Brevet FR2801264A1 — publié le 20010525

La présente invention concerne un procédé d'évaluation de la pression ou de la course de pression dans un cylindre de frein de roue, notamment dans le cadre d'une régulation de la dynamique de roulement. L'invention concerne également une unité de com- mande pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans la régulation de la dynamique de roulement il faut une connaissance aussi précise que possible de la pression régnant dans chacun des cylindres de freins de roues pour réaliser une régulation efficace et aussi silencieuse que possible. Selon le document US 5 154 491, on connaît un procédé pour évaluer de telles pressions dans le cadre d'une régulation de la dynamique de roulement. Dans ce contexte on se reportera également au document WO 92/05986. Ce document décrit un système antiblocage à l'aide duquel on détermine un patinage de consigne à l'aide de plusieurs grandeurs de mesu- res et d'évaluations; ce patinage de consigne est alors com- paré à un patinage réel. La déviation est convertie avec d'autres grandeurs dans une pression de frein de consigne qui est alors transformée en un temps de commande de soupape. Les procédés connus se sont avérés comme relati- vement compliqués en pratique. La présente invention a pour but de développer un procédé permettant d'évaluer une pression régnant dans un cylindre de frein de roue ou une variation (course de pres- sion) qui y règne, de manière simple et de développer une unité de commande pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé par les étapes suivantes: * calcul d'un temps de commande effectif associé à un cycle de régulation actuel uVentHiRes d'un élément d'action- nement agissant sur le cylindre de frein de roue, notam- ment d'une soupape à commande PWM, sur la base d'un temps de commande uVentRad prédéterminé par un appareil de com- mande dans le cadre du cycle de régulation actuel, ou d'un temps de commande effectif associé à un système de régula- tion antérieur, et d'une course relative xVentil par rap- port à une course maximale de l'élément d'actionnement, notamment de la soupape, * calcul d'une course de pression du cylindre de frein de roue entre deux cycles de régulation successifs sur les bases suivantes: * une caractéristique pression/volume de l'élément d'actionnement qui peut être appelée par l'appareil de commande, * une différence de pression effective appliquée à l'élément d'actionnement, et * un temps de commande efficace calculé. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, cette installation ou unité de commande étant caractérisée en ce que la mémoire contient au moins un algorithme sous la forme d'un code pro- gramme et l'unité de commande exécute, selon l'algorithme, un procédé correspondant à l'une des revendications 1 à 5. Selon l'invention, on peut effectuer de manière simple et fiable en particulier dans le cadre d'une régula- tion de la dynamique de roulement, une évaluation des pres- sions produites dans les cylindres de freins de roues. Le procédé selon l'invention peut s'exécuter pour tous les sys- tèmes influençant l'effet de freinage ou toutes les régula- tions de stabilité de roulement et/ou de sécurité d'un véhicule, ou il peut être mis en oeuvre par une unité de com- mande correspondante. En particulier pour la régulation de la dynamique de roulement, qui applique des conditions de confort et de sécurité élevées, on a une régulation de patinage par une commande des soupapes d'entrée avec des étages de puissance PWM (PWM: régulation par puissance à modulation de largeur d'impulsion; ou encore des soupapes LMV, c'est-à-dire les soupapes électromagnétiques linéaires ou silencieuses); la montée de pression qui se produit ainsi dans un cylindre de frein de roue peut être évaluée avec une bonne précision. Le procédé selon l'invention et l'algorithme cor- respondant conviennent particulièrement bien pour cela. A l'aide du procédé ainsi présenté, on réalise une modularité de