Brevet FR2920901A1 — publié le 20090313

Suppression des oscillations longitudinales d'un véhicule automobile L'invention concerne la suppression des oscillations longitudinales d'un véhicule automobile, et plus particulièrement un procédé de détermination d'un couple correcteur à faire appliquer par le moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, dans le but de supprimer les oscillations longitudinales dudit véhicule. L'invention concerne également un procédé de commande du couple moteur d'un véhicule automobile mettant en oeuvre le procédé ci-dessus, un produit programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre de ces procédés, ainsi qu'un dispositif pour la commande du couple moteur d'un véhicule automobile, apte à la mise en oeuvre de ce procédé de commande, et un véhicule automobile équipé d'un tel dispositif. ll est connu qu'une demande de variation de l'accélération d'un véhicule automobile lorsque son moteur est embrayé génère des oscillations longitudi- nales nuisibles au confort des passagers. Les conditions les plus critiques engendrant de telles oscillations longitudinales du véhicule sont : la ré-accélération après décélération provoquant le passage des jeux de transmission la ré-accélération depuis un roulage stabilisé sans passage des jeux de transmission - la décélération après accélération provoquant le passage des jeux de transmission - la décélération après un roulage stabilisé sans passage des jeux de transmission. Le passage d'un jeu de transmission se produit lorsque la butée entre deux éléments passe d'une extrémité d'un jeu à l'autre, typiquement lorsque l'élément entraîné devient entraîneur et réciproquement. Il est également connu d'apporter une correction sur le couple moteur demandé pour amortir, voire éviter, les oscillations longitudinales engendrées par la variation de l'accélération demandée. A titre d'exemple, les documents FR-A-2736010 et EP-A-0702138 traitent de ce problème. Les stratégies connues de suppression des oscillations longitudinales du véhicule font appel généralement à des systèmes fonctionnant soit en boucle ouverte pour agir de manière préventive sur l'à-coup, soit en boucle fermée pour atténuer les oscillations à titre curatif. Or, les quatre phases de l'à-coup sont : avant le passage du jeu, pendant le passage du jeu, après le passage du jeu, après la première grande accélération. Ces phases doivent être reconnues et traitées par autant de paramètres différents en temps, en amplitude et en phase. Cela peut conduire à une dizaine de paramètres possibles et non indépendants entre eux à définir. La correction peut avoir aussi une définition très variable en fonction de la vigueur de l'accélération demandée, de la vitesse de pédalage sur l'accélérateur, du régime moteur, ce qui multiplie les situations à envisager. Par ailleurs, les solutions proposées consistent généralement à élaborer un contre couple proportionnel à la partie oscillatoire du régime moteur par un filtre sur l'accélération du régime moteur, et que l'on doit appliquer correctement avec un retard à définir. Ce filtre donne généralement une mauvaise image de la correction idéale à réaliser et provoque en certaines situations une correction inefficace voire divergente. On observera en outre que, du fait des nombreux paramètres à définir et du nombre important de situations, le temps de mise au point de la stratégie de suppression des oscillations longitudinales du véhicule est très long, de même que le temps de formation des metteurs au point pour acquérir une bonne expérience. Le metteur au point agit bien souvent en aveugle sur les paramètres et constate le résultat sans pouvoir le prédire. Un autre point de vue doit être pris en compte. Une stratégie fonctionnant en boucle ouverte peut être très bien adaptée à une configuration du véhicule, par exemple pour un jeu de transmission de 20 mm, mais s'avérer inefficace pour un jeu de 25 mm obtenu lors d'un vieillissement ou du fait d'une dispersion d'un véhicule à un autre. Enfin, une stratégie idéale serait d'élaborer une correction et de l'appliquer dès le pas suivant. Toutefois, en moteur thermique, l'application de cette correction n'est permise qu'après le temps qui sépare deux explosions, soit en très bas régime, par exemple 800 tr/mn, après un délai de 0,0375 s pour un moteur à quatre cylindres. Ce temps est trop long pour que la correction soit idéalement appliquée puisqu'une oscillation d'un véhicule se fait à des fréquences de 2,5 à 8 Hz et qu'un retard d'un huitième de période de l'oscillation longitudinale du véhicule sur le rapport embrayé est le maximum tolérable pour faible correction et un retard d'un douzième de période de l'oscillation longitudinale du véhicule sur le rapport embrayé est le maximum tolérable pour forte correction. Ceci donne donc un temps de retard maximum de 0,05 s à 2,5 Hz et 0,0156 s à 8 