Brevet FR2849420A1 — publié le 20040702

Méthode et système de diagnostic de dysfonctionnement pour un véhicule à direction découplée. L'invention concerne une méthode de diagnostic de dysfonctionnement pour un véhicule comportant un système de direction découplée, ainsi qu'un système mettant en oeuvre une telle méthode. Dans les véhicules à direction découplée, appelée également " Steer by wire ", un volant de direction n'est plus relié mécaniquement à des roues directrices, mais est relié de manière électronique. Pour cela, une unité de support comporte un arbre de 10 volant monté rotatif sur l'unité de support et sur lequel le volant est monté. Un capteur d'angle de volant est monté également sur l'unité de support et donne une information de position du volant. Par ailleurs, des actionneurs, qui peuvent être 15 hydrauliques ou électriques, agissent pour déterminer la position des roues directrices, en fonction de l'information de position du volant. De plus, l'unité de support comporte un dispositif de restitution d'efforts lié à l'arbre de volant pour que le 20 conducteur ressente une résistance qui se rapproche de celle qu'il ressentirait avec un système à direction mécanique. Cependant, compte tenu de l'importance du contrôle de la direction du véhicule pour la 25 sécurité, on cherche à éliminer ou à minimiser les risques dus à des défaillances d'organe du système de direction, o à en minimiser les conséquences, par exemple avec un mode de commande de secours qui permette de continuer à contrôler le véhicule malgré un dysfonctionnement. Le document WO 01/23242 propose par exemple de doter l'unité de support de trois capteurs de 5 position, le système comportant en outre trois calculateurs reliés respectivement à l'un des trois capteurs. Deux unités de sélection surveillent les mesures fournies par les trois calculateurs et sélectionnent la plus réaliste des mesures pour 10 fournir une information de position du volant en toutes circonstances. Cette solution ne prend pas en compte certains risques de dysfonctionnement du dispositif de restitution. C'est donc un objectif de l'invention de fournir une méthode de diagnostic de dysfonctionnement d'une direction découplée qui permette de diagnostiquer d'autres défaillances que celle d'un capteur de position du volant. L'invention a pour objet une méthode de diagnostic de dysfonctionnement pour un système de direction découplée d'un véhicule, le système comportant une unité de support de volant et un volant monté sur l'unité de support et destiné à être 25 manipulé par un conducteur, selon laquelle on mesure une position du volant pour donner une consigne de direction au véhicule. Selon l'invention, on mesure en outre une autre grandeur liée au volant pour être capable de 30 diagnostiquer un dysfonctionnement, ledit dysfonctionnement étant un blocage du volant. L'inventeur a effectivement constaté qu'un risque de dysfonctionnement pouvait être un blocage du volant, d par exemple à une défaillance d'un 5 dispositif de restitution ou à un grippage de paliers. Le blocage du volant procure un risque important pour la sécurité car, dans ce cas, la direction du véhicule n'est plus contrôlable par le conducteur. Le diagnostic de cette défaillance permet 10 de mettre en oeuvre une procédure spécifique de secours qui autorise le contrôle de la direction du véhicule. Dans le cas particulier o l'unité de support comporte un dispositif de restitution, la grandeur 15 mesurée est un couple exercé sur le volant par le conducteur. Ainsi, on dispose d'une mesure qui donne toujours une information sur la volonté du conducteur, même si le volant est bloqué. Cette information, en étant corrélée à la position du 20 volant, permet de déterminer si ce dernier est bloqué. Si le dispositif de restitution est à moteur électrique, on estime un couple moteur délivré par le dispositif de restitution, et on compare le couple 25 moteur et la mesure de couple pour diagnostiquer le blocage du volant. En effet, le système mécanique comprenant le volant et le dispositif de restitution est isolé, et une grande différence entre le couple délivré par le dispositif de restitution et celui 30 appliqué par le conducteur ne peut s'expliquer que par un blocage du volant. Classiquement, le moteur électrique entraîne directement le volant, le rotor du moteur et le volant étant montés sur un même