WO2021089931A1 - Système de mesure du couple et de l'angle volant absolu multi tours pour direction de véhicule a l'aide de deux capteurs de position angulaire - Google Patents

Système de mesure du couple et de l'angle volant absolu multi tours pour direction de véhicule a l'aide de deux capteurs de position angulaire Download PDF

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Mathieu LE NY
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Definitions

  • the present invention relates to the technical field of detection systems for measuring the torque and the absolute multi-turn steering wheel angle of a direction of a vehicle in the general sense.
  • a preferred application of the invention is the detection systems for measuring the torque and the absolute multi-turn steering wheel angle of an electric power steering of a vehicle.
  • Another application of the invention is the detection systems for measuring the torque and the absolute steering wheel angle multi turns of a direction of a vehicle for which the steering wheel is mechanically disconnected from the wheels.
  • an electric power steering comprises an electric motor provided with a reduction gear applying an assist torque to the steering of the vehicle, namely the steering column or the steering rack.
  • Knowing the steering wheel angle (or steering angle) can also help in controlling the steering.
  • the steering wheel angle information is also required for the operation of other vehicle functions such as the electronic trajectory corrector, for example, or else for the new driving assistance functions.
  • a vehicle's steering wheel can rotate about three turns from left end to right end. Measuring this angle is inherently difficult because standard angular position sensors are absolute at best on a single mechanical lathe. To get around this difficulty, the measurement of this flywheel angle is generally carried out by adding gears or by means of a learning phase after each start-up and / or loss of power.
  • Patent FR 2 872 896 from MMT describes a torque sensor using the angular deformation of a torsion bar of known rigidity.
  • This differential angular deformation sensor has several magnetic concentrators, a magnetized target and a Hall effect detection probe. This sensor has a complex design and only measures the angle between the input shaft and the output shaft. It does not give any information on the angle of the input and output shafts with respect to the vehicle frame.
  • Patent EP 1 081 454 from the Hella company describes a torque sensor using the angular deformation of a torsion bar of known rigidity.
  • This torque sensor has two angular position sensors placed on each side of the torsion bar.
  • a processing unit calculates the difference between the two signals coming from the two sensors to go back to the angular deformation and then to the torque applied to the steering.
  • This patent describes an expensive device because it implements two angular position sensors arranged on each side of the torsion bar.
  • US Pat. No. 5,930,905 from the Bosch company describes an absolute multi-turn steering wheel angle sensor. This sensor has two sets of gears in conjunction with the flywheel and driving two additional shafts. Each annex shaft has its own angular position sensor.
  • Patent FR 2 964 190 from the company MMT proposes a device for the magnetic detection of a multi-turn absolute flying angle, in particular using magnets and magneto-sensitive probes. This detection device also requires a gear system, which leads to an expensive detection device.
  • Patent application EP 3,090,921 from the company NSK also describes an apparatus for detecting the steering angle of a vehicle comprising a Vernier calculation section which performs a Vernier calculation on the basis of a angle of the steering shaft and an angle of the shaft of the electric assist motor.
  • This apparatus also implements a neutral period determination section comprising a neutral point based on a reference angle calculated by the Vernier calculation and a neutral point specification section which specifies said neutral point from said neutral period. and a stored neutral point value.
  • This device makes it possible to determine the multi-turn steering angle only after a learning step so that this device does not make it possible to know the steering angle as soon as it is started.
  • Patent application DE 10 2009 039 764 from the BMW company describes a detection system for measuring the torque and the absolute multi-turn steering wheel angle of a direction of a vehicle for which the steering wheel is mechanically disconnected from the wheels .
  • Such a steering known under the name “steer by wire” comprises an electrical or hydraulic connection between the steering wheel and the wheels.
  • An electric motor fitted with a reduction gear provides resisting torque to the steering.
  • This document proposes to measure the steering wheel angle from the angular position sensor measuring the angle of the electric motor but also from an additional Hall effect probe detecting the magnetic flux leakage from the magnetized target of the torque sensor (type CMM) and located on the reduction side of the torsion bar.
  • Use of a conventional torque sensor leads to an expensive detection system and the robustness of an angular position sensor measuring a magnetic leakage flux remains to be demonstrated.
  • Patent application US2018 / 208239 from the company TRW describes a detection system carrying out three separate torque measurements in order to improve the reliability of the power steering.
  • a torsion bar of known stiffness is used for all torque measurements.
  • the first two torque measurements are carried out using the method described in patent EP1081454 from the company Hella.
  • the additional torque measurement is performed by subtracting an absolute "high” steering wheel angle and an absolute “low” steering wheel angle.
  • the system uses a gear, a magnet and an additional Hall cell.
  • To obtain the absolute “low” steering wheel angle the system uses the angle provided by the position sensor of the electric motor. However, this angle is not absolute over several mechanical lathes.
  • This document therefore describes a dynamic learning process which must be carried out on each start-up in order to transform this non-absolute angle into a “low” absolute angle.
  • TPO Truste Power On
  • Patent application US2016 / 257336 from the company NSK describes a detection system for measuring the torque and the absolute multi-turn steering wheel angle.
  • the torque measurement is carried out using the method described in patent EP1081454 from the company Hella.
  • the multi-turn absolute steering wheel angle measurement is performed using a gear, a magnet and an additional Hall cell.
  • the patent describes a method making it possible to limit the problems of synchronicity between the various sensors of the system.
  • the present invention aims to remedy the drawbacks of the prior art by proposing a new detection system for steering a vehicle, allowing the measurement of torque but also of the absolute steering wheel angle over more than one mechanical turn.
  • This new detection system is based on a processing of the specific signal and on the use of angular position sensors which are simpler and less expensive than the prior art.
  • the object of the invention relates to a new detection system for a steering of a vehicle allowing the measurement of the torque and the absolute steering wheel angle, this steering comprising a torsion bar and being fitted with an electric motor provided with a reduction gear, this detection system comprising:
  • a first angular position sensor having N 1 pairs of poles where N 1 is a relative integer other than zero, this first angular position sensor measuring the angle of the electric motor and delivering a first signal;
  • this second angular position sensor measuring the angle of the steering on the side of the torsion bar which is the opposite side to the one where the reducer is located, and delivering a second signal;
  • a processing unit using a Vernier algorithm with two independent variables taking as input the first signal and the second signal to produce at output a first calculated signal proportional to the absolute flying angle corresponding to the first independent variable and to produce at output a second calculated signal proportional to the torque corresponding to the second independent variable.
  • system according to the invention may further include in combination at least one and / or the other of the following additional characteristics:
  • the processing unit considers that the first calculated signal corresponds to the absolute flywheel angle over more than one mechanical revolution and that the second calculated signal corresponds to the applied torque
  • R red is the reduction ratio of the reducer, where G is the stiffness of the torsion bar and where the parameters p 1 , p 2 , N turns and y must be chosen so that p 1 and p 2 are integers and in such a way that the following equation holds:
  • the processing unit verifies that all of the measured and calculated signals belong to a set of admissible values, the processing unit delivering a warning signal when all of the measured and calculated signals do not belong to the 'set of admissible values;
  • the first angular position sensor and / or the second angular position sensor are angular position sensors of Hall effect, magnetoresistance, flux gates, inductive, eddy current, variable reluctance or optical type;
  • the first angular position sensor and / or the second angular position sensor are Vernier or elementary angular position sensors
  • the torsion bar has mechanical stops so that the angular deformation of the torsion bar cannot exceed a predefined value by these mechanical stops;
  • the processing unit uses a Vernier algorithm with two independent variables taking as input only the first signal and the second signal to produce a first calculated signal proportional to the absolute flywheel angle and to produce a second calculated signal proportional to the torque.
  • Another object of the invention relates to a steering equipped with a detection system which executes a steering command as a function of the absolute steering wheel angle over more than one mechanical turn and of the torque.
  • Figure 1 is a diagram illustrating the detection system according to the invention allowing the measurement of the torque and of the absolute steering wheel angle over more than one mechanical turn for one steering of a vehicle.
  • FIG. 2 Figure 2 illustrates the mathematical function f w which takes as input any angle and which gives as output an equivalent angle included in the interval [-180 °; 180 ° [.
  • Figure 3 shows the shape of the first and second signals ⁇ 1 and ⁇ 2 generated respectively by the two angular position sensors used in the detection system according to the invention, as a function of the reference steering wheel angle , for a zero torque value, in an ideal case where there is no noise and no measurement error.
  • Figure 4 illustrates the first signal calculated according to invention and proportional to the absolute flywheel angle over more than one mechanical revolution, for different torque values, the first calculated signal depending linearly of the absolute flywheel angle over more than one mechanical revolution, being totally insensitive to the couple.
