaluate the position of the rotor starting from a known initial position, for example a previously detected and stored position and/or from a position in abutment whose position is known and stored.
  • Fig.5 schematically illustrates steps for controlling the actuator motor of Fig.l, which can be carried out in whole or in part.
  • the ECU unit activates the motor by applying its supply voltage Eli to it, for example at 12V on a conventional automobile.
  • the ECU unit measures the current absorbed and/or the voltage.
  • the analysis step E13 here comprises the following sub-steps:
  • the ECU unit filters the measured signal and extracts one or more events therefrom, for example an event by switching.
  • this detection can also relate to a group of switchings producing a recognizable sequence, for example one sequence per turn or a known number of several sequences per turn.
  • the ECU unit counts the events detected and for example deduces therefrom the number of laps performed.
  • the ECU unit uses this number of events or revolutions to calculate the displacement and/or position of the rotor, and of the actuator it drives, for example the value of the linear displacement made by the nut 46, and the piston 16 when the nut 46 bears against the bottom 31 of the piston.
  • E134 the ECU measures the elapsed time during the movement measured in E132 and E133.
  • the ECU uses this time measurement to calculate the engine rotational speed.
  • these speed, displacement and/or position measurements can then be used to control Eli switching to interrupt or maintain the motor power supply, according to a setpoint value E19 received or calculated by the control unit.

Abstract

The invention relates to a method (E1) for measuring speed and/or position of a moving part (R1) within an electric motor (M1), in particular a rotating electric motor. An electronic control unit (ECU) performs the following steps: - activating (E10) said motor, and applying a supply voltage across the motor supply terminals (M19), - measuring (E12) a signal of the variation in intensity of the current and/or voltage at the supply terminals, - analysing (E13) said variation signal in order to detect one or more events (p1-p14, i1-i14) therein representing a movement of said moving part of said motor. An event may be a peak or pattern with an intensity that for example indicates a switching operation. This thus gives a direct measurement of the movement or of the speed of the motor, through electronic processing, without requiring any specific sensor in the motor or the actuator. The invention also relates to a control unit, or a motor or actuator, or a brake or a vehicle, implementing such a method.

Description

« Procédé de mesure de vitesse ou déplacement ou position d'un moteur électrique, notamment dans un actionneur de freinage automobile » "Method for measuring the speed or displacement or position of an electric motor, in particular in an automotive brake actuator"
L'invention se rapporte à un procédé de mesure de vitesse et/ou position d'une partie mobile au sein d'un moteur électrique, notamment rotatif. Une unité électronique de commande réalise les étapes suivantes :The invention relates to a method for measuring the speed and/or position of a moving part within an electric motor, in particular a rotary one. An electronic control unit performs the following steps:
- activation dudit moteur, et application d'une tension d'alimentation aux bornes d'alimentation moteur, - activation of said motor, and application of a supply voltage to the motor supply terminals,
- mesure d'un signal de variation d'intensité et/ou de tension aux bornes d'alimentation, - measurement of a current and/or voltage variation signal at the power supply terminals,
- analyse dudit signal de variation pour en détecter un ou plusieurs évènements représentant un déplacement de ladite partie mobile dudit moteur. - analysis of said variation signal to detect one or more events representing a movement of said moving part of said motor.
On obtient ainsi une mesure directe du déplacement ou de la vitesse du moteur, par un traitement électronique, sans nécessiter de capteur spécifique dans le moteur ou l'actionneur. A direct measurement of the displacement or the speed of the motor is thus obtained, by electronic processing, without requiring any specific sensor in the motor or the actuator.
L'invention se rapporte aussi à une unité de commande, ou un moteur ou actionneur, ou un frein ou un véhicule, mettant en œuvre un tel procédé. The invention also relates to a control unit, or a motor or actuator, or a brake or a vehicle, implementing such a method.
Etat de la technique State of the art
Dans le domaine des actuateurs électriques, par exemple dans le domaine des véhicules routiers et/ou automobiles mais aussi dans d'autres domaines, il est souvent utile de pouvoir mesurer l'état mécanique et dynamique d'un tel actionneur ou du moteur qui l'entraîne, c'est-à-dire en particulier sa vitesse (en général de rotation) et/ou sa position. In the field of electric actuators, for example in the field of road and/or motor vehicles but also in other fields, it is often useful to be able to measure the mechanical and dynamic state of such an actuator or of the engine which drives, that is to say in particular its speed (generally of rotation) and/or its position.
Pour tous les types de moteurs électriques, il est connu d'utiliser un ou des capteurs de position, par exemple un capteur à effet Hall, qui comptent simplement le nombre de passages d'un repère tournant devant un capteur (ou inversement). Une unité de calcul électronique peut ainsi connaître le déplacement de l'actionneur en comptant le nombre de tours du moteur, voire sa vitesse de déplacement en comparant ce déplacement avec une durée écoulée. Dans le domaine du freinage de véhicules, en particulier automobile, il est courant d'utiliser des freins actionnés par une motorisation électrique, typiquement pour une fonction de frein de stationnement et/ou de secours, voir pour une fonction de frein de service. Les moteurs employés sont souvent des moteurs à courant continu, à balais ou charbons et par exemple de type "moteur universel", voire aussi de type sans-balais ("brushless" en Anglais) à commutation électronique. For all types of electric motors, it is known to use one or more position sensors, for example a Hall effect sensor, which simply count the number of passages of a rotating marker in front of a sensor (or vice versa). An electronic calculation unit can thus know the movement of the actuator by counting the number of revolutions of the motor, or even its speed of movement by comparing this movement with an elapsed time. In the field of vehicle braking, in particular automobiles, it is common practice to use brakes actuated by an electric motor, typically for a parking and/or emergency brake function, or even for a service brake function. The motors used are often DC motors, brushed or brushed and for example of the "universal motor" type, or even of the brushless type ("brushless" in English) with electronic switching.
Pour de tels actionneurs électriques, la commande d'actionnement est en général gérée par une unité de commande qui alimente et/ou commande le moteur d'actionneur en fonction des commandes du conducteur, et aussi du véhicule lui-même dans certaines fonctions automatisées en tout ou partie. L'unité de commande peut par exemple ajuster l'actionnement d'un freinage commandé par le conducteur en fonction de paramètres supplémentaires, par exemple dans des fonctions telles que l'antiblocage des roues. Elle peut aussi réaliser automatiquement certaines fonctions complètes, par exemple de freinage d'urgence. For such electric actuators, the actuation control is generally managed by a control unit which supplies and/or controls the actuator motor according to the commands of the driver, and also of the vehicle itself in certain automated functions in all or part. The control unit can for example adjust the actuation of braking controlled by the driver as a function of additional parameters, for example in functions such as anti-locking of the wheels. It can also perform certain complete functions automatically, for example emergency braking.
