Brevet FR2884212A1 — publié le 20061013

d= c W opt Procédé de calcul de la durée minimale de récupération d'un véhicule en perte de contrôle et véhicule automobile utilisant un tel procédé. L'invention concerne un procédé de calcul de la durée minimale de récupération d'un véhicule automobile, en perte de contrôle, ainsi qu'un véhicule automobile utilisant un tel procédé. Il existe actuellement un risque de déclenchements intempestifs de systèmes actifs de pré-crash en raison d'une surévaluation de la criticité de la perte de contrôle du véhicule, due au fait qu'il n'existe pas de méthode d'évaluation des pertes de contrôle d'un véhicule autre qu'une graduation binaire par l'état actif ou inactif d'un système tel que le contrôle de trajectoire. Un système de pré-crash est destiné à anticiper la collision pour mieux protéger les occupants du véhicule. Les études montrant que, une seconde avant un choc, l'accident est détectable, les systèmes de pré-crash peuvent être activés au cours de cette même période lorsque le conducteur ne peut plus réagir. Pour cela, ils doivent comporter des moyens tels que des radars et des capteurs embarqués pour repérer un obstacle, l'identifier et transmettre les données à un calculateur électronique qui analysera les vitesses de rapprochement avec l'obstacle, l'angle de contact dans le but d'adapter la stratégie de protection des occupants pour une meilleure appréhension du choc. Un système de pré-crash pourra décider de la stratégie d'activation des différents systèmes de sécurité, c'est-à-dire par exemple réduire la vitesse d'impact, car les conducteurs freinent mal en situation d'urgence, et améliorer la protection des occupants par exemple en anticipant l'action des prétensionneurs de ceinture et en anticipant l'ouverture d' airbags . II existe actuellement un risque de déclenchements intempestifs des systèmes actifs de pré-crash en raison d'une surévaluation de la criticité de la perte de contrôle du véhicule, due au fait qu'il n'existe pas de méthode d'évaluation des pertes de contrôle d'un véhicule autre qu'une graduation binaire par l'état actif ou inactif d'un système tel que le contrôle de trajectoire. JO Le but de l'invention est de diminuer le risque de déclenchements intempestifs de ces systèmes actifs de pré-crash, en cas de perte de contrôle du véhicule, par détermination du temps minimal permettant de ramener au plus vite le véhicule sur sa trajectoire de consigne, celle-ci étant définie par une consigne de vitesse de lacet. Pour cela, l'invention consiste à déterminer le temps minimal nécessaire à l'annulation de l'écart entre la vitesse de lacet mesurée sur le véhicule et une vitesse de lacet de consigne déterminée, par calcul du couple de lacet maximal théorique de correction de la trajectoire. Un premier objet de l'invention est un procédé de calcul de la durée minimale de récupération d'un véhicule en perte de contrôle, utilisant des informations d'accélération transversale, de vitesse de lacet et d'angle du volant délivrées par des capteurs, ainsi que des variables telles que la consigne de vitesse de lacet ou l'adhérence estimée, caractérisé en ce qu'il consiste à : définir la trajectoire du véhicule à partir de sa vitesse de lacet et une perte de contrôle de la trajectoire par l'écart entre la vitesse de lacet de consigne arc, représentative de la volonté du conducteur, et la vitesse de lacet réellement mesurée r,,, , calculer la valeur maximale de l'accélération de lacet tjiop, pour minimiser la durée d de récupération qui est égale à l'ordre 1 au rapport entre l'écart entre la vitesse de lacet de consigne 1/i, et la vitesse de lacet réellement mesurée, et l'accélération de lacet tjiop, selon le schéma d'intégration d'Euler: W opt Selon une autre caractéristique du procédé de calcul, la valeur maximale de l'accélération de lacet yi pp, est calculée à partir de la valeur maximale, en valeur absolue, de la somme E CZ des couples