Brevet FR2911838A1 — publié le 20080801

Procédé et dispositif de commande d'un système de freinage piloté pour véhicule automobile. L'invention concerne un procédé de commande d'un système de freinage piloté électroniquement pour véhicule automobile, par ailleurs équipé d'un dispositif de contrôle de trajectoire, dans le but d'améliorer le comportement du véhicule et par conséquent la sécurité du conducteur. Elle concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé. Un véhicule automobile est conçu de manière à présenter le comportement le plus stable possible quelle que soit la sollicitation du conducteur ou l'état de la chaussée. Cependant, certaines situations peuvent engendrer un désagrément de conduite, un écart de trajectoire et même une perte de contrôle du véhicule. Ce sont par exemple un lever de pied en courbe, un freinage en virage, un évitement d'obstacle simple ou double, une adhérence au sol faible ou asymétrique, une perturbation aérodynamique, qui peuvent créer une instabilité transversale. Il faut alors stabiliser le véhicule en générant des efforts de freinage dissymétriques sur les quatre roues du véhicule. On assimile la perte de contrôle d'un véhicule automobile léger à un écart de trajectoire par rapport à la trajectoire saine pour laquelle il a été conçu. II peut arriver que le conducteur soit alors incapable de revenir vers la trajectoire désirée, notamment dans les deux cas de figures suivants. En cas de sous virage, le véhicule s'écarte de la trajectoire neutre vers l'extérieur du virage ; le véhicule reste toutefois stable mais une sortie de route n'est pas exclue. En cas de survirage, le véhicule s'écarte de la trajectoire neutre au contraire vers l'intérieur du virage et devient instable, risquant le tête à queue parfois. Il est possible d'améliorer le comportement du véhicule dans les phases de sous virage et de survirage, donc de le stabiliser, en l'équipant d'un système de freinage actif, piloté électroniquement. Une solution actuelle pour réaliser une loi de répartition des efforts de freinage, qui s'appuie sur la théorie des équipotentiels, est décrite dans la demande de brevet européen EP 1 302 379 A2, déposée au nom de Delphi Technologies. Un coefficient est ajouté sur le terme qui représente le report de charge latéral du véhicule et permet de modifier la loi de répartition selon la situation du véhicule et sa définition technique. L'inconvénient de cette solution réside dans le fait que seules les forces induites par la volonté du conducteur sont réparties, sans tenir compte des forces extérieures telles que celles calculées pour une correction de trajectoire. Le but de l'invention est de pallier cet inconvénient en proposant un procédé de répartition optimale des forces de freinage pour la réalisation d'un moment de lacet déterminé par des moyens de contrôle de trajectoire. Pour cela, un premier objet de l'invention est un procédé de commande d'un système de freinage piloté électroniquement pour véhicule automobile, équipé de plus par un système de contrôle de trajectoire et par une unité centrale de calcul électronique, caractérisé en ce qu'il détermine les consignes de freinage de correction de trajectoire pour chacune des quatre roues du véhicule, dépendant d'une consigne de moment de lacet délivrée par ledit système de contrôle de trajectoire et du niveau d'adhérence, calculé à partir des actions de freinage ou d'accélération du conducteur, qui doit être égal sur les deux roues sollicitées pour l'action de correction de trajectoire et situées d'un même côté du véhicule. Selon une autre caractéristique du procédé, il comporte les étapes suivantes : le calcul du signe de la consigne de moment Mfx de lacet déterminé par le contrôle de trajectoire, le calcul de l'effort total de freinage FXT de correction de trajectoire à répartir sur les deux roues du côté du véhicule déterminé par le signe du moment de lacet Mfx, le calcul de la consigne de freinage Fx;j de correction de trajectoire pour chacune des deux roues précédemment déterminées en fonction d'une part de l'effort total de freinage FxT de correction de trajectoire à répartir et d'autre part du potentiel de freinage p qui est le même sur les deux roues à freiner. Selon une autre caractéristique du procédé, les deux roues du côté gauche du véhicule, dans le sens de la marche avant, doivent être freinées quand la consigne du moment de lacet Mfx est de signe positif et les deux roues du côté droit du véhicule 35 doivent être freinées quand ladite consigne Mfx est de signe négatif. 