Dans toutes ces fonctions, il souvent nécessaire de connaître et/ou réguler la position de l'actionneur et/ou son couple et/ou sa vitesse, par exemple pour ajuster l'effort de freinage appliqué. L'unité de commande utilise alors en général une mesure par capteur de position, interne ou externe au moteur, ou une estimation calculée par exemple par compilation des commandes envoyées depuis une position de référence connue. In all these functions, it is often necessary to know and/or regulate the position of the actuator and/or its torque and/or its speed, for example to adjust the braking force applied. The control unit then generally uses a measurement by position sensor, internal or external to the motor, or an estimate calculated for example by compiling the commands sent from a known reference position.
Ce besoin implique d'utiliser une architecture relativement complexe, par exemple en utilisant un moteur de technologie complexe à mesure intégrée et en récupérant cette information à l'extérieur du moteur, ou en ajoutant un ou des capteurs sur le moteur ou au sein de l'actionneur. This need involves using a relatively complex architecture, for example by using a complex technology engine with integrated measurement and by retrieving this information outside the engine, or by adding one or more sensors on the engine or within the actuator.
Un but de l'invention de pallier en tout ou partie aux inconvénients de l'état de la technique. Il est recherché en particulier d'améliorer ou d'optimiser les données de vitesse et/ou de déplacement d'un tel actionneur, mesurées ou estimées, ainsi que les processus et systèmes qui utilisent ces données. Ces buts sont recherchés à travers les différents constituants et procédés utilisés et en tenant compte des contraintes qui prévalent dans le domaine des moteurs et actionneurs et en particulier pour l'automobile et son freinage ; tout en améliorant ou optimisant les performances en matière de précision, répétabilité, vitesse d'acquisition, ainsi que de fiabilité, simplicité, souplesse et coût de fabrication, maintenance et/ou conception. Présentation de l'invention An object of the invention to overcome in whole or in part the drawbacks of the state of the art. It is sought in particular to improve or optimize the speed and/or displacement data of such an actuator, measured or estimated, as well as the processes and systems which use these data. These aims are sought through the various constituents and methods used and taking into account the constraints which prevail in the field of motors and actuators and in particular for automobiles and their braking; while improving or optimizing the performance in terms of accuracy, repeatability, acquisition speed, as well as reliability, simplicity, flexibility and cost of manufacture, maintenance and/or design. Presentation of the invention
L'invention propose un procédé de mesure de vitesse et/ou position d'une partie mobile au sein d'un moteur électrique, typiquement mais non obligatoirement d'un moteur rotatif. Ce procédé est mis en œuvre par une unité électronique de commande, pouvant être réalisée en un ou plusieurs circuits ou sous-unités, intégrés ou non dans le moteur ou l'actionneur ou le frein. The invention proposes a method for measuring the speed and/or position of a moving part within an electric motor, typically but not necessarily a rotary motor. This method is implemented by an electronic control unit, which can be produced in one or more circuits or sub-units, integrated or not in the motor or the actuator or the brake.
Selon l'invention, ce procédé comprend la réalisation des étapes suivantes : According to the invention, this method comprises carrying out the following steps:
- commande d'activation dudit moteur, comprenant une application d'une tension d'alimentation à des bornes d'alimentation dudit moteur, - control of activation of said motor, comprising an application of a supply voltage to supply terminals of said motor,
- mesure d'un signal de variation de l'intensité et/ou de la tension aux bornes d'alimentation dudit moteur, - measurement of a signal of variation of the intensity and/or of the voltage at the supply terminals of said motor,
- analyse dudit signal de variation, par exemple par filtrage, pour en extraire une détection d'un ou plusieurs évènements représentant un déplacement de ladite partie mobile au sein dudit moteur. - analysis of said variation signal, for example by filtering, to extract therefrom a detection of one or more events representing a displacement of said moving part within said motor.
Ce signal est en particulier celui créé par les variations d'impédance et de force contre-électromotrice au sein du moteur, lors des évènements de commutation entre les différents circuits électromagnétiques. This signal is in particular that created by the variations of impedance and counter-electromotive force within the motor, during switching events between the various electromagnetic circuits.
Les mesures de tension et intensité de courant sont deux informations qui sont disponibles dans la plupart des modes de commande de moteur électrique. Or, à chaque tour ou déplacement, un moteur électrique produit des perturbations ou irrégularités électriques dans le courant qu'il consomme, lesquelles dépendent de l'architecture du moteur et varient avec sa vitesse. L'invention propose ainsi d'analyser ces irrégularités, qui sont habituellement considérées comme du bruit à haute fréquence, pour en extraire des caractéristiques de vitesse et/ou déplacement. Selon le mode d'alimentation, les perturbations dans l'intensité peuvent produire aussi des variations significatives dans la tension d'alimentation. Ces variations peuvent aussi être détectées, à la place ou en combinaison avec les variations d'intensités Voltage and current measurements are two pieces of information that are available in most electric motor control modes. However, at each revolution or movement, an electric motor produces electrical disturbances or irregularities in the current it consumes, which depend on the architecture of the motor and vary with its speed. The invention thus proposes to analyze these irregularities, which are usually considered as high-frequency noise, in order to extract characteristics of speed and/or displacement therefrom. Depending on the mode of supply, disturbances in the intensity can also produce significant variations in the supply voltage. These variations can also be detected, instead of or in combination with the intensity variations
L'invention permet ainsi d'obtenir une mesure directe du déplacement ou de la vitesse du moteur, par un traitement électronique, sans nécessiter de capteur spécifique dans le moteur ou l'actionneur. The invention thus makes it possible to obtain a direct measurement of the displacement or of the speed of the motor, by electronic processing, without requiring any specific sensor in the motor or the actuator.
On évite ainsi toutes les contraintes et inconvénients spécifiques à l'implantation d'un capteur, par exemple l'encombrement, la complexité, les adaptations nécessaires à son interfaçage, le coût et les risques de pannes. This avoids all the constraints and disadvantages specific to the installation of a sensor, for example the bulk, the complexity, the adaptations necessary for its interfacing, the cost and the risks of breakdowns.
L'invention permet aussi d'utiliser des moteurs ou actionneurs plus simples, tout en disposant de données exactes au lieu des méthodes d'estimation utilisées actuellement, notamment dans le domaine automobile et/ou du freinage. The invention also makes it possible to use simpler motors or actuators, while having access to exact data instead of the estimation methods currently used, in particular in the automobile and/or braking field.
