WO2022148849A1 - Method for optimizing an electric motor with a view to measuring speed, movement or position, in particular in a motor vehicle brake actuator - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a periodic electric motor, in particular a rotary periodic electric motor, comprising electrical switching means supplying each one of d poles with power only for a portion of a period. They absorb the current according to a time profile, covering only a portion of said period. At least one reference pole is arranged or switched so as to absorb a current according to a reference profile (p'3,p'10) different from the time profile of the other poles for one and the same supply voltage; to create in the motor power supply a signal with specific variations related to the switching of said reference poles, thereby allowing an electronic unit to detect these reference poles by measuring the supply voltage and/or current strength in order to detect these variations therein. A slip ring may comprise a reference contact with a different geometry. A switching or pole circuit may provide a circuit for creating an additional reference signal.
Description
PROCÉDÉ D'OPTIMISATION D'UN MOTEUR ÉLECTRIQUE EN VUE D'UNE MESURE DE VITESSE OU DE DÉPLACEMENT OU DE POSITION, NOTAMMENT DANS UN ACTIONNEUR DE FREINAGE METHOD FOR OPTIMIZING AN ELECTRIC MOTOR WITH A VIEW TO MEASUREMENT OF SPEED OR OF DISPLACEMENT OR OF POSITION, IN PARTICULAR IN A BRAKING ACTUATOR
AUTOMOBILE AUTOMOTIVE
L'invention se rapporte à un moteur électrique périodique, notamment rotatif, comprenant des moyens de commutation électrique alimentant d pôles chacun seulement une partie de période. Ils absorbent le courant selon un profil temporel, couvrant seulement une partie de ladite période. The invention relates to a periodic electric motor, in particular rotary, comprising electric switching means supplying poles each only part of a period. They absorb the current according to a temporal profile, covering only a part of said period.
Au moins un pôle repère est agencé ou commuté de façon à absorber un courant selon un profil repère, différent du profil temporel des autres pôles pour une même tension d'alimentation; pour créer dans l'alimentation du moteur un signal avec des variations spécifiques liées à la commutation desdits pôles repères, permettant ainsi à une unité électronique de détecter ces pôles repères en mesurant l'intensité et/ou la tension d'alimentation pour y détecter ces variations. At least one marker pole is arranged or switched so as to absorb a current according to a marker profile, different from the time profile of the other poles for the same supply voltage; to create in the power supply of the motor a signal with specific variations linked to the switching of said reference poles, thus allowing an electronic unit to detect these reference poles by measuring the current and/or the supply voltage in order to detect these variations.
Un collecteur rotatif peut comporter un contact repère d'une géométrie différente. Un circuit de commutation ou de pôle peut prévoir un circuit pour créer un signal repère supplémentaire. A rotary commutator may have a marker contact of a different geometry. A switch or pole circuit may provide circuitry to create an additional marker signal.
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.
Une solution est proposée par le document US2011/262112A1, qui divulgue de connecter un condensateur entre les bornes de l'un des enroulements, et de détecter un changement d'impédance quand cet enroulement est alimenté. A solution is proposed by document US2011/262112A1, which discloses connecting a capacitor between the terminals of one of the windings, and detecting a change in impedance when this winding is energized.
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. 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 this 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 performance in terms of accuracy, repeatability, acquisition speed, as well as reliability, simplicity, flexibility and cost of manufacture, maintenance and/or design.
Présentation de l'invention L'invention propose un moteur électrique périodique, notamment rotatif, comprenant une pluralité de circuits et/ou enroulements formant une pluralité de pôles électromagnétiques et des moyens de commutation électrique qui alimentent chacun desdits pôles seulement pendant une partie d'une période de mouvement du moteur, lesdits circuits absorbant ainsi chacun un courant d'alimentation selon un profil temporel couvrant seulement une partie de ladite période. Presentation of the invention The invention proposes a periodic electric motor, in particular rotary, comprising a plurality of circuits and/or windings forming a plurality of electromagnetic poles and electrical switching means which supply each of said poles only during part of a motor movement period, said circuits thus each absorbing a supply current according to a time profile covering only part of said period.