25 30 Un second objet de l'invention est un dispositif de mise en oeuvre du procédé de commande d'un système de freinage piloté électroniquement pour véhicule automobile, équipé de plus d'un système de contrôle de trajectoire et d'une unité centrale de calcul, caractérisé en ce qu'il comporte : des moyens de calcul du signe de la consigne de moment Mfx de lacet déterminé par le système de contrôle de trajectoire, des moyens de calcul de l'effort total de freinage FxT de correction de trajectoire à répartir sur les deux roues du côté du véhicule déterminé par le signe du moment de lacet Mfx, des moyens de calcul de la consigne de freinage Fx;j de correction de trajectoire pour chacune des deux roues précédemment déterminées en fonction d'une part de l'effort total de freinage FxT de correction de trajectoire à répartir et d'autre part du potentiel de freinage p qui est le même sur les deux roues à freiner. 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description du procédé, illustrée par les figures suivantes qui sont : les figures la à Id: différentes trajectoires survireuses et sous-vireuses d'un véhicule, la figure 2 : l'étape détaillée de calcul du signe du moment de lacet, 20 la figure 3 : un schéma fonctionnel des différentes étapes du procédé de commande selon l'invention. Le procédé de commande d'un système de freinage piloté pour véhicule automobile consiste en la répartition optimale des forces de freinage sur les différentes 25 roues pour réaliser une consigne de moment de lacet déterminée par un système de contrôle de la trajectoire équipant le véhicule, dans le but de le stabiliser. Comme le montrent les figures la à Id, certaines situations de conduite peuvent entraîner une perte même légère du contrôle du véhicule V par le conducteur 30 se traduisant par un écart de la trajectoire instantanée T; par rapport à la trajectoire de référence Tref pour laquelle il a été conçu. Les figures la et 1 b représentent respectivement des situations de survirage et de sous virage dans le cas d'un virage à gauche, alors que les figures 1 c et 1 d représentent les mêmes situations dans le cas d'un virage à droite, la trajectoire neutre, dite de référence étant représentée en 35 pointillés. Le système de contrôle de la trajectoire, qui équipe le véhicule a déterminé un moment de lacet Mfx de consigne pour contrôler la trajectoire du véhicule et la faire évoluer au plus près de la trajectoire de référence. 10 Dans les cas de sous virage lors d'un virage à gauche (figure 1 b) et de survirage lors d'un virage à droite (figure 1c), le moment de lacet est positif, dans le sens trigonométrique, tendant à faire tourner le véhicule dans le sens anti-horaire, le véhicule circulant dans le sens de la marche avant. Dans ces deux cas, les efforts de freinage de correction de trajectoire sont à appliquer sur les roues R,1 du côté gauche du véhicule, i étant un entier égal à 1 ou 2 suivant la roue avant ou arrière. Le moment de lacet est représenté par une flèche courbe vers la gauche en trait plein. Dans le cas de survirage lors d'un virage à gauche (figure la) et de sous virage lors d'un virage à droite (figure Id), le moment de lacet est négatif, représenté par une flèche courbe vers la droite, tendant à faire tourner le véhicule dans le sens horaire. Les efforts de freinage de correction de trajectoire sont à appliquer sur les roues Rie du côté droit du véhicule, alors que les efforts de freinage dus à l'action du conducteur sont présents sur les quatre roues du véhicule. L'objet de l'invention est de commander le freinage des deux