FR2701916A1 - Appareil de direction assistée à entraînement par moteur électrique pour automobiles. - Google Patents
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Abstract
Un appareil de direction assistée de type à entrainement par moteur électrique pour aider un conducteur à manipuler un volant de direction d'un véhicule automobile inclut des moyens de décision de retour du volant de direction (71), des moyens de génération de quantité de réglage (74) et des moyens de sélection (75) pour générer des quantités de réglage (C) correspondant à des modes d'entrainement respectifs, sur la base d'une quantité de réglage (C) du moteur électrique (3), et pour choisir l'une des quantités de réglage (C1, C2) en fonction du résultat de la décision (H) relative à l'état de retour du volant de direction, et des moyens de conversion (76) pour convertir respectivement les quantités de réglage (C1, C2) en rapports opératoires (P1, P2) de modulation d'impulsions en largeur.
Description
I -
APPAREIL DE DIRECTION ASSISTEE A ENTRAINEMENT PAR MOTEUR
ELECTRIQUE POUR AUTOMOBILES
La présente invention se rapporte dans son ensemble à un appareil de direction assistée à entraînement par moteur électrique pour une automobile ou un véhicu Le à moteur, pour aider un conducteur à diriger le véhicule, en manoeuvrant un volant de direction Plus particulièrement, l'invention concerne un appareil de direction assistée à entraînement par moteur électrique qui peut assurer un retour améLioré du volant de direction sans dégradation de La linéarité de La commande
du couple d'assistance.
Pour une meilleure compréhension de L'invention, la
description portera en premier lieu sur un apparei L de
direction assistée à entraînement par moteur électrique
connu jusqu'à présent.
La figure 5 est un diagramme synoptique montrant schématiquement une configuration d'un appareil de direction assistée à entraînement par moteur électrique connu jusqu'à présent, qui est décrit par exemple dans La publication de demande de brevet japonais non examinée N
35664/1985 (JP-A-60-35664).
En se reportant à La figure, L'apparei L de direction assistée est équipé d'un détecteur de coup Le 1 pour détecter un couple de direction T d'un volant de direction (non illustré) et un détecteur 2 de vitesse du véhicule pour détecter la vitesse V d'un véhicu Le Un arbre de sortie d'un moteur électrique 3 est couplé, pour le fonctionnement, au volant de direction Le moteur électrique 3 est branché électriquement à une source d'alimentation électrique en courant continu, telle qu'une batterie embarquée 4, par l'intermédiaire d'un montage en pont constitué par deux paires d'éléments Logiques, te Ls que des transistors de commutation, par exemp Le une première paire d'éléments logiques Q 1 et Q 4, et une seconde paire d'éléments Logiques Q 2 et Q 3 pour permettre au moteur électrique 3 d'être entrainé 2 - séLectivement soit dans la direction de La marche avant soit dans la direction de La marche arrière Des diodes de circuit volant D 1 à D 4 sont respectivement reliées d'un côté à L'autre des éLéments logiques Q 1 à Q 4 Une résistance 5 est insérée dans un chemin suivi par Le courant entre La batterie 4 et Le montage en pont mentionné précédemment Des moyens 6 de détection du courant du moteur électrique sont fournis pour détecter un courant I fourni au moteur électrique 3 par
L'intermédiaire de La résistance 5.
Les sorties du détecteur de coup Le 1, du détecteur de vitesse 2 du véhicu Le et des moyens 6 de détection du courant du moteur électrique, sont transmis à une unité de traitement de signaux 7, qui est conçue pour commander Les éLéments Logiques Q 1, Q 4 ou Q 2 Q 3 sur La base du couple de direction T, de la vitesse V du véhicu Le et du courant I du moteur électrique, et qui inclut des moyens de calcul d'une valeur cible (non illustrés) pour déterminer ou ca Lcu Ler du point de vue arithmétique une valeur cib Le du courant Io du courant I du moteur électrique sur la base du couple de direction T et de la vitesse V du véhicule tels que détectés, des moyens de ca Lcul de La quantité de réglage (non illustrés) pour ca Lculer une quantité de réglage pour commander Le moteur électrique 3 sur la base d'une déviation ou différence entre Le courant I détecté du moteur électrique et La va Leur cible du courant Io, des moyens de conversion pour convertir la quantité de réglage mentionnée ci-dessus en signal de modulation d'impulsion en largeur, pour commander Les éléments logiques Q 1, Q 4 ou Q 2, Q 3, et un circuit d'attaque (non illustré) pour entrainer les éléments logiques en fonction des cycles ou des rapports opératoires indiqués par Les signaux de modulation
d'impulsion en Largeur.
Ensuite, la description portera sur le
fonctionnement de l'appareil de direction assistée
il Lustré à La figure 5.
3 - A titre d'exemple, on pose qu'un conducteur du véhicu Le automobile essaie de faire tourner le volant de direction vers La droite (dans Le sens des aigui Lles d'une montre) Dans ce cas, l'unité de traitement de signaux 7 produit Le signal d'entrainement pour commander la conduction des éléments Logiques appariés Q 1 et Q 4 en fonction du couple de direction T et de la vitesse V du véhicule, tels que détectés respectivement par le détecteur de couple 1 et le détecteur de vitesse du véhicule 2 A ce point, i L convient de mentionner que sont fournis un premier et un second modes d'entrainement
pour commander les éléments logiques (Q 1, Q 4 ou Q 2, Q 3).
Dans le premier mode d'entrainement, l'un des éléments logiques ( 04 ou Q 3) dans chaque paire des éléments logiques (Q 1, Q 4 ou Q 2, Q 3), est maintenu dans l'état conducteur (ON = Marche) a Lors que L'autre (Q 1 ou Q 2) est commandé en fonction du cycle opératoire du signal de modulation d'impulsions en largeur D'autre part, dans le second mode d'entrainement, Les deux éLéments logiques appariés (Q 1 et Q 4 ou Q 2 et Q 3) sont entrainés en fonction du rapport opératoire du signal de modulation
d'impulsions en Largeur(ou PWM).
A titre d'exemple, on pose encore que le premier mode d'entrainement est validé et que les éléments logiques Q 1 et Q 4 ont pour tâche de commander la rotation vers l'avant du moteur électrique 3, alors que les éléments Logiques Q 2 et Q 3 ont pour fonction de commander
la rotation vers l'arrière du moteur électrique 3.
