Brevet FR2890437A1 — publié le 20070309

PROCEDE DE DETERMINATION D'ANGLE DE CARROSSAGE D'UN VEHICULE La présente invention concerne, de façon générale, le domaine de la régulation d'angle de carrossage d'un véhicule durant le roulage du véhicule et plus particulièrement la détermination de cet angle. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de détermination d'un angle de carrossage d'un véhicule automobile équipé d'un moyen de régulation d'angle de carrossage, le procédé comprenant des opérations de mesure de l'angle de braquage moyen de roues avant du véhicule et de la vitesse longitudinale du véhicule, une opération d'estimation de l'accélération de lacet du véhicule et une opération de calcul de l'angle de carrossage à appliquer à des roues arrière du véhicule. Certains véhicules sont équipés de moyens de régulation de l'angle de carrossage des roues arrière, cet angle variant en fonction de conditions de roulage du véhicule comme la vitesse du véhicule, sa vitesse de lacet ou la vitesse de déplacement transversal. Un tel système est par exemple présenté dans le document brevet GB2352696 qui permet d'améliorer la stabilité du véhicule en variant l'angle de carrossage des roues arrière. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un autre procédé de détermination de l'angle de carrossage permettant d'améliorer le confort à l'intérieur du véhicule. A cette fin, le procédé de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce que l'angle de carrossage à appliquer aux roues arrière du véhicule est calculé en fonction de l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule, de l'accélération de lacet du véhicule estimée, et d'un paramètre représentatif du déphasage entre la vitesse de lacet du véhicule et l'accélération transversale du véhicule mesurée en son centre de gravité, la valeur dudit paramètre étant obtenue selon une règle prédéfinie en fonction de valeurs de vitesse du véhicule mesurée de telle manière que la valeur de l'angle de carrossage ainsi calculée limite le déphasage entre la vitesse de lacet du véhicule et l'accélération transversale du véhicule. Grâce au procédé de l'invention, on calcule l'angle de carrossage devant être appliqué aux roues arrière en tenant compte d'un paramètre représentatif du déphasage entre la vitesse de lacet du véhicule et l'accélération transversale du véhicule, ce paramètre étant choisi pour minimiser ce déphasage. Ainsi grâce à l'invention, on minimise le déphasage entre vitesse de lacet et accélération transversale en modifiant l'angle de carrossage des roues arrière selon la valeur d'angle calculée. L'angle de carrossage calculé par le procédé de l'invention est donc choisi comme valeur cible par le dispositif d'actionnement permettant le contrôle de l'angle de carrossage ce qui permet d'augmenter le confort de conduite du véhicule en minimisant le déphasage entre accélération transversale et vitesse de lacet. On peut par exemple faire en sorte que pour le calcul de l'angle de carrossage à appliquer, le paramètre représentatif du déphasage entre la vitesse de lacet du véhicule et l'accélération transversale du véhicule soit croissant avec le déphasage et que ce paramètre soit multiplicatif de l'accélération de lacet du véhicule estimée dans le calcul d'angle de carrossage. On peut également faire en sorte que le paramètre représentatif du déphasage entre la vitesse de lacet du véhicule et l'accélération transversale du véhicule soit choisi pour être inférieur à 0 et supérieur à un seuil limite. Le choix du paramètre négatif permet de réduire le déphasage entre accélération transversale et vitesse de lacet du véhicule. La limitation à une valeur seuil permet de quantifier l'impact maximum de ce paramètre sur la détermination de l'angle de carrossage. Il est en effet nécessaire de limiter l'impact de ce paramètre sans quoi il y aurait un risque d'avoir une variation trop rapide et avec une trop grande amplitude de l'angle de carrossage, ce qui génèrerait des