FR3076529A1 - Procede de compensation de deviation de trajectoire au freinage avec une direction assistee - Google Patents
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Abstract
Procédé pour un système de direction assistée de véhicule automobile délivrant sur la direction un couple piloté par un calculateur, de compensation de déviation de trajectoire du véhicule lors des freinages de ce véhicule, qui à partir d'une demande d'activation du procédé pendant un freinage (20), dans une première étape (22) calcule un couple de correction brut (32) prenant en compte la vitesse du véhicule (30), un taux de lacet de ce véhicule (24), et un signal représentant l'effort appliqué par la direction sur les roues directrices (28).
Description
PROCEDE DE COMPENSATION DE DÉVIATION DE TRAJECTOIRE AU FREINAGE AVEC UNE DIRECTION ASSISTEE
La présente invention concerne un procédé de compensation de déviation de trajectoire lors des freinages d’un véhicule automobile, par le système de direction assistée de ce véhicule, ainsi qu’un système de direction assistée comportant des moyens mettant en oeuvre un tel procédé de compensation.
Certains véhicules automobiles comportent un système de direction assistée piloté par un calculateur, comprenant une motorisation délivrant une force ou un couple sur la direction du véhicule, qui dépend du couple appliqué par le conducteur sur le volant de direction mesuré par un capteur d’intention du conducteur, afin de fournir une partie de l’effort nécessaire pour le pivotement des roues directrices.
En particulier le système de direction assistée peut comporter un ou plusieurs moteurs électriques pilotés par le calculateur, délivrant un couple moteur qui peut s’appliquer de différentes manières sur la colonne de direction ou sur le boîtier de direction.
Par ailleurs lors d’un freinage du véhicule, ce freinage peut générer par un effet de dissymétrie du véhicule un effort qui tend à entraîner sa déviation d’un côté ou de l’autre.
En particulier les capacités de freinage des roues peuvent être légèrement différentes sur les deux côtés du véhicule, à cause de variations de fonctionnement des systèmes de freinage de chaque roue, ou de variations des pressions de commande appliquées dessus.
La géométrie des trains roulants ou le fonctionnement des systèmes de suspension comprenant les ressorts et les amortisseurs, peuvent aussi présenter des petits écarts d’un côté et de l’autre du véhicule, suite à des dispersions de fabrication.
Les masses du véhicule et les masses embarquées dans ce véhicule peuvent aussi présenter des répartitions différentes, notamment avec un conducteur seul chargeant plus un côté de ce véhicule, ou des passagers chargeant plus l’autre côté.
La déviation au freinage du véhicule dépend aussi du type de train avant et arrière utilisé, certaines géométries de train roulant étant plus sensibles à ces déviations que d’autres.
Ces différentes raisons peuvent entraîner une déviation du véhicule lors des freinages, qui s’amplifie généralement pour des freinages prononcés ou des vitesses élevées. En particulier un freinage d’urgence avec des vitesses élevées, par exemple supérieures à 100 km/h, peut causer une déviation du véhicule qui surprend le conducteur en générant une impression de manque de précision de la direction, et d’insécurité.
Le conducteur doit alors appliquer un effort sur le volant de direction pour corriger la trajectoire, qui ajoute un stress malvenu en particulier dans des situations d’urgence.
La présente invention a notamment pour but d’éviter ces inconvénients de la technique antérieure.
Elle propose à cet effet un procédé pour un système de direction assistée de véhicule automobile délivrant sur la direction un couple piloté par un calculateur, de compensation de déviation de trajectoire du véhicule lors des freinages de ce véhicule, ce procédé étant remarquable en ce qu’à partir de sa demande d’activation pendant un freinage, dans une première étape il calcule un couple de correction brut prenant en compte la vitesse du véhicule, un taux de lacet de ce véhicule, et un signal représentant l’effort appliqué par la direction sur les roues directrices.
Un avantage de ce procédé de compensation est que de manière simple et économique, sans ajouter d’équipement dans le véhicule, en utilisant des signaux disponibles, la première étape en prenant en compte les variations du taux de lacet et la force appliquée par les roues directrices sur le boîtier de direction, en déduit l’intensité de la déviation de trajectoire, et un couple de correction brut qui serait nécessaire.
La deuxième étape permet de sécuriser ce couple de correction brut en évitant une amplification du phénomène de déviation par une correction appliquée dans le mauvais sens. On obtient de manière automatique un effort généré par la direction assistée s’opposant au moins en partie à la dérive de trajectoire, qui rassure le conducteur et améliore la sécurité.
Le procédé de compensation selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
Avantageusement, la demande d’activation du procédé utilise des signaux internes au système de direction assistée, et des signaux externes provenant du réseau de bord du véhicule comprenant des informations sur le fonctionnement de ce véhicule, pour établir cette demande d’activation.