Pour de nombreux algorithmes de commande, le fait de disposer ainsi de données sur la vitesse permet d'améliorer la précision et les performances de fonctionnement. For many control algorithms, having speed data in this way can improve accuracy and operating performance.
Selon des particularités, pouvant être combinées entre elles : According to particularities, which can be combined with each other:
Le procédé est appliqué à un moteur à commutation, et en ce que le ou les évènements extraits représentent une ou plusieurs commutations d'alimentation d'un circuit à un autre au sein d'une pluralité de circuits et/ou enroulements électromagnétiques, typiquement lors d'un passage d'un état alimenté à un état non-alimenté et/ou réciproquement. The method is applied to a commutating motor, and in that the extracted event or events represent one or more supply switchings from one circuit to another within a plurality of circuits and/or electromagnetic windings, typically during a transition from a powered state to a non-powered state and/or vice versa.
L'étape de mesure porte sur l'intensité absorbée par le moteur au cours d'une application d'une alimentation selon une tension constante, notamment régulée pour être constante ou appliquée selon un réglage inchangé en tension. The measurement step relates to the current absorbed by the motor during an application of a power supply according to a constant voltage, in particular regulated to be constant or applied according to an unchanged voltage setting.
L'étape d'analyse comprend une application d'un filtrage pour sélectionner une ou des plages de fréquences de filtrage, qui correspondent à la survenue du ou desdits évènements extraits lorsque la vitesse du moteur varie au sein d'une gamme de vitesses déterminée dudit moteur, par exemple notamment une plage de filtrage incluant la gamme de fréquences de rotation et/ou de commutation du moteur et/ou intermédiaire entre les deux. Lorsque les évènements extraits correspondent à des commutations de pôles, le procédé peut présenter une ou plusieurs des particularités suivantes : The analysis step comprises applying a filter to select one or more ranges of filtering frequencies, which correspond to the occurrence of said event or events extracted when the speed of the engine varies within a determined range of speeds of said motor, for example in particular a filtering range including the range of rotation and/or switching frequencies of the motor and/or intermediate between the two. When the events extracted correspond to switching of poles, the process may present one or more of the following particularities:
L'étape d'analyse fournit des évènements représentant la succession de toutes les commutations successives au sein du moteur. The analysis step provides events representing the succession of all the successive commutations within the motor.
Le procédé est appliqué à un moteur rotatif, ou au moins périodique, l'étape d'analyse fournissant des évènements correspondant chacun à une séquence d'une ou plusieurs commutations, fournissant une séquence ou un signal identifiable, au sein d'un tour du moteur (ou d'une période), que ce soit par une présence ou absence de caractéristiques du signal. The method is applied to a rotary, or at least periodic, motor, the analysis step providing events each corresponding to a sequence of one or more switchings, providing an identifiable sequence or signal, within a revolution of the motor (or of a period), whether by a presence or absence of signal characteristics.
Selon d'autres particularités, pouvant être combinées entre elles :According to other particularities, which can be combined with each other:
Le procédé est appliqué à un moteur rotatif utilisant une commutation par contact conducteur entre un ou des balais et une ou des plages de contacts d'un collecteur rotatif, notamment appliqué à un moteur à courant continu, ou un moteur universel typiquement un moteur à courant continu à excitation série entre le rotor et l'enroulement inducteur. The method is applied to a rotary motor using switching by conductive contact between one or more brushes and one or more contact pads of a rotary commutator, in particular applied to a DC motor, or a universal motor typically a current motor DC with series excitation between the rotor and the field winding.
Le procédé est appliqué à un moteur rotatif utilisant une commutation par circuit ou composant électronique, par exemple un moteur dit "sans balais", ou "brushless" en Anglais, notamment un moteur synchrone autopiloté. The method is applied to a rotary motor using circuit or electronic component switching, for example a motor called "brushless", or "brushless" in English, in particular a self-driven synchronous motor.
Le procédé réalise un comptage des évènements détectés pour obtenir un nombre de commutations et/ou un nombre de tours réalisés par le moteur. The method performs a count of the events detected to obtain a number of switchings and/or a number of revolutions performed by the motor.
Le procédé utilise le comptage d'évènements au cours d'une durée déterminée pour obtenir une mesure d'une vitesse de déplacement de la partie mobile du moteur. The method uses the counting of events over a determined duration to obtain a measurement of a speed of movement of the moving part of the motor.
Plus particulièrement, le procédé peut calculer une course de déplacement et/ou une position de la partie mobile du moteur et/ou de la partie mobile d'un actionneur entraîné par ledit moteur. More particularly, the method can calculate a displacement stroke and/or a position of the movable part of the motor and/or of the movable part of an actuator driven by said motor.
Selon un autre aspect, l'invention propose un procédé de régulation de l'alimentation d'un moteur, qui utilise un procédé tel qu'exposé ici pour commander ladite alimentation de façon à atteindre une valeur de consigne déterminée en vitesse et/ou en déplacement et/ou en position. According to another aspect, the invention proposes a method for regulating the power supply of a motor, which uses a method as disclosed here for controlling said power supply so as to reach a setpoint value determined in terms of speed and/or displacement and/or position.
Selon encore un autre aspect, l'invention propose une unité électronique de commande d'un moteur ou d'un actionneur, agencée pour mettre en œuvre un procédé tel qu'exposé ici. According to yet another aspect, the invention proposes an electronic control unit for a motor or an actuator, arranged to implement a method as described here.
L'invention, selon encore d'autres aspects, propose en outre : The invention, according to yet other aspects, further provides:
Un système d'actionnement ou d'entraînement d'un actionneur électrique, lequel système met en œuvre un procédé tel qu'exposé ici, pour commander ledit moteur ou actionneur, ou comprend d'une part un moteur ou respectivement un actionneur et d'autre part une unité de commande telle qu'exposée ci-dessus. A system for actuating or driving an electric actuator, which system implements a method as described here, for controlling said motor or actuator, or comprises on the one hand a motor or respectively an actuator and on the other hand a control unit as described above.
Un dispositif formant un frein ou système de freinage à motorisation électrique pour véhicule routier, notamment un frein de stationnement et/ou de secours de véhicule automobile, par exemple de type à frein disque ou à frein tambour ou frein à tambour dans un disque. Selon l'invention, ce dispositif met en œuvre un procédé tel qu'exposé ci-dessus, ou comprend un système d'actionnement ou d'entraînement tel qu'exposé ci-dessus, ou une unité de commande telle qu'exposée ci-dessus. A device forming an electrically motorized brake or braking system for a road vehicle, in particular a motor vehicle parking and/or emergency brake, for example of the disc brake or drum brake or drum brake type in a disc. According to the invention, this device implements a method as described above, or comprises an actuation or drive system as described above, or a control unit as described above. above.