Lorsque Le conducteur tourne le volant de direction dans le sens des aiguilles d'une montre (ce qui correspond à La rotation en marche avant du moteur électrique 3), L'unité de traitement de signaux 7 produit en correspondance un signal de rotation du moteur en marche avant Dans ce cas, l'élément Q 4 des éLéments logiques appariés Q 1 à Q 4 est commandé de manière à être maintenu constamment dans l'état conducteur, a Lors que l'autre élément logique Q 1 est, de manière répétitive, 4 - mis en marche et arrêté en fonction du rapport opératoire
du signal de modulation d'impu Lsions en Largeur (PWM).
Pendant une période au cours de laquel Le le transistor de commutation Q 1 est mis en marche, un courant continu est fourni au moteur électrique 3 par L'intermédiaire d'un chemin suivi par Le courant s'étendant depuis La batterie 4 vers la terre, en passant par la résistance 5, L'éLément logique Q 1, Le moteur électrique 3 et l'éLément Logique 04, d'o i L résu Lte que Le moteur électrique 3 est mis en rotation dans La direction de La marche avant (correspondant à La rotation dans Le sens des aiguilles d'une montre du vo Lant de direction) De cette manière, Le moteur électrique 3 génère un coup Le de sortie dont La grandeur dépend du rapport opératoire du signa L de modulation d'impulsions en Largeur avec lequel L'éLément Logique Q 1 est mis en marche et arrêté Le coup Le de sortie du moteur électrique 3 aide ainsi le conducteur à manoeuvrer Le v Eéhicu Le automobile, en réduisant, de manière correspondante, le coup Le de direction T applique par Le conducteur Lorsque le couple de direction T app Liqué au vo Lant de direction est annu Lé, Le vo Lant de direction revient automatiquement à la position neutre ou centrale,
sous L'effet d'un coup Le à alignement automatique.
Comme on peut le voir à La Lecture de la description
qui précède, L'éLément logique Q 4 est maintenu dans L'état conducteur (ON) même lorsque L'éLément logique Q 1 est arrêté dans le premier mode d'entrainement En conséquence, un circuit fermé est formé par l'éLément logique Q 4, La diode de circuit vo Lant D 2 et Le moteur électrique 3, tel qu'indiqué par Les f Lèches à La figure Par conséquent, Lorsque Le moteur électrique 3 est mis en rotation du fait de forces extérieures te L Les qu'un couple à alignement automatique, un coup Le de charge et simi Laires, qui agissent pour ramener Les roues manoeuvrées dans Leur position d'origine, dans L'état mentionné ci-dessus (c'est-à dire Lorsque L'éLément - logique Q 4 est dans l'état conducteur et que l'élément logique Q 1 est arrêté), un courant circule, tel qu'indiqué par les flèches, d'o il résulte que le moteur électrique 3 génère un couple qui est complètement indépendant de la commande de couple A ce point, il convient de noter qu'aucun moyen n'est fourni pour arrêter l'élément logique Q 4 En conséquence, Le courant circulant dans le moteur électrique 3 dans l'état
mentionné ci-dessus ne peut pas être commandé.
Le couple généré par le moteur électrique 3, indépendant de la commande de direction assistée, tel que décrit précédemment, fonctionne comme une force de freinage par récupération lorsque le volant de direction revient à la position centrale sous l'effet du couple à alignement automatique, et réduit ainsi la vitesse de
retour du volant de direction.
Pour résoudre le problème mentionné précédemment, i L est concevable de valider le second mode d'entrainement pour, par là-même, mettre en marche ou arrêter l'élément logique Q 4 en même temps que l'élément logique Q 1, en fonction du rapport opératoire du signal de modulation d'impulsions en largeur Dans ce cas, la fréquence de ce signal de modulation d'impulsions en largeur va nécessairement augmenter En conséquence, sous l'inf Luence de l'inductance du moteur électrique 3, la linéarité dans la relation entre le rapport opératoire du signal de modulation d'impulsions en largeur et le couple de sortie du moteur électrique 3 subit une dégradation, d'o il résulte un abaissement de la qualité de réglage
de L'appareil de direction assistée.
Dans ce qui suit, on va expliquer en détail les différences dans La caractéristique de retour du volant de direction et la linéarité dues à une différence dans le couple de sortie du moteur électrique 3 entre le
premier et le second modes d'entrainement.
Les figures 6 A et 6 B sont des diagrammes de formes d'ondes illustrant les tensions (courbe pleine) et les 6 - courants I (courbe en pointi LLés) du moteur éLectrique 3 respectivement dans Le premier et dans Le second modes d'entraiînement. Comme on peut Le voir en comparant Les formes d'ondes montrées dans Les figures, Le courant I du moteur dans Le premier mode d'entrainement diffère de ce Lui dans Le second mode d'entrainement Une te L Le différence dans Le courant I du moteur électrique peut être attribuée à une différence de La constante de temps ON/OFF (marche/arrêt) dûe à une différence de La résistance ohmique, par exemp Le, de L'éLément Logique Q 4 entre Le premier et Le second modes d'entrainement Plus spécifiquement, Lorsque l'inductance du moteur électrique 3 est considérée comme constante, la constante de temps du circuit du moteur inc Luant la résistance, l'élément Logique Q 4 et Le moteur électrique 3 est en proportion inverse par rapport à La résistance marche/arrêt de L'éLément Logique Q 4 Donc, La constante de temps prend une va Leur importante dans Le premier mode d'entrainement, o L'éLément Logique Q 4 est constamment maintenu dans l'état de marche, a Lors que La constante de temps est petite dans Le second mode d'entrainement o
L'élément Logique Q 4 est mis en marche et arrêté.
Pour la raison mentionnée ci-dessus, La constante de temps, pour Le courant de freinage du moteur électrique 3 par récupération, Lorsque l'éLément logique Q 4 est arrêté dans Le premier mode d'entrainement, est grande, comme ce La est montré à La figure 6 A Ceci signifie qu'il faut un temps important pour que Le courant I du moteur électrique s'atténue, bien qu'une linéarité élevée puisse être assurée entre Le rapport opératoire du signal d'onde courte et Le couple généré par Le moteur électrique 3 En conséquence, La caractéristique de retour du volant de
direction subit une dégradation.