roues du côté du véhicule défini par le signe de la consigne de moment de lacet, destinée au respect de la trajectoire de référence, tout en assurant un niveau d'adhérence des roues qui soit le même pour ce côté. De plus, selon l'invention, le niveau d'adhérence doit être calculé en fonction des actions de freinage ou d'accélération du conducteur, afin de maintenir au maximum l'adhérence sur les deux roues sollicitées pour l'action de correction de la trajectoire. Pour cela, le procédé de commande du système de freinage piloté calcule, lors d'une première étape El) le signe du moment de lacet de consigne Mfx, délivré par le système de contrôle de la trajectoire du véhicule. Cette étape, détaillée sur la figure 2, comporte tout d'abord un filtrage e,) passe-bas de la valeur de consigne pour éliminer le bruit, puis deux comparaisons, l'une e2) avec un premier seuil SI nul et l'autre e3) avec un second seuil S2 négatif, égal par exemple à -10. Si le moment de lacet est supérieur ou égal à 0, le résultat de la comparaison e2) est égal à 1 et si le moment de lacet est inférieur à -10, le résultat de la comparaison e3) est égal à 1, ces deux résultats aboutissant respectivement sur les entrées SET et RESET d'une bascule e4) de type Flip-Flop . Celle-ci délivre, quand le signe du moment de lacet est positif, sur sa sortie Q un flag Msup de valeur égale à 1 et sur sa sortie un flag M;nf de valeur égale 0, et quand le signe du moment de lacet est négatif, elle délivre sur sa sortie Q un flag Mup de valeur égale à 0 et sur sa sortie -0- un flag M;uf de valeur égale 1. Ce signe de la consigne du moment de lacet à créer détermine le côté sur lequel les forces de freinage vont être appliquées. Ainsi, les deux roues du côté gauche Rit du véhicule, dans le sens de la marche avant, sont freinées quand la consigne du moment de lacet Mfx est de signe positif et les deux roues Rit du côté droit du véhicule sont freinées quand ladite consigne Mfx est de signe négatif. Le procédé calcule également dans une autre étape E2) la force de freinage FxT longitudinale totale, à répartir sur les quatre roues du véhicule pour la correction de trajectoire, sachant que les deux roues d'un seul et même côté seront sollicitées. Ce freinage total est obtenu à partir de la valeur absolue de la consigne de moment de lacet Mfx et de la longueur moyenne e, ou voie, d'un essieu, selon l'équation suivante : 2 FT =-~ *IM.r Par ailleurs, ce freinage total FxT de correction de trajectoire est égal à la somme de forces de freinage à appliquer sur les deux roues d'un même côté, soit pour le côté droit du véhicule : FxT = FFiz + Fz2 et pour le côté gauche : FxT = Fx11 + Fx21 Fx;;, i entier égal à 1 ou 2 correspondant à la roue avant ou arrière et j entier égal à 1 ou 2 correspondant au côté gauche ou droit. Puis à l'étape E3) le procédé calcule la consigne Fx1 de freinage de correction de trajectoire appliquée à chaque roue Ri du véhicule, cette consigne étant nulle pour les roues non déterminées par le signe du moment de lacet correcteur établi en fonction de l'écart de la trajectoire du véhicule avec la trajectoire de référence Tref. Ce calcul est établi à partir du freinage total FxT de correction de trajectoire et du potentiel de freinage u utilisé par les pneus, avec la condition qu'il soit le même pour les deux roues du même côté. Ce potentiel de freinage ou adhérence est égal au rapport entre la valeur absolue de la somme des forces longitudinales et les forces verticales FZ;i présentes à chaque roue. Les forces longitudinales sont d'une part les forces de freinage FX;~ à répartir et les forces de freinage ou d'accélération FXc;; induites par le conducteur : P /x~ f+JxC En vertu du principe d'équi-adhérence pour les deux roues d'un même côté, le 5 potentiel de freinage respecte les équations suivantes : - pour les roues du côté droit : 1F,2 +Fc,2I IF22 +FC22I F,2 ' z22 - ou pour les roues du côté gauche I Fä + F cl, IF21 + F21 Fä F2, 15 En combinant les expressions du freinage total Fe de correction de trajectoire avec celles du potentiel de