ABSOLU MULTI TOURS

La présente invention concerne le domaine technique des systèmes de détection pour mesurer le couple et l'angle volant absolu multi tours d'une direction d'un véhicule au sens général.

Une application préférée de l'invention vise les systèmes de détection pour mesurer le couple et l'angle volant absolu multi tours d'une direction assistée électrique d'un véhicule.

Une autre application de l'invention vise les systèmes de détection pour mesurer le couple et l'angle volant absolu multi tours d'une direction d'un véhicule pour laquelle le volant est déconnecté mécaniquement des roues.

Classiquement, une direction assistée électrique comporte un moteur électrique muni d'un réducteur appliquant un couple d'assistance à la direction du véhicule, à savoir la colonne de direction ou la crémaillère de direction. Le fonctionnement d'une direction assistée électrique nécessite la connaissance de l'intensité du couple appliqué à la direction et l'angle volant ou de braquage.

En général, le volant d’un véhicule est conçu pour tourner d'un point neutre à gauche et à droite, d'environ un tour et demi. En d'autres termes, le volant peut effectuer une rotation d'environ trois tours d’une extrémité gauche à une extrémité droite. Par conséquent, une direction assistée électrique doit être équipée d'un capteur d'angle de braquage capable de détecter une plage d'angle supérieure ou égale à trois tours (360 degrés x 3) afin de détecter de manière appropriée cet angle de braquage. Par ailleurs, l'information angle volant est aussi requise pour le fonctionnement d'autres fonctions du véhicule comme par exemple le correcteur électronique de trajectoire, ou bien pour les nouvelles fonctions d'aide à la conduite automobile.

Le brevet FR 2 964 190 de la société MMT propose un dispositif de détection magnétique d'angle volant absolu absolue multi-tours mettant en œuvre notamment des aimants et des sondes magnéto sensibles. Ce dispositif de détection requiert également des systèmes de transformation de mouvements (engrenages), ce qui conduit à un dispositif de détection coûteux.

La demande brevet EP 3 090 921 de la société NSK décrit un appareil de détection de l'angle de braquage d'un véhicule comprenant une section de de calcul de Vernier qui effectue un calcul de Vernier sur la base d'un angle de l'arbre de direction et d'un angle de l'arbre du moteur électrique d'assistance. Cet appareil met en œuvre également une section de détermination d'une période neutre comprenant un point neutre basé sur un angle de référence calculé par le calcul de Vernier et une section de spécification de point neutre qui spécifie ledit point neutre à partir de ladite période neutre et une valeur de point neutre stockée. Cet appareil permet la détermination de l'angle de braquage multi tours uniquement après une étape d'apprentissage de sorte que cet appareil ne permet pas de connaître l'angle de braquage dès son démarrage.

Le brevet FR 2 872 896 de la société MMT décrit un capteur de couple utilisant la déformation angulaire d'une barre de torsion de rigidité connue. Ce capteur de déformation angulaire différentiel comporte plusieurs concentrateurs magnétiques, une cible aimantée et une sonde de détection à effet Hall. Ce capteur présente une conception complexe et mesure uniquement l'angle entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie. Il ne donne aucune information sur l'angle des arbres d'entrée et de sortie par rapport au châssis du véhicule.

La demande de brevet DE 102009039764 de la société BMW décrit un système de détection pour mesurer le couple et l'angle volant absolu multi tours d'une direction d'un véhicule pour laquelle le volant est déconnecté mécaniquement des roues. Une telle direction connue sous la dénomination « steer by wire » comporte une connexion électrique ou hydraulique entre le volant et les roues. Un moteur électrique muni d'un réducteur fourni un couple résistant à la direction. Ce document propose de mesurer l'angle volant à partir du capteur de position angulaire mesurant l'angle du moteur électrique mais également d'une sonde à effet Hall additionnelle détectant le flux magnétique de fuite de la cible aimantée du capteur de couple (de type MMT) et située du côté réducteur de la barre de torsion. Le recours à un capteur de couple classique conduit à un système de détection coûteux et la robustesse d'un capteur de position mesurant un flux magnétique de fuite reste à démontrer.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un nouveau système de détection pour direction d'un véhicule, permettant la mesure du couple mais également de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique, sans la nécessité d'ajouter des engrenages supplémentaires et sans la nécessité de mettre en œuvre une phase d'apprentissage, ce système de détection comportant des capteurs de position plus simples et moins onéreux que l'art antérieur.