D'autre part, dans Le second mode d'entrainement i L Lustré à La figure 6 B, La constante de temps mentionnée précédemment est petite En conséquence, Le courant I du 7 - moteur éLectrique change rapidement Lorsque Les éLéments logiques Q 1 et Q 4 sont arrêtés En d'autres termes, Le courant I du moteur électrique tend à diminuer jusqu'à zéro immédiatement en réponse à un changement du signal de modulation d'impulsions en largeur vers le niveau de l'arrêt Cependant, à cause d'une Linéarité faib Le, la commande du courant I du moteur électrique ou couple de sortie à une va Leur désirée, devient instable, en particu Lier dans une zone de commande o le courant I est grand, induisant des fluctuations dans Le coup Le de sortie ainsi que la création de vibrations acoustiques de
commande par Le moteur électrique 3.
La figure 7 est un diagramme caractéristique i Llustrant le rapport entre Le couple de sortie du moteur électrique (courant I du moteur) et le rapport opératoire du signal de modu Lation d'impu Lsions en Largeur, o Le couple de sortie généré Lorsque le vo Lant de direction est tourné vers La droite ou dans le sens des aigui L Les d'une montre est montré dans Le premier quadrant, et Le coup Le de sortie généré Lors d'une rotation vers La gauche ou dans le sens contraire au sens des aiguilles d'une montre du vo Lant de direction est montré dans Le troisième quadrant Les f Lèches illustrées à la figure 7 indiquent La direction dans laque L Le La fréquence de La
fréquence de modulation d'impu Lsions en largeur augmente.
On verra à La Lecture de cette figure, que la linéarité se détériore Lorsque le mode d'entrainement est changé depuis Le premier mode d'entrainement (a) vers Le second
mode d'entrainement (b).
P Lus spécifiquement, il est apparent au vu de la figure 7, que la caractéristique du couple de sortie est sensib Lement représentée par une fonction linéaire du rapport opératoire (c'est-à dire que la caractéristique du coup Le de sortie montre une grande Linéarité) dans Le
premier mode d'entrainement représenté par un graphe (a).
D'autre part, dans Le second mode d'entrainement représenté par les graphes (b), La caractéristique du
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coup Le de sortie prend une forme curvi Ligne et La détérioration de La Linéarité devient p Lus remarquable au fur et à mesure que La fréquence du signal de modulation
d'impu Lsions en Largeur augmente.
De plus, dans Le second mode d'entrainement, les composantes d'ondulation du courant I du moteur électrique générées lors de La mise en marche ou de L'arrêt des éléments Logiques Q 1 et Q 4 deviennent plus remarquab Les Lorsqu'e L Les sont comparées avec Le courant du moteur électrique dans Le second mode d'entrainement, ce qui induit La création d'une interférence radioéLectrique ainsi que La génération de chaleur des éLéments Logiques Q 1 à Q 04et du condensateur de
suppression de L'ondu Lation.
Comme cela est mis en évidence par ce qui précède, L'appareil de direction assistée connu jusqu'à présent, dans Leque L Les éléments Logiques Q 1, Q 4 sont commandés uniquement dans Le premier ou dans Le second modes d'entrainement, présente Le désavantage que la performance du retour du volant de direction est faib Le dans Le premier mode d'entrainement, et que La Linéarité de La commande de modu Lation d'impulsions en Largeur
subit une dégradation dans Le second mode d'entrainement.
A La lumière de L'état de L'art décrit ci-dessus, L'un des objets de la présente invention est de fournir un apparei L de direction assistée de type à entraiînement par moteur électrique pour un véhicule automobile, dans Leque L une Linéarité éLevée peut être réa Lisée dans la re Lation entre Le coup Le de sortie du moteur électrique et Le rapport opératoire du signa L de modulation d'impulsions en largeur, et dans lequel La performance du
retour du vo Lant de direction peut être améliorée.
Au vu de ce qui précède ainsi que d'autres objets qui deviendront apparents au fur et à mesure de La
progression de La description, est fourni, se Lon un
aspect généra L de La présente invention, un appareil de direction assistée à entrainement par moteur électrique
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pour un véhicule automobile, ledit appareil comprenant un détecteur de couple pour détecter un couple de direction appliqué à un volant de direction, un détecteur de vitesse du véhicu Le pour détecter la vitesse du véhicule automobile, un moteur électrique pour assister la manoeuvre du volant de direction, deux paires d'éléments logiques reliées sous la forme d'un montage en pont avec le moteur électrique, pour permettre au moteur de tourner sélectivement dans L'une des directions de marche avant ou de marche arrière, des moyens de détection du courant du moteur pour détecter le courant traversant le moteur électrique, et une unité de traitement de signaux pour entrainer les éLéments logiques sur la base du couple de direction, de la vitesse du véhicu Le et du courant du moteur, o l'unité de traitement de signaux inclut des moyens de décision de retour du volant de direction, pour déterminer si oui ou non le volant de direction du véhicule automobile est dans un état de retour dans lequel Le volant de direction est ramené à une position centrale, des moyens arithmétiques de valeur cible du courant pour déterminer arithmétiquement une valeur cible du courant pour le courant du moteur électrique sur la base du couple de direction et de la vitesse du véhicule, des moyens arithmétiques de la quantité de réglage pour déterminer arthmétiquement une quantité de réglage pour le moteur électrique en fonction d'une déviation du courant du moteur par rapport à la valeur cible du courant, des moyens de sélection pour générer une première et une seconde quantités de commande correspondant respectivement au premier et au second modes d'entrainement, sur la base de la quantité de réglage indiquée en sortie par le moyens arithmétiques de quantité de réglage, et pour choisir l'une d'entre la première et la seconde quantités de commande en fonction du résultat de la décision relative à l'état de retour du volant de direction, des moyens de conversion pour convertir la première et la seconde quantités de commande - respectivement en un premier et un second rapports opératoires de modulation d'impulsions en Largeur, pour commander les éLéments logiques, et un circuit d'attaque pour entrainer les éLéments logiques sur la base du premier ou du second rapports opératoires de modulation d'impulsions en Largeur, o les moyens de sélection génèrent La première quantité de réglage correspondant au premier mode d'entrainement lorsque Le volant de direction est considéré comme n'étant pas dans L'état de retour, a Lors qu'ils génèrent la seconde quantité de réglage correspondant au second mode d'entrainement Lorsque le volant de direction est considéré comme étant dans L'état de retour, et o Le circuit d'attaque répond au premier rapport opératoire de modulation d'impulsions en largeur pour, par Là-même, maintenir constamment L'éLément logique dans chaque état tout en mettant en marche et en arrêtant L'autre élément Logique dans chaque paire avec Le premier rapport opératoire de modulation d'impu Lsions en Largeur, alors que le circuit d'attaque répond au second rapport opératoire de modulation d'impu Lsions en largeur en mettant en marche et en arrêtant les deux éLéments logiques dans chaque paire avec Le second rapport opératoire de modulation
d'impulsions en largeur.