Hz pour les faibles corrections. L'application de la correction risque donc d'arriver trop tard dans les cas de bas régime mo-teur et de rapport de boîte long. L'invention vise à palier ces inconvénients. L'invention a notamment pour but d'apporter une correction sur la force motrice optimale, pour amortir voire éviter l'oscillation longitudinale engendrée par la variation de la force motrice. A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé de détermination d'un couple correcteur à faire appliquer par le moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, dans le but de supprimer les oscillations longitudinales dudit véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à - déterminer la vitesse longitudinale instantanée du véhicule à un instant donné ; déterminer la vitesse de rotation instantanée du moteur audit instant ; - déterminer la valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale du véhicule à partir desdites vitesses longitudinale et de rotation instanta- nées ; déterminer ledit couple correcteur en fonction de ladite valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale. Selon l'invention, on détermine donc un couple correcteur à partir de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale du véhicule. Cette partie oscil- latoire est elle-même calculée à partir de la vitesse longitudinale instantanée du véhicule et de la vitesse de rotation instantanée du moteur. Dans un mode de mise en oeuvre particulier, l'étape de détermination de la vitesse longitudinale instantanée du véhicule comprend la mesure d'une grandeur représentative du déplacement longitudinal du véhicule et la dérivation par rapport au temps de cette grandeur représentative du déplacement longitudinal ; et l'étape de détermination de la vitesse de rotation instantanée du moteur comprend la mesure d'une grandeur représentative du déplacement angulaire du moteur et la dérivation par rapport au temps de cette grandeur représentative du déplacement angulaire. Egalement dans un mode de mise en oeuvre particulier, l'étape de cal- cul du couple correcteur en fonction de la valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale comprend l'application d'un facteur multiplicatif à la valeur de la partie oscillatoire. Dans ce cas, le couple correcteur est donc proportionnel à la valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale du véhicule, mais des stra-tégies plus complexes pourraient être utilisées. L'invention a également pour objet un procédé de commande du couple moteur d'un véhicule automobile, comprenant une étape de détermination d'un couple optimum fonction du régime moteur et de la course d'un organe de commande à un instant d'application de la commande, ce procédé comprenant l'adjonction audit couple optimum d'un couple correcteur déterminé par le pro- cédé décrit ci-dessus. Le terme "course" de l'organe de commande est bien entendu à prendre au sens large, la consigne fournie par le pilote du véhicule pouvant par exemple être transmise par l'intermédiaire d'un régulateur de vitesse. Dans un mode de mise en oeuvre particulier, le couple correcteur comprend en outre un couple correcteur de retard fonction de la différence entre ledit couple optimum et le couple produit à l'instant de la mesure des grandeurs représentatives du déplacement longitudinal du véhicule et du déplace-ment angulaire du moteur. Grâce à cette disposition, on tient compte du fait que la correction n'est pas appliquée instantanément au moment où la différence de vitesse entre le véhicule et le moteur est constatée, mais à un instant ultérieur. L'invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur, comportant des instructions aptes à la mise en oeuvre d'un procédé tel que décrit ci-dessus lorsqu'il est exécuté par une unité de traitement informatique. L'invention a également pour objet un dispositif pour la commande du couple moteur d'un véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comprend : - des moyens de mesure d'une grandeur représentative du déplacement longitudinal du véhicule ; - des moyens de mesure d'une grandeur représentative du déplacement angulaire du moteur ; - des moyens pour déduire des mesures desdites grandeurs, la vitesse longitudinale instantanée du véhicule à un instant donné et la vitesse de rotation instantanée du moteur audit instant ; - des moyens pour déduire desdites vitesses longitudinale et de rotation instantanées, la valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudi- nale du véhicule ; des moyens pour déterminer la valeur d'un couple correcteur à faire appliquer par le moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, dans le but de supprimer les oscillations longitudinales dudit véhicule, en fonction de ladite valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale ; et -des moyens pour calculer le couple moteur à obtenir en fonction d'un couple