phénomènes oscillatoires préjudiciables à la tenue de route du véhicule et au confort. On peut également faire en sorte que le seuil / - Iz1+K, DDr limite soit égal ou supérieur à 0.6 fi où Iz est /Dr l'inertie du véhicule autour d'un axe vertical passant par le centre de gravité G du véhicule, 1 est la distance séparant des trains avant et arrière du véhicule, Dr est la rigidité de dérive arrière du véhicule et Df est la rigidité de dérive avant du véhicule et K1 est un paramètre qui est fonction de l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule et de la vitesse du véhicule. Pour déterminer le paramètre Kl qui est fonction de l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule a f et de la vitesse du véhicule V, on peut utiliser des valeurs cartographiées (IG, MG) issues d'une base de données cartographiées, ces valeurs étant choisies en fonction de la vitesse du véhicule. On peut également faire en sorte que l'accélération de lacet soit obtenue par mesure à l'aide de capteurs. On peut également faire en sorte que les capteurs permettant d'obtenir l'accélération de lacet soient des accéléromètres disposés à distance l'un de l'autre sur le véhicule. Ce mode de réalisation permet d'obtenir une valeur de l'accélération de lacet sans avoir à forcément passer par une estimation par des signaux indiquant les vitesses de rotation des roues du véhicule. On peut également faire en sorte que la vitesse de 20 lacet du véhicule soit obtenue en intégrant l'accélération de lacet du véhicule. On peut également faire en sorte que l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule soit obtenu à l'aide d'une mesure d'un l'angle de rotation de volant de véhicule et à partir d'une règle de correspondance prédéterminée entre l'angle de rotation de volant mesuré et l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule. On peut également faire en sorte que le procédé soit mis en oeuvre uniquement lorsqu'une commande de déclenchement du procédé est générée, cette commande de mise en oeuvre étant générée lorsque la vitesse du véhicule est comprise dans une plage de vitesse prédéterminée et/ou lorsque l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule est compris dans une plage d'angle de braquage prédéterminée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une vue de dessus 10 schématisée d'un véhicule; la figure 2 représente un mode de réalisation général de la stratégie permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention; la figure 3 représente un mode de réalisation 15 détaillé de la stratégie permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention; la figure 4 représente l'évolution dans le temps de la vitesse de lacet et de l'accélération tangentielle d'un véhicule sur lequel est mis en oeuvre le procédé de l'invention; la figure 5 représente des courbes de valeurs d'écart de phase maximum (en degrés) en fonction de la fréquence d'excitation du mouvement de lacet du véhicule et en fonction de la valeur de paramètre K2 choisie. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un procédé de détermination de l'angle de carrossage à appliquer sur un véhicule dont les roues arrière ont un angle de carrossage variable contrôlable par des actuateurs. Les notations suivantes sont utilisées pour décrire la présente invention: M (Kg) : masse totale du véhicule; Iz (N*m) : inertie du véhicule autour d'un axe vertical passant par le centre de gravité G du véhicule; lf (m) : distance du centre de gravité G à l'essieu avant; lr (m) : distance du centre de gravité G à l'essieu arrière; 1 (m) : distance séparant des trains avant et arrière du véhicule (empattement du véhicule) 1 = lf + lr; Dr (N/rad) : rigidité de dérive arrière du véhicule; 10 Df (N/rad) : rigidité de dérive avant du véhicule; Cf (N/rad) : rigidité de carrossage avant; Cr (N/rad) : rigidité de carrossage arrière; yr (rad) angle de carrossage des roues arrière du véhicule; af (Rad) . angle de braquage moyen de roues avant du véhicule (moyenne