Un véhicule ou sous-ensemble de véhicule mettant en œuvre un procédé tel qu'exposé ici, ou comprenant un système tel qu'exposé ici, ou comprenant une unité de commande telle qu'exposée ici. A vehicle or vehicle subassembly implementing a method as disclosed herein, or comprising a system as disclosed herein, or comprising a control unit as disclosed herein.
Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici. Various embodiments of the invention are provided, integrating, according to all of their possible combinations, the various optional characteristics disclosed here.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : Other features and advantages of the invention will emerge from the detailed description of a non-limiting mode of implementation, and from the appended drawings in which:
[Fig.l] : la Fig.l est un schéma symbolique qui illustre partiellement l'architecture d'un véhicule incluant système de freinage, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; [Fig.2] : la Fig.2 est un schéma symbolique qui illustre l'architecture d'un moteur à commutation par balais, commandé selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; [Fig.l]: Fig.l is a symbolic diagram which partially illustrates the architecture of a vehicle including a braking system, according to an exemplary embodiment of the invention; [Fig.2]: Fig.2 is a symbolic diagram which illustrates the architecture of a brush-commutated motor, controlled according to an exemplary embodiment of the invention;
[Fig.3] : la Fig.3 est un graphique qui illustre des mesures réalisées sur le moteur de la Fig.2 après filtrage du bruit haute fréquence, à vitesse constante et sur une rotation d'un tour, et représente : [Fig.3]: Fig.3 is a graph which illustrates measurements taken on the motor of Fig.2 after filtering of high frequency noise, at constant speed and over a rotation of one revolution, and represents:
- en partie haute, le signal de variation dans le temps, de l'intensité absorbée par le moteur de la Fig.2, lors de l'application d'une tension d'alimentation constante, après filtrage du bruit haute fréquence, mesuré à vitesse constante et sans charge sur une rotation d'un tour,- in the upper part, the variation signal over time, of the intensity absorbed by the motor of Fig.2, during the application of a constant supply voltage, after filtering of the high frequency noise, measured at constant speed and without load over a rotation of one revolution,
- en partie basse, le signal délivré dans le même temps par un capteur à effet Hall disposé sur le même moteur pour en mesurer la vitesse à titre de test ; - in the lower part, the signal delivered at the same time by a Hall effect sensor placed on the same motor to measure its speed as a test;
[Fig.4] : la Fig.4 est un graphique qui illustre les mêmes mesures qu'en Fig.3, après filtrage du bruit haute fréquence et lors d'une phase de démarrage à vide du moteur ; [Fig.4]: Fig.4 is a graph which illustrates the same measurements as in Fig.3, after filtering of the high-frequency noise and during a no-load starting phase of the engine;
[Fig.5] : la Fig.5 est un organigramme schématique qui illustre des étapes de commande du moteur d'actionneur de la Fig.l, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; [Fig.6] : la Fig.6 est une vue en perspective d'un système de frein motorisé, représenté sans son disque, selon un exemple de mode de réalisation avec un frein à disque à étrier coulissant à unité de commande extérieure, dans une architecture avec freinage de service par chambre hydraulique et frein de stationnement par actionneur électrique à piston vis-écrou et motoréducteur moteur parallèle au piston ; [Fig.5]: Fig.5 is a schematic flowchart illustrating steps for controlling the actuator motor of Fig.1, according to an exemplary embodiment of the invention; [Fig.6]: Fig.6 is a perspective view of a motorized brake system, shown without its disc, according to an exemplary embodiment with a sliding caliper disc brake with an external control unit, in an architecture with service braking by hydraulic chamber and parking brake by electric screw-nut piston actuator and motor gear motor parallel to the piston;
[Fig.7] : la Fig.7 est une vue en coupe sagittale de l'étrier de frein avec le piston vis-écrou et sans le motoréducteur, dans l'exemple de la Fig.6. [Fig.7]: Fig.7 is a sagittal sectional view of the brake caliper with the screw-nut piston and without the gear motor, in the example of Fig.6.
Description d'exemples de modes de réalisation La Fig.l illustre partiellement l'architecture d'un véhicule incluant système de freinage, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Description of exemplary embodiments FIG. 1 partially illustrates the architecture of a vehicle including a braking system, according to an exemplary embodiment of the invention.
Le véhicule VI comprend un système de freinage, ici illustré avec un seul frein complet Fl. Ce frein Fl comprend une base de freinage Fil, qui est actionnée au moins en partie par un actionneur Al. L'actionneur comprend un moteur Ml, ici un moteur rotatif avec un stator SI et un rotor RI, par exemple un moteur à courant continu à commutation par collecteur ou par électronique (c'est-à-dire "sans balais", ou "brushless" en Anglais). The vehicle VI comprises a braking system, here illustrated with a single complete brake Fl. This brake Fl comprises a braking base Fil, which is actuated at least in part by an actuator Al. The actuator comprises a motor M1, here a rotary motor with a stator SI and a rotor RI, for example a direct current motor commutated by collector or by electronics (this is i.e. "brushless", or "brushless" in English).
Le rotor RI forme une partie mobile entraîne un réducteur Ail, qui forme avec le moteur Ml un motoréducteur A12. Le motoréducteur entraîne déplace un organe de poussée linéaire A18, dont le déplacement exerce un serrage produisant un frottement sur un organe mobile en rotation. The rotor RI forms a moving part drives a reduction gear Ail, which forms with the motor M1 a geared motor A12. The geared motor drives moves a linear thrust member A18, the movement of which exerts a clamping producing friction on a rotating moving member.
Le moteur Ml est alimenté, au travers de bornes M19, par une source électrique Vil telle qu'une batterie ou un alternateur redresseur. Cette alimentation est commandée par une unité de commande électronique ECU, en fonction de commandes de freinage COM reçues depuis le véhicule, par exemple par un ordinateur de commande ou directement par le conducteur, ou une combinaison des deux. The motor M1 is powered, through terminals M19, by an electrical source Vil such as a battery or a rectifier alternator. This supply is controlled by an electronic control unit ECU, as a function of braking commands COM received from the vehicle, for example by a control computer or directly by the driver, or a combination of the two.