Pour atteindre un te! objectif, l'objet de l'invention concerne un nouveau système de détection pour une direction d'un véhicule permettant la mesure du couple et de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique, cette direction comportant une barre de torsion et étant munie d'un moteur électrique pourvu d'un réducteur. Conformément à l'invention, ce système de détection comporte :

- un premier capteur de position angulaire possédant NI paires de pôles où NI est un nombre entier supérieur ou égal à 1, ce premier capteur de position angulaire mesurant l'angle du moteur électrique et délivrant un premier signal ;

- un deuxième capteur de position angulaire possédant N2 paires de pôles où N2 est un nombre entier supérieur ou égal à 1, ce deuxième capteur de position angulaire mesurant l'angle de la direction située entre le réducteur et un premier côté de la barre de torsion, ce deuxième capteur de position angulaire délivrant un deuxième signal ;

- un troisième capteur de position angulaire possédant N3 paires de pôles où N3 est un nombre entier supérieur ou égal à 1, ce troisième capteur de position angulaire mesurant l'angle de la direction situé d'un deuxième côté de la barre de torsion, situé à l'opposé du premier côté, et délivrant un troisième signal ;

- et une unité de traitement effectuant d'une part, un calcul de Vernier sur la base d'au moins du premier signal et du deuxième signai pour produire un premier signal calculé proportionnel à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique et d'autre part, une somme pondérée angulaire du troisième signal et de l'un des signaux pris parmi le premier signal, le deuxième signal et le premier signal calculé, pour produire un deuxième signal calculé proportionnel au couple.

L'appareil selon l'invention comporte également en combinaison l'une et/ou l'autre des caractéristiques additionnelles suivantes ;

- l'unité de traitement considère que le premier signal calculé correspond à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique et que le deuxième signal calculé correspond au couple appliqué ;

- l'unité de traitement effectue le calcul de Vernier pour produire le premier signai calculé qui est te! que :

et f _s la fonction mathématique en dents de scie et de pente égale à 1, avec q _t et q ₂ des coefficients de pondérations fixes choisis, et le signal généré par le premier capteur de position angulaire, a ₂ le signal généré par le deuxième capteur de position angulaire ;

Et avec étant des coefficients numériques choisis et devant

respecter les conditions suivantes :

Avec Dq ₂ , la variation pic à pic de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique et R _red le rapport de réduction du réducteur ; - les coefficients de pondérations euvent être avantageusement choisis égaux à :

Où s _± est l'amplitude typique de l'erreur du premier capteur de position angulaire et où s ₂ est l'amplitude typique de l'erreur du deuxième capteur de position angulaire.

- Selon une autre variante de réalisation, l'unité de traitement effectue le calcul de Vernier pour produire le premier signal calculé (0 ₂ ) qui est tel que :

Avec :

et f _s la fonction mathématique en dents de scie et de pente égaie à 1, où pgcd est l'opérateur « plus grand commun diviseur », avec q{ et q ₂ des coefficients de pondérations fixes choisis, et a _t le signal généré par le premier capteur de position angulaire a ₂ le signai généré par le deuxième capteur de position angulaire a ₃ ie signal généré par le troisième capteur de position angulaire. étant des coefficients numériques

choisis et devant respecter les conditions suivantes :

et avec DQ2, la variation pic à pic de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique et R _red le rapport de réduction du réducteur ;

~ selon une première variante de réalisation, le deuxième signal calculé est tel que :

avec f _s la fonction mathématique en dents de scie et de pente égale à , a ₂ le signal généré par le deuxième capteur de position angulaire, a ₃ le signal généré par le troisième capteur de position angulaire, et G la rigidité de la barre de torsion, et avec h étant des coefficients numériques choisis et devant respecter les conditions suivantes :

Avec A0 _sfll f _t la variation pic à pic de déformation angulaire de la barre de torsion ;

- selon une deuxième variante de réalisation le deuxième signal calculé est tel que :

Avec f _s la fonction mathématique en dents de scie et de pente égale à 1, a ₃ le signai généré par le premier capteur de position angulaire, a ₃ le signal généré par le troisième capteur de position angulaire, et G la rigidité de la barre de torsion étant des coefficients numériques choisis et

devant respecter les conditions suivantes :