  • Figure 5 illustrates the second calculated signal in accordance with the invention and proportional to the torque, for different values of the steering wheel angle, the second calculated signal linearly dependent on the applied torque T, being totally insensitive to the steering wheel angle.
  • f w is defined which takes any angle as input and which returns an equivalent angle included in the interval [-180 °; 180 ° [. It is a sawtooth mathematical function with a slope equal to 1. This function has many discontinuities. It is illustrated in FIG. 2 and is defined by the following formula: f w : x ⁇ mod (x + 180 °, 360 °) - 180 where mod is the modulo function.
  • An alternative and equivalent definition of this function f w could have been f w : x ⁇ atan2d (sind (x), cosd (x)).
  • Sind and cosd are the usual trigonometric functions respectively equivalent to sin and cos but where the angles are expressed in degrees rather than in radians, and where atan2d is the function giving the angular coordinate (defined between -180 ° and 180 ° not inclusive) of a point in the Euclidean plane.
  • atan2d is the function giving the angular coordinate (defined between -180 ° and 180 ° not inclusive) of a point in the Euclidean plane.
  • this application uses angles defined in degrees but it is also quite possible to use other units, such as the radian, the number of turns, the percentage or the number of significant bits for example .
  • An angular weighted sum of signals is defined here as a linear combination of signals where the intermediate and / or final results are brought into the interval [-180; 180 ° [. In other words, it is a formula including both linear combinations and the use of the function f w .
  • An example of an angular weighted sum is given below: Where ⁇ 1 , ⁇ 2 and ⁇ 3 are the parameters of the angular weighted sum, where x 1 , x 2 and x 3 are the input signals and where y is the output signal.
  • angular position sensor is defined as follows in the present application. This is a measuring element made up of a probe (stator) attached to a frame of reference and of a target (rotor) attached to the mechanical member for which one wishes to know the mechanical angle ⁇ relative to the frame of reference. Thanks to a pattern inscribed in the target, the probe is able to deliver an electrical signal ⁇ which is proportional to the mechanical angle ⁇ of the target with respect to the frame of reference.
  • a sensor is also defined by its number of pole pairs N which is a relative whole number other than zero. The absolute value of N corresponds to the periodicity of the target, that is to say the number of times the pattern is repeated on a mechanical revolution of the target.
  • N f w (N. ⁇ ) [0030]
  • the quantity ⁇ is generally expressed in mechanical degrees and the electrical signal a is often expressed in electrical degree.
  • the electrical signal a belongs to the interval [-180 °; 180 ° [, while the mechanical position ⁇ is not limited. It is important to note that with such an angular position sensor, the electrical signal ⁇ is monotonic and "strictly proportional" to the signal ⁇ over a course called one-to-one stroke and noted This is equal to:
  • This bijective race does not necessarily correspond to the race application, denoted ⁇ .
  • the application stroke ⁇ can be less, equal or greater than the one-to-one stroke If the application stroke ⁇ is less than or equal to the one-to-one stroke, then the electrical signal a is monotonic and “strictly proportional” over the entire application stroke. In the event that the race applicative ⁇ is strictly greater than the bljective stroke then the electrical signal ⁇ is “piecewise proportional” over the application stroke, that is to say that it is a sawtooth signal having one or more discontinuities. In other words, knowing the electrical signal ⁇ does not make it possible to univocally determine the mechanical position ⁇ .
  • an electrical signal ⁇ can be encoded in the form of two signals S sin and S cos defined by:
  • the processing unit must then decode the signals S sin and S cos in order to find the electrical signal ⁇ .
  • atan2d is the function giving the angular coordinate (defined between -180 ° and 180 ° not included) of ' a point in the Euclidean plane.
  • An elementary angular position sensor is defined here as a particular case of an angular position sensor which is not the assembly of several angular position sensors.
  • a Vernier angular position sensor is defined here as a particular case of an angular position sensor which is the assembly of at least two angular position sensors, which will be called “sub-sensors” in this context. Indeed, an assembly of several angular position sensors makes it possible to arrive at a new angular position sensor thanks to the use of a Vernier type algorithm with one independent variable.
  • a Vernier type algorithm with one independent variable.
  • independent variable refers to the mechanical position ⁇ of the target.
  • Vernier angular position sensor generally has a much higher relative precision than the angular position sensors that make it up. It is important to note that the definition is recursive. In fact, the angular position sensors making up the Vernier angular position sensor can equally well be elementary angular position sensors or else they may be Vernier angular position sensors.
  • the Vernier sensor resulting from the assembly of these “Sub-sensors” has a number of pole pairs N equal to the greatest common divisor of N a , N b , N c , ....
  • the Vernier algorithm with one independent variable can take the form of an angular weighted sum which combines these two signals ⁇ a and ⁇ b having N a and N b pairs of poles in order to output an electrical signal ⁇ having N pairs of poles. It is possible to demonstrate that this number of pole pairs N is here equal to:
  • N pgcd (N a , N b ) where pgcd is the operator “greatest common divisor”.
  • n a and n b correspond to the numbers of pairs of poles of the two sub-sensors counted inside the one-to-one travel of the Vernier sensor
  • p a and p b also called Bézout coefficients
  • the Vernier algorithm with an independent variable takes as input the signals to deliver the electrical signal ⁇ as an output.
  • the Vernier algorithm has a independent variable can be defined according to various variants or formulations equivalent to each other. For example, this algorithm can be defined by the angular weighted sum given by the following formula:
  • the present invention is not limited to the variant and to the formulation set out above.
  • Vernier algorithm with an independent variable makes use of the covariance matrix ⁇ in order to maximize the precision of the output signal. This is an improvement over the classic Vernier algorithms with an independent variable.
  • the object of the invention relates to a detection system 1 of a direction of a vehicle in the general sense.
  • the detection system makes it possible to measure the torque and the absolute multi-turn steering wheel angle of an electric power steering of the “column” type.
  • the detection system is also suitable for other electric power-assisted steering architectures, such as, for example, steering of the “single pinion” type, of the “double pinion” type or of the “belt” type.
  • the present invention can also be used on the steering of a vehicle for which the steering wheel is mechanically disconnected from the wheels (“steer by wire” system).
  • the detection system according to the invention can measure the absolute steering wheel angle over less than one mechanical revolution.
  • FIG 1 shows the detection system 1 of the present invention applied to an electric power steering column type 2.
  • This steering 2 comprises an electric motor 3 provided with a reduction gear 4 of all known types having a reduction ratio Rred, applying a torque to the steering of the vehicle, namely the steering column 5.
  • the steering column 5 is connected at one end to the steering wheel of the vehicle 6 and at the other end to the rack (not shown) serving to turn the wheels of the vehicle.
  • the flywheel 6 can turn about three turns from a left end to a right end.
  • the first mechanical quantity (variable independent) to be measured is the absolute multi-turn steering wheel angle ⁇ 2 of column 5 (on the steering wheel side by convention).
  • This steering 2 also comprises a torsion bar 7 mounted in the example illustrated, on the steering column 5, between the reduction gear 4 and the steering wheel 6.
  • This torsion bar 7 of known rigidity G is produced in an appropriate manner to allow measurement by angular deformation of the torque applied to the steering.
  • the torque T applied to the torsion bar 7 generates an angular deformation denoted ⁇ shift .
  • the torque T is the second mechanical quantity (independent variable) to be measured. 0n also notes ⁇ the mechanical angle of the rotor of the electric motor 3.
  • the detection system 1 comprises:
  • a first angular position sensor 11 having N 1 pairs of poles where N 1 is a relative integer other than zero.
  • This first angular position sensor 11 measures the angle of the rotor of the electric motor 3 and delivers a first signal ⁇ 1 . It should be noted that this first angular position sensor 11 is generally available in an assisted steering since it is necessary for controlling the electric motor 3 of the assisted steering;
  • a second angular position sensor 12 having N 2 pairs of poles where N 2 is a relative whole number other than zero.
  • This second angular position sensor 12 is mounted on the side of the torsion bar which is the side opposite to that where the reduction gear 4 is located.
  • This sensor measures the angle ⁇ 2 and delivers a second signal ⁇ 2 .
  • the detection system 1 comprises, at the level of the angular position sensors, only two angular position sensors according to the definition given above.
  • these two angular position sensors measure angles with respect to the chassis of the vehicle.
  • the probes of these two angular position sensors 11, 12 are fixed to the chassis of the vehicle.
  • ⁇ 2 f w (N 2. ⁇ 2 )
  • each of the signals ⁇ 1 , ⁇ 2 is in the interval [-180 °; 180 ° [, which is generally not the case for mechanical angles ⁇ 1 , ⁇ 2 .