optimum prédéterminé et du couple correcteur. L'invention a également pour objet un véhicule automobile, équipé d'un dispositif tel que décrit ci-dessus. L'invention consiste donc à élaborer une correction basée sur la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale du véhicule. Cette correction est de préférence appliquée avec un temps retard de l'ordre d'un quart de période de l'oscillation longitudinale du véhicule sur le rapport embrayé et tient compte de ce retard. La stratégie de correction proposée se fait toujours en boucle fermée puisque qu'elle est basée sur un calcul quasi exact de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale du véhicule. Cette quasi exactitude est obtenue en calculant la différence algébrique entre la vitesse longitudinale instantanée du véhicule et la vitesse instantanée du moteur ramenée en vitesse longitudinale, élaborées au même instant. Ceci à l'avantage d'adapter la correction aux variations de jeu, d'amortissement, de masse, des demandes de couple. Le système adoptera automatiquement la correction convenable aux nouvelles don-nées du problème. Un paramètre est à définir pour chaque rapport de boîte en accélération et est unique pour les décélérations, ce qui fait six valeurs à définir en tout, qui peuvent facilement être dégrossies sur un simulateur puisque l'on sait exactement dans quel sens va agir le paramètre. Ce paramètre est le taux d'amortissement que l'on veut appliquer sur un rapport de boîte donné, il peut dépendre du typage sportif ou familial que l'on veut donner au véhicule et il peut même être réglable au tableau de bord par le conducteur en fonction de ses préférences. Un autre paramètre à définir est le taux de bouclage qui reste constant et préférentiellement égal à 1. II a une action sur l'amortissement en évitant la divergence de la correction et il sert également à appliquer une correction dès qu'elle est nécessaire et non après un délai retard. Il peut également dépendre du typage sportif ou familial que l'on veut donner au véhicule. Un dernier paramètre à définir est le temps retard pour appliquer la cor-rection lequel temps est généralement calculable et constant par rapport de boîte. Quatre autres paramètres sont l'objet d'un calcul et restent constants par rapport de boîte. Ils ne font donc pas l'objet d'une mise au point. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par blocs d'un dispositif selon l'invention ; et la figure 2 est un organigramme du programme d'ordinateur utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Un véhicule automobile selon l'invention est muni d'un accélérateur conventionnel pour permettre à son moteur de monter en couple. Ce moteur est en plus doté d'un moyen adapté permettant de faire varier le couple du moteur dans un délai très court, par exemple inférieur à un quart de période de l'oscillation longitudinale du véhicule sur le rapport embrayé. Ce moyen adapté de pilotage de variation de couple en un délai court peut être assuré préférentiellement en moteur thermique essence par la dé-gradation de l'avance à l'allumage commandée à chaque explosion, préférentiellement en moteur thermique diesel par la variation de la quantité de carbu- rant injecté à chaque explosion, préférentiellement en moteur électrique par la variation rapide du courant des bobines de commande. Comme montré à la figure 1, le véhicule est doté d'une part d'un capteur 1 de déplacement longitudinal permettant de calculer par dérivation la vitesse quasi instantanée du véhicule Vvéhi_ins, d'autre part d'un capteur 2 de déplacement en rotation du moteur permettant de calculer par dérivation la vitesse quasi instantanée de la rotation moteur Nmot_inst. Le capteur 1 de déplacement longitudinal du véhicule est par exemple constitué d'un système optique sur une roue dentée solidaire d'au moins une des roues, de préférence motrice, du véhicule. Le capteur 2 de déplacement de la rotation moteur est assuré préférentiellement par un système comptant les dents de la couronne de démarreur, solidaire de l'arbre moteur. On décrira maintenant successivement les étapes du procédé tel que mis en oeuvre dans l'organigramme de la figure 2 : - Elaboration de la valeur de la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale véhicule au temps T Elaboration de la valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale véhicule au temps T Elaboration de la correction à appliquer au couple optimum avec un re- tard de temps Tret -Elaboration du couple corrigé à appliquer au temps T + Tret Elaboration de la valeur de la partie oscillatoire de la vitesse longitudi- nale véhicule au temps T La partie oscillatoire de la vitesse longitudinale véhicule OxvT' est calculée dans le bloc 3 simplement en connaissant la vitesse instantanée véhicule Vvéhijnst et la vitesse de rotation instantanée du moteur Nmot inst que l'on ramène à une vitesse