Avantageusement, la première étape établit un premier couple de correction dépendant de l’effort appliqué par la direction, à partir d’une première cartographie, afin de réduire cet effort appliqué.
Avantageusement, la première étape établit un deuxième couple de correction dépendant du taux de lacet, à partir d’une deuxième cartographie.
Avantageusement, le taux de lacet est filtré pour atténuer certaines fréquences.
Avantageusement, la première étape établit un troisième couple de correction dépendant de la dérivée du taux de lacet, à partir d’une troisième cartographie, afin de réduire la dérivée de ce taux de lacet.
Dans ce cas, avantageusement le procédé effectue une filtration de la dérivée du taux de lacet avant de l’utiliser pour la troisième cartographie. On élimine par cette filtration certaines fréquences non désirables de ce signal.
Avantageusement, le procédé prend en compte la vitesse du véhicule pour établir les premier, deuxième et troisième couples de correction. Cette prise en compte permet d’établir une correction dynamique dépendant de l’évolution de la vitesse du véhicule.
Avantageusement, dans une deuxième étape le procédé calcule un couple de correction sécurisé appliqué par le système de direction assistée, en fixant au couple de correction brut des limites.
Dans ce cas, avantageusement le couple de correction sécurisé est établi en fixant au couple de correction brut une limite supérieure et une limite inférieure, dépendant chacune du signe et du niveau du signal de l’effort appliqué par la direction.
De plus, avantageusement chaque limite supérieure ou inférieure comporte un niveau de valeur donné pour un couple de correction de sens opposé à celui de l’effort appliqué par la direction, et un niveau de valeur plus petit que ce niveau de valeur donné pour un couple de correction de même sens. De cette manière on évite des fortes corrections dans le même sens qui amplifieraient la déviation. L’invention a aussi pour objet un système de direction assistée de véhicule automobile, comportant des moyens mettant en oeuvre un procédé de compensation comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d’une direction de véhicule automobile mettant en oeuvre un procédé de compensation selon l’invention ; - la figure 2 est un logigramme présentant le fonctionnement de ce procédé de compensation ; - la figure 3 est une cartographie présentant plusieurs courbes de couple de correction brut en fonction de l’effort appliqué par la direction ; et - la figure 4 présente le principe de fonctionnement de la deuxième étape de ce procédé.
La figure 1 présente un boîtier de direction 2 comportant une crémaillère disposée transversalement dans le véhicule, dont chaque extrémité est reliée par une biellette 4 à un moyeu de roue avant 6 pour le faire pivoter en assurant la direction du véhicule.
Une colonne de direction équipée d’un volant 8 manoeuvré par le conducteur, reliée au boîtier 2, comporte un capteur d’effort 10 appliqué par le conducteur sur cette colonne, constituant un dispositif de mesure de l’intention du conducteur.
Une motorisation électrique 12 comporte un moteur électrique délivrant un couple d’assistance sur le boîtier de direction 2, qui complète l’effort délivré par le conducteur sur le volant 8. En variante la motorisation électrique 12 peut comporter plusieurs systèmes de motorisation indépendants, travaillant en parallèle, pour réaliser une redondance assurant la sécurité en cas de défaillance d’une de ces motorisations.
Un calculateur 16 reçoit le signal fourni par le capteur d’effort 10 ainsi que différentes informations sur le fonctionnement du véhicule 14, pour établir une consigne de couple transmise à la motorisation électrique 12, afin d’appliquer ce couple d’assistance sur le boîtier de direction 2.
En retour le calculateur 16 calcule à partir des différentes mesures qu’il effectue, un signal représentant l'effort appliqué par la direction 2 sur les roues directrices 6, lui servant à établir la consigne de couple de la motorisation électrique 12.
La figure 2 présente dans une étape préliminaire 20 une fonction d’estimation d’une déviation de trajectoire pendant un freinage en cours, qui entraîne la construction d’un signal de demande d’activation du procédé de compensation. La fonction d’estimation de déviation de trajectoire utilise en particulier des signaux internes à la direction assistée, et des signaux externes provenant du réseau de bord du véhicule transmettant différentes informations sur le fonctionnement de ce véhicule.
En particulier l’estimation d’une déviation de trajectoire peut être établie à partir d’une détection d’une vitesse du véhicule élevée, et d’un freinage puissant, mesuré par exemple par le couple de freinage appliqué sur les freins des roues, ou par une forte accélération longitudinale négative indiquée par une centrale à inertie. L’estimation de déviation peut aussi être donnée par un signal venant d’une fonction de contrôle de stabilité du véhicule, appelée « ESP pour « Electronic Stability Program » en langue anglaise.