des angles d'orientation de chaque roue avant du véhicule par rapport à un axe longitudinal du véhicule; V (m/s) : vitesse longitudinale du véhicule; tyr (rad/s) : vitesse de lacet du véhicule; c/ (rad/s2) : accélération de lacet du véhicule; y, (m/s2) : accélération transversale du véhicule mesurée en son centre de gravité G et selon un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule; w (rad) : angle que fait le vecteur vitesse du véhicule avec l'axe longitudinal du véhicule. : angle que fait le vecteur vitesse du train arrière du véhicule avec l'axe longitudinal du véhicule. wf: angle que fait le vecteur vitesse du train avant du 30 véhicule avec l'axe longitudinal du véhicule. V, (m/s) : vitesse transversale du véhicule égale à la projetée du vecteur vitesse du véhicule sur un axe transversal Y du véhicule perpendiculaire à l'axe longitudinal X du véhicule. K2: paramètre représentatif du déphasage entre la vitesse de lacet du véhicule r et l'accélération transversale du véhicule mesurée en son centre de gravité Y, K2min: seuil limite inférieur du paramètre K2; K1: paramètre fonction de l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule af et de la vitesse du véhicule V; IG: valeur cartographiée nommée Gain Initial; MG: valeur cartographiée nommée Gain Moyen (A une vitesse V donnée correspond une seule valeur cartographiée de IG et une seule valeur cartographiée de MG, ces valeurs cartographiées permettant de définir les paramètres K1 et K2) ; MX: valeur maximale pouvant être prise par l'angle de 20 carrossage des roues arrière; av (rad) : angle de rotation de volant; DEM: démultiplication de l'angle de braquage volant vers angle de braquage de roues; Ff (N) : Effort latéral appliqué sur le train avant par le sol, projeté sur un axe Y perpendiculaire à l'axe longitudinal X; F, (N) : Effort latéral appliqué sur le train arrière du véhicule par le sol, projeté sur l'axe Y. La figure 1 montre un véhicule à quatre roues (deux 30 roues directionnelles avant et deux roues non directionnelles arrière). Les roues arrière du véhicule ont un angle de carrossage variable et contrôlable par des actionneurs bien connus de l'homme du métier. Les angles de carrossage des deux roues arrière sont symétriques entre eux selon un plan vertical comprenant l'axe longitudinal X du véhicule. La figure 2 montre les entrées nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention et permettant de déterminer la valeur de l'angle de carrossage devant être appliquée aux roues arrière. Les entrées (bloc 1) nécessaires sont - une action de commande action cde ordonnant la mise en oeuvre du procédé ; - une information de vitesse longitudinale V du véhicule; une information de l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule af (Rad) . Le bloc 2, recevant ces entrées génère, en utilisant le procédé selon l'invention, une valeur d'angle de carrossage %yr (rad) devant être appliquée aux 20 roues arrière du véhicule. Pour cela, la commande de l'angle de carrossage est déterminée en utilisant la formule yr = Dr (Angle _ static + K2 * fl Equation 1 Avec: "Angle static" =A* aft + B* af 2(IG - MG) * (1 + IG - 2MG) Où A= MY Et B=1-IG Et avec K2= *Reglage lDr Il est à noter que le paramètre Reglage peut être ajusté en fonction de la vitesse du véhicule. Le Gain static est donné par Gain static = 1-(A* a f2 +B) Afin de calculer les valeurs de A et B, on utilise deux paramètres IG (Gain Initial) et MG (Gain Moyen) qui sont mémorisés dans une mémoire embarquée sur le véhicule. A chaque valeur de vitesse V correspondent une valeur de IG et une valeur de MG qui sont utilisées pour calculer A et B. Une fois A et B calculés on obtient alors une valeur dite Angle static et la valeur dite Gain static (Bloc 3 de la figure 3). Pour calculer l'angle y,. de carrossage, comme indiqué dans l'équation 1, il est également nécessaire de connaître l'accélération de lacet du véhicule. Cette accélération de lacet qi peut soit être calculée, soit être mesurée à l'aide