Brevet FR2850746A1 — publié le 20040806

La présente invention concerne un procédé d'estimation d'une variable de pente de la route sur laquelle roule un véhicule. Certains véhicules connus sont pourvus de capteurs 5 de pente constitués d'un tube galbé formant guideconducteur, dans lequel se déplace une bille métallique. On détermine, avec ce type de capteurs connus, la pente de la route en connaissant la position de la bille dans le guide conducteur, elle-même obtenue en mesurant la résistance de 10 la partie de circuit électrique formée par le guide conducteur et la bille. Outre leur cot, de tels capteurs présentent l'inconvénient de ne fonctionner qu'en mode statique ou en régime permanent, c'est-à-dire en l'absence d'accélération 15 du véhicule. On comprend en effet qu'un tel capteur ne peut distinguer la cause d'un déplacement de la bille dans le guide, parmi la pente de la route et l'accélération du véhicule. L'invention a pour objet de résoudre cet 20 inconvénient et de proposer un procédé d'estimation d'une variable de pente de la route sur laquelle roule le véhicule, permettant de réaliser l'estimation avec une grande précision à chaque instant, y compris en présence d'une accélération du véhicule. A cet effet, l'invention vise un procédé d'estimation d'une variable de pente de la route sur laquelle roule un véhicule, à partir de données liées au véhicule, dans lequel, on définit un intervalle de temps élémentaire, et sur chaque intervalle de temps élémentaire 30 - on mesure la vitesse du véhicule; - on calcule une vitesse estimée du véhicule - on calcule la différence de la vitesse estimée (VE) et de la vitesse mesurée; et - on calcule une force corrective due à la pente à partir de ladite différence de vitesse. Suivant ce procédé, on calcule la vitesse estimée de la façon suivante: on fait la somme algébrique des forces d'un ensemble de forces motrices ou résistives calculées s'appliquant sur le véhicule, ledit ensemble comprenant la force corrective due à la pente, de sorte que le calcul de ladite force corrective due à la pente s'effectue en boucle 10 fermée, et on en déduit la vitesse estimée. Suivant encore ce procédé : - on calcule la variable de pente à partir de ladite force corrective due à la pente. Grâce au procédé ainsi défini, on peut estimer la 15 pente au moyen de données mesurées par des capteurs usuels présents sur de nombreux véhicules, sans recourir à un capteur spécifique dédié à la mesure de la pente. La fonction " mesure de la pente " est donc réalisée sans générer de surcot de fabrication du véhicule. Suivant d'autres caractéristiques du procédé conforme à l'invention: ledit ensemble de forces motrices ou résistives calculées comprend une force de frottement aérodynamique, calculée au moyen d'un calculateur suivant des lois 25 préprogrammées appliquées à la vitesse estimée du véhicule, de sorte que le calcul de ladite force de frottement aérodynamique s'effectue en boucle fermée; - ledit ensemble de forces motrices ou résistives calculées comprend une force de frottement de roulement, 30 calculée au moyen d'un calculateur suivant des lois préprogrammées appliquées à la vitesse estimée du véhicule, de sorte que le calcul de ladite force de frottement de roulement s'effectue en boucle fermée; - ledit ensemble de forces motrices ou résistives calculées comprend une force de transmission significative du couple à la roue, et dont la valeur est obtenue à partir d'un organe de contrôle moteur du véhicule ou d'un organe de contrôle de transmission; - ledit ensemble de forces motrices ou résistives calculées comprend une force de gravité due à la pente, ladite force de gravité étant calculée à partir de la force corrective; - on calcule ou on mesure la masse du véhicule, et on calcule une accélération estimée en divisant la somme algébrique des forces dudit ensemble par la masse du véhicule; - on calcule la vitesse estimée par intégration de 15 l'accélération estimée; - la force corrective est calculée par multiplication de la différence de la vitesse estimée et de la vitesse mesurée par un gain proportionnel prédéterminé ; - la force de gravité due à la pente est obtenue par 20 sommation du produit de la force corrective par un gain intégral prédéterminé ; et - on calcule ou on mesure la masse du véhicule, et on calcule la variable de pente sous la forme d'un angle par rapport à l'horizontale en appliquant la relation 25 sin a =P M.g o g est la constante de gravité. L'invention vise également un dispositif d'estimation d'une variable de pente de la route sur laquelle roule un véhicule, fonctionnant suivant un procédé 30 d'estimation tel que décrit précédemment. L'invention vise également un procédé de commande d'un organe moteur ou d'un organe de transmission d'un véhicule automobile en fonction d'un ensemble de variables comprenant une variable de pente de la route sur laquelle roule un véhicule, procédé dans lequel on estime la valeur de ladite variable de pente au moyen d'un procédé d'estimation tel que décrit précédemment. L'invention vise enfin un dispositif de commande d'un organe moteur ou d'un organe de transmission d'un véhicule automobile en fonction d'un ensemble de variables comprenant une variable de pente sur laquelle roule