Dans ce cas on a un risque important de déviation de trajectoire, et la fonction d’estimation de déviation envoie un signal au niveau 1 à une fonction de calcul de couple de correction 18, lui demandant de calculer la correction de trajectoire.
La fonction de calcul de couple de correction 18 réalise dans une première étape 22 la réception du signal d’effort appliqué par la direction 28, et la réception d’un signal de taux de lacet du véhicule 24 correspondant à la vitesse de rotation du véhicule par rapport à un axe vertical, donnée par une centrale à inertie présente notamment pour le fonctionnement d’une fonction de contrôle de stabilité du véhicule, puis effectue le calcul de dérivée 26 de ce taux de lacet. On notera que le taux de lacet dépend de l’inclinaison des roues directrices, et de la vitesse linéaire du véhicule.
Avantageusement on filtre le taux de lacet brut pour atténuer certaines fréquences.
La première étape 22 comporte ensuite le calcul d’un premier couple de correction dépendant de l’effort appliqué par la direction 28, d’un deuxième couple de correction dépendant du taux de lacet du véhicule 24, et d’un troisième couple de correction dépendant de la dérivée de ce taux de lacet. Ces trois couples calculés sont additionnés pour former un couple de correction brut 32.
Le couple de correction dépendant de l’effort appliqué par la direction 28 est calculé à partir d’une première cartographie dépendant de ce signal de force, qui peut comporter un paramétrage, en fonction par exemple de la vitesse du véhicule, pour adapter au mieux ce couple de correction.
En ligne droite l’effort appliqué par la direction 28 est nul, l’arrivée d’une déviation compensée par un maintien du volant par le conducteur, est détectée par une montée de cet effort, que le couple de correction dépendant de l’effort va tendre à réduire pour aider le conducteur.
La figure 3 présente une cartographie comprenant en fonction de l’effort appliqué par la direction 28, trois courbes 62, 64, 66 donnant le couple de correction dépendant de cet effort 60.
La première courbe 62 donne aucun couple de correction jusqu’à un seuil d’effort de direction, puis une montée rapide de correction qui se stabilise ensuite à une valeur faiblement croissante. La deuxième courbe 64 donne un couple de correction directement proportionnel à l’effort de direction. La troisième courbe 66 donne un couple de correction présentant une tangente verticale au début de l’effort de direction 28, puis une pente qui se réduit progressivement pour finir par une valeur faiblement croissante.
On obtient pour la première courbe 62 une correction retardée après une certaine montée de l’effort appliqué par la direction 28, pour la deuxième courbe 64 une correction immédiate proportionnelle, et pour la troisième courbe 66 une correction anticipée qui démarre fortement dès le début de cet effort. Ces différentes courbes présentent une correction qui est de plus en plus intrusive.
Le couple de correction dépendant du taux de lacet est calculé à partir d’une deuxième cartographie dépendant de ce signal de taux de lacet. La dérivée du taux de lacet 24 donnée par le calcul de dérivée 26, est filtrée pour atténuer des fréquences et obtenir un signal utilisé dans une troisième cartographie qui donne le couple de correction dépendant de la dérivée.
Si la déviation de trajectoire n’est pas compensée complètement par le couple de correction dépendant de l’effort appliqué par la direction 28, on obtient un taux de lacet 24 qui augmente, ce qui justifie le deuxième couple de correction dépendant de ce taux de lacet.
La compensation de déviation peut fonctionner dans un virage, dans ce cas on cherche à maintenir un taux de lacet constant en corrigeant une variation de ce taux.
La dérivée du taux de lacet 26 détecte une variation du taux de lacet 24, sa prise en compte permet de stabiliser le véhicule en limitant les variations de ce taux de lacet. De cette manière on cherche à maintenir un taux de lacet 24 constant.
En particulier les différents couples de correction peuvent être ajustés en fonction de la vitesse du véhicule, soit de manière globale sur le couple de correction brut 32, soit de manière indépendante sur chacun de ces couples de correction. Ces ajustements permettent d’obtenir un couple de correction brut 32 adapté à chaque vitesse du véhicule car la sévérité du phénomène de déviation du véhicule au freinage est croissante en fonction de cette vitesse.
La prise en compte de la vitesse du véhicule permet aussi de réduire dynamiquement le couple de correction brut pendant le freinage. Une vitesse décroissante pendant le freinage réduit l’intensité de la déviation du véhicule, la correction dynamique prend en compte cette réduction pour diminuer la correction et éviter une compensation de déviation trop intrusive pour le conducteur.
Une deuxième étape 34 comporte la réception du couple de correction brut 32 ainsi que du signal d’effort appliqué par la direction 28, pour établir un couple de correction sécurisé 36.
Le signe du couple de correction sécurisé 36 doit donner une force opposée à la direction de la déviation pour la corriger, afin d’éviter que ce couple de correction amplifie le phénomène de déviation.