Avec la variation pic à pic de déformation angulaire de la barre de torsio ;

- selon une troisième variante de réalisation, le deuxième signal calculé est tel que :

Avec f _s la fonction mathématique en dents de scie et de pente égale à 1, § _z le premier signal calculé, a ₃ le signal généré par le troisième capteur de position angulaire, et G la rigidité de la barre de torsion, et avec k ₃ étant un coefficient numérique choisi et devant respecter les conditions suivantes :

Avec la variation pic à pic de déformation angulaire de la barre de

torsion ;

- l'unité de traitement vérifie que l'ensemble des signaux mesurés et calculés appartiennent à un ensemble de valeurs admissibles, l'unité de traitement délivrant un signal d'alerte lorsque l'ensemble de valeurs n'appartient pas à l'ensemble des valeurs admissibles ;

- le premier capteur de position angulaire, le deuxième capteur de position angulaire et/ou le troisième capteur de position angulaire sont des capteurs ou des combinaisons de capteurs de position à effet Hall, magnétorésistance, portes de flux, inductif, à courant de Foucault ou à réluctance variable ;

- le deuxième capteur de position angulaire et le troisième capteur de position angulaire sont des capteurs de position à courant de Foucault comportant une sonde de détection commune comprenant une plaque commune de support pour les bobinages du deuxième capteur de position angulaire et du troisième capteur de position angulaire.

Un autre objet de l'invention concerne une direction équipée du système de détection conforme à l'invention, qui exécute une commande de direction en fonction de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique et du couple appliqué.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d’exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l’invention.

La Figure 1 est le schéma illustrant le système de détection conforme à l'invention permettant la mesure du couple et de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique pour une direction d'un véhicule.

Les Figures 2 à 4 sont des schémas synoptiques illustrant trois variantes de réalisation pour le calcul du couple appliqué.

La Figure 5 illustre la forme des signaux délivrés par les trois capteurs de position angulaire mis en oeuvre par le système de détection conforme à l'invention, en fonction de l'angle volant en degrés et pour un couple maximum appliqué.

La Figure 6 illustre le premier signal calculé q ₂ proportionnel à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique, pour différentes valeurs de couple.

La Figure 7 illustre le deuxième signal calculé T proportionnel au couple, pour différentes valeurs de l'angle volant.

Les Figures 8 et 9 sont des schémas illustrant deux variantes de réalisation du deuxième capteur et du troisième capteur sous la forme de capteurs de position à courant de Foucault.

Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 1, l'objet de l'invention concerne un système de détection 1 permettant la mesure du couple T et de l'angle volant absolu q ₂ sur plus d'un tour mécanique, d'une direction 2 d'un véhicule au sens général. Selon un exemple d'application préféré qui sera décrit dans la suite de la description, le système de détection 1 permet de mesurer le couple et l'angle volant absolu multi tours d'une direction assistée électrique d'un véhicule. Bien entendu, le système de détection 1 est aussi adapté pour mesurer le couple et l'angle volant absolu multi tours d'une direction d'un véhicule pour laquelle le volant est déconnecté mécaniquement des roues.

Cette direction 2 comporte un moteur électrique 3 pourvu d'un réducteur 4 de tous types connus ayant un rapport de réduction R _red , appliquant un couple à la direction du véhicule, à savoir la colonne de direction 5 dans l'exemple illustré, qui est muni d'un volant 6. Classiquement, le volant 6 peut tourner d'environ trois tours d’une extrémité gauche à une extrémité droite. Le moteur électrique 3 applique à la direction du véhicule, un couple d'assistance dans le cas d'une direction assistée électrique, et un couple résistant dans le cas d'une direction où le volant est déconnecté mécaniquement des roues.

Bien entendu, le réducteur 4 peut appliquer le couple d'assistance à la crémaillère de direction non représentée et qui sert à faire tourner les roues du véhicule.

Cette direction 2 comporte également une barre de torsion 7 montée dans l'exemple illustré, sur la colonne de direction 5, entre le réducteur 4 et le volant 6. Cette barre de torsion 7 est réalisée de toute manière appropriée pour permettre la mesure par déformation angulaire, du couple appliqué à la direction. Le couple T appliqué à la barre de torsion 7 est la première grandeur à mesurer.

