Brevet FR2890931A1 — publié le 20070323

L'invention se rapporte à un procédé de commande d'un moteur électrique d'un dispositif d'assistance électrique de direction de véhicule automobile, le moteur étant prévu pour fournir un couple d'assistance au braquage. Elle concerne plus précisément un procédé dans lequel, à chaque instant: on calcule une valeur de consigne motrice en fonction d'un premier ensemble de paramètres de fonctionnement et/ou d'état du véhicule, - on calcule une valeur de consigne d'amortissement en fonction d'un deuxième ensemble de paramètres de fonctionnement et/ou d'état du véhicule, et on calcule une valeur de consigne de couple d'assistance résultant de la valeur de consigne motrice et 15 de la valeur de consigne d'amortissement. La demande de brevet français n 02.12 488, par exemple, décrit un procédé de commande connu de ce type. Un tel procédé permet de délivrer une consigne de couple d'assistance qui soit adaptée à des cas de pendulage aussi bien qu'à des conditions de volant tenu, en préservant un niveau optimal de sécurité et d'agrément de conduite. On rappelle qu'une situation de pendulage se produit lorsque, à partir d'une trajectoire en ligne droite à vitesse relativerr.ent élevée, le volant de direction est lancé de façon brusque dans un sens ou dans l'autre à partir de sa position neutre, puis lâché. Cette situation se produit par exemple lors d'une man uvre brusque d'évitement. Le comportement naturel du véhicule, en l'absence de direction assistée, consiste à décrire des oscillations amorties autour de sa trajectoire rectiligne initiale. Il est impératif que le dispositif d'assistance électrique ne rende pas le comportement du véhicule divergent par rapport à sa trajectoire initiale rectiligne. Il est en outre souhaitable que le nombre d'oscillations, 10 avant stabilisation sur la trajectoire initiale, soit faible. La première condition ci-dessus est remplie dans les systèmes de direction assistée électrique les plus performants, tel que celui décrit dans FR 02.12 488. L'invention a pour but d'optimiser les performances de la direction assistée liées à la deuxième condition, par l'élaboration d'un procédé de commande qui permette de stabiliser rapidement le véhicule sur sa trajectoire initiale précédant la manoeuvre d'évitement. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de commande du type précité, dans lequel on détermine de façon séquentielle le mode de fonctionnement de la direction parmi un mode de fonctionnement normal et un mode de 15 fonctionnement en pendulage, et on calcule la valeur de consigne d'amortissement C_ à chaque instant, en fonction du mode déterminé, sélectivement au moyen de premières lois préenregistrées ou de secondes lois préenregistrées distinctes des premières. Suivant d'autres caractéristiques, optionnelles, du procédé de l'invention: - on détermine le mode de fonctionnement de la direction en observant l'évolution avec le temps d'un paramètre P3 significatif de la vitesse-volant, d'un paramètre P1 significatif du couple-volant, de la dérivée temporelle de ce dernier, et d'un paramètre P2 significatif de la vitesse du véhicule; et - on détermine que le mode de fonctionnement est par défaut le mode de fonctionnement normal, et qu'il est le mode de fonctionnement en pendulage pour une durée prédéterminée, dès lors qu'une fonction de détection de pendulage et activée, et que la séquence suivante d'événements est observée: 2890931 3 a) la valeur du paramètre significatif de la vitesse-volant, est à un premier instant, en valeur absolue, supérieure à une première valeur de seuil prédéterminée, b) la valeur du paramètre significatif de la vitesse-volant devient, à un deuxième instant postérieur au premier instant, en valeur absolue, inférieure à une deuxième valeur de seuil prédéterminée, c) à un troisième instant, dans un premier temps prédéterminé à partir du deuxième instant, la valeur du paramètre significatif de la vitesse- volant devient, en valeur absolue, supérieure à une troisième valeur de seuil prédéterminée, et. de