auxquels le véhicule est supposé soumis par op1 rapport à l'axe vertical, égale au produit de l'inertie lZ de rotation du véhicule par son accélération de lacet, selon le principe fondamental de la dynamique, pour un véhicule en rotation autour de son axe de lacet: Izxlopt= CZ opt Un second objet de l'invention est un véhicule automobile équipé d'un système de contrôle de trajectoire, d'une part comprenant des capteurs d'accélération transversale, de vitesse de lacet et d'angle du volant, et d'autre part délivrant des variables internes telles que la consigne de vitesse de lacet représentative de la volonté du conducteur ou l'adhérence estimée, caractérisé en ce que lesdites informations délivrées par le calculateur dudit système permettent la réalisation du procédé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une application à un cas de survirage en corde gauche, illustrée par les figures suivantes qui sont: la figure 1: le schéma d'un véhicule avec différents repères; les figures 2a et 2b: la répartition des efforts réels et des efforts optimaux latéraux, respectivement longitudinaux, appliqués aux roues et nécessaires à la récupération du véhicule. Le procédé selon l'invention utilise d'une part les informations délivrées par les capteurs équipant un système de contrôle de trajectoire de type ESP ou tout système agissant sur la perte de contrôle de la trajectoire, informations d'accélération transversale, de vitesse de lacet et d'angle du volant, et d'autre part des variables internes audit système de contrôle telles que la consigne de vitesse de lacet ou l'adhérence estimée. II utilise également certaines caractéristiques physiques du véhicule, comme son empattement L, la demi-longueur ev et eR des essieux avant Ev et arrière ER respectivement, sa répartition de masse initiale, le centre de gravité et d'autres qui vont être énoncées par la suite, comme le montre la figure 1, représentant schématiquement un véhicule en perspective. Il comporte plusieurs repères, dont un repère de référence de centre O et d'axes Ox, Oy et OZ, situé au sol à la verticale de la position du centre de gravité C, l'axe Ox des abscisses étant orienté dans le sens de la marche avant, et un repère de caisse dont l'origine est au centre de gravité C et dont l'orientation des axes Cx, Cy et CZ prend en compte les angles de lacet, de roulis et de tangage. Il comporte de plus des repères de roue, ayant chacun pour origine le centre R d'une roue et dont les axes Rx, Ry et RZ ont la même orientation que ceux du repère de caisse et qui tiennent compte du braquage des roues. L'invention consiste tout d'abord à décrire la trajectoire d'un véhicule par sa vitesse de lacet puis à définir la perte de contrôle de la trajectoire d'un véhicule par l'écart entre la vitesse de lacet de consigne, établie par un calculateur du véhicule comme par exemple celui du système de contrôle, représentative du souhait du 2884212 4 conducteur, et la vitesse de lacet réellement mesurée, sans y ajouter de notion de seuil. La consigne de vitesse de lacet peut être calculée à partir de deux termes, un premier terme utilisant la formule d'Ackermann wA, corrigé par un second terme de vitesse de lacet cinématique qrc; rc=kx(frA+(1-k)xgrc, le coefficient k étant variable en fonction de la situation dynamique du véhicule, caractérisée par sa vitesse longitudinale, son accélération transversale, son dévers, etc... Selon la formule linéaire d'Ackermann (E,), la vitesse de lacet ViA s'écrit, en fonction de l'empattement L du véhicule, de sa vitesse longitudinale VL, de la démultiplication De de la direction, de la dynamique angulaire Da et de l'angle du volant av: wA LxDe +VL xDa Quant à la vitesse de lacet cinématique yr; , prépondérante lorsque le pneu ne fonctionne plus dans sa zone linéaire, elle est égale au rapport entre l'accélération transversale yT du véhicule et sa vitesse longitudinale VL, selon la formule (E2) : __ YT (E2) V L Il