  • the detection system 1 also comprises a processing unit 15 using a Vernier algorithm with two independent variables performing an angular weighted sum which uses as input and measurement signals, the first signal ⁇ 1 and the second signal ⁇ 2 and configured to perform calculations to output a first calculated signal proportional to the absolute flywheel angle over more than one mechanical revolution ⁇ 2 (corresponding to the first independent variable) and to output a second calculated signal proportional to the applied torque T (corresponding to the second independent variable).
  • This processing unit 15 is produced by all computer systems programmed and configured to carry out the processing and calculation operations in accordance with the invention.
  • the processing unit uses the Vernier algorithm with two independent variables taking as input only the first signal ⁇ 1 and the second signal ⁇ 2 to produce a first calculated signal proportional to the absolute flying angle ⁇ 2 and to produce a second calculated signal proportional to the torque T.
  • the processing unit 15 uses a Vernier algorithm with two independent variables which has similarities with the principle of the Vernier algorithm with one independent variable described above. However, in the context of the invention, the processing unit 15 performs different processing insofar as the processing unit 15 estimates here two independent variables which are the absolute multi-turn steering wheel angle ⁇ 2 and the torque T The processing unit 15 performs a calculation here called the Vernier algorithm with two independent variables with as the first independent variable, the absolute multi-turn steering wheel angle ⁇ 2 and with the torque T as the second independent variable.
  • This Vernier algorithm with two independent variables combine as measurement input signals the first signal and the second signal to deliver two output signals proportional to the two independent variables ⁇ 2 and T.
  • this Vernier algorithm with two independent variables combines only, as measurement input signals, the first signal ⁇ 1 and the second signal ⁇ 2 .
  • several quantities are defined. The numbers p 1 , p 2 , N turns and y are thus introduced which must be chosen by the designer of the measurement system so that the following equation is verified:
  • N turns 1 + y
  • the numbers p 1 and p 2 must be relative integers and where N turns and y are real numbers.
  • the number N turns has a physical meaning because it corresponds to the number of mechanical turns of the shaft 5 for which the measurement of the steering wheel angle will be one-to-one.
  • the peak-peak bijective measurement range of the flying angle ⁇ 2 is equal to:
  • n 1 and n 2 are defined as follows: where round is the "round" function which transforms a real number into the nearest integer. These numbers n 1 and n 2 correspond to the number of pairs of poles of each sensor counted inside the bijective travel of the angle multi-turn steering wheel.
  • the Vernier algorithm with two independent variables takes as input the two signals in order to deliver the two signals
  • Cet Vernier algorithm with two independent variables can be defined according to various variants or formulations equivalent to each other.
  • this algorithm can be defined by the following angular weighted sums:
  • the processing unit 15 performs the angular weighted sum to produce the first calculated signal which has the above formulation or an equivalent formulation.
  • the processing unit 15 performs the angular weighted sum to produce the second calculated signal which has the above formulation. or an equivalent formulation. It is possible to demonstrate mathematically, except for the measurement error, the slope sign, and the slope error y, that is equal to ⁇ 2 and that is equal to T, provided that ⁇ 2 belongs to the interval and that ⁇ shift belongs to the interval In other words, the processing unit 15 considers that the first calculated signal corresponds to the absolute flywheel angle over more than one mechanical revolution ⁇ 2 and that the second calculated signal corresponds to the applied torque T.
  • the estimators can potentially be sawtooth signals, that is to say non-bijective signals having one or more discontinuities.
  • the electric power steering computer can operate normally despite this non-bijectivity because it sometimes has other estimators and other sources of information coming from other sensors of the vehicle which allow him to remove the remaining uncertainties. In practice, it seems possible to work with a flying angle estimator which has a very low number of residual discontinuities.
  • the torque estimator for prevent the angular deformation ⁇ shift of the torsion bar from leaving the gap it is possible to add mechanical stops to the level of the torsion bar 7 so that the angular deformation of the torsion bar 7 cannot exceed a value predefined by these mechanical stops.
  • This technique makes it impossible to measure very strong torques because the torque estimator f will saturate for very high absolute torque values. But this technique avoids creating indeterminacy at the level of the measurement system.
  • the electric power steering control law needs above all to know the torque in the vicinity of 0 Nm Consequently, it is not always penalizing to have a torque estimator f which saturates for very high values of couple.
  • the saturation value of the torque estimator T can be adjusted as needed by varying the value of the stiffness of the torsion bar.
  • the torque and the reference steering wheel angle are determined without a "physical" torque and steering wheel angle sensor. Indeed, the absolute steering wheel angle over more than one mechanical revolution ⁇ 2 and the torque applied T are determined from the first signal ⁇ 1 generated by the first angular position sensor 11 and from the second signal ⁇ 2 generated by the second angular position sensor 12.
  • the processing unit 15 checks that the set of measured and calculated signals belong to a set of admissible values. If this is not the case, then the processing unit 15 delivers a warning signal when the set of measured and calculated signals does not belong to the set of admissible values.
  • This approach makes it possible to detect certain categories of abnormally large measurement errors. For example, in a given application, the signals belong to a previously known admissible value range. Thus, if at any time, one of these signals goes out of its admissible range, then the processing unit 15 delivers a warning signal.
  • ⁇ 2 is defined as being the range of peak-peak variation of the reference steering wheel angle ⁇ 2 to be measured requested by the specifications.
  • ⁇ T is defined as being the peak-peak variation range of the torque T to be measured requested by the specifications. It is assumed here that the estimators must be bijective over the entire ⁇ 2 and ⁇ T stroke, i.e. the electric power steering computer has no other information to remove any residual indeterminacy. The sizing of such a system therefore involves finding the parameters R red ,
  • G, N 1, N 2 , p 1 p 2 , N turns and Y respecting all of the following constraints: or are the ranges of bljective peak-peak measurements of the measurement system given by the preceding formulas.
  • Figs. 4 and 5 illustrate simulations performed without noise. Other simulations in the presence of noise were carried out. These simulations have shown that the present invention is robust with respect to these noises, including at level of the mechanical angles where the first and second sawtooth signals ⁇ 1 and ⁇ 2 have discontinuities. That is to say that the noises present at the input are transmitted at the output without being appreciably amplified despite the presence of these discontinuities.
  • the use of the Vernier algorithm with two independent variables even makes it possible to greatly improve the signal-to-noise ratio at the output.
  • the second angular position sensor 12 is an elementary angular position sensor
  • the signal to noise ratio would in practice be often insufficient for the torque estimator T, despite the gain in precision provided by the Vernier algorithm with two independent variables.
  • the second sensor of angular position 12 or itself the assembly of two angular position sensors 12 a and 12 b , called “sub-sensors” in this context.
  • These two sub-sensors 12 a and 12 b deliver the signals ⁇ 2a and ⁇ 2b respectively.
  • the signal ⁇ 2 is obtained using the Vernier algorithm with an independent variable applied to the signals ⁇ 2a and ⁇ 2b .
  • N 2a the number of pairs of poles of the angular position sensor

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un système de détection pour une direction (2) d'un véhicule comportant : un premier capteur de position angulaire (11) mesurant l'angle du moteur électrique (3) et délivrant un premier signal (α 1); un deuxième capteur de position angulaire (12) mesurant l'angle de la direction du côté de la barre de torsion qui est le côté opposé à celui où se trouve le réducteur (4), et délivrant un deuxième signal (α 2); et une unité de traitement (15) utilisant un algorithme Vernier à deux variables indépendantes (θ 2,T) prenant en entrée le premier signal (α 1) et le deuxième signal (α 2) pour produire en sortie un premier signal calculé (1) proportionnel à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique (θ 2) et pour produire un deuxième signal calculé (2) proportionnel au couple (T).

Description

Description
Titre de l'invention : Système de mesure du couple et de l'angle volant absolu multi tours pour direction de véhicule à l'aide de deux capteurs de position angulaire
Domaine Technique
[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
Technique antérieure
[0004] 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.
[0005] Le fonctionnement d'une direction assistée électrique nécessite la connaissance de l'intensité du couple appliqué à la direction. Cette mesure du couple est désormais réalisée le plus souvent via la mesure de la déformation angulaire d'une barre de torsion de rigidité connue. La difficulté d'une telle mesure réside dans le fait que la variation de la déformation angulaire est très petite devant la variation de l'angle moyen de la direction, ce qui peut potentiellement poser des problématiques de ratio signal sur bruit pour le système de mesure. Il existe dans l'état de l'art diverses méthodes pour contourner cette difficulté.
[0006] La connaissance de l'angle volant (ou de braquage) peut aussi aider au contrôle commande de la direction. 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. En général, le volant d'un véhicule peut effectuer une rotation d'environ trois tours d'une extrémité gauche à une extrémité droite. La mesure de cet angle est par nature difficile car les capteurs de position angulaire standards sont au mieux absolu sur un seul tour mécanique. Pour contourner cette difficulté, la mesure de cet angle volant est en général réalisée grâce à l'ajout d'engrenages ou bien grâce à une phase d'apprentissage après chaque démarrage et/ou perte d'alimentation. [0007] 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.