signe différent de celui du même paramètre au premier instant, et d) après une attente prédéterminée, à un quatrième instant dans un deuxième temps prédéterminé à partir de la fin de ladite attente, les conditions suivantes sont toutes remplies: - la valeur absolue du paramètre significatif du couple-volant est inférieure à une quatrième valeur de seuil 20 prédéterminée, la valeur absolue de la dérivée temporelle du paramètre P1 significatif du couple-volant est inférieure à une cinquième valeur de seuil prédéterminée, et - la valeur du paramètre significatif de la vitesse 25 du véhicule est supérieure à une sixième valeur de seuil prédéterminée. L'invention a également pour objet un dispositif d'assistance électrique de direction de véhicule automobile, comprenant un moteur électrique prévu pour fournir un couple d'assistance au braquage, et un dispositif de commande prévu pour délivrer au moteur un signal de consigne de couple d'assistance résultant d'une valeur de consigne motrice et d'une valeur de consigne d'amortissement, ledit dispositif de commande comportant 2890931 4 - des moyens principaux de calcul qui calculent à chaque instant la valeur de consigne motrice en fonction d'un premier ensemble de paramètres de fonctionnement et/ou d'état du véhicule, et -des moyens secondaires de calcul qui calculent à chaque instant la valeur de consigne d'amortissement en fonction d'un deuxième ensemble de paramètres de fonctionnement et/ou d'état du véhicule, caractérisé en ce que lesdits moyens secondaires de 10 calcul comprennent - des premiers et des seconds moyens de calcul de la valeur de consigne d'amortissement, associés respectivement à un mode de fonctionnement normal et à un mode de fonctionnement en pendulage de la direction, et pouvant être activés de façon sélective pour calculer et délivrer ladite valeur de consigne d'amortissement, et - des moyens de sélection, adaptés pour déterminer de façon séquentielle le mode de fonctionnement de la direction parmi le mode de fonctionnement normal et le mode de fonctionnement en pendulage, et pour activer à chaque instant, en fonction du mode déterminé, sélectivement les premiers ou les seconds moyens de calcul. Suivant une autre caractéristique du dispositif de l'invention, le deuxième ensemble de paramètres comprend un paramètre significatif de la vitesse-volant, un paramètre significatif du couple-volant, et un paramètre significatif de la vitesse du véhicule. Un mode particulier de réalisation de l'invention va maintenant être décrit plus en détail en référence aux 30 dessins annexés, sur lesquels: la Figure 1 est une vue schématique d'un ensemble de direction de véhicule, comportant un dispositif d'assistance électrique suivant l'invention; 2890931 5 - la Figure 2 est un schéma de fonctionnement du dispositif de commande de la Figure 1, représentatif d'un procédé conforme à l'invention; - la Figure 3 est un schéma de fonctionnement des 5 moyens secondaires de calcul de la Figure 2; et - la Figure 4 est un schéma logique, illustrant plus précisément la détermination séquentielle du mode de fonctionnement de la direction dans un procédé conforme à l'invention. A la Figure 1, on a représenté un ensemble de direction 1 de véhicule automobile assisté électriquement, qui comporte un volant 2 solidaire d'un premier tronçon 3 d'un arbre de direction 4, par l'intermédiaire d'une liaison à cardan 6. L'arbre de direction 4 transmet le couple appliqué sur le volant 2 par le conducteur du véhicule à un pignon de transmission 7, qui engrène avec une crémaillère 8 disposée transversalement par rapport à l'axe du véhicule entre deux roues directrices 9. Le pignon de transmission 7 pourrait être remplacé par tout autre organe de transmission, comme par exemple une vis sans fin. Chaque roue directrice 9 est susceptible de pivoter autour d'un axe de pivotement vertical Z-Z sous l'effet d'un déplacement linéaire de la crémaillère 8, ladite roue directrice 9 étant actionnée par un mécanisme d'orientation comportant une biellette 10 reliée à une extrémité 11 de la crémaillère 8. L'ensemble de direction 1 comprend également un dispositif d'assistance 12 destiné à exercer sur la crémaillère 8 un effort de même sens que l'effort exercé par le pignon de transmission 7, de façon à faciliter l'actionnement du volant 2 par le conducteur du véhicule, en fonction de trois paramètres P1r P2, P3 de fonctionnement de la direction, ou plus généralement de fonctionnement et/ou d'état du véhicule. 