est très important de disposer d'une consigne de vitesse de lacet qui soit fiable quelle que soit la situation dynamique du véhicule. Si la perte de contrôle de la trajectoire est définie par l'écart entre cette vitesse de lacet de consigne yic précédemment déterminée et la vitesse de lacet instantanée la durée minimale d d'annulation de cet écart pour récupérer la trajectoire de consigne, est donnée par la formule d'Euler (E3) : = d W Vm (E3) opt avxVL en fonction de l'accélération de lacet,,2 qu'il faut donc optimiser pour ramener au plus vite, ce qui donne le caractère minimal à la durée d, la vitesse de lacet instantanée yin, mesurée à sa valeur de consigne v- c. Pour obtenir la valeur maximale de l'accélération de lacet, il faut rendre maximale la somme des couples s'appliquant au véhicule par rapport à l'axe vertical, passant par son centre de gravité, puisque selon le principe fondamental de la dynamique, pour un véhicule en rotation autour de son axe de lacet, cette somme des couples est égale au produit de l'inertie lz de rotation du véhicule par son accélération de lacet. Ainsi, selon la formule (E4) représentative du principe fondamental de la dynamique, la somme optimale E Cz des couples qui s'appliquent au véhicule est opt égale à: Iz x 1 opt = E Cz (E4) opi II faut maximiser, en valeur absolue, la somme des couples par rapport à l'axe vertical du véhicule afin de réduire le plus rapidement possible l'écart en vitesse de lacet et donc obtenir la durée minimale de récupération du véhicule. Pour obtenir une surévaluation de ces couples de lacet et donc de l'accélération de lacet, destinée à calculer une durée minimale de récupération de la trajectoire du véhicule en perte de contrôle, le procédé suppose une combinaison des efforts latéraux et/ou longitudinaux à une ou plusieurs des quatre roues du véhicule. Dans le cas d'une perte de contrôle de la trajectoire par survirage, en corde gauche par exemple, une première variante du procédé consiste à considérer le couple de lacet généré par une combinaison d'efforts latéraux appliqués aux quatre roues et assurant une correction optimale. Lors d'un virage, les pneus du véhicule extérieurs au virage transmettent plus d'efforts au sol car ils subissent plus de charge verticale. Si Lv et LR désignent respectivement les distances du centre de gravité C à l'essieu avant Ev et à l'essieu arrière ER, et si Fyvopt et FyRoPt désignent les efforts latéraux optimaux appliqués respectivement aux deux roues de l'essieu avant et de l'essieu arrière, le couple de lacet optimal I C, est égal à la somme des couples de opt lacet appliqués aux deux trains avant et arrière égaux chacun au produit de l'effort par la distance, soit: E Cz = Fyvopt x LV + FyRopt x LR opt les efforts latéraux optimaux Fyvopt et FyRopt respectifs étant supposés égaux chacun au produit de l'adhérence disponible maximale des pneus avant gauche et droit PVGmax et PVDmax, respectivement arrière gauche et droit PRGmax et NRDmax, par les efforts verticaux appliqués aux roues avant droite et gauche FZvD et FZVG, respectivement arrière droite et gauche FZRG et FZRG Fyvopt J1VGmax x F VG +'2VDmax X FzvD FyRopt = /- RG max x FzRG + JURD max x FzRD Une deuxième variante du procédé consiste à considérer le couple de lacet généré par une combinaison d'efforts longitudinaux appliqués aux deux roues extérieures au virage, désignés par Fxvopt et FxRopt et égaux chacun au produit de l'adhérence disponible du pneu de la roue extérieure considérée PVDmax et NRDmax, par les efforts verticaux FZv et FZR qui lui sont appliqués: Fxvopt PVDmax X FzVD FxRopt PRDmax x FzRD Ainsi, ce couple de lacet optimal est égal à la somme des couples de lacet appliqués aux deux roues extérieures au virage, à l'avant et à l'arrière du véhicule: Cz = Fxvopt x ev + FxRopt X eR opt avec ev et eR désignant la demi-longueur de l'essieu avant, respectivement arrière. Une troisième variante du procédé, appliqué au