arbre. Dans certains cas, le moteur entraîne le volant par l'intermédiaire 5 d'un réducteur. Le couple moteur est alors à considérer à la sortie du réducteur, par exemple en divisant le couple délivré par le moteur électrique par le rapport de réduction du réducteur. De préférence, le couple moteur est estimé en 10 fonction du courant électrique qui alimente le moteur électrique. La mise en oeuvre de l'invention ne nécessite pas de moyens spécifiques de mesure, car en général, le système d'alimentation du moteur comporte déjà les moyens de mesure du courant électrique 15 alimentant le moteur. Plus précisément, pour comparer le couple moteur et la mesure de couple, on estime une vitesse théorique du volant par l'intégration sur le temps de la somme des couples rapportés à une inertie des 20 éléments en rotation avec le volant, et on compare la vitesse théorique avec une vitesse mesurée du volant. Ainsi, on simule le comportement du dispositif de restitution pour en déduire la vitesse qui devrait être atteinte par le volant. On peut diagnostiquer un 25 blocage du volant en cas de divergence entre la simulation et la mesure. De manière préférentielle, on diagnostique que le volant est bloqué quand la vitesse du volant est inférieure à un premier seuil, et que la vitesse 30 théorique est supérieure à un deuxième seuil, supérieur au premier seuil. En effet, lorsque le volant est bloqué, sa vitesse est pratiquement nulle, c'est-à-dire inférieure au premier seuil. On peut être certain du blocage du volant lorsque la vitesse théorique est, à ce moment, nettement distincte de la vitesse nulle, c'est-à-dire supérieure au deuxième seuil. A titre d'exemple, le premier seuil est de 10 degrés par seconde et le deuxième seuil est de 100 degrés par seconde. De manière avantageuse, le dysfonctionnement 10 n'est diagnostiqué que si les conditions sur les vitesses sont remplies pendant un délai prédéterminé. Ceci permet de limiter d'éventuelles erreurs de diagnostic. L'invention a aussi pour objet une méthode de 15 commande selon laquelle, lorsqu'un blocage de volant a été diagnostiqué, on détermine la consigne de direction du véhicule selon un mode de secours. L'invention a encore pour objet un système de direction découplée d'un véhicule comportant une 20 unité de support de volant, un volant monté sur l'unité de support et destiné à être manipulé par un conducteur pour modifier la direction du véhicule, des moyens de calcul pour déterminer une consigne de direction du véhicule en fonction d'informations 25 issues de moyens de mesure comprenant un capteur de position du volant. Les moyens de mesure comportent en outre un capteur d'une autre grandeur liée au volant, les moyens de calcul étant capables de diagnostiquer un dysfonctionnement en fonction de la 30 mesure de la position du volant et de ladite autre grandeur, ledit dysfonctionnement étant un blocage de volant. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description 5 faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un système à direction découplée conforme à l'invention; - la figure 2 est un diagramme représentant une 10 méthode conforme à l'invention; - les figures 3 à 5 sont des graphiques représentant les valeurs de paramètres intervenant dans l'évaluation d'une consigne de position des roues conformément à l'invention. Un système à direction découplée conforme à l'invention, tel que représenté sur la figure 1, comporte des roues 2 directrices d'un véhicule, non représenté, un actionneur 3 destiné à commander la position des roues directrices par l'intermédiaire de 20 biellettes 21, d'une manière connue en soi. Le système comporte également une unité de support 4 de volant sur laquelle est monté un volant 5. L'unité de support 4 comporte un dispositif de restitution comprenant une unité d'alimentation 8, un moteur 41, 25 le volant étant fixé sur un rotor 44 dudit moteur 41, de telle sorte que le volant 5 est monté rotatif sur l'unité de support 4. L'unité d'alimentation est reliée électriquement au moteur 41 pour lui fournir un courant électrique d'intensité icons sous une 30 tension U. L'unité de support 4 comporte également un capteur de position 42 angulaire fournissant une information de position av angulaire du rotor 44 et donc du volant 5. Le système à direction découplée comporte en outre des moyens de calcul sous la forme d'une unité 5 de commande 