longitudinale par la constante V1000 / 3600 : V éh;_inst Nmot_bat•V000 /3600 dxvT' _ (1) masse 1+R Dans la formule (1) : • Ox,,T' est la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale véhicule. • Vvéhi_jnst est la vitesse longitudinale instantanée véhicule mesurée au temps T par le capteur 1, avec ici un pas de temps inférieur à un huitième de période de l'oscillation longitudinale du véhicule sur le rapport embrayé. • Nmot jnst est la vitesse instantanée de rotation du moteur mesurée au temps T par le capteur 2, avec ici un pas de temps inférieur à un huitième de période de l'oscillation longitudinale du véhicule sur le rapport em-brayé. • Vi000 est la vitesse véhicule en km/h obtenue à 1000 tr/mn moteur compte tenu du rapport de boîte utilisé. • Rmasse est le rapport de la masse véhicule plus la masse équivalente de l'inertie des roues (Mäéhi) à la masse équivalente en longitudinal à l'inertie tournante du moteur (Méquimot). Cette valeur, calculée au bloc 4, est une constante qui varie en fonction du rapport de boîte fourni par la boîte de vitesse 5 : Rmasse Mvehr ' éq, ,mot On observera que la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale du véhicule LxvT' est égale, à un coefficient négatif près, à la partie oscillatoire de la vitesse de rotation du moteur AxmT' ramenée en vitesse longitudinale. d xmTù Rmasse•xvT L'invention peut donc être mise en oeuvre en utilisant la partie oscilla-25 toire de la vitesse de rotation du moteur, équivalente à la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale du véhicule. Elaboration de la valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale véhicule au temps T La partie oscillatoire de l'accélération longitudinale véhicule t xvT" est ensuite calculée au bloc 6 simplement en dérivant la partie oscillatoire de la 5 vitesse longitudinale véhicule par rapport au temps : dAxvT ' (2) dt Dans la formule (2) : • Axe,' est la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale du véhicule. • Ax,,T" est la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale du véhicule. 10 La partie oscillatoire de l'accélération longitudinale véhicule ^xvT" est égale à un coefficient négatif près à la partie oscillatoire de l'accélération de la rotation du moteur ^xmT" ramenée en longitudinale. AxmT" ù masse. dxvT" L'invention peut donc être mise en oeuvre en utilisant la partie oscilla-15 toire de l'accélération de la rotation du moteur, équivalente à la partie oscilla- toire de l'accélération longitudinale du véhicule. Elaboration de la correction à appliquer au couple optimum avec un retard de temps Tret A partir de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale véhicule 20 prélevée au temps T, il est élaboré au bloc 7 une correction à appliquer sur le couple moteur optimum. Afin d'éviter les écueils de divergence de correction et l'absence de correction pendant le temps Tret qui suit le début de correction, que provoquerait la seule application de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale véhicule AxvT", il est appliqué un bouclage du couple produit par 25 les gaz calculé au temps T avec un taux de bouclage Bb constant. La correc- tion est appliquée au couple optimum au temps T+Tret et calculée ainsi : CorrectionAppliqué au temps T+Tret = (3) 2Aamorti•('vT " .coefBv + Bb .(CouplegazT ùCoupleoptiT+Tret)) 1+ 2Aamorti.Bb Dans la formule (3) : • Ax,T" est la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale véhicule. • Aamorti est le taux d'amortissement constant pour chaque rapport de boîte et pouvant être défini préférentiellement entre 0 et 3. Il pourra éventuellement dépendre aussi du régime moteur afin d'éviter les écueils de di-vergence de la correction à bas régime (bloc 8). • CoefBv (bloc 9) est un coefficient constant dépendant du rapport de boîte Coe, fBv �Mvéhi + méqui , od . V1000/(1207r)• 1/7i où Vl000 est la vitesse en km/h que l'on obtient à 1000 tr/mn moteur sur le rapport de boîte considéré, tel que défini ci-dessus. • est le rendement constant de l'ensemble boîte de vitesse et pont. • Bb est le taux de bouclage constant du couple moteur dans l'élaboration de la correction au temps T. II peut être défini préférentiellement à 1 mais capable de varier entre 0 et 3. II est stocké au bloc 10. • CouplegazT est le couple moteur produit par les gaz, élaboré au bloc 11 au temps T. • CoupleoptiT+Tret est le couple optimum produit par les gaz au temps T+Tret. Il est défini par les cartographies de couple moteur en fonction du régime et de la course de l'accélérateur 12 et les éventuelles limitations pour bon fonctionnement du moteur, et déterminé au bloc 13. • CorrectionAppliqué au temps T+Tret est la correction de couple à appliquer au temps T+Tret. • T est le temps auquel est élaboré la variable AxäT". • -fret est le retard de temps après le temps T que l'on impose pour appliquer la correction sur le couple. Ce retard