2890931 6 Le dispositif d'assistance 12 comprend un moteur électrique 15 dont le couple de sortie Cs est commandé par un dispositif électronique de commande 16 qui délivre au moteur une consigne de couple d'assistance C. Le couple de sortie Cs du moteur électrique 15 est transmis à un réducteur 19 par l'intermédiaire de l'arbre de sortie 18 du moteur 15, et à un pignon d'assistance 20 engrenant avec la crémaillère 8. Ainsi, l'arbre de sortie 18 du moteur électrique 15 est relié mécaniquement à l'arbre de direction 4, par l'intermédiaire du réducteur 19, du pignon d'assistance 20, de la crémaillère 8 et du pignon de transmission 7. La liaison mécanique de l'arbre de sortie 18 et de l'arbre de direction 4 pourrait être différente, notamment plus directe en n'impliquant pas la crémaillère 8. L'arbre de sortie 18 du moteur électrique fournit une assistance al braquage du volant 2 en exerçant sur l'arbre de direction 4, par l'intermédiaire des éléments mécaniques cités précédemment, un couple d'assistance dépendant directement du couple de sortie C5, et par conséquent de la consigne de couple d'assistance C. Le premier paramètre P1 est significatif du couple-volant c'est-à-dire du couple appliqué sur le volant 2 par le conducteur. Le couple-volant est par exemple estimé au moyen d'un capteur de couple 21, monté sur le deuxième tronçon 5 de l'arbre de direction 4, dans une région proche du pignon 7. Ce paramètre est significatif de conditions de maintien du volant.. Par la suite, la dérivée temporelle de ce premier 30 paramètre P1 sera notée P' l . Le deuxième paramètre P2 est significatif de la valeur de vitesse du véhicule. Celle-ci est déterminée par des moyens class_Lques de mesure de la vitesse d'avance, présents usuellement sur les véhicules, que l'on désignera par un capteur de vitesse d'avance 22. Le troisième paramètre P3 est significatif de la vitesse-volant, c'est-àdire la vitesse de rotation du volant 2 mesurée ou estimée à partir des données fournies par un capteur 23. Ce paramètre peut être mesuré au moyen d'un capteur disposé sur l'arbre de direction 4, ou estimé à partir de la vitesse du moteur, mesurée sur l'arbre de sortie 18. Comme représenté sur la Figure 2, le dispositif électronique de commande 16 comporte des moyens principaux de calcul 31, qui calculent à chaque instant une valeur de consigne motrice C+, en fonction d'un premier ensemble de paramètres P1r P2 parmi les paramètres précités. Le dispositif électronique de commande 16 comprend de plus des moyens secondaires de calcul 32, qui calculent à chaque instant une valeur de consigne d'amortissement C_, en fonction d'un deuxième ensemble de paramètres P1r P2, P3 parmi les paramètres de fonctionnement précités. D'autre part, le dispositif 16 comprend un sommateur 33, qui réalise à chaque instant la somme de la valeur de consigne motrice C+ et de la valeur de consigne d'amortissement C_. La valeur ainsi obtenue est la valeur de consigne de couple d'assistance C. Comme représenté sur la Figure 3, les moyens secondaires de calcul 32 comprennent des premiers moyens de calcul 41, tels qu'une cartographie à deux entrées, recevant en entrée les valeurs des paramètres P2 et P3. Ces premiers moyens de calcul 41 sont associés à un mode de fonctionnement normal de la direction, et calculent à partir des valeurs des deux paramètres d'entrée Per P3 une valeur V1 de la consigne d'amortissement C_, au moyen de premières lois pré-enregistrées. 