6 électronique pour commander la position des roues 2 en fonction de la position du volant 5 imposée par un conducteur du véhicule. L'unité de commande 6 fournit en outre une consigne de couple Cr à l'unité d'alimentation 8 pour que le moteur 41 10 simule une résistance opposée au mouvement du volant d'une manière similaire à ce que le conducteur ressentirait avec un système de direction non découplée. L'unité de commande 6 reçoit l'information de position du volant av pour déterminer une consigne 15 de position des roues arc à l'actionneur 3 d'une manière connue en soi. Un capteur de couple 7 est interposé entre le rotor 44 et le volant 5. Le capteur de couple 7 délivre une information de couple du volant Cv. Dès la mise en route du véhicule, l'unité de commande 6 exécute une méthode de diagnostic qui surveille l'apparition éventuelle d'un dysfonctionnement tel que le blocage du volant qui serait d par exemple à un dysfonctionnement du dispositif de 25 restitution ou à un grippage de paliers. Pour cela, en se référant à la figure 2, selon la méthode de diagnostic, on effectue, après une étape générale d'initialisation 30, une mise à zéro d'un compteur de temps Dt à l'étape 31. A l'étape 32, on acquiert les 30 mesures du couple volant Cv fournie par le capteur de couple 7, de la position du volant av fournie par le capteur de position 43, et de l'intensité du courant icons alimentant le moteur 41. Ensuite, à l'étape 33, on effectue un calcul de la vitesse de volant cov par la dérivation de l'information de position av, et un calcul de la vitesse théorique avth par l'intégration de la formule dcwth J. =Cm + Cv dt dans laquelle J est l'inertie des pièces du dispositif de restitution en mouvement avec le volant et Cv est le couple mesuré. Le couple Cm est une 10 estimation du couple fourni par le moteur 41. Par exemple, dans le cas d'un moteur à courant continu, Cm est estimé selon la formule Cm=Kc.Icons dans laquelle Ke est une constante connue du moteur 15 41. Eventuellement, l'unité d'alimentation 28 fournit directement l'estimation du couple Cm. Eventuellement, pour s'affranchir d'un décalage dans la mesure du couple Cv, il est possible de réinitialiser ovth à zéro chaque fois que la vitesse 20 du volant cvv et le couple mesuré Cv sont sensiblement nuls simultanément. Ensuite, lors de l'étape de test 34, on vérifie si la valeur absolue de la vitesse de volant cv est inférieure à un premier seuil Sl, auquel cas on passe 25 à l'étape de test 35. Dans le cas contraire, on revient à l'étape 31. Lors de l'étape de test 35, on vérifie si la valeur absolue de la vitesse théorique ovth est supérieure à un deuxième seuil S2, auquel cas on passe à l'étape 36. Dans le cas contraire, on revient également à l'étape 31. A l'étape 36, on réévalue le compteur de temps 5 Dt. Puis à l'étape de test 37, on vérifie si le compteur de temps Dt est supérieur à un délai St prédéterminé, auquel cas on considère qu'un blocage de volant a eu lieu. On passe alors, lors de l'étape 38, au mode de secours. Si le délai St n'est pas 10 dépassé, on reprend le déroulement de la méthode à partir de l'étape 32. A la place de la méthode de diagnostic exposé sur la figure 2, il est envisageable de comparer directement le couple mesuré Cv et le couple estimé 15 Cm. Par exemple, si les valeurs filtrée ont une différence qui excède 3 Nm, on peut considérer que le volant est bloqué et passer en mode de secours. En mode de secours, la consigne de couple Cr est nulle, car il n'est plus possible de la 20 déterminer. On détermine de préférence la consigne de direction en simulant une position du volant par la résolution de l'équation: d2avs davs (davs"8 Jvs. = Cv-A -R.avs - Csec.sgn dt2 dt dt dans laquelle: - vs est une position simulée du volant, en radians; - Cv est le couple mesuré entre le volant et l'unité support, en N.m; - Jvs est une inertie des pièces entraînées par le volant, en kg.m2; - A est un coefficient représentant un frottement fluide, en N.m.s/rad; - R est un coefficient représentant une raideur élastique, en N.m/rad; - Csec est un coefficient représentant un frottement sec, en N.m; - Sgn(x) est une fonction donnant -1 si x est 10 négatif, 1 si x est positif, et 0 si x est nul. La consigne de position des roues arc vaut alors par exemple avs/17. Cependant, une loi non linéaire peut aussi être appliquée. Les valeurs des coefficients