La figure 4 présente en fonction du signal d’effort appliqué par la direction 28, présenté sur l’axe horizontal comprenant un sens positif tourné vers la droite, une limite supérieure 40 et une limite inférieure 42 formant des saturations du couple de correction brut 32 comprenant un sens positif tourné vers le haut. Ces deux sens positifs sont pour le véhicule dans la même direction.
Les deux limites supérieure et inférieure 40, 42 présentent une symétrie par rapport au point central O du graphique.
Pour la limite supérieure 40 en allant vers les valeurs positives, quand l’effort appliqué par la direction 28 est négatif, ou légèrement positif en dessous d’un premier seuil 44a, cette limite supérieure est à un niveau positif élevé 48a. Entre ce premier seuil 44a et un deuxième seuil 46a proche, la limite supérieure 40 décroît de manière linéaire, puis au-delà de ce deuxième seuil cette limite supérieure est à un niveau positif bas 50a.
De manière symétrique pour la limite inférieure 42 en allant vers les valeurs négatives, quand l’effort appliqué par la direction 28 est positif, ou légèrement négatif au-dessus d’un premier seuil 44b, cette limite inférieure et à un niveau négatif élevé 48b. Entre ce premier seuil 44b et un deuxième seuil 46b proche, la limite inférieure 42 augmente de manière linéaire, puis en dessous de ce deuxième seuil cette limite inférieure est à un niveau négatif bas 50b.
De cette manière on assure un couple de correction sécurisé 36 présentant une valeur saturée par un niveau élevé 48a, 48b quand il est dans le sens opposé à l’effort appliqué par la direction 28, ou par un niveau faible 50a, 50b quand il est dans le même sens, ce qui évite des erreurs qui amplifieraient fortement la déviation de trajectoire.
On obtient à partir de composants et de capteurs présents dans le véhicule, avec uniquement des compléments de logiciels, de manière fiabilisé et économique une compensation de déviation de trajectoire qui sécurise la conduite et rassure le conducteur.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1 - Procédé pour un système de direction assistée de véhicule automobile délivrant sur la direction (2) un couple piloté par un calculateur (16), de compensation de déviation de trajectoire du véhicule lors des freinages de ce véhicule, caractérisé en ce qu’à partir d’une demande d’activation du procédé pendant un freinage (20), dans une première étape (22) il calcule un couple de correction brut (32) prenant en compte la vitesse du véhicule (30), un taux de lacet (24) de ce véhicule, et un signal représentant l’effort appliqué par la direction sur les roues directrices (28).
- 2 - Procédé de compensation selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa demande d’activation (20) utilise des signaux internes au système de direction assistée, et des signaux externes provenant du réseau de bord du véhicule comprenant des informations sur le fonctionnement de ce véhicule, pour établir cette demande d’activation.
- 3 - Procédé de compensation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première étape (22) établit un premier couple de correction dépendant de l’effort appliqué par la direction (28), à partir d’une première cartographie, afin de réduire cet effort appliqué.
- 4 - Procédé de compensation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première étape (22) établit un deuxième couple de correction dépendant du taux de lacet (24), à partir d’une deuxième cartographie.
- 5 - Procédé de compensation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le taux de lacet (24) est filtré pour atténuer certaines fréquences.
- 6 - Procédé de compensation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la première étape établit un troisième couple de correction dépendant de la dérivée du taux de lacet (26), à partir d’une troisième cartographie, afin de réduire la dérivée de ce taux de lacet.
- 7 - Procédé de compensation selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il effectue une filtration de la dérivée du taux de lacet (26) avant de l’utiliser pour la troisième cartographie.
- 8 - Procédé de compensation selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu’il prend en compte la vitesse du véhicule (30) pour établir les premier, deuxième et troisième couples de correction.
- 9 - Procédé de compensation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans une deuxième étape (34) il calcule un couple de correction sécurisé (36) appliqué par le système de direction assistée, en fixant au couple de correction brut (32) des limites.
- 10 - Procédé de compensation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le couple de correction sécurisé (36) est établi en fixant au couple de correction brut (32) une limite supérieure (40) et une limite inférieure (42), dépendant chacune du signe et du niveau du signal de l’effort appliqué par la direction (28).
- 11 - Procédé de compensation selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque limite supérieure (40) ou inférieure (42) comporte un niveau de valeur donné (48a, 48b) pour un couple de correction de sens opposé à celui de l’effort appliqué par la direction (28), et un niveau de valeur plus petit (50a, 50b) que ce niveau de valeur donné (48a, 48b) pour un couple de correction de même sens.
- 12 - Système de direction assistée de véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens mettant en œuvre un procédé de compensation selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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