Conformément à l'invention, le système de détection 1 comporte un premier capteur de position angulaire 11 possédant NI paires de pôles où NI est un nombre entier supérieur ou égal à 1. Ce premier capteur de position angulaire 11 mesure l'angle q _c du rotor du moteur électrique 3 et délivre un premier signal ai. Il est à noter que ce premier capteur de position angulaire 11 est généralement disponible dans une direction assistée puisqu'il permet le pilotage du moteur électrique 3 de la direction assistée. Le système de détection 1 comporte un deuxième capteur de position angulaire 12 possédant N2 paires de pôles où N2 est un nombre entier supérieur ou égal à 1. Ce deuxième capteur de position angulaire 12 mesure l'angle q ₂ de la direction située entre le réducteur 4 et un premier côté de la barre de torsion 7 à savoir le côté situé à l'opposé du volant 6. Cet angle q ₂ de la direction est situé entre le réducteur 4 et la barre de torsion 7 c'est à dire situé en amont de la barre de torsion. Ce deuxième capteur de position angulaire 12 délivre un deuxième signal a ₂ . Il est à noter que le deuxième capteur de position angulaire 12 mesure l'angle q ₂ de la direction par rapport au châssis du véhicule.

Le fait de choisir un nombre de paires de pôles N2 entier supérieur ou égal à 1 permet à ce deuxième capteur d'être de conception simple et peu onéreuse. La conséquence de cela est que le deuxième signal a ₂ n'est pas absolu sur plus d'un tour mécanique.

Comme cela sera expliqué dans la suite de la description, le système de détection 1 vise à déterminer l'angle volant de référence correspondant, par convention, à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique q ₂ . Cet angle volant absolu multi tours q ₂ est la deuxième grandeur à mesurer.

Le système de détection 1 comporte un troisième capteur de position angulaire 13 possédant N3 paires de pôles où N3 est un nombre entier supérieur ou égal à 1. Ce troisième capteur de position angulaire 13 mesure l'angle q ₃ de la direction située d'un deuxième côté de la barre de torsion 7, située à l'opposé du premier côté de la barre de torsion 7. Ce troisième capteur de position angulaire 13 qui est monté sur la partie de la colonne de direction directement en relation du volant 6, mesure l'angle du volant de manière non absolue en aval de la barre de torsion 7. Ce troisième capteur de position angulaire 13 délivre un troisième signal a ₃ . Il est à noter que le troisième capteur de position angulaire 13 mesure l'angle 0 ₃ de la direction par rapport au châssis du véhicule.

Conformément à l'invention, il est défini la fonction mathématique f _s qui est une fonction mathématique en dents de scie de pente égale à 1 et dont la valeur est nulle lorsque la donnée d'entrée est nulle. Cette fonction mathématique f _s permet de transformer n'importe quel angle défini en degré en un angle compris entre -180° et 180° (non indus) :

Où mod est l'opérateur modulo qui rend le reste d'une division. La fonction f _s est une fonction en dent de scie de pente égale à 1, comprise entre -180° et 180° (non indus) et passant par zéro lorsque x est égal à zéro. Par convention, ce document utilise des angles définis en degrés mais il est aussi tout à fait possible de définir la même fonction avec d'autres unités d'angle. Par exemple, la fonction f _£ qui transforme n'importe quel angle défini en radian en un angle compris entre -p et p (non inclus) est définie par:

Lorsque la fonction f _s est définie avec des angles en radian, la fonction f _s peut aussi être alternativement définie de manière totalement équivalente par :

Où sin et cos sont les fonctions trigonométriques classiques et où atan2 est la fonction donnant la coordonnée angulaire (définie entre -p et p non inclus) d'un point dans le plan euclidien.

Bien entendu, il est possible d'utiliser d'autres unités comme par exemple le nombre de bit.

La déformation angulaire de la barre de torsion 7 est notée La relation entre la déformation angulaire e _shift et le couple T est tel que :

avec G étant la rigidité de la barre de torsion 7.

Par convention, il est considéré que l'angle $2 représente l'angle volant de référence. D'après ce qui précède, les relations mathématiques entre les angles mécaniques indépendants q ₂ , 9 _shi f _t et les angles mécaniques dépendants e _t , q ₃ peuvent être modélisées de la façon suivante : L'angle volant de référence q ₂ à mesurer a une variation pic-pic notée Dq ₂ · Le couple à mesurer a une variation pic-pic notée DT. Cela implique que la déformation angulaire de la barre de torsion 7 à mesurer a une variation pic-pic notée àe _shift qui est égale à DT/G.