sont déterminées pour permettre 15 d'obtenir une position des roues avec un couple semblable à celui qui serait restitué au conducteur en cas de fonctionnement normal, même si maintenant le volant est immobilisé. Les valeurs des coefficients évoluent en fonction de la position 20 simulée du volant et de la vitesse du véhicule. Les figures 3 à 5 montrent des exemples respectivement pour les coefficients A, R et Csec, tandis que le coefficient Jvs vaut 0,03 kg.m2. Un système selon l'invention peut comporter un 25 dispositif de restitution passif ne comprenant pas de moteur électrique 41, mais comportant un ressort 43 pour ramener de manière élastique le volant 5 vers une position neutre, avec éventuellement un amortisseur. Dans ce cas, on estimera le couple 30 moteur délivré par le dispositif de restitution selon une loi de modélisation du comportement du dispositif 1 1 1 de restitution en fonction de la position mesurée du volant et de ses dérivées. REVENDICATIONS 1. Méthode de diagnostic de dysfonctionnement pour un système de direction découplée d'un véhicule, le système comportant une unité de support (4) de volant et un volant (5) monté 5 sur l'unité de support (4) et destiné à être manipulé par un conducteur, selon laquelle on mesure une position du volant (av) pour donner une consigne de direction (arc) au véhicule, caractérisée en ce qu'on mesure en outre une autre grandeur (Cv) liée au 10 volant pour être capable de diagnostiquer un dysfonctionnement, ledit dysfonctionnement étant un blocage du volant. 2. Méthode de diagnostic selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de 15 support (4) comporte un dispositif de restitution, la grandeur mesurée étant un couple exercé (Cv) sur le volant (5) par le conducteur. 3. Méthode de diagnostic selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif 20 de restitution (4) est à moteur électrique (41), on estime un couple moteur (Cm) délivré par le dispositif de restitution, et on compare le couple moteur (Cm) et la mesure de couple (Cv) pour diagnostiquer le blocage du volant (5). 4. Méthode de diagnostic selon la revendication 3, caractérisée en ce que le couple moteur (Cm) est estimé en fonction du courant électrique (Icons, U) qui alimente le moteur électrique (41) 5. Méthode de diagnostic selon la revendication 3, caractérisée en ce que, pour comparer le couple moteur (Cm) et la mesure de 5 couple (Cv), on estime une vitesse théorique du volant (cvvth) par l'intégration sur le temps de la somme des couples (Cm, Cv) rapportés à une inertie (J) des éléments en rotation avec le volant (5), et on compare la vitesse théorique (èvth) avec une vitesse 10 mesurée (an) du volant. 6. Méthode de diagnostic selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'on diagnostique que le volant (5) est bloqué quand la vitesse du volant (ca) est inférieure à un premier 15 seuil (Sl), et que la vitesse théorique (cawth) est supérieure à un deuxième seuil (S2), supérieur au premier seuil (Sl). 7. Méthode de diagnostic selon la revendication 6, caractérisée en ce que le premier 20 seuil (Sl) est de 10 degrés par seconde et le deuxième seuil (S2) est de 100 degrés par seconde. 8. Méthode de diagnostic selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dysfonctionnement n'est diagnostiqué que si les 25 conditions sur les vitesses (ovth, cov) sont remplies pendant un délai prédéterminé (St). 9. Méthode de commande caractérisée en ce qu'après le diagnostic d'un blocage de volant selon la méthode de la revendication 1, on détermine la 30 consigne de direction (arc) du véhicule selon un mode de secours. 10. Système de direction découplée d'un véhicule comportant une unité de support (4) de volant, un volant (5) monté sur l'unité de support 5 (4) et destiné à être manipulé par un conducteur pour modifier la direction du véhicule, des moyens de calcul (6) pour déterminer une consigne de direction (arc) du véhicule en fonction d'informations (av) issues de moyens de mesure comprenant un capteur de 10 position du volant (42), caractérisé en ce que les moyens de mesure comportent en outre un capteur (7) d'une autre grandeur (Cv) liée au volant, les moyens de calcul (6) étant capables de diagnostiquer un dysfonctionnement en fonction de la mesure de la 15 position du volant (av) et de ladite autre grandeur (Cv), ledit dysfonctionnement étant un blocage de volant (5).