[0008]Le brevet EP 1 081 454 de la société Hella décrit un capteur de couple utilisant la déformation angulaire d'une barre de torsion de rigidité connue. Ce capteur de couple comporte deux capteurs de position angulaire placés de chaque côté de la barre de torsion. Une unité de traitement calcule la différence des deux signaux issus des deux capteurs pour remonter à la déformation angulaire et ensuite au couple appliqué à la direction. Ce brevet décrit un dispositif onéreux car il met en œuvre deux capteurs de position angulaire disposés de chaque côté de la barre de torsion. [0009] Le brevet US 5 930 905 de la société Bosch décrit un capteur d'angle volant absolu multi-tours. Ce capteur comporte deux jeux d'engrenage en liaison avec le volant et entraînant deux arbres annexes. Chaque arbre annexe possède son propre capteur de position angulaire. Grâce à un algorithme Vernier à une variable indépendante appliqué aux signaux Issus des deux capteurs, le système parvient à calculer l'angle volant de manière absolue sur plus d'un tour mécanique. Les deux jeux d'engrenages rendent ce dispositif coûteux. [0010] Le brevet FR 2 964 190 de la société MMT propose un dispositif de détection magnétique d'angle volant absolu multi-tours mettant en œuvre notamment des aimants et des sondes magnéto sensibles. Ce dispositif de détection requiert également un système d'engrenage, ce qui conduit à un dispositif de détection coûteux.
[0011]La demande de brevet EP 3 090 921 de la société NSK décrit également un appareil de détection de l'angle de braquage d'un véhicule comprenant une section 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. Ce système n'est donc pas TPO (True Power On) c'est-à-dire que ce système est Incapable de fournir un angle volant multi-tour absolu dès la mise sous tension du système. [0012]La demande de brevet DE 10 2009 039 764 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 angulaire mesurant un flux magnétique de fuite reste à démontrer.
[0013] La demande de brevet US2018/208239 de la société TRW décrit un système de détection réalisant trois mesures de couple distinctes afin d'améliorer la fiabilité de la direction assistée. Une barre de torsion de rigidité connue est utilisée pour toutes les mesures de couples. Les deux premières mesures de couple sont réalisées à l'aide de la méthode décrite dans le brevet EP1081454 de la société Hella. La mesure de couple supplémentaire est réalisée à l'aide de la soustraction d'un angle volant absolu « haut » et d'un angle volant absolu « bas ». Pour obtenir l'angle volant absolu « haut », le système utilise un engrenage, un aimant et une cellule Hall supplémentaire. Pour obtenir l'angle volant absolu « bas », le système utilise l'angle fourni par le capteur de position du moteur électrique. Cependant, cet angle n'est pas absolu sur plusieurs tours mécaniques. Ce document décrit donc un procédé d'apprentissage dynamique qui doit être réalisé à chaque démarrage afin de transformer cet angle non absolu en un angle absolu « bas ». Un tel principe de mesure de couple n'est donc pas TPO (True Power On).
[0014]La demande de brevet US2016/257336 de la société NSK décrit un système de détection pour mesurer le couple et l'angle volant absolu multi tours. La mesure de couple est réalisée à l'aide de la méthode décrite dans le brevet EP1081454 de la société Hella. La mesure d'angle volant absolu multi-tours est réalisée à l'aide d'un engrenage, d'un aimant et d'une cellule Hall supplémentaire. Le brevet décrit une méthode permettant de limiter les problèmes de synchronicité entre les différents capteurs du système. [0015]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 avoir besoin d'ajouter des engrenages supplémentaires, tout en étant TPO (True Power On), c'est-à-dire sans avoir besoin de mettre en œuvre une phase d'apprentissage après chaque démarrage et/ou perte d'alimentation. Ce nouveau système de détection repose sur un traitement du signal spécifique et sur l'utilisation de capteurs de position angulaire plus simples et moins onéreux que l'art antérieur.
[0016]Pour atteindre de tels objectifs, 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, cette direction comportant une barre de torsion et étant munie d'un moteur électrique pourvu d'un réducteur, ce système de détection comportant :
- un premier capteur de position angulaire possédant N1 paires de pôles où N1 est un nombre entier relatif différent de zéro, 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 relatif différent de zéro, ce deuxième capteur de position angulaire mesurant l'angle de la direction du côté de la barre de torsion qui est le côté opposé à celui où se trouve le réducteur, et délivrant un deuxième signal ;
- et une unité de traitement utilisant un algorithme Vernier à deux variables indépendantes prenant en entrée le premier signal et le deuxième signal pour produire en sortie un premier signal calculé proportionnel à l'angle volant absolu correspondant à la première variable indépendante et pour produire en sortie un deuxième signal calculé proportionnel au couple correspondant à la deuxième variable indépendante.
[0017] De plus, le système selon l'invention peut comporter en outre en combinaison au moins 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 produit le premier signal calculé qui est tel que :
Figure imgf000007_0001
avec fw la fonction mathématique en dents de scie et de pente égale à 1, où l'exposant t décrit l'opération matricielle « transposée », avec avec
Figure imgf000007_0002
avec avec n1 = round(RredN1Nturns), avec n2 =
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0002
round(N2Nturns), où Rred est le rapport de réduction du réducteur (4), et où les paramètres p1, p2, Nturns et y doivent être choisis de tel sorte à ce que p1 et p2 soient des entiers relatifs et de tel sorte à ce que l'équation suivante soit vérifiée :
(RredN1p1 + N2p2)·Nturns = 1 + y;
- l'unité de traitement produit le deuxième signal calculé qui est tel que :
Figure imgf000008_0003
avec fw la fonction mathématique en dents de scie et de pente égale à 1, où l'exposant t décrit l'opération matricielle « transposée », avec avec
Figure imgf000008_0004
avec n1 = round(RredN1Nturns), avec n2 = round(N2Nturns), où
Figure imgf000008_0005
Rred est le rapport de réduction du réducteur, où G est la rigidité de la barre de torsion et où les paramètres p1, p2, Nturns et y doivent être choisis de tel sorte à ce que p1 et p2 soient des entiers relatifs et de tel sorte à ce que l'équation suivante soit vérifiée :
(RredN1p1 + N2p2)·Nturns = 1 + y;
- 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 des signaux mesurés et calculés n'appartient pas à l'ensemble des valeurs admissibles ;
- le premier capteur de position angulaire et/ou le deuxième capteur de position angulaire sont des capteurs de position angulaire de type effet Hall, magnétorésistance, portes de flux, inductif, à courant de Foucault, réluctance variable ou optique ;
- le premier capteur de position angulaire et/ou le deuxième capteur de position angulaire sont des capteurs de position angulaire Vernier ou élémentaires ;
- la barre de torsion comporte des butées mécaniques afin que la déformation angulaire de la barre de torsion ne puisse pas dépasser une valeur prédéfinie par ces butées mécaniques ;
- l'unité de traitement utilise un algorithme Vernier à deux variables indépendantes prenant en entrée uniquement le premier signal et le deuxième signal pour produire un premier signal calculé proportionnel à l'angle volant absolu et pour produire un deuxième signal calculé proportionnel au couple.
[0018] Un autre objet de l'invention concerne une direction équipée d'un système de détection qui exécute une commande de direction en fonction de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique et du couple.
[0019] 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
Brève description des dessins
[0020][Fig. 1] La Figure 1 est un 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.
[0021][Fig. 2] La Figure 2 illustre la fonction mathématique fw qui prend en entrée un angle quelconque et qui donne en sortie un angle équivalent compris dans l'intervalle [-180°; 180°[. [0022][Fig. 3] La Figure 3 montre la forme des premier et deuxième signaux α1 et α2 générés respectivement par les deux capteurs de position angulaire mis en oeuvre dans le système de détection conforme à l'invention, en fonction de l'angle volant de référence, pour une valeur de couple nul, dans un cas idéal où il n'y a aucun bruit et aucune erreur de mesure. [0023] [Fig. 4] La Figure 4 illustre le premier signal calculé conformément à
Figure imgf000009_0001
l'invention et proportionnel à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique, pour différentes valeurs de couple, le premier signal calculé dépendant
Figure imgf000009_0002
linéairement de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique , en étant
Figure imgf000009_0003
totalement insensible au couple. [0024] [Fig. 5] La Figure 5 illustre le deuxième signal calculé
Figure imgf000010_0002
conformément à l'invention et proportionnel au couple, pour différentes valeurs de l'angle volant, le deuxième signal calculé
Figure imgf000010_0003
dépendant linéairement du couple appliqué T, en étant totalement insensible à l'angle volant.