un véhicule, ce dispositif fonctionnant suivant un procédé de 10 commande qui vient d'être décrit. Un mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit plus en détail en se référant au dessin annexé, sur lequel la Figure unique est un schéma fonctionnel illustrant le procédé et le dispositif d'estimation de pente 15 conformes à l'invention. Sur la Figure, on a illustré le fait que, suivant l'invention, la variable de pente de la route est obtenue, à partir de la différence d'une vitesse mesurée VM et d'une vitesse estimée par calcul VE. En d'autres termes, le procédé et le dispositif d'estimation de la pente qui font l'objet de l'invention reposent sur le principe consistant à comparer un modèle physique du véhicule à la réalité, et d'interpréter en terme de pente tout écart de comportement entre le modèle physique 25 et la réalité. L'estimation de la variable de pente par ce procédé nécessite la connaissance d'un certain nombre de paramètres ou variables, ainsi que la mise en mémoire préalable de lois de modélisation du véhicule. La variable de pente peut être constituée par exemple: - de la variable Mg.sinc, o ax est la variable représentant l'angle d'inclinaison de la route, M est la masse du véhicule supposée connue à chaque instant (par calcul, par mesure, ou supposée constante et prédéterminée), et g est la constante de gravité ; - de la variable sina; ou encore - de l'angle a. Dans le mode de réalisation qui va être décrit, on supposera que la variable de pente est constituée de la variable sinc'. Dans un tel cas, la mise en oeuvre du procédé nécessite la connaissance de la masse du véhicule M. Ce paramètre, qui varie suivant la charge du véhicule, peut être fourni par un capteur de masse prévu au niveau des suspensions, ou par un calcul de dérivée à partir de la vitesse, par exemple. On peut également réaliser l'estimation, comme 15 mentionné précédemment, selon un modèle de calcul dans lequel la masse du véhicule est choisie constante, par exemple fixée à une valeur moyenne dite à " demi-charge " prédéterminée. Si la variable de pente choisie est la variable 20 Mg.sinc, la détermination de la masse n'est pas nécessaire à l'estimation de la variable. Comme expliqué précédemment, l'estimation de la pente nécessite la mesure de la vitesse réelle du véhicule VM. La valeur de cette variable peut être fournie, sur 25 chaque intervalle de temps élémentaire ti préalablement défini, par un capteur de vitesse usuel généralement présent sur les véhicules, par exemple un capteur de vitesse associé à la fonction " ABS ". De même, l'estimation nécessite la connaissance de 30 la force de transmission FT, qui représente l'effort moteur appliqué sur le véhicule par la transmission, cet effort dépendant essentiellement du régime moteur et du rapport de réduction. La valeur algébrique de cet effort, à chaque instant ti, est également accessible en sortie de calculateurs présents sur de nombreux véhicules existants. Des lois de modélisation du véhicule, donnant la valeur algébrique de l'effort de frottement aérodynamique FA 5 et l'effort de frottement de roulement FR, en fonction de la vitesse estimé VE du véhicule, sont préenregistrées dans une zone de calculateur dédiée au calcul de la vitesse estimée VE, zone qui sera dite " modèle du véhicule " et désignée par la référence numérique 1. La vitesse mesurée VM et la vitesse estimée VE en sortie du modèle de véhicule 1 sont fournies chacune à une entrée d'un soustracteur 3, qui délivre en sortie un signal significatif de la différence VM - VE. Cette différence est fournie à un amplificateur 5, 15 de gain proportionnel prédéterminé Ll. En sortie de l'amplificateur 5, on obtient la valeur algébrique d'une force corrective Fc due à la pente. Cette valeur de force corrective Fc est amplifiée par un deuxième amplificateur 7, de gain prédéterminé L2, avant d'être intégrée par un 20 intégrateur 9. En sortie de l'intégrateur 9, on obtient la valeur algébrique d'une force de gravité P due à la pente, cette force pouvant être motrice ou résistive. La valeur de sortie Fc du premier amplificateur 5 25 d'une part, et la valeur de sortie P de l'intégrateur 9 d'autre part, sont injectées chacune sur une entrée respective d'un premier sommateur 11, lequel délivre en sortie un signal représentatif de la valeur algébrique d'une force résultante due à la pente Fp. La vitesse estimée VE est calculée par le modèle de véhicule 1 en boucle fermée, à partir de l'ensemble de forces motrices ou résistives calculées s'appliquant sur le véhicule, en l'occurrence la force de transmission FT, et les forces FA, FR, Fp, dont les valeurs sont elles-mêmes calculées à partir de la vitesse estimée VELa somme algébrique de ces quatre forces FA, Fp, FR, FT est calculée par un deuxième sommateur 15 à quatre 5 entrées dédiées respectivement à chacune de ces valeurs. La somme algébrique de ces forces calculées, obtenue en sortie du sommateur 15, est divisée par la masse M du véhicule au moyen d'un opérateur 17. La valeur de sortie de l'opérateur 17, correspondant à une accélération estimée du véhicule par 10 le modèle 1, est intégrée par un deuxième intégrateur 19. Ainsi, on comprend que les valeurs de la force due à la pente Fp, de la force de frottement