Selon l'invention, un ou plusieurs desdits pôles dits pôles repères est agencé ou commuté de façon à absorber un courant d'alimentation selon un profil temporel, dit profil repère, qui est différent du profil temporel des autres pôles lorsqu'ils sont soumis à une même tension d'alimentation ; de façon à générer, au sein du courant d'alimentation absorbé par le moteur, un signal présentant une ou des variations liées à la commutation desdits pôles repères, permettant ainsi à une unité de commande et/ou de mesure de détecter la commutation desdits pôles repères en mesurant l'évolution de l'intensité et/ou la tension d'alimentation pour y détecter la survenue desdites variations. According to the invention, one or more of said poles called reference poles is arranged or switched so as to absorb a supply current according to a time profile, called reference profile, which is different from the time profile of the other poles when they are subjected to the same supply voltage; so as to generate, within the supply current absorbed by the motor, a signal exhibiting one or more variations linked to the switching of said reference poles, thus allowing a control and/or measurement unit to detect the switching of said poles markers by measuring the evolution of the intensity and/or the supply voltage in order to detect the occurrence of said variations therein.
En créant ainsi un ou plusieurs pôles repères spécifiques au sein du moteur, que l'on peut qualifier de pôles "électriquement dissymétriques", il devient plus facile d'utiliser un procédé de mesure de vitesse, déplacement et/ou position du moteur se basant uniquement sur la mesure et l'analyse du courant d'alimentation absorbé par le moteur. By thus creating one or more specific reference poles within the motor, which can be described as "electrically asymmetrical" poles, it becomes easier to use a method for measuring the speed, displacement and/or position of the motor based solely on the measurement and analysis of the supply current absorbed by the motor.
Selon une particularité, ce moteur comporte un nombre de pôles repères inférieur au nombre total de pôles. En repérant le pôle repère ou la
séquence de pôles repères, il est ainsi possible de mesurer le nombre de tours (ou de périodes effectuées par le moteur). According to one feature, this motor has a number of marker poles less than the total number of poles. By locating the reference pole or the sequence of reference poles, it is thus possible to measure the number of revolutions (or periods carried out by the motor).
Alternativement, l'invention prévoit aussi de modifier la totalité des pôles, qui deviennent tous des pôles repères, de façon à ce que leurs profils temporels soient plus faciles à isoler et à détecter au sein de l'évolution de l'intensité absorbée. Par exemple en modifiant ces profils pour qu'ils forment des pics plus étroits, leur détection individuelle devient plus facile sur la mesure globale de l'intensite d'alimentation. Exemple de méthode de mesure facilitée par l'invention Alternatively, the invention also provides for modifying all of the poles, which all become reference poles, so that their temporal profiles are easier to isolate and to detect within the evolution of the intensity absorbed. For example, by modifying these profiles so that they form narrower peaks, their individual detection becomes easier on the overall power intensity measurement. Example of measurement method facilitated by the invention
Un tel procédé de mesure 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. Ce procédé comprend la réalisation des étapes suivantes : - commande d'activation dudit moteur, comprenant une application d'une tension d'alimentation à des bornes d'alimentation dudit moteur, Such a measurement 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: - 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. 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. 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. 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.
Cette méthode analyse 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 This method analyzes these irregularities, which are usually considered as high frequency noise, to extract characteristics of speed and/or displacement. Depending on the mode of supply, the 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. 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. 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. 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 le performances de fonctionnement. For many control algorithms, having speed data in this way can improve accuracy and operating performance.