Description des modes de réalisation
[0025] En préambule de la description détaillée de l'invention, les définitions valables pour l'ensemble de cette demande de brevet sont données ci-après.
[0026]Tous les angles sont définis en degrés par convention. De plus, il est défini la fonction mathématique fw qui prend en entrée un angle quelconque et qui rend en sortie un angle équivalent compris dans l'intervalle [-180° ; 180°[ . Il s'agit d'une fonction mathématique en dents de scie et de pente égale à 1. Cette fonction possède de nombreuses discontinuités. Elle est Illustrée sur la Fig. 2 et est définie par la formule suivante : fw : x → mod(x + 180°, 360°) - 180 où mod est la fonction modulo. Une définition alternative et équivalente de cette fonction fw aurait pu être fw : x → atan2d(sind(x),cosd(x)). Où sind et cosd sont les fonctions trigonométriques usuelles respectivement équivalentes à sin et à cos mais où les angles sont exprimés en degrés plutôt qu'en radian, et où atan2d est la fonction donnant la coordonnée angulaire (définie entre -180° et 180° non inclus) d'un point dans le plan euclidien. [0027] Par convention, cette demande utilise des angles définis en degrés mais il est aussi tout à fait possible d'utiliser d'autres unités, tel que le radian, le nombre de tours, le pourcentage ou le nombre de bits significatifs par exemple.
[0028] Une somme pondérée angulaire de signaux est définie ici comme une combinaison linéaire de signaux où les résultats intermédiaires et/ou finaux sont ramenés dans l'intervalle [-180 ; 180°[. En d'autres termes, il s'agit d'une formule incluant à la fois des combinaisons linéaires et l'utilisation de la fonction fw. Un exemple de somme pondérée angulaire est donné ci-dessous :
Figure imgf000010_0001
Où α1, α2 et α3 sont les paramètres de la somme pondérée angulaire, où x1, x2 et x3 sont les signaux d'entrées et où y est le signal de sortie.
[0029] Le terme « capteur de position angulaire » est défini comme suit dans la présente demande. Il s'agit d'un élément de mesure constitué d'une sonde (stator) attachée à un référentiel et d'une cible (rotor) attachée à l'organe mécanique dont on souhaite connaître l'angle mécanique θ par rapport au référentiel. Grâce à un motif inscrit dans la cible, la sonde est capable de délivrer un signal électrique α qui est proportionnel à l'angle mécanique θ de la cible par rapport au référentiel. Un tel capteur est aussi défini par son nombre de paires de pôles N qui est un nombre entier relatif différent de zéro. La valeur absolue de N correspond à la périodicité de la cible, c'est-à-dire au nombre de fois où le motif se répète sur un tour mécanique de la cible. Le signe de N permet de définir si le signal de sortie a varie dans le même sens que la grandeur d'entrée θ ou bien s'il varie en sens opposé. Enfin, la fonction de transfert entre la position mécanique θ et le signal électrique α est définie par : α = fw(N.θ) [0030] La grandeur θ est en général exprimée en degré mécanique et le signal électrique a est souvent exprimé en degré électrique. Le signal électrique a appartient à l'intervalle [-180° ; 180°[, alors que la position mécanique θ n'est pas limitée. [0031]II est important de noter qu'avec un tel capteur de position angulaire, le signal électrique α est monotone et « strictement proportionnel » au signal θ sur une course dénommée course bijective et notée
Figure imgf000011_0002
Celle-ci est égale à :
Figure imgf000011_0001
[0032] Cette course bijective ne correspond pas nécessairement à la course
Figure imgf000011_0003
applicative, notée Δθ. Selon les applications et les choix de conception, la course applicative Δθ peut être inférieure, égale ou supérieure à la course bijective
Figure imgf000011_0004
Dans le cas où la course applicative Δθ est inférieure ou égale à la course bijective alors le signal électrique a est monotone et « strictement proportionnel » sur toute la course applicative. Dans le cas où la course applicative Δθ est strictement supérieure à la course bljective
Figure imgf000012_0002
alors le signal électrique α est « proportionnel par morceau » sur la course applicative, c'est-à- dire qu'il s'agit d'un signal en dent de scie possédant une ou plusieurs discontinuités. En d'autres termes, la connaissance du signal électrique α ne permet pas de déterminer de manière univoque la position mécanique θ.
[0033] Lorsque la course applicative est supérieure à 360 degrés mécaniques, c'est-à-dire supérieure à un tour mécanique, alors il n'est pas possible de déterminer la position mécanique θ de manière univoque avec ce type de capteur (tel que défini dans la présente demande), quel que soit le nombre de paires de pôles N choisi.
[0034] Il est aussi important de noter que cette demande ne décrit pas la façon dont le signal électrique a est transmis entre les divers composants électroniques du système de mesure. Il existe en effet de nombreux protocoles de communication possibles et connus de l'Homme du métier. Souvent, dans le cadre d'une réalisation physique, les capteurs de position angulaire transmettent l'information a à une unité de traitement sous une forme codée afin de faciliter la transmission et d'optimiser la robustesse de ces signaux vis-à-vis du bruit et des diverses sources de perturbation. Par exemple, un signal électrique α peut être encodé sous la forme de deux signaux Ssin et Scos définis par :
Figure imgf000012_0001
Avec C l'amplitude des signaux, typiquement en Volt. Bien entendu, l'unité de traitement doit ensuite décoder les signaux Ssin et Scos afin de retrouver le signal électrique α. Dans l'exemple qui précède, le décodage s'effectue de la manière suivante : α = atan2d(Ssin,Scos) où atan2d est la fonction donnant la coordonnée angulaire (définie entre -180° et 180° non inclus) d'un point dans le plan euclidien. Bien entendu, il s'agit d'un exemple, et de nombreux autres systèmes d'encodage/décodage existent, tel que les protocoles PWM, SENT, Vernier, SPI... [0035]Ces capteurs de position angulaire peuvent être implémentés à l'aide de nombreuses technologies de mesures. Il est possible par exemple d'utiliser la technologie de mesure effet Hall, magnétorésistance, portes de flux, inductif, courant de Foucault, réluctance variable ou optique. [0036] Un capteur de position angulaire élémentaire est défini ici comme un cas particulier de capteur de position angulaire qui n'est pas l'assemblage de plusieurs capteurs de position angulaire.
[0037] Un capteur de position angulaire Vernier est défini ici comme un cas particulier de capteur de position angulaire qui est l'assemblage d'au moins deux capteurs de position angulaire, qui seront appelés « sous-capteurs » dans ce contexte. En effet, un assemblage de plusieurs capteurs de position angulaire permet d'aboutir à un nouveau capteur de position angulaire grâce à l'utilisation d'un algorithme de type Vernier à une variable indépendante. Nous utilisons ici le terme « à une variable indépendante » pour distinguer l'algorithme Vernier discuté dans cette partie d'un autre algorithme Vernier qui sera discuté plus loin dans ce document. Ici, le terme « variable indépendante » fait référence à la position mécanique θ de la cible.
[0038] Un tel capteur de position angulaire Vernier possède en général une précision relative nettement plus élevée que les capteurs de position angulaire le composant. Il est important de noter que la définition est récursive. En effet, les capteurs de position angulaire composant le capteur de position angulaire Vernier peuvent indifféremment être des capteurs de position angulaire élémentaires ou bien être des capteurs de position angulaire Vernier.
[0039] D'après le principe de l'effet Vernier, si les différents « sous-capteurs » possèdent Na, Nb, Nc, ... paires de pôles, alors le capteur Vernier issu de l'assemblage de ces « sous-capteurs » possède un nombre de paires de pôle N égal au plus grand commun diviseur de Na, Nb, Nc, ... .