de capteurs ou les deux. Pour calculer l'accélération de lacet on met en oeuvre le bloc 1 de calcul de la figure 3 qui a pour entrées l'angle de braquage des roues af généralement mesuré par un capteur (par exemple capteur d'angle volant associé à un calcul de démultiplication), la vitesse V du véhicule et l'angle de carrossage y,. mesuré. Dans ce bloc et afin de calculer l'accélération de lacet t22, on réalise une simulation du modèle dynamique véhicule en utilisant le modèle 2 roues sans ballant dont les équations bien connues de l'homme de métier sont: Iz 1 + (1 GainStatic) Dr Df My, =Ff+F, Iztji=Fflf Flr V(af +coi) =Vw+tjrl,. Vw, = Vw - c jfl, y, = V (çt + w) Ff =-Dfwf F, _ -Dra) + Cr y, Grâce aux calculs et équations mentionnées ci-dessus on peut calculer la valeur de l'angle de 10 carrossage selon l'équation 1 rappelée ci-dessous y = Dr (Angle _ static + K2 * (i) Equation 1 Cette équation peut être réécrite de la façon suivante: y,. = @ (K, a. K2 *tji) Equation 2 Où le terme K1 = 1- Gain Static . Selon cette équation, dans un virage établi, le terme K2 est nul car la vitesse de lacet est constante, donc l'influence de l'accélération de lacet pour le calcul de l'angle de carrossage sera nulle. Dans ce cas, seul K1 aura une influence importante pour le calcul de l'angle de carrossage y,. A contrario, dans un virage non établi, la vitesse de lacet varie ainsi que l'accélération de lacet, K2 aura alors une influence pour le calcul de l'angle de carrossage yr au même titre que K1. Pour régler le Gain Static on utilise la fonction de transfert: N = D' af - D *y.) avec D = (MVIz)s 2 + ((D,. + D f)Iz + M (D,.1,.2 + D fl. 2))s + (D,D. V + MV (D,l, D fh. )) N, = Df. (ID, + MVl fs) N2 = Cr (lD f + MVI,$) Si l'on veut obtenir un gain statique entre r et 5 a,. égal à la valeur désirée de Gain static , il suffit d'avoir: yr = Dr K, *a. avec K1 = 1 - Gain static. Cr En mode transitoire, c'est-à-dire lorsque l'on est en virage non établi, K2 devient déterminant pour le calcul de l'angle de carrossage selon la formule: Yr=r(KI af+K2*iV) On peut alors écrire une fonction de transfert de la vitesse de lacet r en fonction de l'accélération latérale y,, cette fonction étant de la forme: yi= 1 y, avec ND,' qui exprime le déphasage entre la vitesse de lacet y/ et l'accélération latérale y,. Dans cette formule: D'=(Iz(1+K, Df)+K2lD,)s2 +lD,(lr +V lf)s+lD,(1-K,) Dr ID, (1 K,)+M(lf K, D' lr)s r Les notations s et s2 sont des transformées de Laplace. La phase de D' est une fonction croissante de K2r tandis que la phase de N est indépendante de K2. Un réglage de K2 négatif va donc permettre de réduire le 25 déphasage entre l'accélération latérale et la vitesse de lacet, ainsi que le montrent les diagrammes de Bode pour différentes valeurs de K2 (Cf figure 5). Pour des raisons de stabilité et afin d'éviter des dépassements unitaires sur l'accélération latérale on fera en sorte que K2 soit toujours négatif et supérieur à K2min avec. ( D' -Iz 1+KI K2min = 0.6 D f lD,. Grâce à cette dernière condition on évite d'avoir des phénomènes d'alternances de signe de l'accélération transversale générés lors du contrôle de l'angle de carrossage. A titre d'illustration la figure 4 montre l'évolution dans le temps de la courbe d'accélération transversale mesurée en G et de la courbe de lacet durant un virage. On s'aperçoit que durant un virage non encore établi, un écart se creuse progressivement entre la courbe d'accélération transversale et la courbe de lacet. L'objet de la présente invention est de réduire cet écart qui atteint son maximum à l'endroit noté sur la courbe par déphasage Max . Pour cela on adapte le paramètre K2 qui permet de faire varier l'accélération transversale. Toutefois, on s'aperçoit que l'amortissement de la courbe d'accélération transversale y, avec K2 crée un phénomène d'oscillation amorti. Plus la valeur de K2 sera importante en valeur absolue et plus ce phénomène parasite qui se traduit par une sensation de ballottage latéral à l'intérieur