Particularités de l'invention Features of the invention
Selon une particularité, le moteur est du type utilisant des moyens de commutation par déplacement de contacts électriques, comprenant une pluralité de contacts alimentant respectivement la pluralité de pôles, notamment un collecteur rotatif parcouru par des contacts fixes (ou balais), dans lequel la différence du ou des profils repères est obtenue (entièrement ou entre autres) par une différence de géométrie et/ou de matériaux entre le ou les contacts dit repères alimentant les pôles repères et les autres contacts alimentant les autres pôles. According to one feature, the motor is of the type using switching means by displacement of electrical contacts, comprising a plurality of contacts respectively supplying the plurality of poles, in particular a rotary commutator traversed by fixed contacts (or brushes), in which the difference of the reference profile or profiles is obtained (entirely or among others) by a difference in geometry and/or materials between the contact or contacts known as reference marks supplying the reference poles and the other contacts supplying the other poles.
Par exemple, le ou les contacts repères présente une différence de largeur et/ou un décalage de position (selon la direction de déplacement), de façon à produire un contact plus court ou décalé par rapport aux autres. Comme on le comprend, une telle modification est simple à mettre en œuvre. Elle peut aussi être appliquée à un moteur standard et existant, par exemple en retaillant l'un des contacts du collecteur, voire en remplaçant tout ou partie du collecteur. Dans le cas ou l'un des contacts présente une différence de matériau par rapport aux autres, il est aussi possible d'obtenir
cette différence en faisant subir un traitement spécifique à ce contact repère sur un moteur standard existant, par exemple en appliquant un traitement chimique ou un produit de traitement à la surface de ce contact. For example, the marker contact or contacts have a difference in width and/or a position offset (depending on the direction of movement), so as to produce a contact that is shorter or offset with respect to the others. As is understood, such a modification is simple to implement. It can also be applied to a standard and existing motor, for example by re-cutting one of the commutator contacts, or even by replacing all or part of the commutator. In the case where one of the contacts has a material difference compared to the others, it is also possible to obtain this difference by subjecting this reference contact to a specific treatment on an existing standard engine, for example by applying a chemical treatment or a treatment product to the surface of this contact.
Selon une autre particularité, le moteur est du type qui utilise des moyens de commutation électroniques ("sans balais", ou "brushless"), lesquels sont agencés pour modifier la forme du signal du courant d'alimentation du ou des pôles repères ou y introduire un signal repère supplémentaire, de façon à produire le ou les profils repères, le ou lesdits pôles repères étant déterminés en comptant le nombre de commutations réalisées, notamment en le comparant aux nombre total de pôles. According to another feature, the motor is of the type which uses electronic switching means ("brushless", or "brushless"), which are arranged to modify the form of the signal of the supply current of the reference pole(s) or y introducing an additional marker signal, so as to produce the marker profile or profiles, the said marker pole or poles being determined by counting the number of switchings carried out, in particular by comparing it to the total number of poles.
Une telle modification peut présenter par exemple la forme d'un pic ou d'une impulsion ou d'un décalage, générée par exemple par le contrôleur de commutation en plus des commutations fonctionnelles produisant la rotation du moteur. Selon d'autres particularités, pouvant être combinées entre elles et avec les précédentes : Such a modification may for example take the form of a spike or a pulse or an offset, generated for example by the commutation controller in addition to the functional commutations producing the rotation of the motor. According to other particularities, which can be combined with each other and with the previous ones:
Le ou les pôles repères sont alimentés par un circuit spécifique, dit circuit repère, présentant des caractéristiques électriques différentes des circuits alimentant les autres pôles. - Le circuit repère comprend un ou ces composants choisis et agencés pour retarder ou avancer le début ou la fin du profil temporel du pôle repère (par exemple des circuits de retard de stockage, notamment à base de capacités et/ou d'inductances) The marker pole or poles are supplied by a specific circuit, called marker circuit, having different electrical characteristics from the circuits supplying the other poles. - The reference circuit comprises one or these components chosen and arranged to delay or advance the start or the end of the temporal profile of the reference pole (for example storage delay circuits, in particular based on capacitors and/or inductances)
Le circuit repère comprend un ou ces composants choisis et agencés pour modifier la résistance et/ou l'impédance du circuit repère, notamment par modification de la longueur ou de la section ou du nombre d'enroulements ou du matériau utilisé pour les enroulements. The reference circuit comprises one or these components chosen and arranged to modify the resistance and/or the impedance of the reference circuit, in particular by modifying the length or the section or the number of windings or the material used for the windings.