La Fig.6 illustre un exemple d'un tel frein Fl, dans une architecture de frein à disque avec freinage de service par chambre hydraulique et frein de stationnement par actionneur électrique. Cette architecture est par exemple identique ou similaire à celle décrite dans le document FR2999257A1. La Fig.7 est une vue en coupe sagittale de l'étrier de frein, selon un plan de coupe P10. Elle représente l'étrier avec le piston vis-écrou et sans le motoréducteur, dans l'exemple de la Fig.6. Fig.6 illustrates an example of such a brake Fl, in a disc brake architecture with service braking by hydraulic chamber and parking brake by electric actuator. This architecture is for example identical or similar to that described in the document FR2999257A1. Fig.7 is a sagittal sectional view of the brake caliper, along a section plane P10. It shows the caliper with the screw-nut piston and without the gearmotor, in the example of Fig.6.
L'exemple de la Fig.l est cependant applicable à de nombreuses autres architectures de freins. The example of Fig.l is however applicable to many other brake architectures.
Dans cet exemple, la sortie du moteur Ml est dirigée du côté opposé à l'étrier 12, et entraîne en rotation un réducteur Ail selon un axe de moteur M10. Le réducteur comprend par exemple un ou plusieurs trains épicycloïdaux, et sa sortie est rotative et dirigée vers l'étrier 12, selon un axe A10 parallèle et disjoint de l'axe moteur M10. Le motoréducteur A12 fixé sur la face arrière 20 de l'étrier 12, où la sortie de son réducteur Ail entraîne en rotation coaxiale la vis 44 d'un ensemble vis-écrou formant une transmission linéaire A18 à entrée rotative. In this example, the output of the motor M1 is directed to the side opposite the yoke 12, and drives a reduction gear Ail in rotation along a motor axis M10. The reducer comprises for example one or more planetary gear trains, and its output is rotatable and directed towards the stirrup 12, along an axis A10 parallel and separate from the motor axis M10. The gear motor A12 fixed to the rear face 20 of the yoke 12, where the output of its gear Ail drives in coaxial rotation the screw 44 of a screw-nut assembly forming a linear transmission A18 with rotary input.
L'ensemble vis-écrou 44, 46 est logé à l'intérieur de la jupe 32 du piston 16, lequel est logé dans une chambre hydraulique 25 à l'intérieur du corps ou boîtier d'étrier 14. L'écrou 46 de cet ensemble vis-écrou y est fixe en rotation et se déplace linéairement selon l'axe A10, pour venir exercer une poussée linéaire contre la paroi intérieure 31 du fond du piston. La paroi extérieure 31 de ce fond de piston vient appuyer sur le patin intérieur 18, qui serre le disque contre le patin extérieur 19, lequel maintenu par la branche extérieure de l'étrier 12. The screw-nut assembly 44, 46 is housed inside the skirt 32 of the piston 16, which is housed in a hydraulic chamber 25 inside the caliper body or casing 14. The nut 46 of this screw-nut assembly is fixed there in rotation and moves linearly along the axis A10, to exert a linear thrust against the inner wall 31 of the bottom of the piston. The outer wall 31 of this piston bottom comes to rest on the inner shoe 18, which clamps the disc against the outer shoe 19, which is held by the outer branch of the caliper 12.
La chambre hydraulique 25 permet un actionnement hydraulique du frein, par exemple directement par le conducteur en tant que frein de service. L'actionneur électrique Al est mis en œuvre par une commande électrique, par exemple en tant que frein de stationnement ou de secours, ou par un automatisme d'assistance à la conduite, ou tout autre commande automatique ou semi-automatique. La Fig.2 illustre un exemple d'architecture du rotor RI d'un moteur à commutation par balais, aussi appelés charbons, représenté ici sous une forme déroulée. The hydraulic chamber 25 allows hydraulic actuation of the brake, for example directly by the driver as a service brake. The electric actuator Al is implemented by an electric control, for example as a parking or emergency brake, or by an automatic driver assistance system, or any other automatic or semi-automatic control. FIG. 2 illustrates an example of the architecture of the rotor RI of a brush-commutated motor, also called brushes, represented here in an unwound form.
Le rotor comprend une pluralité de pôles, ici 7 pôles, formés chacun par un circuit électromagnétique G1 à G7 qui entoure un noyau NI à N7, le plus souvent laminé. Chaque circuit G1 à G7 est alimenté par un collecteur rotatif formé d'une pluralité de contacts CA à CG, en général des languettes de cuivre parallèles disposées autour de l'axe du moteur. Lorsque le rotor tourne, les contacts du collecteur viennent successivement en contact avec des balais B1 et B2 connectés aux bornes M19 d'alimentation du moteur, et alimentent ainsi successivement les différents pôles au fur et à mesure de la rotation du moteur. The rotor comprises a plurality of poles, here 7 poles, each formed by an electromagnetic circuit G1 to G7 which surrounds a core NI to N7, usually laminated. Each circuit G1 to G7 is powered by a rotary commutator formed of a plurality of AC to CG contacts, generally parallel copper tabs arranged around the axis of the motor. When the rotor rotates, the commutator contacts successively come into contact with brushes B1 and B2 connected to motor supply terminals M19, and thus successively supply the various poles as the motor rotates.
Sur la figure, le premier balai B1 est en contact avec le contact CA du circuit Gl. Au cours de la rotation, quand l'un des balais perd le contact l'autre vient en contact. A chaque contact ou perte de contact d'un balai avec le collecteur, c'est-à-dire lors des commutations réalisées par le collecteur rotatif, il se produit une perturbation du courant absorbé par le moteur, que l'invention propose de détecter en mesurant ce courant. Ces perturbations dépendent du déplacement du rotor, et donc de sa vitesse de rotation. La Fig.3 illustre des mesures réalisées sur le moteur de la Fig.2, à vide et à vitesse constante et sur une rotation d'un tour, entre 18ms et 419ms, après filtrage du bruit haute fréquence. Ce filtrage est réalisé par exemple de façon connue, par exemple par un filtre passe-bande, typiquement pour ne garder que les perturbations liées aux commutations réalisées, c'est-à-dire à des fréquences qui sont liées à la plage de vitesse à détecter en la combinant avec le nombre de contacts et de balais. In the figure, the first brush B1 is in contact with the AC contact of the circuit Gl. During rotation, when one of the brushes loses contact, the other comes into contact. At each contact or loss of contact of a brush with the commutator, that is to say during the switchings carried out by the rotary commutator, there is a disturbance of the current absorbed by the motor, which the invention proposes to detect. by measuring this current. These disturbances depend on the displacement of the rotor, and therefore on its speed of rotation. Fig.3 illustrates measurements taken on the motor of Fig.2, off-load and at constant speed and over one rotation, between 18ms and 419ms, after filtering of high-frequency noise. This filtering is carried out for example in a known way, for example by a band-pass filter, typically to keep only the disturbances linked to the switchings carried out, that is to say at frequencies which are linked to the speed range at detect by combining it with the number of contacts and brushes.