du véhicule, sera important. Pour cette raison, on minimise K2 par K2min. REVENDICATIONS 1) Procédé de détermination d'un angle de carrossage (yr) d'un véhicule automobile équipé d'un moyen de régulation d'angle de carrossage (yr), le procédé comprenant des opérations de mesure de l'angle de braquage moyen de roues avant du véhicule (caf) et de la vitesse longitudinale du véhicule (V), une opération d'estimation de l'accélération de lacet du véhicule (çU) et une opération de calcul de l'angle de carrossage ( yr) à appliquer à des roues arrière du véhicule, caractérisé en ce que l'angle de carrossage à appliquer aux roues arrière du véhicule est calculé en fonction de l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule (ad, de l'accélération de lacet du véhicule ((il) estimée, et d'un paramètre (K2) représentatif du déphasage entre la vitesse de lacet du véhicule (jr) et l'accélération transversale du véhicule mesurée en son centre de gravité (y,), la valeur dudit paramètre (K2) étant obtenue selon une règle prédéfinie en fonction de valeurs de vitesse du véhicule (V) mesurée de telle manière que la valeur de l'angle de carrossage (yr) ainsi calculée limite le déphasage entre la vitesse de lacet du véhicule et l'accélération transversale du véhicule. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour le calcul de l'angle de carrossage à appliquer (yr), le paramètre (K2) représentatif du déphasage entre la vitesse de lacet du véhicule (r) et l'accélération transversale du véhicule (y,) étant croissant avec le déphasage et en ce que ce paramètre est multiplicatif de l'accélération de lacet du véhicule (tji) estimée. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le paramètre (K2) représentatif du déphasage entre la vitesse de lacet du véhicule () et l'accélération transversale du véhicule (y,) est choisi pour être inférieur à 0 et supérieur à un seuil limite (K2min). 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé 10 en ce que le seuil limite (K2min) est égal ou supérieur à D -Iz1+K, r D 0.6 lD f) où Iz est l'inertie du véhicule autour r d'un axe vertical passant par le centre de gravité G du véhicule, 1 est la distance séparant des trains avant et arrière du véhicule, Dr est la rigidité de dérive arrière du véhicule et Df est la rigidité de dérive avant du véhicule et K1 est un paramètre qui est fonction de l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule (af) et de la vitesse du véhicule (V). 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour déterminer le paramètre K1 qui est fonction de l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule (af) et de la vitesse du véhicule (V), on utilise des valeurs cartographiées (IG, MG) issues d'une base de données cartographiées et choisies en fonction de la vitesse (V) du véhicule. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'accélération de lacet est obtenue par mesure à l'aide de capteurs. 7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les capteurs permettant d'obtenir l'accélération de lacet sont des accéléromètres disposés à distance l'un de l'autre sur le véhicule. 8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vitesse de lacet du véhicule (y) est obtenue en intégrant l'accélération de lacet du véhicule (t). 9) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule (af) est obtenu à l'aide d'une mesure d'un l'angle de rotation de volant de véhicule et à partir d'une règle de correspondance prédéterminée entre l'angle de rotation de volant mesuré et l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule (af). 10) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mis en ouvre uniquement lorsqu'une commande de déclenchement (Action cde) du procédé est générée, cette commande de mise en ouvre étant générée lorsque la vitesse (V) du véhicule est comprise dans une plage de vitesse prédéterminée et/ou lorsque l'angle de braquage moyen des roues avant du véhicule (af) est compris dans une plage d'angle de braquage prédéterminée.