freinage, on obtient la répartition des forces de freinage FX;; de correction de trajectoire suivante : - pour le côté gauche : Fä FZä FxT + FZä FxC2, ù FZ21 Fxcä Fz2, + Fzä F21 _ FZ2,Fx7ùFzäF.c21+F221Fxcä Fz21 + Fzä 25 - ou pour le côté droit : F12= Fz,2 FxT + F2,2 FxC22 ù F222 FxC12 F222 + F212 F 22 ù F222 FxT ù Fz12 FxC22 + F222 Fxc12 Fz22 + Fz,2 10 /1= 20 Le moment de lacet Mfx est donc calculé par le système de contrôle de trajectoire, les forces verticales ou charges FZu sur chaque roue sont obtenues par capteurs ou par estimation à partir des accélérations transversale ou longitudinale et les efforts longitudinaux Fxc;j exercés par le conducteur par l'intermédiaire de ses actions sur les pédales de frein ou d'accélérateur peuvent être obtenus par estimation. Enfin, pour éviter d'obtenir des valeurs d'efforts de freinage qui soient incohérents, le procédé ajoute une étape de saturation. L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé de commande précédemment décrit, intégré dans l'unité centrale de calcul U du véhicule. Il comporte les moyens suivants : des moyens de calcul du signe de la consigne de moment Mfx de lacet déterminé par le système de contrôle de trajectoire, - des moyens de calcul de l'effort total de freinage FxT de correction de trajectoire à répartir sur les deux roues du côté du véhicule déterminé par le signe du moment de lacet Mfx, des moyens de calcul de la consigne de freinage Fx;j de correction de trajectoire pour chacune des deux roues précédemment déterminées en fonction d'une part de l'effort total de freinage FxT de correction de trajectoire à répartir et d'autre part du potentiel de freinage p qui est le même sur les deux roues à freiner. Ainsi, grâce à l'invention, le procédé de commande du système de freinage du véhicule propose une répartition des efforts de freinage qui permet la réalisation du moment de lacet désiré pour maintenir le véhicule le long de sa trajectoire de référence, et l'optimisation du niveau d'adhérence au niveau des roues sollicitées. II respecte la consigne de décélération demandée pour la stabilisation du véhicule au cours de situations de conduite particulières et prend en compte les actions du conducteur pour le calcul de la répartition du freinage. C'est un procédé préventif qui agit de façon continue et assure l'amélioration de la stabilité et de la maniabilité du véhicule. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un système de freinage piloté électroniquement pour véhicule automobile, équipé de plus d'un système de contrôle de trajectoire et d'une unité centrale de calcul, caractérisé en ce qu'il détermine les consignes de freinage (Fxij) de correction de trajectoire pour chacune des quatre roues (Ru) du véhicule (V), dépendant d'une consigne de moment de lacet (Mf 2. Procédé de commande d'un système de freinage piloté selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : El) le calcul du signe de la consigne de moment (Mfx) de lacet déterminé par le système de contrôle de trajectoire, E2) le calcul de l'effort total de freinage (FxT) de correction de trajectoire à répartir sur les deux roues du côté du véhicule déterminé par le signe du moment de lacet (Mfx), E3) le calcul de la consigne de freinage (FA) de correction de trajectoire pour chacune des deux roues précédemment déterminées en fonction d'une part de l'effort total de freinage (FxT) de correction de trajectoire à répartir et d'autre part du potentiel de freinage (p) qui est le même sur les deux roues à freiner. 3. Procédé de commande d'un système de freinage piloté selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux roues du côté gauche (Ri1) du véhicule, dans le sens de la marche avant, sont freinées quand la consigne du moment de lacet 30 (Mfx) est de signe positif et les deux roues (Ri2) du côté droit du véhicule sont freinées quand ladite consigne (Mfx) est de signe négatif. 