[0040] La suite de cette description illustre le principe de l'effet Vernier (à une variable indépendante) dans le cas où on assemble deux capteurs de positions angulaires (appelés « sous-capteurs ») en un nouveau capteur de position angulaire (appelé « capteur Vernier »). On note Na et Nb les nombres de paires de pôles des deux sous-capteurs. Ces deux sous-capteurs délivrent alors les deux signaux de sortie αa et αb suivants : αa = fw(Naθ) αb = fw(Nbθ)
[0041] L'algorithme Vernier à une variable indépendante peut prendre la forme d'une somme pondérée angulaire qui combine ces deux signaux αa et αb ayant Na et Nb paires de pôles afin de délivrer en sortie un signal électrique α ayant N paires de pôles. Il est possible de démontrer que ce nombre de paires de pôle N est ici égal à :
N = pgcd(Na, Nb) où pgcd est l'opérateur « plus grand commun diviseur ». Afin de décrire plus en détail l'algorithme Vernier à une variable indépendante, plusieurs grandeurs sont définies. Pour commencer, sont définis les nombres entiers suivants :
Figure imgf000014_0001
[0042]Ces nombres na et nb correspondent aux nombres de paires de pôles des deux sous-capteurs comptés à l'intérieur de la course bijective du capteur Vernier Sont Introduits aussi les nombres entiers relatifs pa et pb, aussi
Figure imgf000014_0002
appelés coefficients de Bézout, et qui sont une solution de l'équation Diophantienne suivante : napa + nbpb = 1
[0043]Connaissant les nombres na et nb, il est possible de calculer les coefficients de Bézout pa et pb à l'aide de l'algorithme d'Euclide étendu. Par ailleurs, afin de simplifier les formules, sont définies les notations matricielles suivantes : et avec
Figure imgf000014_0003
et avec
Figure imgf000014_0004
Figure imgf000015_0001
[0044] Il est introduit aussi la matrice de covariances ∑ des erreurs des deux sous- capteurs :
Figure imgf000015_0002
où σa et σb sont les écarts-types des erreurs des deux sous-capteurs, exprimés en degré électrique. Et où rab est le coefficient de corrélation des erreurs des deux sous-capteurs et est compris entre -1 et 1. Cette matrice ∑ contient l'information a priori connue sur l'erreur des sous-capteurs. A défaut d'information a priori, il suffit de choisir ∑ = Id, où Id est la matrice identité. Par ailleurs, cette matrice n'a pas besoin d'être connue de manière « absolue », c'est-à-dire qu'elle peut être estimée à un facteur multiplicatif près, sans que cela ne change les résultats de l'algorithme Vernier.
[0045] L'algorithme Vernier à une variable indépendante prend en entrée les signaux pour délivrer en sortie le signal électrique α. L'algorithme Vernier à une
Figure imgf000015_0003
variable indépendante peut être défini selon diverses variantes ou formulations équivalentes entre elles. Par exemple, cet algorithme peut être défini par la somme pondérée angulaire donnée par la formule suivante :
Figure imgf000015_0004
[0046] Où l'exposant t décrit l'opération matricielle « transposée ». Il est possible de démontrer que ce signal électrique a est égal à fw(Nθ ), ce qui est bien la caractéristique d'un capteur de position angulaire à N paires de pôle.
[0047]Afin de garder les équations précédentes simples, il n'a pas été modélisé à l'intérieur de celles-ci les différentes sources d'erreur. Bien entendu, en pratique, les erreurs de mesure ne sont jamais identiquement nulles. Et il faut savoir qu'il est possible de démontrer que l'erreur relative contenue dans le signal électrique α est beaucoup plus faible que les erreurs relatives contenues dans les signaux αa et αb. Ce gain en précision est l'un des grands avantages de l'effet Vernier. Et ce gain en précision est d'autant plus important que la matrice de covariance ∑ est bien estimée. Un autre avantage de l'effet Vernier est sa capacité à réaliser des autodiagnostics afin d'être en mesure de détecter certaines défaillances et ainsi d'améliorer la sûreté de fonctionnement du système global.
[0048]Comme il existe différentes variantes et différentes formulations de l'algorithme Vernier à une variable indépendante, la présente invention ne se limite pas à la variante et à la formulation énoncée ci-dessus.
[0049] Il est à noter que l'algorithme Vernier à une variable indépendante proposé ici fait usage de la matrice de covariance ∑ afin de maximiser la précision du signal de sortie. Il s'agit d'une amélioration par rapport aux algorithmes Vernier classique à une variable indépendante.
[0050] L'objet de l'invention concerne un système de détection 1 d'une direction 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 permet de mesurer le couple et l'angle volant absolu multi tours d'une direction assistée électrique de type « colonne ». Bien entendu, le système de détection est aussi adapté à d'autres architectures de direction assistées électriques, tel que par exemple les directions de type « simple pignon », de type « double pignon » ou de type « courroie ». Par ailleurs, la présente invention peut aussi être utilisée sur la direction d'un véhicule pour laquelle le volant est déconnecté mécaniquement des roues (système «steer by wire »). De même, selon un mode de réalisation moins performant, le système de détection selon l'invention peut mesurer l'angle volant absolu sur moins d'un tour mécanique.
[0051]La Figure 1 représente le système de détection 1 de la présente invention appliquée à une direction assistée électrique de type colonne 2. Cette direction 2 comporte un moteur électrique 3 pourvu d'un réducteur 4 de tous types connus ayant un rapport de réduction Rred, appliquant un couple à la direction du véhicule, à savoir la colonne de direction 5. La colonne de direction 5 est reliée à une de ses extrémités au volant du véhicule 6 et à l'autre extrémité à la crémaillère (non représentée) servant à faire tourner les roues du véhicule. Classiquement, le volant 6 peut tourner d'environ trois tours d'une extrémité gauche à une extrémité droite. La première grandeur mécanique (variable indépendante) à mesurer est l'angle volant absolu multi-tours θ2 de la colonne 5 (du côté volant par convention).
[0052] 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 de rigidité G connue est réalisée de 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 engendre une déformation angulaire notée θshift. Le couple T est la deuxième grandeur mécanique (variable indépendante) à mesurer. [0053]0n note aussi θι l'angle mécanique du rotor du moteur électrique 3. D'après ce qui précède, les relations mathématiques entre les deux grandeurs mécaniques indépendantes θ2,Τ et les angles mécaniques dépendants θ1, θshift peuvent être modélisées de la façon suivante :
Figure imgf000017_0001
et avec θ1 - Rred(θ2 + θshift) [0054] Conformément à l'invention, le système de détection 1 comporte :
- un premier capteur de position angulaire 11 possédant N1 paires de pôles où N1 est un nombre entier relatif différent de zéro. Ce premier capteur de position angulaire 11 mesure l'angle du rotor du moteur électrique 3 et délivre un premier signal α1. Il est à noter que ce premier capteur de position angulaire 11 est généralement disponible dans une direction assistée puisqu'il est nécessaire au pilotage du moteur électrique 3 de la direction assistée ;
- un deuxième capteur de position angulaire 12 possédant N2 paires de pôles où N2 est un nombre entier relatif différent de zéro. Ce deuxième capteur de position angulaire 12 est monté du côté de la barre de torsion qui est le côté opposé à celui où se trouve le réducteur 4. Ce capteur mesure l'angle θ2 et délivre un second signal α2. [0055]Selon une variante avantageuse de réalisation, uniquement deux capteurs de position angulaire 11, 12 sont utilisés dans le cadre de l'invention. En d'autres termes, selon cette variante avantageuse de réalisation, le système de détection 1 comporte au niveau des capteurs de position angulaire, uniquement deux capteurs de position angulaire selon la définition donnée ci-avant.
[0056]II est à noter que ces deux capteurs de position angulaire mesurent des angles par rapport au châssis du véhicule. En d'autres termes, les sondes de ces deux capteurs de position angulaire 11, 12 sont fixées au châssis du véhicule. Les premier et deuxième signaux α1, α2 générés respectivement par le premier et le deuxième capteur de position angulaire 11, 12 sont égaux à α1 = fw(N1· θ1) α2 = fw(N2. θ2)
[0057] Il suit de ce qui précède que chacun des signaux α1, α2 est compris dans l'intervalle [-180° ; 180°[, ce qui n'est en général pas le cas pour les angles mécaniques θ1, θ2.
[0058]Conformément à l'invention, le système de détection 1 comporte également une unité de traitement 15 utilisant un algorithme Vernier à deux variables indépendantes effectuant une somme pondérée angulaire qui utilise comme signaux d'entrées et de mesure, le premier signal α1 et le deuxième signal α2 et configurée pour effectuer des calculs pour produire en sortie un premier signal calculé proportionnel à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique θ2 (correspondant à la première variable indépendante) et pour produire en sortie un deuxième signal calculé
Figure imgf000018_0001
proportionnel au couple appliqué T (correspondant à la deuxième variable indépendante). 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. [0059]Selon une variante avantageuse de réalisation, l'unité de traitement utilise l'algorithme Vernier à deux variables indépendantes prenant en entrée uniquement le premier signal α1 et le deuxième signal α2 pour produire un premier signal calculé
Figure imgf000019_0001
proportionnel à l'angle volant absolu θ2 et pour produire un deuxième signal calculé
Figure imgf000019_0002
proportionnel au couple T.