Les premier, deuxième et troisième signaux générés

respectivement par le premier, le deuxième et le troisième capteur de position angulaire 11, 12, 13 sont égaux à :

Il suit de ce qui précède que chacun des signaux est compris dans l'intervalle [-180° ; 180°[, ce qui n'est en général pas le cas pour les angles mécaniques

Il est aussi important de noter que la présente invention ne se limite pas à des capteurs de position angulaire 11, 12, 13 transmettant explicitement les signaux vers l'unité de traitement 15. Souvent,

dans le cadre d'une réalisation physique, les capteurs de position angulaire 11, 12, 13 transmettent l'information sous une forme codée afin

de faciliter la transmission et d'optimiser ta robustesse de ces signaux vis-à- vis du bruit et de toute source de perturbation. Par exemple, un signal a peut être encodé sous la forme de deux signaux défini par :

Avec A l'amplitude des signaux. Bien entendu, l'unité de traitement 15 doit ensuite décoder les signaux de retrouver le signal a.

Dans l'exemple qui précède, le décodage s'effectue de la manière suivante :

360

Où atan2 est la fonction donnant la coordonnée angulaire (définie entre -p et p non inclus) d'un point dans le plan euclidien. Conformément à l'invention, le système de détection 1 comporte également une unité de traitement 15 recevant le premier signal a _lt le deuxième signal a ₂ et le troisième signal a ₃ et configurée pour effectuer des calculs pour produire un premier signa! calculé q ₂ proportionnel à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique <¾ et un deuxième signal calculé f proportionnel au couple appliqué T. Cette unité de traitement 15 est réalisée par tous systèmes informatiques programmés et configurés pour réaliser les opérations de traitement et de calcul conformes à l'invention.

Cette unité de traitement 15 effectue d'une part, un calcul de Vernier sur la base d'au moins du premier signal a _x et du deuxième signai a ₂ pour produire un premier signal calculé d _z proportionnel à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique et d'autre part, une somme pondérée angulaire du troisième signal a ₃ et de l'un des signaux pris parmi le premier signal a _lr le deuxième signal a ₂ et le premier signal calculé q ₂ , pour produire un deuxième signal calculé f proportionnel au couple T.

Selon une première variante de réalisation, l'unité de traitement 15 effectue un calcul de Vernier pour produire le premier signal calculé § ₂ qui est tel que :

- f _s la fonction mathématique précédemment définie,

- q _t et q ₂ des coefficients de pondérations fixes que le concepteur peut choisir de sorte à minimiser l'erreur du capteur. Le choix le plus simple (q _t = 0, q ₂ — 0) définit un signal q ₂ fonctionnel mais qui n'est pas toujours optimal en termes de réjection du bruit et des erreurs de mesures. Il existe de nombreux autres choix possibles tel que (¾ = 0, q ₂ = l /(N ₂ N _turns ) ) ou bien (q _x = l/(N _t R _red N _turns ) , q ₂ = 0) par exemple. De manière générale, le choix optimal des coefficients q ₂ et q ₂ dépend de la précision des deux capteurs de position angulaire 11, 12 utilisés pour l'effet Vernier, _x le signal généré par le premier capteur de position angulaire 11, signai généré par le deuxième capteur de position angulaire 12;

Les paramètres et sont des coefficients numériques choisis par

le concepteur et devant respecter les conditions suivantes :

Avec Dq ₂ , la variation pic à pic de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique et R _red le rapport de réduction du réducteur 4.

Il est à noter que le paramètre N _turns a une signification physique. Il correspond au nombre de tours volants mécaniques sur lequel le premier signal calculé q ₂ sera bijectif. C'est pour cette raison que la contrainte N _turns > D0 ₂ /36O est présente, ce qui signifie que la variation pic-pic linéaire du premier signal calculé q ₂ doit être au moins supérieure à la variation pic- pic de la mesurande définie par le cahier des charges de l'application. Par ailleurs, n'a pas besoin d'être un nombre entier.

Il est à considérer que l'objet de l'invention utilise la technique de l'effet Vernier pour construire le premier signal calculé q ₂ de l'angle volant.