programme très poussée de l'algorithme de régulation de la dynamique de roulement, en particulier également en liaison avec les soupapes LMV qui réalisent l'utilisation du temps de commande de soupapes de roues comme grandeurs d'interfaces. De façon avantageuse, l'évaluation de la pression dans le cylindre de frein de roue se fait sur la base d'une pression constatée dans le cycle de régulation précédent et de la course de pression calculée dans un cycle de régulation actuel. Il est avantageux que le temps de commande prédé- terminé par l'appareil de commande et/ou par le calcul du temps de commande effectif tienne compte d'un temps d'abaissement ou de montée de courant de la soupape. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, comme condition d'exécution du procédé selon l'invention, on fixe une différence de pression minimale préréglée appliquée à la soupape. Ce moyen évite des erreurs relatives importan- tes qui se produisent dans le cas de faibles différences de pression sur la soupape et conduisent à une évaluation impré- cise de la pression. Le procédé ou l'unité de commande pour sa mise en oeuvre selon l'invention conviennent notamment pour commander une soupape d'entrée ouverte sans courant et qui alimente un cylindre de frein de roue. Le procédé selon l'invention sera décrit ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation préférentiel sous la forme d'un algorithme. Celui-ci est traité dans une unité de commande ou est enregistré sur un support de données. Dans les dessins: * la figure 1 montre un exemple de réalisation d'une instal- lation de freins électrohydrauliques appliquant le procédé de l'invention, * la figure 2 montre un ordinogramme pour la description du procédé de l'invention. La figure 1 montre un exemple de réalisation d'une installation de freins électrohydrauliques. Cette ins- tallation se compose d'un maître-cylindre de frein 1 avec un réservoir d'alimentation 10 et d'une pédale de frein 2 ac- tionnée par le conducteur. Une unité hydraulique 14 est pré- vue; elle comporte des soupapes et des dispositifs de pompe pour commander les freins de roues 16, 18, 20, 22. Un commu- tateur de pédale de frein non représenté est relié à la pé- dale de frein 2; lors de l'actionnement de la pédale de frein, ce commutateur se ferme; il est également prévu une installation de mesure non représentée pour saisir le débat- tement de la pédale de frein. Enfin, il est prévu un simula- teur de course de pédale, non représenté, qui simule une force antagoniste pour le conducteur lorsque celui-ci ac- tionne la pédale de frein. Deux circuits de frein HZ1, HZ2 sont reliés au maître-cylindre 1. Les circuits de frein HZ1, HZ2 ont pour chaque frein de roue, un modulateur de pression pour la régu- lation de la pression de freinage. Un modulateur de pression comprend chaque fois une soupape d'entrée EVHR, EVHL, EVVL, EVVR et une soupape de sortie AVHR, AVHL, AVVL, AVVR. On voit que les soupapes d'entrée sont des soupapes qui s'ouvrent en l'absence de courant et les soupapes de sortie des soupapes qui se ferment en l'absence de courant. La présente invention concerne l'évaluation de la pression ou de l'excursion de pression dans les conduites aboutissant aux différents freins de roues. Un exemple d'une soupape d'entrée ouverte en l'absence de courant permettra de présenter ci-après un algo- rithme dont le principe permet d'évaluer de manière simple cette pression dans le cadre d'une régulation de la dynamique de roulement. On donnera tout d'abord ci-après les grandeurs d'entrée de l'algorithme: LMV_b: drapeau indiquant si une régulation PWM ou LMV de la soupape d'entrée est active ou non, dpVent: différence de pression active par l'intermédiaire de la soupape d'entrée, deltaT: durée de l'abaissement du courant de la soupape d'entrée mesurée en ms, uVentRad: temps de commande de la soupape de roue émise par l'algorithme de régulation dans le cycle de régulation actuel, notamment entre 0 et 20 ms, uVentRadK1: durée de