Selon un autre aspect, l'invention propose un actionneur électrique comprenant un moteur tel qu'exposé ici pour réaliser son entraînement. According to another aspect, the invention proposes an electric actuator comprising a motor as described here to carry out its drive.
Plus particulièrement, cet actionneur est agencé pour réaliser un actionneur électrique de freinage d'un véhicule routier et/ou automobile. More particularly, this actuator is arranged to produce an electric brake actuator for a road and/or automobile vehicle.
Selon encore un autre aspect, l'invention propose un système motorisé comprenant d'une part un moteur ou un actionneur tel qu'exposé
ici, et d'autre part au moins une unité électronique de mesure connectée aux bornes d'alimentation dudit moteur et agencée pour détecter le ou les profils temporels repères dans le courant d'alimentation, et les utiliser pour mesure le déplacement et/ou la position et/ou la vitesse du moteur, notamment au sein d'une unité électronique de commande qui commande l'alimentation dudit moteur. According to yet another aspect, the invention proposes a motorized system comprising on the one hand a motor or an actuator as set forth here, and on the other hand at least one electronic measurement unit connected to the power supply terminals of said motor and arranged to detect the reference time profile(s) in the power supply current, and to use them to measure the displacement and/or the position and/or the speed of the motor, in particular within an electronic control unit which controls the supply of said motor.
L'invention propose en outre 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, caractérisé en ce qu'il comprend un système motorisé tel qu'exposé ici, ou un actionneur ou un moteur tel qu'exposé ici. The invention further proposes a brake or braking system with electric motorization 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 disk, characterized in that it comprises a motorized system as disclosed here, or an actuator or a motor as disclosed here.
En outre, l'invention propose un véhicule ou sous-ensemble de véhicule comprenant un frein ou système de freinage tel qu'exposé ici, ou un actionneur ou un moteur tel qu'exposé ici. Further, the invention provides a vehicle or vehicle sub-assembly comprising a brake or braking system as disclosed herein, or an actuator or motor as disclosed herein.
Selon un autre aspect, l'invention propose un procédé de fabrication d'un moteur électrique ou d'un actionneur électrique, notamment un actionneur électrique de frein de véhicule routier et/ou automobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : fourniture d'un moteur électrique comprenant un nombre déterminé de pôles, notamment des pôles identiques produisant un profil temporel identique, modification dudit moteur dans ses moyens de commutations et/ou dans le circuit d'un ou plusieurs de ces pôles obtenir un ou plusieurs pôles repères, de façon à obtenir un moteur tel qu'exposé ici. According to another aspect, the invention proposes a method for manufacturing an electric motor or an electric actuator, in particular an electric brake actuator for a road vehicle and/or automobile, characterized in that it comprises the following steps: supply of an electric motor comprising a determined number of poles, in particular identical poles producing an identical time profile, modification of said motor in its switching means and/or in the circuit of one or more of these poles obtaining one or more poles marks, so as to obtain an engine as described here.
Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Brève description des dessins Various embodiments of the invention are provided, integrating according to all of their possible combinations the various optional characteristics disclosed here. 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 : [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 ; 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]: 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] : la Fig.2 est un schéma symbolique qui illustre l'architecture d'un moteur à commutation par balais ; [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.2]: Fig.2 is a symbolic diagram which illustrates the architecture of a brush-commutated motor; [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 turn,
- 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 ; [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 ; - 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]: 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.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] : 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.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.8] : la Fig.8 est un schéma symbolique qui illustre l'architecture d'un moteur à commutation par balais, optimisé selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; [Fig.7]: Fig.7 is a sagittal sectional view of the brake caliper with the screw-nut piston and without the gearmotor, in the example of Fig.6. [Fig.8]: Fig.8 is a symbolic diagram which illustrates the architecture of a brush-commutated motor, optimized according to an exemplary embodiment of the invention;
[Fig.9] : la Fig.9 est un graphique qui illustre des mesures réalisées sur le moteur de la Fig.8 après filtrage du bruit haute fréquence, à vitesse constante et sur une rotation d'un tour, et représente le signal de variation dans le temps, de l'intensité absorbée par le moteur de la Fig.8, lors de l'application d'une tension d'alimentation constante, après filtrage du bruit haute fréquence. [Fig.9]: Fig.9 is a graph which illustrates measurements made on the motor of Fig.8 after filtering of high frequency noise, at constant speed and over a rotation of one revolution, and represents the signal of variation over time of the current absorbed by the motor of FIG. 8, when a constant supply voltage is applied, after filtering of the high frequency noise.