est préférentiellement inférieur ou égal à un quart de période de l'oscillation longitudinale du véhicule. Il est élaboré au bloc 14. Elaboration du couple corrigé à appliquer au temps T + Tret Le couple corrigé produit par les gaz est déterminé ainsi au bloc 14 au 5 niveau du moteur i : CouplegazT+Tret = CoupleoptiT+Tret + CorrectionAppliqué au temps T+Tret (4) • CouplegazT+Tret est le couple moteur produit par les gaz que l'on veut obtenir. • CoupleoptiT+Tret est le couple optimum produit par les gaz au temps 10 T+Tret. Il est défini par les cartographies de couple moteur en fonction du régime et de la course accélérateur et les éventuelles limitations pour bon fonctionnement du moteur. • CorrectionAppliqué au temps T+Tret est la correction de couple à appliquer au temps T+Tret. 15 • T est le temps auquel est élaboré la variable Ax,T". • Tret est le retard de temps après le temps T que l'on observera pour appliquer la correction sur le couple. Ce retard sera préférentiellement inférieur ou égal à un quart de période de l'oscillation longitudinale du véhicule. 20 Le paramètre de commande P proprement dit est déterminé au bloc 15 à partir de la correction de couple calculée par la formule (2). REVENDICATIONS 1.- Procédé de détermination d'un couple correcteur à faire appliquer par le moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, dans le but de supprimer les oscillations longitudinales dudit véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à : déterminer (1) la vitesse longitudinale instantanée du véhicule à un instant donné ; - déterminer (2) la vitesse de rotation instantanée du moteur audit instant ; -déterminer (6) la valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale du véhicule à partir desdites vitesses longitudinale et de rotation instantanées ; - déterminer (7) ledit couple correcteur en fonction de ladite valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel : - l'étape de détermination de la vitesse longitudinale instantanée du véhicule comprend la mesure d'une grandeur représentative du déplacement longitudinal du véhicule et la dérivation par rapport au temps de cette grandeur représentative du déplacement longitudinal ; et l'étape de détermination de la vitesse de rotation instantanée du moteur comprend la mesure d'une grandeur représentative du déplace-ment angulaire du moteur et la dérivation par rapport au temps de cette grandeur représentative du déplacement angulaire. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans le-quel l'étape de calcul du couple correcteur en fonction de la valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale comprend l'application d'un facteur multiplicatif à la valeur de la partie oscillatoire. 4.- Procédé de commande du couple moteur d'un véhicule automobile, comprenant une étape de détermination (13) d'un couple optimum fonction du régime moteur et de la course d'un organe de commande à un instant d'appli-30cation de la commande, caractérisé par le fait qu'il comprend l'adjonction (14) audit couple optimum d'un couple correcteur déterminé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5.- Procédé selon la revendication 4, dans lequel le couple correcteur comprend en outre un couple correcteur de retard fonction de la différence entre ledit couple optimum et le couple produit à l'instant de la mesure des grandeurs représentatives du déplacement longitudinal du véhicule et du dé-placement angulaire du moteur. 6.- Produit programme d'ordinateur, caractérisé par le fait qu'il comprend un jeu d'instructions aptes à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, lorsqu'il est exécuté par une unité de traitement informatique. 7.- Dispositif pour la commande du couple moteur d'un véhicule auto-mobile, caractérisé par le fait qu'il comprend : - des moyens de mesure (1) d'une grandeur représentative du déplacement longitudinal du véhicule ; - des moyens de mesure (2) d'une grandeur représentative du dépla- cement angulaire du moteur ; - des moyens pour déduire des mesures desdites grandeurs, la vitesse longitudinale instantanée du véhicule à un instant donné et la vitesse de rotation instantanée du moteur audit instant ; - des moyens (3, 6) pour déduire desdites vitesses longitudinale et de rotation instantanées, la valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale du véhicule ; - des moyens (7) pour déterminer la valeur d'un couple correcteur à faire appliquer par le moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, dans le but de supprimer les oscillations longitudinales dudit véhicule, en fonction de ladite valeur de la partie oscillatoire de l'accélération longitudinale ; etdes moyens (14) pour calculer le couple moteur à obtenir en fonction d'un couple optimum prédéterminé et du couple correcteur. 8.- Véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un dis-5 positif selon la revendication 7.