commande émise par l'algorithme de ré- gulation dans le cycle de régulation précédent, notamment comprise entre 0 et 20 ms, tastver: tension PWM émise par l'algorithme de régulation dans le cycle de régulation actuel en pourcen- tage de la tension appliquée au relais de sou- pape et qui est une grandeur de mesure disponible pour l'algorithme. Comme relais de soupape on désigne ici le simple étage de puis- sance commandant la soupape et préparant les si- gnaux de commande d'un appareil de commande pour la soupape, dpVent: différence de pression active sur la soupape d'entrée, Uvr: tension mesurée sur le relais de la soupape. La grandeur de sortie de l'algorithme est: UVentHiRes: durée de commande de soupape de roue respective. Cette durée de commande est utilisée par le module appelant de l'appareil de commande pour calculer l'excursion de pres- sion dans le cylindre de frein de roue. Dans le cadre de l'algorithme, on utilise les si- gnaux calculés suivants: toffen: temps d'ouverture effectif calculé pour la soupape en ms, deltaT: temps d'abaissement de courant calculé lorsque ce signal n'est pas disponible comme grandeur d'entrée et xVentil: course de soupape, relative, calculée rapportée à la course maximale de la soupape (0 Enfin, on utilise: P_Lmvtau: constante de temps électromagnétique de l'aimant de soupape d'entrée; P L0, P Ll, P L2, P L3, P L4: Paramètres d'application pour le calcul exact de la course de la soupape. Dans l'étape 1 on détermine tout d'abord si une différence de pression appliquée de part et d'autre de la soupape d'entrée dépasse un seuil prédéterminé qui est dans le présent cas égal à 1,0 bar. Cela garantit que l'algorithme de régulation ne s'appliquera que si la différence de pression sur la soupape d'entrée passe en dessous de ce seuil. Ce moyen a pour but d'éviter des erreurs grossières qui se pro- duisent pour de faibles différences de pression mais ne se développent pas et conduisent à une régulation globalement non fiable (on évite l'accumulation d'erreurs de calcul). Si la différence de pression est supérieure au seuil, on met à l'état un drapeau LMVb qui ne peut prendre que la valeur 0 ou 1. Au cas o la différence de pression de la soupape d'entrée dépasse le seuil, le drapeau LMVb est égal à 0 (valeur vraie) et l'algorithme dérive vers l'étape 2. Dans cette étape 2 on fixe le temps d'ouverture toffen de la soupape comme temps de commande effective de la soupape de roue UventHiRes qui dans cet exemple peut prendre des valeurs comprises entre 0 et 20 ms. UventHiRes peut prendre une va- leur obtenue dans un site de régulation antérieur ou être à l'initialisation de l'algorithme, une valeur prédéfinie par l'appareil de commande. En particulier 20 ms est la durée d'un cycle de régulation. La durée de commande de soupape de roue effective est interprétable globalement comme le temps au cours duquel la soupape d'entrée est complètement ouverte. Dans le cas d'une commande PWM ou LMV, la soupape d'entrée peut également être mise dans une position d'ouverture partielle pour que la soupape d'entrée puisse servir comme un diaphragme commandé. Pour atteindre aussi rapidement que possible un tel point de fonctionnement d'ouverture partielle il est intéressant, pour la durée du temps d'abaissement de courant deltaT de la sou- pape, de prédéfinir une valeur minimale d'alimentation en courant PWM. La réduction du temps d'ouverture effectif ou du temps de commande de la soupape ainsi produite est prise en compte pour des raisons d'abaissement du niveau de bruit en mode de régulation de patinage lors de l'évaluation de la course de pression dans le cylindre de frein de roue, avanta- geusement pour atteindre une régulation antipatinage en dou- ceur et de bonne qualité. De plus, dans l'étape 2 on calcule ou on évalue la course de soupape xVentil selon la formule xVentil = (dpVentxPL2+PL3+PL4+Uvrxtastver)/(P L0+ PLlxdpvent). La course de soupape xVentil est considérée ici par rapport à la course maximale de la