Description d'exemples de modes de réalisation Description of exemplary embodiments
La Fig.l illustre partiellement l'architecture d'un véhicule incluant système de freinage, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Fig.l partially illustrates the architecture of a vehicle including 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 Ml, here a rotary motor with an SI stator and an RI rotor, for example a DC motor commutated by collector or by electronics (that is to say "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, pou 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 power 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, for 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 moto réducteur, 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 brake parking 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 represents the caliper with the screw-nut piston and without the gear motor, 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 body or housing of the caliper 14. The nut 46 of this screw-nut assembly there is fixed 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. 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.
Il est tout d'abord décrit une méthode de mesure de déplacement, vitesse et/ou position, pouvant être appliquée à un moteur d'un type classique. La Fig.2 illustre un exemple d'architecture classique du rotor d'un
moteur à commutation par balais, aussi appelés charbons, représenté ici sous une forme déroulée. There is first described a method for measuring displacement, speed and/or position, which can be applied to a motor of a conventional type. Fig.2 illustrates an example of the classic architecture of the rotor of a brush-commutated motor, also called brushes, shown here in unrolled 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 collecteurs 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 collector contacts successively come into contact with brushes B1 and B2 connected to motor supply terminals M19, and thus successively supply the different 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 cette méthode détecte en mesurant ce courant. Ces perturbations dépendent du déplacement du rotor, et donc de sa vitesse de rotation. 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 this method detects by measuring this running. These disturbances depend on the displacement of the rotor, and therefore on its speed of 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. Fig.3 illustrates measurements taken on the motor of Fig.2, with no load and at constant speed and over one rotation, between 18ms and 419ms, after filtering of the 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 H4. 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 can be seen by the slots h2 to h8 becoming closer and closer, the absorbed intensity decreases from il to H4.
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 gradually stabilizes 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. 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. 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. 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 displacement 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 évènement, 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 revolution or a known number of several sequences per revolution.
En E132, l'unité ECU compte les évènements détectés et par exemple en déduit le nombre de tours effectués. - 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. - En E134, l'unité ECU mesure le temps écoulé pendant le déplacement mesuré en E132 et E133. In E132, the ECU unit counts the events detected and for example deduces therefrom the number of laps performed. - 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 achieved by the nut 46, and the piston 16 when the nut 46 bears against the bottom 31 of the piston. - In E134, the ECU unit measures the time elapsed 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.
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 E135, the ECU uses this time measurement to calculate the engine rotational speed. 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.
La Fig.8 illustre, décrite uniquement dans ses différences, l'architecture d'un moteur à commutation par balais, optimisé selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, de façon à permettre ou optimiser la mesure décrite en référence aux Fig.l à Fig.7. Fig.8 illustrates, described only in its differences, the architecture of a brush-commutated motor, optimized according to an exemplary embodiment of the invention, so as to allow or optimize the measurement described with reference to Figs. .l to Fig.7.
Dans cet exemple l'un des contacts du collecteur rotatif du rotor RI, ici le contact CB', présente une géométrie différente de celle des autres contacts CA et CC à CG. Ce pôle repère CB' présente ici une largeur plus faible, c'est-à-dire une longueur de parcours plus faible pour les balais B1 et B2 quand ils viennent en contact avec lui. In this example, one of the contacts of the rotary collector of the rotor RI, here the contact CB', has a different geometry from that of the other contacts CA and CC to CG. This reference pole CB' here has a smaller width, that is to say a shorter path length for the brushes B1 and B2 when they come into contact with it.