4. Procédé de commande d'un système de freinage piloté selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première étape E,) de calcul du signe du 35 moment de lacet de consigne (Mfx), délivré par le système de contrôle de la trajectoire du véhicule, comporte tout d'abord un filtrage e,) passe-bas de la valeur de consigne pour éliminer le bruit, puis deux comparaisons, l'une e2) avec un premier seuil (S,) nul 20 25et l'autre e3) avec un second seuil (S2) négatif, en ce que, si le moment de lacet est positif ou nul, le résultat de la comparaison e2) est égal à 1 et si le moment de lacet est inférieur au second seuil (S2), le résultat de la comparaison e3) est égal à 1, ces deux résultats aboutissant respectivement sur les entrées SET et RESET d'une bascule e4) de type Flip-Flop qui délivre, quand le signe du moment de lacet est positif, sur sa sortie (Q) un flag (Msup) de valeur égale à 1 et sur sa sortie (Q) un flag (MM de valeur égale 0, et quand le signe du moment de lacet est négatif, elle délivre sur sa sortie (Q) un flag (MsUp) de valeur égale à 0 et sur sa sortie (Q) un flag (Mid) de valeur égale 1. 5. Procédé de commande d'un système de freinage piloté selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape E2) de calcul de la force de freinage (FXT) longitudinale totale à répartir sur les quatre roues du véhicule pour la correction de trajectoire, sachant que les deux roues d'un seul et même côté seront sollicitées, est obtenu à partir de la valeur absolue de la consigne de moment de lacet (Mfx) et de la longueur (e) moyenne d'un essieu, selon l'équation suivante : 2 _ _ _* xT e 6. Procédé de commande d'un système de freinage piloté selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à l'étape E3) il calcule la consigne de freinage (Fx;;) appliquée à chaque roue (R1) du véhicule pour la correction de trajectoire, cette consigne étant nulle pour les roues non déterminées par le signe du moment de lacet correcteur, ledit calcul étant établi à partir du freinage total (Fe) de correction de trajectoire et du potentiel de freinage (p) utilisé par les pneus, qui est le même pour les deux roues du même côté et qui est égal au rapport entre la valeur absolue de la somme des forces longitudinales qui sont d'une part les forces de freinage (FA) à répartir pour la correction de trajectoire et d'autre part les forces de freinage ou d'accélération (Fxc;j) induites par le conducteur, et les forces verticales (FZu) présentes à chaque roue : 7. Procédé de commande d'un système de freinage piloté selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que, en combinant les expressions du freinage 35 total (Fe) de correction de trajectoire à répartir sur les deux roues du côté du véhicule, MfI /1 = 2déterminé par le signe du moment de lacet (Mfx), avec celles du potentiel (u) de freinage utilisé par les pneus du véhicule, la répartition des forces de freinage (FXg) de correction de trajectoire sur chacune des quatre roues est la suivante, selon le signe du moment de lacet de correction : - pour le côté gauche Fä _ Fz11 Fe + Fz11 Fxc21- Fz21 Fxc11 Fx21 = Fx21FXT-Fz11Fxc21+Fz21FxC11 Fz21 + FZ11 - pour le côté droit F = 12 Fz12 FxT + Fz12 FxC22 ù Fz22 FxC12 Fz22 + Fz12 Fz22 FxT ù Fz12 Fxc22 + Fz22 FxC12 F 22 = Fz22 + Fz12 15 8. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de commande d'un système de freinage piloté électroniquement pour véhicule automobile, équipé de plus d'un système de contrôle de trajectoire et d'une unité centrale de calcul selon les revendications 1 à 7 précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte : 20 - des moyens de calcul du signe de la consigne de moment Mfx de lacet déterminé par le système de contrôle de trajectoire, - des moyens de calcul de l'effort total de freinage FXT de correction de trajectoire à répartir sur les deux roues du côté du véhicule déterminé par le signe du moment de lacet Mfx, 25 des moyens de calcul de la consigne de freinage FX1 de correction de trajectoire pour chacune des deux roues précédemment déterminées en fonction d'une part de l'effort total de freinage FXT de correction de trajectoire à répartir et d'autre part du potentiel de freinage p qui est le même sur les deux roues à freiner. Fz21 + Fz1110