soupape (xVentil in- tervient de manière linéaire dans l'évaluation d'un gradient de montée en pression; course de pression). La tension Uvr appliquée au relais de la soupape constitue ici une tension de batterie réduite et elle est essentiellement constante. Le rapport de travail tastver du relais de soupape modulé en largeur d'impulsion donne, multiplié par la tension Uvr, la tension effective appliquée au relais de la soupape. Dans l'étape 3 suivante on détermine si le temps d'abaissement de courant deltaT de la soupape est égal ou non à 0. On peut par exemple conclure qu'il y a un temps d'abaissement de courant à partir du point de fonctionnement actuel de la soupape. Pour certains points ou états de fonc- tionnement, il peut être intéressant de fixer égal à 0 le temps de réduction de courant. Ce dernier cas sera évoqué ul- térieurement. Si le temps d'abaissement de courant est supé- rieur à 0, l'algorithme passe à l'étape 9 dans laquelle on fixe toffen égal à la valeur toffen antérieure diminuée de deltaT. Dans l'étape 10 suivante on calcule le temps de com- mande efficace de la soupape UventHiRes comme produit des facteurs xVentil et toffen. Le temps de commande efficace de la soupape uVentHiRes s'interprète ici comme le temps pendant lequel un diaphragme commandé utilisé à la place de la sou- pape serait ouvert. Comme la durée du cycle de régulation de l'exemple est égale à 20 ms, dans une étape 14 suivante on limite le temps de commande efficace UventHiRes à une valeur comprise entre 0 et 20 ms. La durée de commande efficace UventHiRes ainsi obtenue permet une évaluation précise et fiable de la course de pression dpRad dans un cylindre de frein de roue associé à la soupape d'entrée considérée. L'expression " course de pression " désigne ici la différence de pression entre deux cycles de régulation successifs. Comme cela est connu en soi, dans une régulation de dynamique de roulement, à partir de la durée de commande de la soupape de roue (UventRad) d'une ca- ractéristique pression/volume enregistrée dans le texte de programme de l'appareil de commande pour le cylindre de frein de roue (pvkenn), la racine carrée de la différence de pres- sion efficace par la soupape SQRT(dpVent) et avec des cons- tantes de conversion Knorm respectives, on effectue une évaluation ou un calcul de la course de pression dans le cy- lindre de frein de roue. De façon générale, on applique la formule dpRad=pVkennxuVentRadxSQURT(dpVent)xkNorm. Cette relation peut se décomposer en deux calculs partiels de la forme Q=uVentRadxSQRT(dpVent) xkNorml et dpRad=pvKennxQxkNorm2. Dans ces formules Q représente un équivalent de volume dans le sens de l'équation de Bernoulli. Il est à remarquer que le temps de commande de soupape de roue uVentRad peut prendre des valeurs positives ou négatives; les valeurs positives sont celles qui se tra- duisent par une ouverture de la soupape d'entrée. Le calcul ci-dessus du temps de commande efficace s'applique notamment à des valeurs de commande d'une soupape d'entrée. Le cas selon lequel le temps d'abaissement de courant deltaT est égal à 0 sera traité ci-après. Dans ce cas, l'algorithme passe de l'étape 3 déjà traitée à l'étape 4. On détermine ainsi si le temps de commande du cycle actuel de l'algorithme de régulation est supérieur à 0. Au cas o à cet endroit on obtient UventRad égal 0, il en résulte que dans le cycle actuel il n'y a pas de commande de soupape d'entrée et ainsi il n'y a pas de course de pression. Si le temps de commande est supérieur à 0, on conclut que la sou- pape d'entrée a été commandée pendant le cycle actuel. Dans une étape 5 consécutive on détermine si le temps de commande UventRadK1 d'un cycle précédent était inférieur ou égal à 0. Si cela est le cas, on conclut que la soupape d'entrée a été commandée dans le cycle précédent. Dans ce cas, au cours de l'étape 6 suivante, on prend deltaT comme PLmvtau multiplié par le logarithme naturel du rapport de travail. P Lmvtau est, comme déjà indiqué, la