Dans l'arrangement de l'apparei L de direction assistée décrit ci-dessus, une linéarité élevée peut être maintenue dans La relation entre le couple de sortie du moteur éLectrique et Le rapport opératoire de la modulation d'impulsions en Largeur pour le premier mode d'entrainement dans la manipulation normale du volant de direction, d'o i L résu Lte qu'une commande douce du coup Le de direction peut être effectuée, avec réduction jusqu'à un minimum des interférences radioélectriques indésirées et de la génération de chaleur des composants du circuit D'autre part, lors du retour du vo Lant de direction à la position neutre ou centrale, sous L'effet d'un coup Le à a Lignement automatique, une action de 11 freinage du moteur électrique par récupération peut être supprimée par L'intermédiaire de La commande dans Le second mode d'entrainement Ainsi, l'exécution de La manipulation du vo Lant de direction peut être améliorée de façon significative. Dans un mode de réa Lisation préféré de L'invention, Les moyens de décision de L'état de retour du volant de direction déterminent L'état du volant de direction sur La base d'une déviation du courant du moteur électrique par rapport à la valeur cible du courant, et produisent
L'état du vo Lant de direction tel que déterminé.
Avec cet arrangement, la caractéristique de retour du vo Lant de direction peut être améLiorée, avec un circuit dont La configuration est simp Lifiée et peu
coûteuse.
IL est préféré que Les moyens de décision de l'état de retour du volant de direction présument que Le volant de direction est dans l'état de retour Lorsque Le courant du moteur électrique excède La valeur cib Le du courant
d'une valeur prédéterminée.
En vertu de cette particularité, l'état de retour du vo Lant de direction peut être déterminé avec une grande
précision et une grande fiabi Lité.
De plus, Les moyens de conversion peuvent inclure des moyens de correction pour corriger la différence entre le premier et Le second rapports opératoires de modulation d'impu Lsions en largeur en cas de commutation
du premier et du second modes d'entrainement.
Du fait de cet arrangement, La Linéarité de La commande de coup Le peut être améLiorée y compris dans Le
second mode d'entrainement.
Les objets, particularités et avantages annexes de La présente invention seront plus facilement compris à La
Lecture de La description des modes de réa Lisation
préférés qui suit, donnée à pur titre d'exemp Le, en
combinaison avec Les dessins.
12 - La figure 1 est un diagramme synoptique montrant un arrangement de L'apparei L de direction assistée de type à commande par moteur électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue illustrant, sous forme de graphique, une caractéristique de conversion d'un premier dispositif de conversion pour déterminer un premier rapport opératoire de modulation d'impu Lsions en Largeur dans un premier mode d'entrainement, en fonction d'une première quantité de réglage; La figure 3 est une vue semblab Le à ce L Le de la figure 2, et montre une caractéristique de conversion d'un second dispositif de conversion pour déterminer un second rapport opératoire de modulation d'impulsions en largeur pour un second mode d'entrainement en fonction d'une seconde quantité de réglage; la figure 4 est un organigramme pour i Llustrer le fonctionnement de l'appareil de direction assistée montré à la figure 1; la figure 5 est un diagramme montrant schématiquement une configuration de circuit de l'appareil de direction assistée à entrainement par moteur électrique connu jusqu'à présent; les figures 6 A et 6 B sont des diagrammes de formes d'ondes illustrant les courants du moteur électrique respectivement dans le premier et dans le second modes d'entrainement; et la figure 7 est un diagramme caractéristique illustrant, du point de vue caractéristique, les relations entre le couple de sortie du moteur électrique (courant I du moteur électrique) et les rapports opératoires d'un signal de modulation d'impulsions en largeur. La présente invention va maintenant être décrite en détai Ls en combinaison avec des modes de réalisation préférés ou servant d'exemples, en se reportant aux dessins. 13 - Mode de réalisation 1 La figure 1 est un diagramme synoptique montrant un arrangement de L'apparei L de direction assistée de type à entrainement par moteur électrique se Lon un premier mode de réa Lisation de l'invention, avec une partie de l'apparei L montrée dans un diagramme de circuit Dans la figure, Les numéros de référence 1 à 6, Q 1 à Q 4 et D 1 à D 4 indiquent des pièces ou composants semb Lab Les ou équivalents à ceux qui ont été décrits jusqu'à présent en se référant à la figure 5 De plus, il faut comprendre que Les symboles donnés en référence T, V et I, ont La même signification que ceux qui ont été décrits précédemment. En se reportant à La figure 1, une unité de traitement des signaux 70, qui correspond, pour ce qui est de son fonctionnement, à cel Le qui a été désignée sous La référence 7 à la figure 5, inc Lut des moyens de décision de retour du volant de direction 71, des moyens de ca Lcul de va Leur cib Le du courant 72, un soustracteur 73, des moyens arithmétiques de quantité de rég Lage du moteur électrique 74, des moyens de sélection , des moyens de conversion 76 et un circuit d'attaque 77. Les moyens de décision de retour du volant de direction 71 servent à décider si oui ou non Le vo Lant de direction est dans l'état de retour (c'est-à dire si le volant de direction doit être ramené dans La position neutre ou position centrale) Lorsque l'état de retour du volant de direction est déterminé par Les moyens de décision de retour du volant de direction 71 sur La base, par exemp Le, du couple de direction T détecté par Le détecteur de couple 1 et d'une déviation ou différence de courant (mentionnée ci-dessous), Les moyens de décision de retour du vo Lant de direction 71 produisent un signal H de résu Ltat de la décision, indicatif de L'état de
retour du volant de direction.