La Fig.9 illustre des mesures réalisées sur le moteur de la Fig.8 après filtrage du bruit haute fréquence, à vitesse constante et sur une rotation d'un tour, et représente le signal de variation dans le temps, de l'intensité absorbée par le moteur de la Fig.8, lors de l'application d'une tension d'alimentation constante, après filtrage du bruit haute fréquence. Fig.9 illustrates measurements made on the motor of Fig.8 after filtering of high frequency noise, at constant speed and over one rotation, and represents the variation signal over time, of the intensity absorbed by the motor of Fig.8, when applying a constant supply voltage, after filtering the high frequency noise.
Comme on le voit sur la courbe, le contact repère CB' plus étroit produit un pic repère p'3 et p'10 plus étroit et plus élancé. L'unité ECU va alors détecter ces pics repères et en déduire que le moteur a fait un tour entre les deux. As seen on the curve, the narrower CB' index contact produces a narrower and more slender p'3 and p'10 index peak. The ECU will then detect these reference peaks and deduce that the engine has made a turn between the two.
Ces pics plus faciles à détecter permettent ainsi de faciliter la détection, voire la rendre possible quand l'architecture d'un moteur à pôles identiques ne le permettrait pas. These peaks, which are easier to detect, thus make it possible to facilitate detection, or even make it possible when the architecture of a motor with identical poles would not allow it.
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
14 corps / boîtier d'étrier 12 caliper 14 body / caliper housing
16 piston de frein 16 brake piston
18 patin intérieur 18 inner pad
19 patin extérieur 20 face arrière de l'étrier 19 outer pad 20 rear face 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 30 outer face of piston support
31 face intérieure d'appui du piston 32 jupe cylindrique du piston 31 inner face of piston bearing 32 cylindrical piston skirt
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 E13 analyse E131 filtrage + détection 44 linear transmission drive screw 46 linear transmission axial thrust nut Al roto-linear actuator A10 axis of the linear part of the actuator Ail gear motor reducer A12 gear motor A18 actuator linear transmission (screw 44, nut 46, piston 16) B1 first brush / carbon B2 second brush / carbon COM braking control E10 activation 12V Eli switching E12 current measurement E13 analysis E131 filtering + detection
E132 comptage commutations / tours E133 calcul déplacement / position E134 mesure temps E135 calcul vitesse E14 régulation E132 switching/turn count E133 displacement/position calculation E134 time measurement E135 speed calculation E14 regulation
E19 valeur de consigne vitesse / déplacement / position ECU Unité Electronique de Commande Fl frein complet Fil frein hydraulique motorisable
Ml moteur électrique E19 speed / displacement / position reference value ECU Electronic Control Unit Fl complete brake Motorizable hydraulic brake wire ml electric motor
M10 axe du moteur électrique M10 electric motor axis
M19 connecteur / bornes d'alimentation du moteurM19 connector / motor power terminals
P10 plan de coupe P10 cutting plan
RI rotor du moteur RI motor rotor
SI stator du moteur IF motor stator
VI véhicule automobile routier VI road motor vehicle
NI à N7 noyaux du rotor NI to N7 rotor cores
G1 à G7 pôles du rotor G1 to G7 rotor poles
CA à CG contacts du collecteur rotatif AC to CG rotary commutator contacts
CB' contact repère plus étroit hl à h8 créneaux du capteur Hall il à i 14 paliers / motifs d'intensité pl à pl4 évènements - pics/motifs d'intensité p'3 et p'10 pics repères
CB' narrower marker contact hl to h8 Hall sensor slots il to i 14 levels / intensity patterns pl to pl4 events - peaks/intensity patterns p'3 and p'10 reference peaks
Claims