Par exemple à une vitesse de 7500t/min, on utilise par exemple un filtre passe bande d'environ 1750Hz, qui ne garde que les fréquences entre 1700Hz et 1800Hz. Pour mesurer des vitesses comprises entre 10000t/min et 2500t/min, on calcule les fréquences concernées, et on utilisera par exemple un ou des filtres passe bande couvrant les fréquences de 2333Hz à 583Hz. For example, at a speed of 7500 rpm, for example a band pass filter of about 1750 Hz is used, which only retains the frequencies between 1700 Hz and 1800 Hz. To measure speeds between 10,000 rpm and 2,500 rpm, the frequencies concerned are calculated, and one or more bandpass filters covering the frequencies from 2333Hz to 583Hz will be used, for example.
Comme on le voit sur la courbe du haut, obtenue par acquisition analogique à 51,2kHz, le signal de variation d'intensité obtenu après filtrage donne une courbe périodique, proche d'une sinusoïde, qui présente une succession d'évènements pl à pl4 à intervalles réguliers. As can be seen on the top curve, obtained by analog acquisition at 51.2 kHz, the intensity variation signal obtained after filtering gives a periodic curve, close to a sinusoid, which presents a succession of events pl to pl4 at regular intervals.
En parallèle, la courbe du bas représente le signal délivré par un capteur à effet Hall installé sur ce moteur pour ces essais, mesuré à 51,2 kHz. Il présente des créneaux réguliers hl à h7 qui montrent une vitesse constante, de façon cohérente avec la régularité des pics pl à pl4 de la courbe du haut. In parallel, the bottom curve represents the signal delivered by a Hall effect sensor installed on this motor for these tests, measured at 51.2 kHz. It presents regular slots h1 to h7 which show a constant speed, in a manner consistent with the regularity of the peaks pl to pl4 of the top curve.
La Fig.4 les mêmes mesures qu'en Fig.3, réalisées cette fois lors d'une phase de démarrage du moteur, de l'instant t=0 à t=872ms. Lors de son démarrage, appelée "inrush" en vocabulaire anglo-saxon, le moteur commence par absorber une intensité élevée, que l'on voit sur la courbe du haut sous la forme d'une montée progressive jusqu'au plateau d'intensité "il". Au fur et à mesure que la vitesse augmente, comme on le voit par les créneaux h2 à h8 de plus en plus rapprochés, l'intensité absorbée diminue de il à il4. Fig.4 the same measurements as in Fig.3, this time taken during an engine starting phase, from time t=0 to t=872ms. When it starts, called "inrush" in Anglo-Saxon vocabulary, the motor begins by absorbing a high intensity, which can be seen on the top curve in the form of a gradual rise to the intensity plateau " he". As the speed increases, as seen by the slots h2 to h8 becoming closer and closer together, the absorbed intensity decreases from il to il4.
La vitesse se stabilise ensuite sur la droite de la courbe, et l'espacement des créneaux devient régulier, ici pour arriver à la vitesse constante à vide de charge. En parallèle, l'intensité se stabilise progressivement et décroît moins vite, pour arriver à l'intensité moyenne consommée en régime établi. The speed then stabilizes on the right of the curve, and the spacing of the slots becomes regular, here to arrive at the constant speed with no load. In parallel, the intensity stabilizes gradually and decreases more slowly, to reach the average intensity consumed in steady state.
Comme on le voit en Fig.4, la variation de l'intensité se fait là aussi avec des perturbations, créant ici des chutes brusques d'un palier à l'autre de il à i 14, de 259ms à 872ms. As can be seen in Fig.4, the variation in intensity is also made here with disturbances, here creating sudden drops from one level to the other from il to i 14, from 259ms to 872ms.
On notera que la fin de la croissance initiale de la courbe d'intensité et le premier palier il, entre 0 et 259ms environ, constituent en eux-mêmes un évènement détecté, voire évalué. L'analyse permet ainsi de détecter le fait que le moteur a effectivement commencé à tourner, de façon très précoce, même par rapport à la détection du capteur Hall. Il s'agit d'une information qui est elle-même très utile dans de nombreuses situations. It will be noted that the end of the initial increase in the intensity curve and the first plateau il, between approximately 0 and 259 ms, constitute in themselves an event detected, or even evaluated. The analysis thus makes it possible to detect the fact that the motor has actually started to rotate, very early, even with respect to the detection of the Hall sensor. This is information that is itself very useful in many situations.
En Fig.3 comme en Fig.4, on voit que les évènements pl-pl4 et il- i 14 représentent le déplacement et donc la vitesse du rotor du moteur. L'unité de commande ECU va analyser ce signal pour détecter ces évènements, et en tirer des informations sur le déplacement du rotor et donc sa vitesse en comparant au temps. En plus ou à la place, ce décompte est aussi utilisé par l'unité de commande pour évaluer la position du rotor en partant d'une position initiale connue, par exemple une position préalablement détectée et mémorisée et/ou à partir d'une position en butée dont la position est connue et mémorisée. In Fig.3 as in Fig.4, we see that the events pl-pl4 and il-i 14 represent the displacement and therefore the speed of the motor rotor. The ECU control unit will analyze this signal to detect these events, and derive information on the movement of the rotor and therefore its speed by comparing it to time. In addition or instead, this count is also used by the control unit to evaluate the position of the rotor starting from a known initial position, for example a previously detected and stored position and/or from a position in abutment whose position is known and stored.
La Fig.5 illustre schématiquement des étapes de commande du moteur d'actionneur de la Fig.l, qui peuvent être réalisées en tout ou partie. Fig.5 schematically illustrates steps for controlling the actuator motor of Fig.l, which can be carried out in whole or in part.
En E10, après réception d'une demande de freinage, l'unité ECU active le moteur en lui appliquant Eli sa tension d'alimentation, par exemple en 12V sur une automobile classique. At E10, after receiving a braking request, the ECU unit activates the motor by applying its supply voltage Eli to it, for example at 12V on a conventional automobile.
En E12, au cours d'une durée déterminée du fonctionnement du moteur, l'unité ECU mesure l'intensité absorbée et/ou la tension. In E12, during a determined period of engine operation, the ECU unit measures the current absorbed and/or the voltage.