14 - Les moyens de calcul de va Leur cible du courant 72 ont pour fonction de déterminer ou de calculer, du point de vue arithmétique, une valeur cible du courant Io du courant du moteur électrique, sur la base du couple de direction T et de La vitesse du véhicule V, pour générer par Là-même un signal représentant la valeur cible du courant Io et une commande R de direction de rotation indiquant La direction dans laquelle le moteur électrique 3 doit être mis en rotation La valeur cible du courant Io est entrée dans le soustracteur 73, qui soustrait de la valeur cible du courant Io la valeur réellement mesurée du courant I du moteur électrique, pour déterminer par là-même la déviation du courant AI mentionnée ci-dessus Sur la base de cette déviation du courant AI, les moyens de calcul de quantité de réglage du moteur électrique 74 déterminent, du point de vue arithmétique, une quantité de réglage C pour régler le moteur électrique 3, par l'intermédiaire d'une commande PID (Proportionnel plus Intégral plus Différentiel) La déviation du courant AI est également transmise aux moyens de décision de retour du volant de direction 71, avec le couple de direction T. Les moyens de sélection 75 génèrent une première quantité de réglage C 1 et une seconde quantité de réglage C 2, correspondant respectivement au premier et au second modes d'entrainement, sur la base de la quantité de réglage C produite par les moyens de calcul de quantité de réglage du moteur électrique 74, et choisissent l'une des quantités de réglage C 1 ou C 2 en fonction du résultat de la décision des moyens de décision de retour du volant de direction 71 A moins que le résultat de la décision H indiquant l'état de retour du volant de direction ne soit produit par les moyens de décision 71, les moyens de sélection 75 génèrent la première quantité de réglage C 1 correspondant au premier mode d'entrainement, alors que les moyens de sélection 75 génèrent la seconde quantité de réglage C 2 correspondant -
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au second mode d'entrainement Lorsque le résultat de La
décision H est produit. A ce point, i L convient de noter qu'i L existe Les re Lations suivantes
entre Les quantités de rég Lage C, C 1 et C 2:
C = C 1 = C 2
Cependant, La première et La seconde quantités de rég Lage C 1 et C 2 contiennent un éLément d'information représentatif, respectivement, du premier et du second
modes d'entrainement.
Dans ce mode de réa Lisation, Pl et P 2 sont déterminés en examinant La tab Le te L Le qu'il Lustrée aux figures 2 et 3, mais i Ls peuvent être déterminés en uti Lisant une fonction Par exemp Le, Pl peut être déterminé à partir d'une fonction Linéaire ayant des variab Les T et V, et P 2 peut être déterminé à partir d'une combinaison de deux ou plus de deux fonctions Linéaires. Les moyens de conversion 76 ont pour fonction de convertir La première et La seconde quantités de rég Lage Cl et C 2 dans Le premier et le second rapports opératoires Pl et P 2 de modulation d'impu Lsions en Largeur pour Le signa L de modu Lation d'impulsions en Largeur, pour commander Les éléments Logiques Q 1; Q 4 ou Q 2; Q 3, et ils sont composés des premiers moyens de conversion 76 a pour convertir La première quantité de rég Lage C 1 dans Le premier rapport opératoire Pl de modulation d'impu Lsions en largeur, et des seconds moyens de conversion 76 b pour convertir La seconde quantité de rég Lage C 2 dans le second rapport opératoire P 2 de modulation d'impu Lsions en Largeur A ce point, il convient de mentionner que Les moyens de conversion 76 devraient de préférence inc Lure des moyens de correction pour adoucir Le passage du premier rapport opératoire Pl de modulation d'impu Lsions en largeur vers Le second rapport opératoire P 2 et inversement lors du passage du premier au second modes d'entrainement Les moyens de 16 - correction peuvent être incorporés dans les moyens de conversion 76 b correspondants au second mode d'entrainement, dans Leque L la linéarité entre Le rapport opératoire du signal de modulation d'impulsions en largeur et Le couple du moteur électrique subit une
dégradation, te L que décrit précédemment.
Le circuit d'attaque 77 entraine Les éLéments logiques tels que les éLéments logiques Q 1 et Q 4 sur la base du premier rapport opératoire Pl de modulation d'impulsions en Largeur ou du second rapport opératoire P 2 de modulation d'impu Lsions en largeur, en supposant que Le couple de direction pour faire tourner le volant
de direction est dans le sens des aigui L Les d'une montre.
P Lus spécifiquement, Le circuit d'attaque 77 répond au premier rapport opératoire Pl de modulation d'impulsions en Largeur pour, par Là- même, mettre en marche l'un (par exemple Q 4) des éléments logiques appariés (Q 1 et Q 4) et pour le maintenir dans l'état conducteur, tout en mettant en marche et en arrêtant l'autre élément logique Q 1 en fonction du rapport opératoire du premier rapport
opératoire Pl de modulation d'impu Lsions en largeur.
D'autre part, en réponse au second rapport opératoire P 2 de modulation d'impulsions en largeur, le circuit d'attaque 77 entraine Les deux éléments logiques appariés 01 et Q 4 en fonction du premier rapport opératoire Pl de
modulation d'impu Lsions en largeur.
La figure 2 est une vue illustrant, graphiquement, une caractéristique de conversion des premiers moyens de conversion 76 a pour déterminer Le premier rapport opératoire Pl de modulation d'impulsions en largeur dans le premier mode d'entrainement en fonction de La première quantité de réglage C 1 Comme cela a été précédemment mis en évidence par La référence à La figure 7, la commande de couple pour le moteur électrique 3 peut profiter d'une Linéarité élevée dans le premier mode d'entrainement Par conséquent, la caractéristique de conversion mentionnée 17 - ci-dessus peut être représentée, au moins
approximativement, par une fonction Linéaire.
La figure 3 est une vue semb Lable à ce Lle de la figure 2, et e L Le montre une caractéristique de conversion des seconds moyens de conversion 76 b pour déterminer Le second rapport opératoire P 2 de modulation d'impulsions en Largeur pour Le second mode d'entrainement en fonction de la seconde quantité de rég Lage C 2 Dans le second mode d'entrainement, la commande de couple pour Le moteur électrique 3 a une linéarité faib Le, comme cela a été décrit précédemment en se référant à la figure 7 Par conséquent, la caractéristique de conversion des seconds moyens de conversion 76 b est déterminée de manière à effacer la non-Linéarité de La caractéristique de commande du couple
du moteur électrique.