1. Moteur électrique périodique, notamment rotatif, comprenant une pluralité de circuits et/ou enroulements formant une pluralité de pôles électromagnétiques (G1 à G7) et des moyens de commutation électrique (Bl, B2 ; CA à CG) qui alimentent chacun desdits pôles seulement pendant une partie d'une période de mouvement du moteur, lesdits circuits absorbant ainsi chacun un courant d'alimentation selon un profil temporel couvrant seulement une partie de ladite période, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs desdits pôles dits pôles repères est agencé ou commuté de façon à absorber un courant d'alimentation selon un profil temporel, dit profil repère (p'3, p'10), qui est différent du profil temporel des autres pôles lorsqu'ils sont soumis à une même tension d'alimentation ; de façon à générer, au sein du courant d'alimentation absorbé par le moteur, un signal présentant une ou des variations liées à la commutation desdits pôles repères, permettant ainsi à une unité de commande de détecter la commutation desdits pôles repères en mesurant l'évolution de l'intensité et/ou la tension d'alimentation pour y détecter la survenue desdites variations ; et en ce que : il utilise des moyens de commutation par déplacement de contacts électriques, comprenant une pluralité de contacts (CA à CG) alimentant respectivement la pluralité de pôles (G1 à G7), notamment un collecteur rotatif parcouru par des contacts fixes (Bl, B2), dans lequel la différence du ou des profils repères est obtenue par une différence de géométrie et/ou de matériaux entre le ou les contacts dit repères (CB') alimentant les pôles repères et les autres contacts (CA, CC à CG) alimentant les autres pôles ; ou il utilise des moyens de commutation électroniques, lesquels sont agencés pour modifier la forme du signal du courant d'alimentation du ou des pôles repères ou y introduire un signal repère supplémentaire, de façon à produire le ou les profils repères, le ou lesdits pôles repères étant
déterminés en comptant le nombre de commutations réalisées, notamment en le comparant aux nombre total de pôles. 1. Periodic electric motor, in particular rotary, comprising a plurality of circuits and/or windings forming a plurality of electromagnetic poles (G1 to G7) and electrical switching means (Bl, B2; CA to CG) which supply each of said poles only during part of a period of motor movement, said circuits thus each absorbing a supply current according to a time profile covering only part of said period, characterized in that one or more of said poles called reference poles is arranged or switched so as to absorb a supply current according to a time profile, called reference profile (p′3, p′10), which is different from the time profile of the other poles when they are subjected to the same supply voltage; so as to generate, within the power supply current absorbed by the motor, a signal exhibiting one or more variations linked to the switching of said reference poles, thus allowing a control unit to detect the switching of said reference poles by measuring the evolution of the current and/or the supply voltage in order to detect the occurrence of said variations therein; and in that: it uses switching means by displacement of electrical contacts, comprising a plurality of contacts (CA to CG) respectively supplying the plurality of poles (G1 to G7), in particular a rotary commutator traversed by fixed contacts (Bl , B2), in which the difference in the reference profile(s) is obtained by a difference in geometry and/or materials between the so-called reference contact(s) (CB') supplying the reference poles and the other contacts (CA, CC to CG ) supplying the other poles; or it uses electronic switching means, which are arranged to modify the form of the signal of the supply current of the reference pole or poles or to introduce therein an additional reference signal, so as to produce the reference profile or profiles, the said pole or poles landmarks being determined by counting the number of switching operations carried out, in particular by comparing it to the total number of poles.
2. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un nombre de pôles repères inférieur au nombre total de pôles.2. Motor according to the preceding claim, characterized in that it comprises a number of reference poles less than the total number of poles.
3. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il utilise des moyens de commutation par déplacement de contacts électriques, et en ce que le ou les contacts repères (CB') présente une différence de largeur et/ou un décalage de position, de façon à produire un contact plus court ou décalé par rapport aux autres. 3. Motor according to any one of the preceding claims, characterized in that it uses switching means by moving electrical contacts, and in that the reference contact(s) (CB') has a difference in width and/or a position offset, so as to produce a contact that is shorter or offset from the others.
4. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les pôles repères sont alimentés par un circuit spécifique, dit circuit repère, présentant des caractéristiques électriques différentes des circuits alimentant les autres pôles. 4. Motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the reference pole or poles are supplied by a specific circuit, called reference circuit, having different electrical characteristics from the circuits supplying the other poles.
5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit repère comprend un ou ces composants choisis et agencés pour retarder ou avancer le début ou la fin du profil temporel du pôle repère. 5. Motor according to claim 4, characterized in that the reference circuit comprises one or these components chosen and arranged to delay or advance the start or the end of the temporal profile of the reference pole.
6. Moteur selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que le circuit repère comprend un ou ces composants choisis et agencés pour modifier la résistance et/ou l'impédance du circuit repère, notamment par modification de la longueur ou de la section ou du nombre d'enroulements ou du matériau utilisé pour les enroulements. 6. Motor according to one of Claims 4 to 5, characterized in that the reference circuit comprises one or these components chosen and arranged to modify the resistance and/or the impedance of the reference circuit, in particular by modifying the length or the section or the number of windings or the material used for the windings.
7. Actionneur (Al) électrique comprenant un moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes pour réaliser son entraînement. 7. Actuator (Al) electric comprising a motor according to any preceding claim to achieve its drive.
8. Actionneur selon la revendication précédente, agencé pour réaliser un actionneur électrique de freinage d'un véhicule routier et/ou automobile.8. Actuator according to the preceding claim, arranged to produce an electric brake actuator for a road vehicle and/or motor vehicle.
9. Système (Ml) comprenant d'une part un moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou un actionneur selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, et d'autre part au moins une unité électronique de mesure connectée aux bornes d'alimentation dudit moteur et agencée pour détecter le ou les profils temporels repères dans le courant d'alimentation, et les utiliser pour mesure le déplacement et/ou la position
et/ou la vitesse du moteur, notamment au sein d'une unité électronique de commande qui commande l'alimentation dudit moteur. 9. System (M1) comprising on the one hand a motor according to any one of claims 1 to 6 or an actuator according to any one of claims 7 to 8, and on the other hand at least one electronic measurement unit connected at the power supply terminals of said motor and arranged to detect the reference time profile or profiles in the power supply current, and to use them to measure the displacement and/or the position and/or the speed of the motor, in particular within an electronic control unit which controls the supply of said motor.
10. Frein (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 selon la revendication 9, ou un actionneur selon l'une quelconque des revendications 7 à 8 ou un moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 10. Brake (Fl) or electrically motorized braking system for a road vehicle, in particular a motor vehicle parking and/or emergency brake, for example of the disc brake (Fl) or drum brake or drum brake type in a disk, characterized in that it comprises a system according to claim 9, or an actuator according to any one of claims 7 to 8 or a motor according to any one of claims 1 to 6.
11. Véhicule (VI) ou sous-ensemble de véhicule comprenant un frein (Fl) ou système de freinage selon la revendication précédente, ou un actionneur selon l'une quelconque des revendications 7 à 8 ou un moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 11. Vehicle (VI) or vehicle subassembly comprising a brake (Fl) or braking system according to the preceding claim, or an actuator according to any one of claims 7 to 8 or a motor according to any one of claims 1 to 6.
12. Procédé de fabrication d'un moteur électrique ou d'un actionneur électrique, notamment un actionneur électrique de frein de véhicule routier et/ou automobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : fourniture d'un moteur électrique comprenant un nombre déterminé de pôles, notamment des pôles identiques produisant un profil temporel identique, - modification dudit moteur dans ses moyens de commutations et/ou dans le circuit d'un ou plusieurs de ces pôles obtenir un ou plusieurs pôles repères, de façon à obtenir un moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
12. A method of manufacturing an electric motor or an electric actuator, in particular an electric brake actuator for a road vehicle and/or automobile, characterized in that it comprises the following steps: supplying an electric motor comprising a determined number of poles, in particular identical poles producing an identical time profile, - modification of said motor in its switching means and/or in the circuit of one or more of these poles obtaining one or more reference poles, so as to obtain a motor according to any one of claims 1 to 6.
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