constante de temps électromagnétique de l'électroaimant. Dans l'étape 6 on limite également deltaT à des valeurs par exemple comprises entre 0 et 10 ms. Cela s'avère comme intéressant dans une du- rée de cycle qui est dans cet exemple égale à 20 ms. La va- leur maximale de deltaT est ainsi la moitié de la durée du cycle. Il en résulte ensuite une nouvelle valeur toffen comme valeur toffen diminuée de deltaT. Mais si dans l'étape 5 on constate que le temps de commande du cycle précédent n'était pas inférieur ou égal à 0, au cours d'une autre dérivation dans une étape 7 on dé- termine si ce temps de commande du cycle précédent uVentRadKl était supérieur ou égale à 20 ms. Si cela est le cas, on en conclut que la soupape d'entrée du cycle précédent n'était pas alimentée. Dans ce cas on prend pour toffen: UVentRad+PLmvtaux(l,0/xVentil-l,0) (étape 8). Les valeurs ainsi obtenues pour toffen peuvent au cas o on constate que le temps de commande de l'algorithme de régulation actuel ou précédent était supérieur ou infé- rieur à 0, d'utiliser à la place du temps d'ouverture de la soupape prise dans l'étape 2, le calcul effectué dans l'étape du temps de commande efficace de la soupape. Au cas o dans l'étape 1 on constate que la dif- férence de pression sur la soupape d'entrée ne dépasse pas le seuil préréglé, l'algorithme passe de l'étape 1 à l'étape 11. Dans cette étape 11 on vérifie si uVentRad est supérieur ici à 20 ms. Si cela est le cas, on peut en conclure que la sou- pape d'entrée est actuellement non alimentée. Dans ce cas on dérive sur une autre étape 12 au cours de laquelle on vérifie si le temps de commande de la soupape de roue pour le cycle précédent était inférieur ou égal à 20 ms de cet exemple. Dans l'affirmative, on conclut que la soupape d'entrée n'était pas alimentée dans le cycle précédent. Si le temps de commande de soupape du cycle précédent était inférieur ou égal en particulier à 20 ms, dans l'étape 13 on occupe le temps de commande actif uVentHiRes comme uVentHiRes (par exemple prédéterminé par l'appareil de commande) diminué de 2,0xPLmvtau. Au cas o, comme on l'a constaté dans l'étape 1, la différence de pression sur la soupape d'entrée ne dé- passe pas le seuil prédéterminé, il est intéressant d'utiliser, dans cette étape 13, la valeur calculée uVentHi- Res pour un calcul suivant de la course de la soupape. L'algorithme présenté ci-dessus sert globalement à définir le temps de commande efficace de la soupape et à convertir de manière correcte ou à utiliser ce temps de com- mande pour déterminer la course de pression dans le cylindre de frein de roue. L'algorithme sera parcouru une fois à cha- que cycle pour chaque cylindre de frein de roue. L'algorithme permet un calcul simple et précis de la course de pression dans le cylindre de frein de roue, notamment également dans le cas d'une commande LVM des soupapes d'entrée. Les temps utilisés, notamment les 20 ms évoqués ici, peuvent être modifiés en fonction des éléments d'actionnement utilisés, notamment des soupapes des modula- teurs de pression notamment lorsqu'on utilise des éléments d'actionnement électromagnétiques ou capacitifs. La valeur de décision 0 est prise ici à titre d'exemple. Si l'on utilise des éléments d'actionnement qui réagissent à la commande ou lorsqu'ils reçoivent de l'énergie autrement que cela n'a été indiqué ici, en particulier qui ont un retard, on peut utiliser de manière intéressante des valeurs de décision différentes de 0. Le procédé selon l'invention est exécuté par une unité de commande ou un appareil de commande recevant les grandeurs nécessaires ou déterminant celles-ci à partir des grandeurs reçues ainsi que des actionneurs, en particulier les éléments d'actionnement évoqués ci-dessus qui seront com- mandés de manière appropriée. Le procédé peut également s'appliquer à l'installation de freins représentée à la figure 1 comme à d'autres systèmes de freins non représentés, comme en parti- culier d'autres systèmes électrohydrauliques