La description va maintenant porter sur le
fonctionnement de L'appareil de direction assistée selon ce mode de réalisation de L'invention, en se reportant aux figures 2 et 3, ainsi qu'au diagramme de circulation
de la figure 4.
En premier lieu, dans une étape 51, les moyens de calcu L de valeur cib Le du courant 72 prélèvent le couple de direction T provenant de la sortie du détecteur de couple 1 Dans une étape 52, Les moyens de calcul de valeur cible du courant 72 prélèvent Le signal de vitesse du véhicule provenant de la sortie du détecteur de vitesse du véhicule 2, pour calculer La vitesse V du véhicule Dans une étape 53, Le couple de direction T est soumis à une compensation de phase en fonction de la vitesse V du véhicu Le Dans une étape 54, les moyens de calcul de valeur cible du courant 72 déterminent la direction R de rotation du moteur électrique 3 ainsi que la valeur cible du courant Io du courant du moteur électrique pour assister La direction Plus spécifiquement, Lorsque le couple de direction T subit une grande variation en fonction du temps, la valeur 18 - cib Le du courant Io est fixée à une valeur importante en prenant en considération une avance de phase du couple de direction T D'autre part, dans L'état o Le véhicule se déplace et lorsque sa vitesse V est éLevée, La valeur cib Le du courant IO O est fixée à une valeur faible, car Le couple d'assistance, dans ce cas, peut être peu important. IL s'ensuit que dans une étape 55, Le courant I du moteur électrique fourni par les moyens 6 de détection du courant du moteur électrique, est préLevé et soustrait de la valeur cib Le du courant Io par Le soustracteur 73 pour déterminer, par Là-même, la déviation du courant
AI (étape 56).
De plus, les moyens de calcul de quantité de réglage du moteur électrique 74 déterminent la quantité de rég Lage C pour régler le moteur électrique 3 par l'intermédiaire d'un réglage PID (proportionnel plus integral plus différentiel) sur la base de La déviation du courant AI (étapes 57 et 58) La quantité de réglage C pour le moteur électrique 3 est donnée en termes de rapport opératoire du signal de modulation d'impulsions en largeur pour entrainer Les éléments Logiques Q 1 et/ou Q 4- Les moyens de décision de retour du volant de direction 71 décident si Le couple de direction T est supérieur ou non à une valeur prédéterminée (par exemple Kgf-cm) à une étape 59 Lorsque le résu Ltat de cette étape de décision 59 est négatif (NON), alors une étape 510 est exécutée pour déterminer si La déviation du courant AI (= Io I) est supérieure ou non à une valeur
prédéterminée (par exemple 3 ampères).
Lorsqu'il est défini que le couple de direction T est supérieur à la valeur prédéterminée à l'étape 59, ou bien que La déviation du courant AI est inférieure à La valeur prédéterminée à l'étape 510, les moyens de décision de retour du volant de direction 71 déterminent que Le volant de direction n'est pas dans l'état de 19 - retour mais dans L'état normal de direction En conséquence, les moyens de décision de retour du volant de direction 71 ne génèrent pas le résultat de la décision H indiquant L'état de retour du volant de direction. A moins que Le résultat de la décision H ne soit généré, Les moyens de sélection 75 génèrent la première quantité de réglage C 1 pour Le premier mode d'entrainement sur la base de la quantité de rég Lage C. En réponse, les premiers moyens de conversion 76 a incorporés dans Les moyens de conversion 76, déterminent Le premier rapport opératoire Pl de modulation d'impu Lsions en Largeur sur la base de la première quantité de réglage C 1 en fonction de la fonction de conversion (figure 2) pour le premier mode d'entrainement dans une étape Sll, d'o i L résulte que le signal de modulation d'impu Lsions en largeur correspondant est
entré dans le circuit d'attaque 77.
Ainsi, Les éléments logiques Q 1 et Q 4 sont entrainés dans le premier mode d'entrainement Plus spécifiquement, l'un (Q 4) des éléments Logiques Q 1 et Q 4 est constamment maintenu dans l'état conducteur, alors que l'autre élément logique ( 01) est entrainé (c'est-à dire mis en marche et arrêté) en fonction du premier rapport
opératoire Pl de modulation d'impulsions en largeur.
De cette manière, dans le cas d'un état de direction normale, il est possible de réaliser un fonctionnement de L'assistance à La direction avec une linéarité élevée dans la commande du couple pour le moteur électrique 3, et par Là-même il est possible de supprimer de façon satisfaisante la fluctuation dans le couple d'assistance, La création de bruit audible du moteur électrique 3 et Les interférences radioélectriques, ainsi que la
génération de chaleur des composants du circuit.
D'autre part, lorsqu'il est décidé, àl'étape 59, que Le couple de direction T est inférieur à la valeur prédéterminée, l'étape suivante 510 décide ensuite que la - déviation du courant AI est plus grande que la valeur prédéterminée Les moyens de décision de retour du volant de direction 71 déterminent ensuite que le volant de direction est dans l'état de retour, d'o il résulte que le résultat de la décision H indiquant l'état de retour
du volant de direction est généré.
En général, la diminution du couple de direction T tel qu'appliqué par le conducteur en dessous d'une valeur prédéterminée, indique une grande probabilité de retour
du volant de direction à la position neutre ou centrale.
De plus, la déviation du courant AI, qui est plus grande qu'une valeur prédéterminée, c'est-à dire Lorsque le courant I du moteur électrique est plus grand que la valeur cible du courant IO O selon une valeur prédéterminée, indique également une probabilité élevée de retour du volant de direction et par conséquent un
mode de freinage par récupération du moteur électrique 3.
En conséquence, lorsque les deux conditions mentionnées ci-dessus sont satisfaites, il est raisonnable de considérer que le volant de direction est dans l'état de retour. Lorsque le résultat de la décision H est généré par les moyens de décision de retour du volant de direction 71, les moyens de sélection 75 passent du premier mode d'entrainement au second mode d'entrainement pour
améliorer l'exécution du retour du volant de direction.
Dans le second mode d'entrainement, la seconde quantité de réglage C 2 est générée sur la base de la quantité de réglage C Donc, les seconds moyens de conversion 76 b incorporés dans les moyens de conversion 76 déterminent le second rapport opératoire P 2 de modulation d'impulsions en largeu'r selon la fonction de conversion illustrée à la figure 3 (étape 512) Le second rapport opératoire P 2 de modulation d'impulsions en largeur
déterminé ainsi est entré dans le circuit d'attaque 77.