Un autre point important à noter est que pour avoir un capteur d'angle volant absolu sur plusieurs tours mécaniques 1), il est indispensable

d'avoir un rapport de réduction non entier. Cela se comprend à l'aide de

la contrainte déjà définie plus haut :

Lorsque 1, on voit bien que la seule façon de respecter cette contrainte est d'avoir un rapport de réduction R _red non entier. Cela est généralement le cas dans les directions assistées électriques. Pour être absolu sur plusieurs tours de volant (dès mise sous tension du système), les capteurs d'angle volant actuels utilisent des engrenages pour être capable de distinguer les tours mécaniques. Ces engrenages additionnels sont coûteux. Grâce à l'invention proposée, il est possible de réaliser un capteur multi-tours sans ajouter d'engrenage, car l'objet de l'invention réutilise l'engrenage du réducteur 4 du moteur électrique 3 qui est déjà disponible.

Selon une variante avantageuse, les valeurs optimales des coefficients de pondérations q _t et q ₂ sont les suivantes ;

Où s ₁ est l'amplitude typique de l'erreur du premier capteur de position angulaire et où s ₂ est l'amplitude typique de l'erreur du deuxième capteur de position angulaire.

Selon une deuxième variante de réalisation, le premier signa est calculé à partir des signaux la façon suivante. Tout d'abord

on calcule un signal intermédiaire a ₂ comme suit :

Où pgcd est l'opérateur « plus grand commun diviseur ». Les paramètres c ₂ et c ₃ sont des coefficients numériques choisis par le concepteur et devant respecter les conditions suivantes ;

Il est possible de démontrer que ce signal intermédiaire a ₂ possède la même erreur de mesure absolue (en degré mécanique) que le signal a ₂ mais qu'il possède une périodicité plus faible (égale à N ₂₃ ) que la périodicité du signal a ₂ (égale à W ₂ ). Dit autrement, l'utilisation du signal a ₃ a permis de diminuer l'erreur de mesure relative (en degré électrique) de a ₂ grâce à la diminution de sa périodicité. Grâce à cette amélioration, il est en pratique plus simple dans un second temps de combiner a _t avec a ₂ plutôt qu'avec a ₂ afin d'obtenir § ₂ . Ce calcul est défini comme suit :

Avec :

Où sont des coefficients de pondérations fixes que le concepteur

peut choisir de sorte à minimiser l'erreur du capteur. Le choix le plus simple définit un signal q ₂ fonctionnel mais qui n'est pas toujours

optimal en termes de réjection du bruit et des erreurs de mesures. Les paramètres p{, p ₂ et /V _t ^* _urns sont des coefficients numériques choisis par le concepteur et devant respecter les conditions suivantes :

Avec Dq ₂ , la variation pic à pic de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique et Rred le rapport de réduction du réducteur 4.

Lorsque toutes les conditions décrites ci-dessus sont respectées pour un mode de réalisation donné, il est possible de démontrer aux erreurs de mesure près et au signe de pente près, que le premier signal calculé q ₂ est égal à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique q ₂ , soit :

L'unité de traitement 15 effectue une somme pondérée angulaire des différents signaux disponibles pour produire le deuxième signal calculé T proportionnel au couple T. Une somme pondérée angulaire de signaux est une combinaison linéaire de signaux ou le résultat final est ramené dans l'intervalle [-180 ; 180°[ (ou bien dans l'intervalle [— JT; p[ selon le choix de l'unité angulaire).

L'unité de traitement 15 effectue une somme pondérée angulaire du troisième signal a ₃ et de l'un des signaux pris parmi le premier signal a _u le deuxième signal a _z et le premier signal calculé q ₂ .

Selon une première variante de réalisation illustré à la Fig. 2, le deuxième signal calculé T est calculé à partir du troisième signal a ₃ et du premier signal a _x . Le deuxième signal calculé T est tel que :

Avec f _s la fonction mathématique définit précédemment, en dents de scie et de pente égale à 1, a _x le signal généré par le premier capteur de position angulaire 11, a ₃ le signal généré par le troisième capteur de position angulaire 13, et G la rigidité de la barre de torsion 7, et avec k _lf k ₃ étant des coefficients numériques choisis par le concepteur et devant respecter les conditions suivantes :

Avec &e _shift la variation pic à pic de déformation angulaire de la barre de torsion 7.