cas d'une perte de contrôle de la trajectoire par survirage, consiste à calculer le couple de lacet optimal C, généré opt par une combinaison d'efforts longitudinaux Fxvopt et FxRopt appliqués aux deux roues extérieures au virage et d'efforts latéraux Fyvopt et FyRopt optimaux appliqués aux deux roues de l'essieu avant Ev et de l'essieu arrière ER respectivement. Il sera compris que ces répartitions d'effort ne sont données qu'à titre d'exemple. avec et 25 Le procédé nécessite une estimation fiable, en temps réel, d'une part de l'adhérence maximale disponible aux quatre roues et d'autre part de la charge verticale aux quatre roues. Sur la figure 2a représentant schématiquement un véhicule V en survirage en corde gauche, auquel est appliquée la première variante du procédé selon l'invention, les efforts réels appliqués sur les roues, Fy latéraux, sont représentés par des flèches en pointillés vers la gauche à l'intérieur du virage, matérialisé par une flèche courbe et l'effort supplémentaire Fx appliqué par le système ESP quand il est déclenché est représenté par une flèche en pointillés perpendiculaire aux précédentes et dans le sens opposé au déplacement du véhicule; le couple de lacet réel C, du véhicule est représenté par une flèche arrondie dirigée vers l'extérieur du virage; les efforts latéraux optimaux Fyvopt et FyRopt, déterminés selon l'invention, sont représentés par des flèches en traits pleins orientées et génèrent le couple de lacet résultant optimal CZ pour la récupération de la trajectoire, représenté par une flèche arrondie dirigée opt vers l'intérieur du virage. Sur la figure 2b correspondant à la deuxième variante du procédé, les efforts longitudinaux optimaux Fxvopt et FxRoPt, déterminés selon l'invention, sont représentés par des flèches en traits pleins orientés dans le sens contraire au déplacement du véhicule, générant là encore un couple de lacet I CZ résultant optimal pour la opt récupération de la trajectoire. Ainsi, pour chaque type de perte de contrôle de la trajectoire, dont la criticité est ainsi graduée, en survirage ou en sous-virage, l'invention consiste à déterminer le temps minimal permettant au véhicule de revenir sur sa trajectoire de consigne, décrite par la consigne de vitesse de lacet et calculée à partir de la volonté du conducteur définie entre autres par l'angle du volant. Le temps minimal est celui nécessaire à annuler l'écart entre la vitesse de lacet instantanée et la vitesse de consigne, une répartition d'effort permettant de maximiser la somme des couples de lacet donc l'accélération de lacet, ce qui permet de ramener au plus vite la vitesse de lacet mesurée à la vitesse de lacet de consigne. L'association de cette information de temps minimal de perte de contrôle, issue de la dynamique du véhicule, à l'information de temps avant impact, issue de la détection d'obstacles potentiels devant le véhicule, permet d'assurer un meilleur fonctionnement des systèmes de pré-crash, en réduisant les déclenchements intempestifs et en apportant une aide au système de détection d'obstacles par exemple. II sera compris que les grandeurs dynamiques du véhicule nécessaires pour la réalisation de l'invention peuvent être obtenues par tout système de mesure et de calcul propre au véhicule. Avantageusement, les grandeurs prises en compte dans un système de contrôle de trajectoire peuvent être exploitées. Pour des raisons de sécurité, l'invention réalise une approche optimiste du temps de récupération de la trajectoire, ce qui implique des conditions de majoration en valeur absolue, de la plupart des grandeurs manipulées: efforts, couples, accélérations, etc. REVENDICATIONS 1. Procédé de calcul de la durée minimale de récupération d'un véhicule en perte de contrôle, utilisant des informations d'accélération transversale, de vitesse de lacet et d'angle du volant délivrées par des capteurs, ainsi que des variables telles que la consigne de vitesse de lacet ou