2890931 8 Les moyens secondaires de calcul 32 comprennent d'autre part des seconds moyens de calcul 42, associés à un mode de fonctionnement en pendulage de la direction. Ces seconds moyens de calcul 42, tels qu'une cartographie à deux entrées, reçoivent en entrée les valeurs des deux paramètres P2, P3, et calculent une deuxième valeur V2 de la consigne d'amortissement C_, au moyen de deuxièmes lois pré-enregistrées distinctes des premières lois. Les moyens secondaires de calcul 32 comprennent en outre des moyens de sélection 43, qui déterminent de façon séquentielle le mode de fonctionnement de la direction parmi le mode de fonctionnement normal et le mode de fonctionnement en pendulage, en fonction de l'évolution au cours du temps des trois paramètres P1r P2, P3 qu'ils reçoivent en entrée. Les moyens de sélection 43 reçoivent en entrée les deux valeurs V1 et V2 et délivrent en sortie la valeur de consigne d'amortissement C_, laquelle est égale à la valeur V1 si le mode de fonctionnement déterminé est le mode normal, ou égale à la valeur V2 si le mode de fonctionnement déterminé est le mode en pendulage. On notera que les deux valeurs V1 et V2 peuvent être calculées à chaque instant, respectivement par les premiers et les seconds moyens de calcul. Dans une autre forme de réalisation, les moyens de calcul 41 ou 42 correspondant au mode détecté de fonctionnement de la direction peuvent être sélectivement sollicités pour effectuer le calcul de la valeur V1 ou V2 de consigne correspondante. On se réfère à présent à la Figure 4 pour expliciter 30 la partie du procédé de commande permettant de déterminer le mode de fonctionnement de la direction. Le principe de détection de pendulage selon le procédé de l'invention repose sur le fait qu'une situation de pendulage peut être modélisée par une vitesse-volant 2890931 9 élevée, suivie d'un passage à une vitessevolant nulle, suivi d'une vitesse-volant élevée avec changement de signe de la vitesse-volant, puis couple-volant et dérivée temporelle du couplevolant faibles, avec vitesse du véhicule élevée. La Figure 4 consiste en un schéma logique représentatif du procédé, et fait apparaître une séquence de sept états Eo à E6 du processus de détermination. Chaque état Ei (0 Chaque arrivée ou retour dans une case figurant un état Ei se traduit par le passage d'un instant t à un instant t+8t, où 8t représente une durée élémentaire (ou temps d'horloge). Dans le procédé, à chaque instant, un état et un seul est actif (tous les autres états étant inactifs). Le passage d'un état initial à un état ultérieur rend l'état ultérieur actif et tous les autres états, en particulier l'état initial, inactifs. Dans les états Eo à E5, le mode de fonctionnement de la direction qui est déterminé est le mode de fonctionnement normal, alors que dans l'état E6, le mode de fonctionnement déterminé est le mode de fonctionnement en pendulage. En d'autres termes, le mode de fonctionnement par défaut est le mode de fonctionnement normal, et ce mode de fonctionnement déterminé passe au mode de fonctionnement en pendulage dès lors que l'état E6 est atteint, lorsque la séquence d'événements décrite ci-après est observée. Au début du processus de détermination, à l'état initial E0, on estime la vitesse-volant P3. Si la valeur absolue de P3 est supérieure à une première valeur de seuil prédéterminée, alors on mémorise le signe cl de P3, et on passe à l'état E1. Sinon, on retourne à l'état Eo. A l'état E1, on mesure la vitesse-volant P3. 2890931 10 Si la valeur absolue de la vitesse volant P3 est inférieure à une deuxième valeur de seuil prédéterminée S2r on démarre un comptage de temps T2, et on passe à l'état E2. Sinon on retourne à l'état E1. A l'état E2, on mesure la vitesse-volant P3. Si le temps T2 a fini de s'écouler, on retourne à l'état E0. Sinon, on compare la valeur absolue de P3 avec une troisième valeur de seuil prédéterminée S3. Si la valeur absolue de P3 est supérieure à S3, on mémorise le signe E3 de la vitesse-volant P3 et on passe à l'état E3. Sinon, on retourne à l'état E2. A partir de l'état E3, on compare les signes si et E3. Si E1 = E3, on retourne à l'état E1. Sinon, on démarre le comptage d'un temps T4, et on passe à l'état E4. A partir