L'étape d'analyse E13 comprend ici les sous-étapes suivantes : The analysis step E13 here comprises the following sub-steps:
En E131, l'unité ECU filtre le signal mesuré et en extrait un ou des évènements, par exemple un évènement par commutation. Selon les types de moteurs, cette détection peut porter aussi sur un groupe de commutations produisant une séquence reconnaissable, par exemple une séquence par tour ou un nombre connu de plusieurs séquences par tour. In E131, the ECU unit filters the measured signal and extracts one or more events therefrom, for example an event by switching. Depending on the types of motors, this detection can also relate to a group of switchings producing a recognizable sequence, for example one sequence per turn or a known number of several sequences per turn.
En E132, l'unité ECU compte les évènements détectés et par exemple en déduit le nombre de tours effectués. In E132, the ECU unit counts the events detected and for example deduces therefrom the number of laps performed.
En E133, l'unité ECU utilise ce nombre d'évènements ou de tours pour calculer le déplacement et/ou la position du rotor, et de l'actionneur qu'il entraîne, par exemple la valeur du déplacement linéaire réalisé par l'écrou 46, et du piston 16 dès lors que l'écrou 46 est en appui sur le fond 31 du piston. In E133, the ECU unit uses this number of events or revolutions to calculate the displacement and/or position of the rotor, and of the actuator it drives, for example the value of the linear displacement made by the nut 46, and the piston 16 when the nut 46 bears against the bottom 31 of the piston.
En E134, l'unité ECU mesure le temps écoulé pendant le déplacement mesuré en E132 et E133. In E134, the ECU measures the elapsed time during the movement measured in E132 and E133.
En E135, l'unité ECU utilise cette mesure de temps pour calculer la vitesse de rotation du moteur. In E135, the ECU uses this time measurement to calculate the engine rotational speed.
Dans le cadre d'un fonctionnement en régulation, ces mesures de vitesse, déplacement et/ou position peuvent alors être utilisées pour commander une commutation Eli d'interruption ou de maintien de l'alimentation du moteur, en fonction d'une valeur de consigne E19 reçue ou calculée par l'unité de commande. In the context of regulation operation, these speed, displacement and/or position measurements can then be used to control Eli switching to interrupt or maintain the motor power supply, according to a setpoint value E19 received or calculated by the control unit.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
Nomenclature Nomenclature
12 étrier 12 caliper
14 corps / boîtier d'étrier 14 body / caliper housing
16 piston de frein 16 brake piston
18 patin intérieur 18 inner pad
19 patin extérieur 19 outside pad
20 face arrière de l'étrier 20 rear side of the caliper
25 paroi intérieure de cavité hydraulique 25 inner wall of hydraulic cavity
26 paroi arrière de fond du boîtier 14 d'étrier 26 14 yoke housing bottom rear wall
30 face extérieure d'appui du piston 31 face intérieure d'appui du piston 30 outer face of piston support 31 inner face of piston support
32 jupe cylindrique du piston 44 vis d'entraînement de la transmission linéaire 46 écrou de poussée axiale de la transmission linéaire Al actionneur roto-linéaire A10 axe de la partie linéaire de l'actionnaire Ail réducteur du motoréducteur A12 motoréducteur A18 transmission linéaire de l'actionneur (vis 44, écrou 46, piston 16) B1 premier balai / charbon B2 deuxième balai / charbon COM commande de freinage E10 activation 12V Eli commutation E12 mesure intensité 32 cylindrical skirt of the piston 44 drive screw of the linear transmission 46 axial thrust nut of the linear transmission Al roto-linear actuator A10 axis of the linear part of the actuator Ail gear motor reducer A12 gear motor A18 linear transmission of the actuator (screw 44, nut 46, piston 16) B1 first brush / carbon B2 second brush / carbon COM brake control E10 activation 12V Eli switching E12 current measurement
E13 analyse E131 filtrage + détection E132 comptage commutations / tours E133 calcul déplacement / position E134 mesure temps E13 analysis E131 filtering + detection E132 switching/turn counting E133 displacement/position calculation E134 time measurement
E135 calcul vitesse E14 régulation E19 valeur de consigne vitesse / déplacement / position ECU Unité Electronique de Commande Fl frein complet Fil frein hydraulique motorisable Ml moteur électrique M10 axe du moteur électrique M19 connecteur / bornes d'alimentation du moteur P10 plan de coupe E135 speed calculation E14 regulation E19 speed / displacement / position setpoint value ECU Electronic Control Unit Fl complete brake Motorizable hydraulic brake wire Ml electric motor M10 electric motor shaft M19 connector / motor supply terminals P10 section plan
RI rotor du moteur SI stator du moteur VI véhicule automobile routier RI motor rotor SI motor stator VI road motor vehicle
NI à N7 noyaux du rotor G1 à G7 pôles du rotor CA à CG contacts du collecteur rotatif hl à h8 créneaux du capteur Hall il à i 14 paliers / motifs d'intensité pl à pl4 évènements - pics/motifs d'intensité NI to N7 rotor cores G1 to G7 rotor poles AC to CG rotary commutator contacts hl to h8 Hall sensor slots il to i 14 steps / intensity patterns pl to pl4 events - intensity peaks/patterns

Claims

Revendications Claims
1. Procédé (El) de mesure de vitesse et/ou position d'une partie mobile (RI) au sein d'un moteur électrique (Ml) utilisant une commutation par circuit ou composant électronique, notamment un moteur synchrone autopiloté, typiquement d'un moteur rotatif, ledit procédé comprenant la réalisation, par une unité électronique de commande (ECU), des étapes suivantes : - commande d'activation (E10) dudit moteur, comprenant une application d'une tension d'alimentation à des bornes d'alimentation (M19) dudit moteur, 1. Method (El) for measuring the speed and/or position of a moving part (RI) within an electric motor (M1) using circuit or electronic component switching, in particular a self-controlled synchronous motor, typically of a rotary engine, said method comprising the performance, by an electronic control unit (ECU), of the following steps: - activation control (E10) of said engine, comprising an application of a supply voltage to terminals of supply (M19) of said motor,
- mesure (E12) d'un signal de variation de l'intensité et/ou de la tension aux bornes d'alimentation dudit moteur, analyse (E13) dudit signal de variation pour en extraire une détection d'un ou plusieurs évènements (pl à pl4, il à i 14) représentant un déplacement de ladite partie mobile au sein dudit moteur. - measurement (E12) of an intensity and/or voltage variation signal at the power supply terminals of said motor, analysis (E13) of said variation signal to extract therefrom a detection of one or more events (pl at pl4, il at i 14) representing a movement of said movable part within said motor.