Selon une deuxième variante de réalisation illustré à la Fig. 3, le deuxième signal calculé î est calculé à partir du troisième signal a ₃ et du deuxième signal a ₂ . Le deuxième signal calculé T est tel que :

Avec f _s la fonction mathématique définît précédemment, en dents de scie et de pente égale à 1, a ₂ le signal généré par le deuxième capteur de position angulaire 12, cr ₃ le signal généré par le troisième capteur de position angulaire 13, et G la rigidité de la barre de torsion 7, et avec k ₂ , k ₃ étant des coefficients numériques choisis par le concepteur et devant respecter les conditions suivantes :

Avec à0 _shlft la variation pic à pic de déformation angulaire de la barre de torsion 7.

Selon une troisième variante de réalisation illustré à la Fig, 4, le deuxième signal calculé T est calculé à partir du troisième signal a ₃ et du premier signal calculé 0 ₂ . Le deuxième signal calculé T est tel que :

Avec la f _s fonction mathématique définit précédemment, en dents de scie et de pente égale à 1, q ₂ le premier signal calculé, a ₃ le signal généré par le troisième capteur de position angulaire 13, et G la rigidité de ia barre de torsion 7, et avec k ₃ étant un coefficient numérique choisi et devant respecter les conditions suivantes :

Avec â0 _shift la variation pic à pic de déformation angulaire de la barre de torsion 7.

Lorsque toutes les conditions décrites ci-dessus sont respectées (pour une variante de réalisation donnée), il est possible de démontrer aux erreurs de mesure près et au signe de pente près, que ie deuxième signai calculé T est égal au couple appliqué, soit :

Il ressort de la description qui précède que le couple et l'angle volant de référence sont déterminés sans capteur « physique » de couple et d'angle volant En effet, l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique q ₂ , est déterminé à partir du premier signal généré par le premier capteur de position angulaire 11 et du deuxième signal a ₂ généré par le deuxième capteur de position angulaire 12 tandis que le couple appliqué T est déterminé à partir du troisième signal a ₃ généré par le troisième capteur de position angulaire 13 et par l'un des signaux pris parmi, le premier signal a _lf le deuxième signal a ₂ et le premier signal calculé q ₂ .

Le premier capteur de position angulaire 11, le deuxième capteur de position angulaire 12 et le troisième capteur de position angulaire 13 sont des capteurs de position angulaires à Ni paires de pôles (avec Ni un nombre entier supérieur ou égal à 1) de tous types connus en soi. Par exemple, le premier capteur de position angulaire 11, le deuxième capteur de position angulaire 12 et/ou le troisième capteur de position angulaire 13 sont des capteurs ou des combinaisons de capteurs de position à effet Hall, magnétorésistances, portes de flux (fluxgate), inductif, à courant de Foucault ou à réluctance variable.

Les capteurs complexes et coûteux de l'art antérieur sont remplacés par des capteurs de position angulaires beaucoup plus simples et par un traitement de signal spécifique. Ce remplacement a été rendu possible grâce à la réutilisation astucieuse du premier signa! du premier capteur de position angulaire 11 déjà disponible sur la plupart des directions assistées électriques et qui assure le pilotage du moteur électrique 3 de la direction assistée et aussi grâce à la réutilisation astucieuse du réducteur du moteur électrique déjà disponible sur toutes les directions assistées électriques. Par ailleurs, le système de détection 1 conforme à l'invention ne nécessite aucune initialisation au démarrage et ne nécessite aucun système de contrôle continu. Le premier signal calculé et le deuxième signal calculé sont disponibles dès la mise sous tension des capteurs de position angulaire. Aucun mouvement préalable de la direction n'est nécessaire pour disposer de ces deux signaux calculés.

Les Fig. 5 à 7 illustrent l'objet de l'invention en réalisant un calcul numérique selon les principes décrits ci-dessus, avec le dimensionnement suivant : Dq ₂ =1000° mec, DG=21 N.m, G=3 N.m/°, K _red =61/3, JV^l,

deuxième variante de réalisation a été utilisée pour le calcul du couple.

La Fig. 5 montre la forme des premier, deuxième et troisième signaux a _lf a _2f a ₃ générés respectivement par les trois capteurs de position angulaires 11, 12, 13, en fonction de l'angle volant de référence dans un cas idéal où il n'y a aucun bruit et aucune erreur de mesure.