l'adhérence estimée, caractérisé en ce qu'il consiste à: - définir la trajectoire du véhicule à partir de sa vitesse de lacet et une perte de contrôle de la trajectoire par l'écart (A) entre la vitesse de lacet de consigne (tif), c représentative de la volonté du conducteur, et la vitesse de lacet réellement mesurée (lm)+ - calculer la valeur maximale de l'accélération de lacet (1V opt) pour minimiser la durée (d) de récupération qui est égale à l'ordre 1 au rapport entre l'écart (A) entre la vitesse de lacet de consigne (v) et la vitesse de lacet réellement mesurée (If/ ), et m l'accélération de lacet) selon le schéma d'intégration d'Euler: d = c Y'm 2. Procédé de calcul selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur maximale de l'accélération de lacet (vjopr) est calculée à partir de la valeur maximale, en valeur absolue, de la somme (ECZ) des couples auxquels le véhicule est supposé opt soumis par rapport à l'axe vertical, égale au produit de l'inertie (IZ) de rotation du véhicule par son accélération de lacet, selon le principe fondamental de la dynamique, pour un véhicule en rotation autour de son axe de lacet: 1,xyI =Ec. opt op! 3. Procédé de calcul selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le cas d'une perte de contrôle de la trajectoire par survirage, il consiste à calculer le couple de lacet optimal (E C,) généré par une combinaison d'efforts latéraux (Fyvopt et api FyRopt) optimaux appliqués aux deux roues de l'essieu avant (Ev) et de l'essieu arrière (ER) respectivement, dont les distances au centre de gravité (C) sont désignées par (Lv et LR) et assurant une correction optimale: CZ = FyVopt x L1 + FyRopt x L2 opt les efforts latéraux optimaux avant (FyRopt), respectivement arrière (FyRopt), étant égaux chacun à la somme du produit de l'adhérence disponible des pneus avant gauche et droit (PVGmax et IJVDmax), respectivement arrière gauche et droit (NRGmax et NRDmax) , par les efforts verticaux appliqués aux roues avant droite et gauche (F,vD et Fe/G), respectivement arrière droite et gauche (FZRG et FZRG) FyVopt PVG max X FzVG + /2VD max X FzVD FyRopt = tuRGmax X FzRG + /1RDmax X RG 4. Procédé de calcul selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le cas d'une perte de contrôle de la trajectoire par survirage, il consiste à calculer le couple de lacet optimal (C) généré par une combinaison d'efforts longitudinaux opt (Fxvopt et FxRopt) appliqués aux deux roues extérieures au virage et égaux chacun au produit de l'adhérence disponible du pneu de la roue extérieure considérée (j et VDmax r-RDmax) par les efforts verticaux (Fzv et FZR) qui lui sont appliqués, ce couple de lacet optimal est égal à la somme des couples de lacet appliqués aux deux roues extérieures au virage, à l'avant et à l'arrière du véhicule: E Cz = FxVopt x eV + FxRopt x eR opt avec (ev, eR) désignant la demi-longueur de l'essieu avant (Ev), respectivement arrière (ER), et FxVopt = t/VDmax X FzVD FxRopt = t1RDmax X FzRD 5. Procédé de calcul selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que, dans le cas d'une perte de contrôle de la trajectoire par survirage, il consiste à calculer le couple de lacet optimal (XCZ) généré par une combinaison d'efforts longitudinaux opt (Fxvopt et FxRopt) appliqués aux deux roues extérieures au virage et d'efforts latéraux avec et (Fyvopt et FYRopt) optimaux appliqués aux deux roues de l'essieu avant (Ev) et de l'essieu arrière (ER) respectivement. 6. Véhicule automobile équipé d'un système de contrôle de trajectoire, d'une part comprenant des capteurs d'accélération transversale, de vitesse de lacet et d'angle du volant, et d'autre part délivrant des variables internes telles que la consigne de vitesse de lacet représentative de la volonté du conducteur ou l'adhérence estimée, caractérisé en ce que lesdites informations délivrées par le calculateur dudit système permettent la réalisation du procédé selon les revendications 1 à 5.