[0060]L'unité de traitement 15 utilise un algorithme Vernier à deux variables indépendantes qui possède des similarités avec le principe de l'algorithme Vernier à une variable indépendante décrit ci-dessus. Toutefois, l'unité de traitement 15 effectue dans le cadre de l'invention un traitement différent dans la mesure où l'unité de traitement 15 estime ici deux variables indépendantes que sont l'angle volant absolu multi-tours θ2 et le couple T. L'unité de traitement 15 effectue un calcul dénommé ici algorithme Vernier à deux variables indépendantes avec comme première variable indépendante, l'angle volant absolu multi-tours θ2 et avec comme deuxième variable indépendante, le couple T. Cet algorithme Vernier à deux variables indépendantes combine en tant que signaux d'entrée de mesure, le premier signal
Figure imgf000019_0004
et le deuxième signal
Figure imgf000019_0005
pour délivrer deux signaux de sortie
Figure imgf000019_0003
proportionnels aux deux variables indépendantes θ2 et T. Selon la variante avantageuse de réalisation, cet algorithme Vernier à deux variables indépendantes combine uniquement, en tant que signaux d'entrée de mesure, le premier signal α1 et le deuxième signal α2. Afin de décrire plus en détail cet algorithme Vernier à deux variables indépendantes, il est défini plusieurs grandeurs. Sont introduits ainsi les nombres p1, p2, Nturns et y qui doivent être choisis par le concepteur du système de mesure de tel sorte que l'équation suivante soit vérifiée :
(RredN1p1 + N2p2).Nturns = 1 + y où les nombres p1 et p2 doivent être des entiers relatifs et où Nturns et y sont des nombres réels. Le nombre y correspond à l'erreur de gain que l'on autorise dans le système afin de faciliter le dimensionnement du système, c'est-à-dire afin de faciliter le choix de p1, p2 et Nturns. Par conséquent, la valeur absolue de y doit être minimisée le plus possible afin de limiter les erreurs de gain dans le système. En pratique, il est souvent possible de choisir y = 0. Cependant, dans certains cas particuliers, lorsque Rred est un nombre fractionnaire trop complexe (dénominateur très grand) ou bien lorsque Rred est un nombre réel, alors il est souvent préférable d'introduire une légère erreur de gain y afin de faciliter le choix de p1, p2 et Nturns. Il s'agit d'un compromis qui peut être acceptable tant que y reste faible. Notons par ailleurs que cette erreur de gain est potentiellement compensable en fin de calcul.
[0061] Le nombre Nturns a une signification physique car il correspond au nombre de tours mécaniques de l'arbre 5 pour lequel la mesure de l'angle volant sera bijective. Dis autrement, la plage de mesure bijective pic-pic de l'angle volant
Figure imgf000020_0001
θ2 est égale à :
Figure imgf000020_0002
[0062]Avec les définitions précédentes, il est défini les nombres entiers n1 et n2 comme suit :
Figure imgf000020_0003
où round est la fonction « arrondi » qui transforme un nombre réel en l'entier le plus proche. Ces nombres n1 et n2 correspondent aux nombres de paires de pôles de chaque capteur compté à l'intérieur de la course bijective de l'angle
Figure imgf000020_0004
volant multi-tours.
[0063] Il est aussi possible de démontrer que la plage de mesure bijective pic-pic du couple est égale à :
Figure imgf000020_0005
[0064] Par ailleurs, afin de simplifier les formules, sont définis les notations matricielles suivantes : et avec
Figure imgf000020_0006
Figure imgf000020_0007
[0065] L'algorithme Vernier à deux variables indépendantes prend en entrée les deux signaux afin de délivrer en sortie les deux signaux Cet
Figure imgf000020_0009
Figure imgf000020_0008
algorithme Vernier à deux variables indépendantes peut être défini selon diverses variantes ou formulations équivalentes entre elles. Par exemple, cet algorithme peut être défini par les sommes pondérées angulaires suivantes :
Figure imgf000021_0001
[0066]0ù l'exposant t décrit l'opération matricielle « transposée ». Il doit être compris que l'unité de traitement 15 effectue la somme pondérée angulaire pour produire le premier signal calculé
Figure imgf000021_0004
qui possède la formulation ci-dessus ou une formulation équivalente.
[0067] De même, l'unité de traitement 15 effectue la somme pondérée angulaire pour produire le deuxième signal calculé qui possède la formulation ci-dessus
Figure imgf000021_0005
ou une formulation équivalente. [0068]II est possible de démontrer mathématiquement à l'erreur de mesure près, au signe de pente près, et à l'erreur de pente y près, que
Figure imgf000021_0006
est égal à θ2 et que
Figure imgf000021_0007
est égal à T, à condition que θ2 appartienne à l'intervalle et que θshift
Figure imgf000021_0002
appartienne à l'intervalle En d'autres termes, l'unité de traitement 15
Figure imgf000021_0003
considère que le premier signal calculé
Figure imgf000021_0010
correspond à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique θ2 et que le deuxième signal calculé
Figure imgf000021_0011
correspond au couple appliqué T.
[0069] Lorsqu'une ou plusieurs de ces conditions n'est pas respectée, les estimateurs peuvent potentiellement être des signaux en dent de scie, c'est-à-dire des
Figure imgf000021_0008
signaux non bijectifs possédant une ou plusieurs discontinuités. Selon les applications visées et le nombre de discontinuités résiduelles, le calculateur de la direction assistée électrique peut fonctionner normalement malgré cette non bijectivité car il possède parfois d'autres estimateurs et d'autres sources d'informations en provenance d'autres capteurs du véhicule qui lui permettent de lever les indéterminations restantes. En pratique, il semble envisageable de travailler avec un estimateur d'angle volant qui possède un nombre très faible de discontinuités résiduelles. Pour ce qui est de l'estimateur de couple pour
Figure imgf000021_0009
éviter que la déformation angulaire θshift de la barre de torsion sorte de l'intervalle il est envisageable d'ajouter des butées mécaniques au
Figure imgf000022_0001
niveau de la barre de torsion 7 afin que la déformation angulaire de la barre de torsion 7 ne puisse pas dépasser une valeur prédéfinie par ces butées mécaniques. Cette technique rend impossible la mesure de très forts couples car l'estimateur de couple f va saturer pour les très fortes valeurs absolues de couple. Mais cette technique évite de créer des indéterminations au niveau du système de mesure. Par ailleurs, la loi de commande de la direction assistée électrique a surtout besoin de connaître le couple au voisinage de 0 N.m. Par conséquent, il n'est pas toujours pénalisant d'avoir un estimateur de couple f qui sature pour de très fortes valeurs de couple. De plus la valeur de saturation de l'estimateur de couple T peut être ajustée au besoin en jouant sur la valeur de la rigidité de la barre de torsion.
[0070]Un point important à noter est que pour avoir un capteur d'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique (Nturns > 1), il est indispensable d'avoir un rapport de réduction Rred non entier. Dans le cas le plus simple et le plus courant où y = 0, cela se comprend à l'aide de la contrainte déjà définie plus haut : avec N1, p1, N2, p2 entiers relatifs
Figure imgf000022_0002
[0071]Lorsque Nturns > 1, on voit bien que la seule façon de respecter cette contrainte est d'avoir un rapport de réduction Rred non entier. Cela est généralement le cas dans les directions assistées électriques. Pour être absolu sur plusieurs tours de volant (dès la 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.
[0072] 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 θ2 et le couple appliqué T sont déterminés à partir du premier signal α1 généré par le premier capteur de position angulaire 11 et du deuxième signal α2 généré par le deuxième capteur de position angulaire 12.
[0073] Les capteurs complexes et coûteux de l'art antérieur sont remplacés par des capteurs de position angulaire beaucoup plus simples et par un traitement de signal spécifique. Ce remplacement a été rendu possible grâce à la réutilisation astucieuse du premier signal 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 4 du moteur électrique 3 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. 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.
[0074]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, dans une application donnée, les signaux
Figure imgf000023_0001
appartiennent à une plage de valeur admissible préalablement connue. Ainsi, si à n'importe quel instant, l'un de ces signaux sort de sa
Figure imgf000023_0002
plage admissible, alors l'unité de traitement 15 délivre un signal d'alerte.
[0075] Pour illustrer l'objet de l'invention, on défini Δθ2 comme étant la plage de variation pic-pic de l'angle volant de référence θ2 à mesurer demandée par le cahier des charges. Et on définit ΔT comme étant la plage de variation pic-pic du couple T à mesurer demandée par le cahier des charges. On suppose ici que les estimateurs
Figure imgf000023_0003
doivent être bijectifs sur toute la course Δθ2 et ΔT, c'est-à- dire que le calculateur de la direction assistée électrique ne possède aucune autre information pour lever une éventuelle indétermination résiduelle. Le dimensionnement d'un tel système implique donc de trouver les paramètres Rred,
G, N1, N2, p1 p2, Nturns et Y respectant l'ensemble des contraintes suivantes :
Figure imgf000024_0001
où
Figure imgf000024_0002
sont les plages de mesures bljectives pic-pic du système de mesure données par les formules précédentes.