La Fig. 6 illustre le premier signal calculé proportionnel à l'angle

volant absolu sur plus d'un tour mécanique, pour différentes valeurs de couple. Le premier signal calculé q ₂ dépend linéairement de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique q _2i en étant totalement insensible au couple.

La Fig. 7 illustre le deuxième signal calculé T proportionnel au couple, pour différentes valeurs de l'angle volant. Le deuxième signal calculé T dépend linéairement du couple appliqué T, en étant totalement insensible à l'angle volant.

Cette modélisation numérique permet de démontrer que le premier signal calculé et le deuxième signal calculé correspondent respectivement à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique q ₂ et au couple appliqué T.

Il est à noter que les figures illustrent des simulations réalisées sans bruit. D'autres simulations en présence de bruit ont été réalisées. Ces simulations ont montrées que la présente invention est robuste vis-à-vis de ces bruits, y compris au niveau des angles mécaniques où les premier, deuxième et troisième signaux a _{l f} a ₂ , a ₃ en dents de scies possèdent des discontinuités. C'est-à-dire que les bruits présents en entrée sont transmis en sortie sans être sensiblement amplifiés. Dans le cas où les coefficients de pondérations qi et q2 sont judicieusement choisis, l'utilisation de l'effet Vernier permet même d'améliorer grandement le ratio signal sur bruit en sortie.

Il est à considérer que le système de détection conforme à l'invention est conçu à partir de données d'entrée qui sont issues du cahier des charges de chaque application envisagée. Ainsi, les variations pic-pic D0 ₂ et AT de l'angle volant et du couple correspondent à l'étendue du système de mesure demandé par le cahier des charges. Ces données d'entrée peuvent bien entendu présenter des valeurs différentes en fonction des applications visées.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'unité de traitement 15 vérifie que l'ensemble des signaux mesurés et calculés appartiennent à un ensemble de valeurs admissibles. Si cela n'est pas le cas, alors l'unité de traitement 15 délivre un signal d'alerte lorsque l'ensemble des signaux mesurés et calculés n'appartient pas à l'ensemble des valeurs admissibles. Cette approche permet de détecter certaines catégories d'erreurs de mesures anormalement grandes. Par exemple, l'unité de traitement peut calculer le signal D suivant :

A partir des paramètres de conceptions, il est possible de définir la valeur seuil D _iim suivante :

Où l est un coefficient fixe compris entre 0 et 1, qui est choisi par le concepteur et qui permet de régler la sévérité du système de diagnostic. Ainsi, si à n'importe quel instant, l'unité de traitement détecte l'évènement

Alors l'unité de traitement 15 délivre un signal d'alerte.

Selon une variante de réalisation, le deuxième capteur de position angulaire 12 et le troisième capteur de position angulaire 13 sont des capteurs de position à courant de Foucault. La Fig. 8 illustre à titre d'exemple le deuxième capteur de position angulaire 12 et le troisième capteur de position angulaire 13 disposés de part et d'autre de la barre de torsion 7. Chaque capteur de position angulaire 12, 13 comporte d'une part, une cible respectivement 12i, 13i montée solidaire de chaque côté de la barre de torsion 7 et d'autre part, une sonde de détection respectivement 12 ₂ , 13 ₂ placée en relation de la cible correspondante, à l'extérieur par rapport à la barre de torsion 7.

Selon une variante avantageuse de réalisation illustrée à la Fîg. 9, le deuxième capteur de position angulaire 12 à courant de Foucault et le troisième capteur de position angulaire 13 à courant de Foucault possèdent une sonde de détection commune 23 placée entre les cibles 12i, 13i des deux capteurs, c'est-à-dire au niveau de la barre de torsion 7, Cette sonde de détection commune 23 comporte une plaque commune de support pour les bobinages du deuxième capteur de position angulaire 12 et du troisième capteur de position angulaire 13. La réalisation des bobinages des deux capteurs de position angulaire 12, 13 permet de réduire le coût de fabrication en ayant recours à un unique support de circuit. La diaphonie entre ces deux capteurs de position angulaire peut être annulée en utilisant un nombre de paires de pôles N ₂ différent de N ₃ , ou bien en insérant entre les bobines un matériau conducteur et/ou magnétique permettant le découplage du champ magnétique de ces deux capteurs.

L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.