En conséquence, les éléments logiques Q 1 et Q 4 sont entrainés avec le second rapport opératoire P 2 de 21 - modulation d'impu Lsions en largeur dans le second mode d'entrainement En d'autres termes, les deux éléments logiques appariés Q 1 et Q 4 sont mis en marche et arrêtés en fonction du second rapport opératoire P 2 de modulation d'impulsions en largeur Ainsi, dans l'état de retour du volant de direction, la caractéristique de poursuite du courant I du moteur électrique est améliorée, d'o il résulte que le couple d'assistance généré par le moteur électrique 3 peut être commandé de façon précise jusqu'à une valeur demandée, ce qui a pour résultat qu'il est possible de réaliser l'assistance à la direction dotée d'excellentes performances de retour du volant de direction. Les moyens de sélection 75 incluent un générateur de rythme Lorsque le générateur de rythme indique L'écoulement d'une durée prédéterminée après le passage au second mode d'entrainement, les moyens de sélection 75 décident que l'opération de retour du volant de direction a été effectuée en totalité et est automatiquement passée du second mode d'entrainement au premier mode d'entrainement, de manière à rétablir La linéarité élevée de la commande du couple d'assistance Les conditions de passage d'un mode d'entrainement à l'autre devraient de préférence être définies de telle manière qu'el Les se conforment aux spécifications de l'automobile dans Laque L Le l'appareil de direction assistée est effectivement installé, en choisissant le niveau de référence pour Le passage d'un mode d'entrainement à l'autre, tout en prenant en considération d'autres facteurs tels que L'hystérésis inclus dans la commande, de telle sorte que le phénomène indésiré d'osci L Lation ou
tout autre phénomène similaire puisse être supprimé.
Du fait que Les moyens de conversion 76 peuvent choisir de manière appropriée le premier rapport opératoire Pl de modulation d'impulsions en largeur ou le second rapport opératoire P 2 de modulation d'impulsions en Largeur lors du passage du premier au second modes 22 -
2 22 -2701916
d'entrainement, Le vo Lant de direction peut efficacement être protégé des chocs ou de tout autre phénomène indésirab Le de ce type, sans qu'i L soit nécessaire d'être attentif au rythme du passage fondé sur Le résultat de La décision H des moyens de décision de retour du volant de
direction 71.
Comme ce La aura été compris maintenant à La Lecture
de La description qui précède, se Lon les enseignements de
L'invention mis en app Lication dans le mode de réa Lisation i L Lustré, i L est possible de réaliser une commande de coup Le douce et silencieuse pour Le moteur électrique d'assistance à La direction, du fait d'une Linéarité éLevée entre Le premier rapport opératoire Pl de modulation d'impu Lsions en Largeur et Le courant I du moteur électrique (coup Le de sortie du moteur électrique) dans le premier mode d'entrainement pour Le fonctionnement norma L de La direction, La création intempestive d'interférences radioélectriques et de cha Leur étant réduite à un minimum, a Lors que dans Le second mode d'entrainement pour Le retour du vo Lant de direction à La position centrale, sous L'effet d'un coup Le à alignement automatique, L'action de freinage par récupération du moteur électrique 3 peut être supprimée
en va Lidant le second mode d'entrainement.
Dans La description qui précède, on est parti de
L'hypothèse que le moteur électrique 3 est mis en rotation dans La direction vers l'avant ou vers La droite dans Le premier et dans Le second modes d'entrainement, par La commande des éLéments Logiques Q 1 et Q 4, et il va sans dire qu'une commande de coup Le similaire peut être effectuée de La même manière lorsque Le moteur éLectrique 3 est mis en rotation vers La gauche, en commandant de La
même façon Les éLéments Logiques Q 2 et Q 3.
Mode de réalisation 2 Dans Le cas du premier mode de réalisation, Les moyens de décision de retour du volant de direction 71 décident de L'état de retour du vo Lant de direction sur 23 - La base du couple de direction T et de la déviation du courant AI Cependant, des effets similaires peuvent être obtenus en estimant la vitesse de rotation (tours par minute) du moteur électrique 3, sur la base soit du couple de direction T, soit de la déviation du courant AI, ou alors sur la base d'un dispositif d'observation, qui est un procédé de ca Lcul pour calculer une tension génératrice du moteur électrique Em et un nombre de rotation (nombre de révolutions par minute) Nm du moteur électrique, fondés sur une résistance R du moteur électrique, un courant Im du moteur électrique (c'est-à dire le courant transmis au moteur), et une tension d'entrée du moteur Vm (c'est-à dire la tension transmise au moteur électrique) En fait, la tension d'entrée du moteur électrique Vm et La tension génératrice du moteur électrique Em sont exprimées de la manière suivante: ( 1) Vm = Im x R + Em ( 2) Em = K x Nm
o K est un coefficient Dans l'équation ( 1) ci-
dessus, Vm et Im sont tout d'abord déterminées ou détectées, et R est estimée, pour, par Là-même, déterminer Em A partir de ce qui a été déterminé ou estimé pour Em, Nm est obtenue en uti Lisant l'équation
( 2) ci-dessus.
Mode de réalisation 3 Selon le troisième mode de réalisation de l'invention, i L est proposé de détecter directement L'état de retour du volant de direction en utilisant un détecteur d'angle du volant de direction ou un détecteur
de vitesse de rotation du moteur électrique pour, par Là-
même, générer le résultat de La décision H sur la base
des sorties de ces détecteurs.
Mode de réalisation 4 Dans le cas du premier mode de réalisation, les moyens de correction sont incorporés dans les moyens de conversion 76 afin d'adoucir le passage d'un mode d'entrainement à l'autre en corrigeant le rapport 24 -
opératoire de modulation d'impulsions en largeur.
Cependant, les moyens de correction peuvent être omis.
Dans ce cas, bien que La diminution de la linéarité subie dans La commande de couple dans Le second mode d'entraînement ne puisse pas être évitée, les performances du retour du vo Lant de direction peuvent
être améliorées.