[0076]Si on suppose que le cahier des charges impose Δθ2=1000° mec et ΔT=15 N.m, alors une solution possible à ce problème de dimensionnement est la suivante :
- G = 3 N.m/°
- Rred = 61/3 - Ν1 = 1
- N2 = 1 - p1 = 1
- p2 = -20 Nturns = 3
- y = 0
[0077] Il est aisé de montrer avec les équations précédentes qu'un tel dimensionnement abouti à une plage de mesure
Figure imgf000024_0003
N.m. Ainsi toutes les contraintes de dimensionnement ont bien été respectées. [0078] Une modélisation numérique permet de montrer que le premier signal calculé et le deuxième signal calculé correspondent respectivement à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique θ2 et au couple appliqué T, comme cela apparaît sur les Fig. 4 et 5.
[0079] Il est à noter que les Fig. 4 et 5 illustrent des simulations réalisées sans bruit. D'autres simulations en présence de bruit ont été réalisées. Ces simulations ont montré que la présente invention est robuste vis-à-vis de ces bruits, y compris au niveau des angles mécaniques où les premier et deuxième signaux α1 et α2 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 malgré la présence de ces discontinuités. L'utilisation de l'algorithme Vernier à deux variables indépendantes permet même d'améliorer grandement le ratio signal sur bruit en sortie.
[0080]II faut cependant noter que dans le cas où le deuxième capteur de position angulaire 12 serait un capteur de position angulaire élémentaire, alors le ratio signal sur bruit serait en pratique souvent insuffisant pour l'estimateur de couple T, malgré le gain en précision apporté par l'algorithme Vernier à deux variables indépendantes. C'est la raison pour laquelle il est souvent en pratique souhaitable d'utiliser un capteur de position angulaire Vernier pour implémenter le deuxième capteur de position angulaire 12. C'est-à-dire qu'il est en général préférable que le deuxième capteur de position angulaire 12 soit lui-même l'assemblage de deux capteurs de position angulaire 12a et 12b, dénommés « sous-capteurs » dans ce contexte. Ces deux sous-capteurs 12a et 12b délivrent les signaux α2a et α2b respectivement. Dans ce cas de figure, le signal α2 est obtenu à l'aide de l'algorithme Vernier à une variable indépendante appliqué aux signaux α2a et α2b. [0081]0n note N2a le nombre de paires de pôles du capteur de position angulaire
12a, et on note N2b le nombre de paires de pôles du capteur de position angulaire 12b. Pour que l'assemblage de ces deux sous-capteurs aboutisse à un capteur de position angulaire 12 ayant les N2 paires de pôles souhaité, il suffit de choisir un couple de nombres N2a et N2b respectant la contrainte suivante : N2 = pgcd(N2a , N2b) [0082]0ù pgcd est l'opérateur « plus grand commun diviseur ». Pour rappel, dans l'exemple précédent, il avait été choisi N2 = 1 lors du dimensionnement du capteur de position angulaire 12. Un tel capteur peut donc par exemple être implémenté sous la forme d'un capteur de position angulaire Vernier qui est l'assemblage d'un capteur de position angulaire 12a ayant un nombre de paires de pôles N2a = 10 et d'un capteur de position angulaire 12b ayant un nombre de paires de pôles N2b = 11. En effet, le plus grand commun diviseur de 10 et 11 est bien égal à 1.
[0083] Le fait d'implémenter un ou plusieurs capteurs de position angulaire sous la forme d'un capteur de position angulaire Vernier permet d'améliorer la précision des estimateurs ainsi que d'améliorer la sûreté du système global grâce
Figure imgf000026_0001
aux outils d'autodiagnostics de l'algorithme Vernier à une variable indépendante.
[0084] L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système de détection pour une direction (2) d'un véhicule permettant la mesure du couple (T) et de l'angle volant absolu (θ2), cette direction comportant une barre de torsion (7) et étant munie d'un moteur électrique (3) pourvu d'un réducteur (4), ce système de détection comportant :
- un premier capteur de position angulaire (11) possédant N1 paires de pôles où N1 est un nombre entier relatif différent de zéro, ce premier capteur de position angulaire (11) mesurant l'angle du moteur électrique (3) et délivrant un premier signal (α1) ;
- un deuxième capteur de position angulaire (12) possédant N2 paires de pôles où N2 est un nombre entier relatif différent de zéro, ce deuxième capteur de position angulaire (12) mesurant l'angle de la direction du côté de la barre de torsion qui est le côté opposé à celui où se trouve le réducteur (4), et délivrant un deuxième signal (α2) ;
- et une unité de traitement (15) utilisant un algorithme Vernier à deux variables indépendantes prenant en entrée le premier signal (α1) et le deuxième signal (α2) pour produire en sortie un premier signal calculé
Figure imgf000027_0001
proportionnel à l'angle volant absolu (θ2) correspondant à la première variable indépendante et pour produire en sortie un deuxième signal calculé (î) proportionnel au couple (T) correspondant à la deuxième variable indépendante.
[Revendication 2] Système selon la revendication précédente, selon lequel l'unité de traitement (15) considère que le premier signal calculé
Figure imgf000027_0002
correspond à l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique (θ2) et que le deuxième signal calculé
Figure imgf000027_0003
correspond au couple appliqué (T).
[Revendication 3] Système selon l'une des revendications précédentes, selon lequel l'unité de traitement (15) produit le premier signal calculé (θ2) qui est tel que :
Figure imgf000028_0001
avec fw la fonction mathématique en dents de scie et de pente égale à 1, où l'exposant t décrit l'opération matricielle « transposée », avec avec
Figure imgf000028_0002
avec avec n1 = round(RredN1Nturns), avec n2 =
Figure imgf000028_0003
Figure imgf000028_0004
round(N2 Nturns), où Rred est le rapport de réduction du réducteur (4), et où les paramètres p1, p2, Nturns et y doivent être choisis de tel sorte à ce que p1 et p2 soient des entiers relatifs et de tel sorte à ce que l'équation suivante soit vérifiée :
(RredN1p1 + N2p2).Nturns = 1 + y
[Revendication 4] Système selon l'une des revendications 1 à 2, selon lequel l'unité de traitement (15) produit le deuxième signal calculé qui est
Figure imgf000028_0008
tel que :
Figure imgf000028_0005
avec fw la fonction mathématique en dents de scie et de pente égale à 1, où l'exposant t décrit l'opération matricielle « transposée », avec avec
Figure imgf000028_0006
avec n1 = round(RredN1Nturns), avec n2 = round(N2Nturns), où
Figure imgf000028_0007
Rred est le rapport de réduction du réducteur (4), où G est la rigidité de la barre de torsion (7) et où les paramètres p1, p2, Nturns et y doivent être choisis de tel sorte à ce que p1 et p2 soient des entiers relatifs et de tel sorte à ce que l'équation suivante soit vérifiée :
(RredN1p1 + N2p2).Nturns = 1 + y
[Revendication 5] Système selon l'une des revendications précédentes, selon lequel l'unité de traitement (15) vérifie que l'ensemble des signaux mesurés et calculés appartiennent à un ensemble de valeurs admissibles, l'unité de traitement (15) délivrant un signal d'alerte lorsque l'ensemble des signaux mesurés et calculés n'appartient pas à l'ensemble des valeurs admissibles.
[Revendication 6] Système selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le premier capteur de position angulaire (11) et/ou le deuxième capteur de position angulaire (12) sont des capteurs de position angulaire de type effet Hall, magnétorésistance, portes de flux, inductif, à courant de Foucault, réluctance variable ou optique.
[Revendication 7] Système selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le premier capteur de position angulaire (11) et/ou le deuxième capteur de position angulaire (12) sont des capteurs de position angulaire Vernier ou élémentaires.
[Revendication 8] Système selon l'une des revendications précédentes, selon lequel la barre de torsion (7) comporte des butées mécaniques afin que la déformation angulaire de la barre de torsion ne puisse pas dépasser une valeur prédéfinie par ces butées mécaniques.
[Revendication 9] Système selon l'une des revendications précédentes, selon lequel l'unité de traitement (15) utilise un algorithme Vernier à deux variables indépendantes prenant en entrée uniquement le premier signal (α1) et le deuxième signal (α2) pour produire un premier signal calculé
Figure imgf000029_0001
proportionnel à l'angle volant absolu (θ2) et pour produire un deuxième signal calculé proportionnel au couple (T).
Figure imgf000029_0002
[Revendication 10] Direction équipée du système de détection (1) conforme à l'une des revendications 1 à 9, qui exécute une commande de direction en fonction de l'angle volant absolu sur plus d'un tour mécanique (θ2) et du couple (T).
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