de l'état E4, si le temps T4 a fini de s'écouler, on démarre le comptage d'un temps T5 et on passe à l'état E5. Sinon, on retourne à l'état E4. A l'état E5, on mesure la vitesse du véhicule P2, on mesure le couplevolant Pl, on calcule la dérivée temporelle P' l de ce couple-volant P1. Si le temps T5 a fini de s'écouler, on retourne à l'état E1. Sinon, on compare la valeur absolue de P1 à une quatrième valeur de seuil prédéterminée S5. Si la valeur absolue de P1 est supérieure ou égale à S5, alors on retourne à l'état E5. Sinon, on compare la valeur absolue de P'1 à une 30 cinquième valeur de seuil prédéterminée S6. Si la valeur absolue de P'1 est supérieure ou égale à S6r alors on retourne à l'état E5. Sinon, on compare P2 à une sixième valeur de seuil prédéterminée S7. Si la valeur de P2 est inférieure ou égale à S7r alors on retourne à l'état E5. Sinon, on observe l'état active ou inactive d'une fonction de détection de pendulage. Si la fonction de détection de pendulage est inactive, on retourne à E5. Dans le cas contraire, on déclenche une attente ou temporisation de durée T6, et on passe à l'état E6, dans lequel on réalise un amortissement en condition de pendulage. On reste dans cet état E6 pendant cette durée de temporisation T6. Au terme de la temporisation T6, on compare la valeur absolue de P1 à une septième valeur de seuil prédéterminée S8. Si la valeur absolue de P1 est supérieure à S8r alors on considère que le conducteur tient le volant, et on retourne à l'état initial E0. Dans le cas contraire, si la valeur absolue de Pl est inférieure à S8, alors on considère que le volant n'est toujours pas tenu, et on reste à l'état E6, dans lequel on réalise un amortissement en condition de pendulage. A titre d'exemple, les valeurs de seuil constantes utilisées dans le procédé qui vient d'être décrit peuvent être les suivantes: 25. Si = 120 /s S2 = 30 /s S3 = 175 /s S5 = 2,5 N.m S7 = 70 km/h 30. S8 compris entre 2 et 2,5 N.m T2 = 200 ms T6 = 350 ms On notera que les valeurs T4, T5 et S6, dans l'exemple représenté, sont variables et calculées en 2890931 12 fonction des paramètres P1r P2, P3 notamment, par des algorithmes qui ne seront pas décrits ici. On précisera néanmoins que la valeur de T4 est comprise entre 1 et 100 ms, et que la valeur de T5 est comprise entre 10 et 130 ms. La détermination séquentielle du mode de fonctionnement de la direction, telle qu'elle vient d'être décrite, assure une grande fiabilité de la détection d'un phénomène de pendulage. Grâce à cette fiabilité accrue, le couple d'amortissement introduit répond réellement aux besoins de la situation. En d'autres termes, le procédé permet de ne pas dégrader inutilement l'agrément de conduite par une augmentation brusque et injustifiée du couple d'amortissement, et assure une pleine sécurité dans une situation d'urgence avec évitement puis lâché du volant. 2890931 13 REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un moteur électrique d'un dispositif d'assistance électrique de direction de véhicule automobile, le moteur (15) étant prévu pour fournir un couple d'assistance au braquage, procédé dans lequel, à chaque instant: - on calcule une valeur de consigne motrice (C+) en fonction d'un premier ensemble (P1r P2) de paramètres de fonctionnement et/ou d'état du véhicule, - on calcule une valeur de consigne d'amortissement (C_) en fonction d'un deuxième ensemble (PI, P2, P3) de paramètres de fonctionnement et/ou d'état du véhicule, et on calcule une valeur de consigne de couple d'assistance (C) résultant de la valeur de consigne motrice (C+) et de la valeur de consigne d'amortissement (C_), caractérisé en ce qu'on détermine de façon séquentielle le mode de fonctionnement de la direction parmi un mode de fonctionnement normal et un mode de fonctionnement en pendulage, et on calcule la valeur de consigne d'amortissement (C_) à chaque instant, en fonction du mode déterminé, sélectivement au moyen de premières lois pré- enregistrées ou de secondes lois pré-enregistrées distinctes des premières. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine le mode de fonctionnement de la direction en observant l'évolution avec le temps d'un paramètre (P3) significatif de la vitesse-volant, d'un paramètre (P1) significatif du couple-volant, de la dérivée temporelle (P'1) de ce dernier, et d'un paramètre (P2) significatif de la vitesse du véhicule. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on détermine que le mode de fonctionnement est par défaut le mode de fonctionnement normal, et qu'il est le mode de fonctionnement en pendulage pour une durée 2890931 14 prédéterminée, des lors qu'une fonction de détection de pendulage et activée, et que la séquence suivante d'événements est observée: a) la valeur du paramètre (P3) significatif de la vitessevolant, est à un premier instant, en valeur absolue, supérieure à une première valeur de seuil (S1) prédéterminée, b) la valeur du paramètre (P3) significatif de la vitesse-volant devient, à un deuxième instant postérieur au premier instant, en valeur absolue, inférieure à une deuxième valeur de seuil (S2) prédéterminée, c) à un troisième instant, dans un premier temps (T2) prédéterminé à partir du deuxième instant, la valeur du paramètre (P3) significatif de la vitesse-volant devient, en valeur absolue, supérieure à une troisième valeur de seuil (S3) prédéterminée, et de signe différent de celui du même paramètre (P3) au premier instant, et d) après une attente (T4) prédéterminée, à un quatrième instant dans un deuxième temps (T5) prédéterminé à partir de la fin de ladite attente (T4), les conditions suivantes sont toutes remplies: - la valeur absolue du paramètre (P1) significatif du couple- volant est inférieure à une quatrième valeur de seuil prédéterminée (S5), - la valeur absolue de la dérivée temporelle du paramètre (P1) significatif du couple-volant est inférieure à une cinquième valeur de seuil prédéterminée (S6), et - la valeur du paramètre (P2) significatif de la vitesse du véhicule est supérieure à une sixième valeur de seuil prédéterminée (S7). 4. Dispositif d'assistance électrique de direction de véhicule automo:Dile, comprenant un moteur électrique (15) prévu pour fournir un couple d'assistance au braquage, et un dispositif de commande (16) prévu pour délivrer au moteur 2890931 15 (15) un signal de consigne de couple d'assistance (C) résultant d'une valeur de consigne motrice (C+) et d'une valeur de consigne d'amortissement (C_), ledit dispositif de commande (16) comportant - des moyens principaux de calcul (31) qui calculent à chaque instant la valeur de consigne motrice (C+) en fonction d'un premier ensemble (P1r P2) de paramètres de fonctionnement et/ou d'état du véhicule, et - des moyens secondaires de calcul (32) qui calculent à chaque instant la valeur de consigne d'amortissement (C_) en fonction d'un deuxième ensemble (P1r P2, P3) de paramètres de fonctionnement et/ou d'état du véhicule, caractérisé en ce que lesdits moyens secondaires de 15 calcul (32) comprennent - des premiers (41) et des seconds (42) moyens de calcul de la valeur de consigne d'amortissement (C_), associés respectivement à un mode de fonctionnement normal et à un mode de fonctionnement en pendulage de la direction, et pouvant être activés de façon sélective pour calculer et délivrer ladite valeur de consigne d'amortissement (C_), et - des moyens de sélection (43), adaptés pour déterminer de façon séquentielle le mode de fonctionnement de la direction parmi le mode de fonctionnement normal et le mode de fonctionnement en pendulage, et pour activer à chaque instant, en fonction du mode déterminé, sélectivement les premiers (41) ou les seconds (42) moyens de calcul. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième ensemble de paramètres (P1r P2, P3) comprend un paramètre (P3) significatif de la vitesse-volant, un paramètre (P1) significatif du couple-volant, et un paramètre (P2) significatif de la vitesse du véhicule. 2890931 16 6. Dispositif suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande met en uvre un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3.