P Lusieurs particularités et avantages de la présente
invention sont apparents à la lecture de la description
détaillée, et c'est pourquoi les revendications annexes
ont pour objet de couvrir toutes ces particularités et avantages dusystèmeentrant dans levéritableesprit etdans Le champ d'application de L'invention En outre, du fait que de nombreuses modifications et combinaisons vont facilement apparaître pour L'homme de l'art, il n'est pas envisagé de limiter l'invention à La construction ou au fonctionnement exacts i L Lustrés et décrits Par conséquent, toute modification ou équivalence appropriée peut s'y rapporter, et donc tomber dans l'esprit et Le
champ d'application de l'invention.
-
Claims (5)
1 Apparei L de direction assistée à entrainement par moteur électrique pour un véhicule automobile, comprenant: un détecteur de couple ( 1) pour détecter un couple de direction d'un volant de direction; un détecteur de vitesse du véhicule ( 2) pour détecter une vitesse dudit véhicule à moteur; un moteur électrique ( 3) pour assister la manipulation dudit volant de direction; deux paires d'éléments logiques (Q 1 à Q 4) connectées sous la forme d'un montage en pont avec ledit moteur électrique ( 3) pour permettre audit moteur électrique ( 3) de tourner sélectivement soit dans la direction vers L'avant soit dans La direction vers L'arrière; des moyens ( 6) de détection du courant du moteur électrique pour détecter le courant (I) traversant Ledit moteur électrique ( 3); et une unité de traitement de signaux ( 7) pour entrainer lesdits éléments Logiques (Q 1 à Q 4) sur la base dudit couple de direction (T), de ladi te vitesse du véhicule (V) et dudit courant (I) du moteur électrique ( 3); dans lequel Ladite unité de traitement de signaux ( 7) inc Lut: des moyens de décision de retour du volant de direction ( 71) pour décider si oui ou non le volant de direction dudit véhicule à moteur est dans un état de retour dans lequel ledit volant de direction doit être ramené à une position centrale; des moyens de calcul de valeur cible du courant ( 72) pour déterminer, du point de vue arithmétique, une va Leur cible du courant (IO) dudit courant (I) du moteur électrique ( 3) sur la base dudit couple de direction (T) et de Ladite vitesse du véhicule (V); des moyens de calcul ( 74) de quantité de réglage pour déterminer, du point de vue arithmétique, une 26 - quantité de rég Lage (C) pour Ledit moteur électrique ( 3) en fonction de La déviation (A) dudit courant (I) du moteur électrique par rapport à Ladite valeur cible du courant (Io); des moyens de sélection ( 75) pour générer une première et une seconde quantités de rég Lage (C 1, C 2) correspondant respectivement au premier et au second modes d'entrainement, sur La base de La dite quantité de rég Lage (C), et pour choisir L'une desdites première et seconde quantités de réglage (C 1, C 2) en fonction du résultat de Ladite décision relative à L'état de retour dudit volant de direction; des moyens de conversion ( 76) pour convertir Lesdites premiere et seconde quantités de rég Lage (Cl, C 2) respectivement en un premier et un second rapports opératoires de modulation d'impu Lsions en Largeur (P 1, P 2) pour lesdits éLéments logiques (Q 1 à Q 4); et un circuit d'attaque ( 77) pour entrainer Lesdits éLéments Logiques ( 01 à Q 4) sur La base dudit premier ou dudit second rapports opératoires de modulation d'impu Lsions en largeur (P 1, P 2); o lesdits moyens de sélection ( 75) génèrent Ladite première quantité de rég Lage (C 1) correspondant audit premier mode d'entrainement Lorsqu'il est décidé que Ledit volant de direction n'est pas dans ledit état de retour, alors qu'i Ls génèrent ladite seconde quantité de réglage (C 2) correspondant audit second mode d'entrainement lorsqu'i L est décidé que ledit volant de direction est dans Ledit état de retour; et o ledit circuit d'attaque ( 77) répond audit premier rapport opératoire (P 1) de modulation d'impu Lsions en Largeur pour, par Là- même, maintenir constamment un éLément Logique dans chaque paire dans L'état conducteur (ON) tout en mettant en marche et en arrêtant L'autre éLément Logique dans chaque paire avec Ledit premier rapport opératoire (P 1) de modulation d'impu Lsions en Largeur, a Lors que Ledit circuit d'attaque ( 77) répond 27 -
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audit second rapport opératoire (P 2) de modulation d'impu Lsions en largeur en mettant en marche et en arrêtant lesdits deux éLéments logiques dans chaque paire avec ledit second rapport opératoire (P 2) de modulation d'impulsions en largeur. 2 Apparei L de direction assistée à entrainement par moteur électrique selon la revendication 1, dans lequel Lesdits moyens de conversion ( 76) incluent des moyens de correction pour corriger la différence entre Ledit premier (P 1) et ledit second (P 2) rapports opératoires de modulation d'impulsions en Largeur lors du passage dudit premier audit second modes d'entraiînement.
3 Apparei L de direction assistée à entrainement par moteur éLectrique selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de décision de l'état de retour du vo Lant de direction ( 71) présupposent l'état dudit volant de direction sur la base de La déviation (A) dudit courant (I) du moteur électrique ( 3) par rapport à Ladite valeur cible du courant (Io), et produisent L'état présumé dudit volant de direction comme
résu Ltat de ladite décision.
4 Appareil de direction assistée à entrainement par moteur électrique selon la revendication 3, dans lequel lesdits moyens de conversion ( 76) incluent des moyens de correction pour corriger la différence entre Ledit premier rapport opératoire (P 1) de modu Lation d'impulsions en largeur et ledit second rapport opératoire (P 2) de modulation d'impulsions en Largeur Lors des changements de mode d'entrainement entre
le premier et le second modes d'entrainement.
Appareil de direction assistée à entrainement par moteur électrique selon la revendication 3, dans lequel lesdits moyens de décision de l'état de retour du volant de direction ( 71) présument que ledit volant de direction est dans l'état de retour lorsque 28 - Ledit courant (I) du moteur électrique excède Ladite
valeur cible du courant (IO) d'une valeur prédéterminée.
6 Appareil de direction assistée à entrainement par moteur électrique se Lon la revendication 5, dans leque L Lesdits moyens de conversion ( 76) incluent des moyens de correction pour corriger la différence entre Ledit premier rapport opératoire (P 1) et ledit second rapport opératoire (P 2) de modulation d'impulsions en Largeur lors des changements de mode d'entrainement entre Ledit premier et ledit second modes d'entraiînement.
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