2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est appliqué à un moteur à commutation (Ml), et en ce que le ou les évènements (pl à pl4, il à i 14) extraits représentent une ou plusieurs commutations d'alimentation d'un circuit à un autre au sein d'une pluralité de circuits et/ou enroulements électromagnétiques (G1 à G7), typiquement lors d'un passage d'un état alimenté à un état non-alimenté et/ou réciproquement. 2. Method according to the preceding claim, characterized in that it is applied to a switching motor (M1), and in that the event or events (pl to pl4, it to i 14) extracted represent one or more switchings of supply from one circuit to another within a plurality of circuits and/or electromagnetic windings (G1 to G7), typically during a transition from a powered state to a non-powered state and/or vice versa.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de mesure (E12) porte sur l'intensité absorbée par le moteur au cours d'une application d'une alimentation selon une tension constante, notamment régulée pour être constante ou appliquée selon un réglage inchangé en tension. 3. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the measurement step (E12) relates to the current absorbed by the motor during an application of a power supply according to a constant voltage, in particular regulated to be constant or applied according to an unchanged voltage setting.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'analyse (E13) comprend une application d'un filtrage (E131) pour sélectionner une ou des plages de fréquences de filtrage, qui correspondent à la survenue du ou desdits évènements extraits lorsque la vitesse du moteur varie au sein d'une gamme de vitesses déterminée dudit moteur. 4. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the analysis step (E13) comprises an application of a filtering (E131) to select one or more ranges of filtering frequencies, which correspond to the occurrence of said extracted event(s) when the engine speed varies within a determined speed range of said engine.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il appliqué à un moteur rotatif utilisant une commutation par contact conducteur entre un ou des balais (Bl, B2) et une ou des plages de contacts (CA à CG) d'un collecteur rotatif, notamment appliqué à un moteur à courant continu ou un moteur universel. 5. Method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that it is applied to a rotary motor using switching by conductive contact between one or more brushes (Bl, B2) and one or more contact pads (CA to CG) of a rotary commutator, in particular applied to a DC motor or a universal motor.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il appliqué à un moteur rotatif synchrone autopiloté. 6. Method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that it is applied to a self-controlled synchronous rotary motor.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il réalise un comptage des évènements (pl à pl4, il à i 14) détectés pour obtenir un nombre de commutations et/ou un nombre de tours réalisés par le moteur (Ml). 7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that it carries out a count of the events (pl to pl4, il to i 14) detected to obtain a number of switchings and/or a number of turns made by the motor (Ml).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il utilise le comptage (E132) d'évènements (pl à pl4, il à i 14) au cours d'une durée déterminée pour obtenir une mesure d'une vitesse de déplacement de la partie mobile (RI) du moteur. 8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that it uses the counting (E132) of events (pl to pl4, il to i 14) during a determined duration to obtain a measurement of a displacement speed of the moving part (RI) of the motor.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, en ce qu'il utilise le comptage (E132) d'évènements (pl à pl4, il à i 14) pour calculer une course de déplacement et/ou une position de la partie mobile (RI) du moteur (Ml) et/ou de la partie mobile (A18, 44, 46, 16) d'un actionneur (Al) entraîné par ledit moteur. 9. Method according to any one of the preceding claims, in that it uses the counting (E132) of events (pl to pl4, il to i 14) to calculate a travel distance and/or a position of the part mobile (RI) of the motor (Ml) and/or of the mobile part (A18, 44, 46, 16) of an actuator (Al) driven by said motor.
10. Procédé de régulation de l'alimentation d'un moteur, caractérisé en ce qu'il utilise un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes pour commander (Eli) ladite alimentation de façon à atteindre une valeur de consigne (E19) déterminée en vitesse et/ou en déplacement et/ou en position. 10. Method for regulating the power supply of a motor, characterized in that it uses a method according to any one of the preceding claims for controlling (Eli) said power supply so as to reach a setpoint value (E19) determined in speed and/or in displacement and/or in position.
11. Unité électronique de commande (ECU) d'un moteur (Ml) ou d'un actionneur (Al), agencée pour mettre en œuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 11. Electronic control unit (ECU) of a motor (Ml) or an actuator (Al), arranged to implement a method according to any one of the preceding claims.
12. Système d'actionnement ou d'entraînement d'un actionneur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part un moteur (Ml) ou respectivement un actionneur (Al) et d'autre part une unité de commande (ECU) selon la revendication 11 ou mettant en œuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour commander ledit moteur ou actionneur. 12. System for actuating or driving an actuator electric, characterized in that it comprises on the one hand a motor (Ml) or respectively an actuator (Al) and on the other hand a control unit (ECU) according to claim 11 or implementing a method according to any of claims 1 to 10 for controlling said motor or actuator.
13. Frein à motorisation électrique (Fl) ou système de freinage à motorisation électrique pour véhicule routier, notamment un frein de stationnement et/ou de secours de véhicule automobile, par exemple de type à frein disque (Fl) ou à frein tambour ou frein à tambour dans un disque, caractérisé en ce qu'il comprend : un système d'actionnement ou d'entraînement d'un actionneur électrique selon la revendication 12 agencé pour commander ladite motorisation électrique, ou une unité de commande (ECU) selon la revendication 11 agencée pour commander ladite motorisation électrique, ou - en ce qu'il met en œuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour commander ladite motorisation électrique.13. Electric motorized brake (Fl) or electric motorized braking system for a road vehicle, in particular a motor vehicle parking and/or emergency brake, for example of the disc brake type (Fl) or with a drum brake or brake drum-in-a-disc, characterized in that it comprises: a system for actuating or driving an electric actuator according to claim 12 arranged to control said electric motorization, or a control unit (ECU) according to claim 11 arranged to control said electric motor, or - in that it implements a method according to any one of claims 1 to 10 for controlling said electric motor.
14. Véhicule (VI) ou sous-ensemble de véhicule comprenant : un système d'actionnement ou d'entraînement, au sein dudit véhicule, d'un actionneur électrique selon la revendication 12, ou un frein (Fl) ou un système de freinage à motorisation électrique selon la revendication 13, ou une unité de commande (ECU) agencée pour commander, au sein dudit véhicule, un moteur (Ml) ou d'un actionneur (Al), selon la revendication 11 ; ou mettant en œuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour commander un moteur électrique (Ml) au sein dudit véhicule. 14. Vehicle (VI) or vehicle subassembly comprising: a system for actuating or driving, within said vehicle, an electric actuator according to claim 12, or a brake (F1) or a braking system with electric motorization according to claim 13, or a control unit (ECU) arranged to control, within said vehicle, a motor (Ml) or an actuator (Al), according to claim 11; or implementing a method according to any one of claims 1 to 10 for controlling an electric motor (M1) within said vehicle.
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