aérodynamique FA, et de la force de frottement de roulement FR, sont calculées en boucle fermée à partir de la vitesse estimée VE. De préférence, l'entrée de l'intégrateur 19 est forcée à O dès lors que la pédale de frein est actionnée, de façon à faire converger plus rapidement l'estimateur. La valeur de la force de gravité P donne directement, au moyen de l'opérateur 27 qui réalise la 20 division par le produit de la masse du véhicule M et de la force de gravité g, la valeur de la pente sous la forme sin ax. Cette valeur est par exemple mémorisée dans des moyens d'acquisition 29. La valeur de pente sin ax qui est obtenue grâce aux 25 procédé et dispositif d'estimation qui viennent d'être décrits en référence à la Figure, peut être utilisée dans la commande d'un organe moteur ou d'un organe de transmission du véhicule, par exemple pour le pilotage d'une boîte de vitesses automatique. 3 0 REVENDICATIONS 1. Procédé d'estimation d'une variable de pente de la route sur laquelle roule un véhicule, à partir de données liées au véhicule, dans lequel, oh définit un intervalle de 5 temps élémentaire (ti), et sur chaque intervalle de temps élémentaire: - on mesure la vitesse (VM) du véhicule; - on calcule une vitesse estimée (VE) du véhicule; - on calcule la différence de la vitesse estimée 10 (VE) et de la vitesse mesurée (VM) ; et - on calcule une force corrective (Fc) due à la pente à partir de ladite différence de vitesse, procédé dans lequel on calcule la vitesse estimée (VE) de la façon suivante: - on fait la somme algébrique des forces d'un ensemble de forces motrices ou résistives calculées (FA, Fc, FR, FT, P) s'appliquant sur le véhicule, ledit ensemble comprenant la force corrective (Fc) due à la pente, de sorte que le calcul de ladite force corrective (Fc) due à la pente 20 s'effectue en boucle fermée, et on en déduit la vitesse estimée (VE), et dans lequel - on calcule la variable de pente (a) à partir de ladite force corrective (Fc) due à la pente. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble de forces motrices ou résistives calculées comprend une force de frottement aérodynamique (FA), calculée au moyen d'un calculateur suivant des lois préprogrammées appliquées à la vitesse estimée (VE) du 30 véhicule, de sorte que le calcul de ladite force de frottement aérodynamique (FA) s'effectue en boucle fermée. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit ensemble de forces motrices ou résistives calculées comprend une force de frottement de roulement (FR), calculée au moyen d'un calculateur suivant des lois préprogrammées appliquées à la vitesse estimée (VE) du véhicule, de sorte que le calcul de ladite force de frottement de roulement (FR) s'effectue en boucle fermée. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit ensemble de forces motrices ou résistives calculées comprend une force de transmission (FT) significative du couple à la roue, et dont la valeur est obtenue à partir d'un organe de 10 contrôle moteur du véhicule ou d'un organe de contrôle de transmission. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit ensemble de forces motrices ou résistives calculées comprend une 15 force de gravité (P) due à la pente, ladite force de gravité étant calculée à partir de la force corrective (FC) 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on détermine la masse (M) du véhicule, et on calcule une accélération 20 estimée en divisant la somme algébrique des forces dudit ensemble (FA, Fc, FR, FT, P) par la masse (M) du véhicule. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on calcule la vitesse estimée (VE) par intégration de l'accélération estimée. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la force corrective (Fc) est calculée par multiplication de la différence de la vitesse estimée (VE) et de la vitesse mesurée (VM) par un gain proportionnel (L1) prédéterminé. 9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la force de gravité (P) due à la pente est obtenue par sommation du produit de la force corrective (Fc) par un gain intégral (L2) prédéterminé. 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'on détermine la masse (M) du véhicule, et on calcule la variable de pente sous la forme du sinus d'un angle aE par rapport à l'horizontale en appliquant la relation: sin a =M.g o g est la constante de gravité. 11. Dispositif d'estimation d'une variable de pente de la route sur laquelle roule un véhicule, caractérisé en 10 ce qu'il fonctionne suivant un procédé d'estimation conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Procédé de commande d'un organe moteur ou d'un organe de transmission d'un véhicule automobile en fonction d'un ensemble de variables comprenant une variable de pente 15 de la route sur laquelle roule un véhicule, caractérisé en ce qu'on estime la valeur de ladite variable de pente au moyen d'un procédé d'estimation conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10. 13. Dispositif de commande d'un organe moteur ou 20 d'un organe de transmission d'un véhicule automobile en fonction d'un ensemble de variables comprenant une variable de pente de la route sur laquelle roule un véhicule, caractérisé en ce qu'il fonctionne suivant un procédé de commande conforme à la revendication 12.