ou hydrauliques ou encore des systèmes de freins avec câble et plan de retour hydraulique. Le procédé peut être implémenté dans des unités i! de commande existant dans ces systèmes ou être traité par ces unités ou encore être implémenté et traité dans une unité de commande indépendante. L'algorithme de l'exemple de réalisa- tion peut être enregistré sous la forme d'un code de pro-5 gramme sur un support de données pour être implémenté et être déroulé dans une unité de commande. Une liste d'instructions décrivant globalement cet algorithme est donnée sur la page suivante. Algorithme if LMV b TRUE && (dpVent > 1.Obar) then toffen = uVentHiRes xVenfil = ( dpVent*PL2+PL3 +PL4*Uvr*tastver) I (P LO+P Ll*dpVent) if deltaT = 0 then if uVentRad> O...EVétait commandé dans le cycle then if uVentRadkl ≤0... alimenté encycle antérieur then deltaT:= - P Lmvtau * logarithme naturel(tastver) limitation: deltaT:= 0... deltaT... O1 ms) toffen:= toffen - deltaT else ifuVentRadKl ≥ 20ms... EV non alimenté then toffen:= uVentRad + PLmvtau*(1.O/xVentfil-l.O) endif endif er.dif else toffen:= toffen - deltaT endif limitationtoffen ≥ O uVentHiRes - xVentil * toffen else ifuVentad > 20 ms... EVest actuellement non alimenté then if dans le cycle précédent EVétait alimenté uVenIadK1 ≤ 20 ms then uVentHiRes:= uVentHiRs - 2.0 * PLmvtau endif endif endif limitation: 20ms≤ uVelHiRes ≥ 0 fin de l'algorithme R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé d'évaluation de la pression ou de la course de pression dans un cylindre de frein de roue, notamment dans le cadre d'une régulation de la dynamique de roulement, caractérisé par les étapes suivantes: * calcul d'un temps de commande effectif associé à un cycle de régulation actuel uVentHiRes d'un élément d'action- nement agissant sur le cylindre de frein de roue, notam- ment d'une soupape à commande PWM, sur la base d'un temps de commande uVentRad prédéterminé par un appareil de com- mande dans le cadre du cycle de régulation actuel, ou d'un temps de commande effectif associé à un système de régula- tion antérieur, et d'une course relative xVentil par rap- port à une course maximale de l'élément d'actionnement, notamment de la soupape, * calcul d'une course de pression du cylindre de frein de roue entre deux cycles de régulation successifs sur les bases suivantes: * une caractéristique pression/volume de l'élément d'ac- tionnement qui peut être appelée par l'appareil de com- mande, * une différence de pression effective appliquée à l'élé- ment d'actionnement, et * un temps de commande efficace calculé. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par une évaluation de la pression dans le cylindre de frein de roue sur la base d'une pression constatée dans un cycle de régulation antérieur et de la course de pression calculée dans un cycle de régulation actuel. 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour le temps de commande prédéterminé par l'appareil de com- mande et/ou le calcul du temps de commande effectif, on tient compte d'un temps d'abaissement ou de montée de courant del- taT de l'élément d'actionnement, notamment de la soupape. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme condition pour son exécution, on fixe une différence de pression minimale préréglée sur l'élément de réglage, notam- ment la soupape. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement agissant sur le cylindre de frein de roue est une soupape d'entrée ouverte en l'absence de cou- rant. 6 ) Unité de commande comportant un processeur et au moins une mémoire, caractérisée en ce que la mémoire contient au moins un algorithme sous la forme d'un code programme et l'unité de commande exécute, selon l'algo- rithme, un procédé correspondant à l'une des revendications 1 à 5. 7 ) Support de données enregistrant au moins un algorithme sous la forme d'un code programme, une unité de commande exé- cutant, après l'enregistrement du support de données, un pro- cédé selon l'une des revendications 1 à 5.