Brevet FR2918341A1 — publié le 20090109

PROCÉDÉ DE COMMANDE D'UN GROUPE ÉLECTRO-POMPE DESTINÉ A L'ASSISTANCE D'UN MÉCANISME DE DIRECTION. La présente invention concerne un procédé permettant de commander un groupe électro-pompe voué à assurer l'assistance d'un mécanisme de direction de véhicule. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine automobile. Il est connu d'utiliser une assistance électro-hydraulique pour faciliter la mise en oeuvre d'une direction de véhicule automobile. Cela consiste schématiquement à activer un vérin intégré au mécanisme de direction, à l'aide d'un groupe électro-pompe qui est essentiellement constitué d'une pompe hydraulique entraînée par un moteur électrique, lui même piloté par un calculateur/régulateur. Ce dernier est chargé d'appliquer une loi de commande qui asservit en temps réel le régime de la pompe hydraulique à la vitesse angulaire du volant et/ou à la vitesse du véhicule. Lorsqu'une direction à assistance électro-hydraulique est fortement sollicitée, par exemple lors d'une manoeuvre d'évitement, le groupe électro-pompe se doit de donner son plein potentiel, c'est-à-dire de délivrer au vérin une pression d'huile quasiment maximale. Cela signifie que le régime de rotation de la pompe hydraulique doit lui aussi être porté sensiblement à son niveau le plus extrême, étant entendu que régime de rotation et débit d'huile sont des grandeurs proportionnelles. Ce type de direction assistée présente toutefois l'inconvénient d'être mal adapté aux brusques mouvements de volant, c'est-à-dire ceux qui engendrent de fortes et soudaines augmentations du régime de la pompe hydraulique. En effet, le groupe électro-pompe présente généralement un temps de réponse non négligeable, en raison aussi bien de l'inertie générale de sa commande, que des inerties intrinsèques du moteur électrique et de la pompe hydraulique. Il en résulte que dès lors que la loi de commande va vouloir imposer à la pompe un régime consigne relativement éloigné par rapport à son régime de fonctionnement de l'instant, ledit régime consigne ne va pouvoir être atteint qu'avec un certain retard. Dans des cas extrêmes, cela va avoir pour conséquence néfaste de générer un effet de mur, c'est-à-dire un pseudo blocage du volant du fait de l'insuffisance du débit de la pompe hydraulique par rapport au déplacement effectif de la crémaillère de direction. Au final, un tel phénomène s'avère particulièrement pénalisant voire dangereux dans les situations d'urgence, comme par exemple les manoeuvres d'évitement. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention, est de proposer un procédé de commande d'un groupe électro-pompe destiné à l'assistance d'un mécanisme de direction actionnable via un volant rotatif, le groupe électro-pompe comportant une pompe hydraulique dont le régime est régulé par une loi de commande qui impose des régimes consignes préétablis, procédé de commande qui permettrait d'éviter les problèmes de l'état de la technique en offrant une réactivité sensiblement améliorée lors des situations de roulage nécessitant de brusques mouvements de volant. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que le procédé de commande comporte les étapes consistant à: - comparer la valeur instantanée d'une caractéristique dynamique relative à la rotation du volant par rapport à un seuil d'activation S1, ladite caractéristique dynamique étant fonction d'au moins un paramètre choisi parmi la vitesse angulaire du volant et l'accélération angulaire du volant, - si la valeur instantanée de la caractéristique dynamique est supérieure au 30 seuil d'activation S1, amener le régime de la pompe hydraulique à un niveau élevé, dit régime d'évitement, et comparer la valeur instantanée de la caractéristique dynamique à un seuil de désactivation S2 qui est inférieur ou égal au seuil d'activation S1, - maintenir le régime d'évitement tant que la valeur instantanée de la caractéristique dynamique est supérieure au seuil de désactivation S2, - maintenir le régime d'évitement durant une temporisation Ti dès que la valeur instantanée de la caractéristique dynamique est inférieure au seuil de désactivation S2, - à l'issue de la temporisation Ti, ramener le régime de la pompe hydraulique au régime consigne dicté par la loi de commande. Il est tout d'abord entendu que la caractéristique dynamique relative à la rotation du volant peut être fonction soit de la vitesse angulaire du volant, soit de l'accélération angulaire du volant, soit de toute grandeur résultant d'une quelconque combinaison plus ou moins pondérée de ces deux paramètres. Cela n'exclut pas pour autant que de manière complémentaire, la caractéristique dynamique peut aussi tenir compte d'un ou de plusieurs paramètres supplémentaires afin d'affiner la détection des situations d'urgence. On pense notamment ici à la prise en compte de la vitesse du véhicule, pour permettre par exemple de faire le distinguo entre une manoeuvre d'évitement et une manoeuvre de parking. Bien évidemment, le seuil d'activation S1 et le seuil de désactivation S2 seront déterminés en fonction de la nature exacte de la caractéristique dynamique 25 finalement retenue. Il est à noter à cet égard que la présence du seuil de désactivation S2, combinée à celle du seuil d'activation S1, permet de créer un hystérésis destiné à valider la sortie de stratégie d'assistance prolongée, en empêchant toute 30 désactivation intempestive lorsque la vitesse instantanée du volant fluctue de par et d'autre du seuil d'activation S1 dans un laps de temps relativement court. On remarque en outre que le régime d'évitement ne correspond pas nécessairement au régime maximal de la pompe hydraulique. Il convient en fait de trouver un juste compromis entre le besoin de disposer d'un régime suffisamment élevé pour réellement faciliter une mise en oeuvre rapide du mécanisme de direction, et la nécessité d'avoir un régime qui n'est pas exagérément important afin de ne pas déstabiliser le conducteur. Plus globalement, il est aussi important de signaler que bien qu'avant tout destinée à faciliter les manoeuvres d'évitement, une telle stratégie de commande est à priori applicable à toutes conditions de roulage puisqu'elle ne prend pas en compte la vitesse du véhicule. C'est ainsi qu'elle demeure opérationnelle au cours des manoeuvres de parking par exemple. Conformément à un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, à l'issue de la temporisation Ti, le régime de la pompe hydraulique est ramené de manière progressive au régime consigne de l'instant. Cette caractéristique a pour but de lisser au mieux les variations de régime de la pompe hydraulique, dans le but là encore de ne perturber qu'au minimum le conducteur du véhicule lors des manoeuvres d'urgence. Il apparaît en effet primordial que ce dernier conserve toute sa concentration et un maximum de repères pour pouvoir gérer de la meilleure façon qui soit ce type de situation. L'invention telle qu'ainsi définie présente l'avantage d'améliorer sensiblement la réactivité du groupe électro-pompe, ce qui permet de faire progresser d'autant la précision du mécanisme de direction, et par voie de conséquence d'accroître la sécurité active du véhicule. A ce titre, l'invention peut d'ailleurs être considérée comme une sorte d'aide au braquage d'urgence, qui permet à tout mécanisme de direction à assistance électro-hydraulique d'être idéalement réactif en cas de brusques rotations du volant. Le procédé de commande selon l'invention permet d'identifier une manoeuvre d'urgence dès le premier coup de volant. Le groupe électro- pompe peut ainsi, de manière anticipée, être placé dans des conditions optimales de fonctionnement pour répondre au mieux à d'éventuelles nouvelles sollicitations volant. La solution proposée part en effet du principe qu'il est fort probable d'avoir un second coup de volant brusque après un premier coup de volant brusque ; la dynamique du contre-braquage étant sensiblement de même ampleur que la celle du premier braquage. Concrètement, le système va imposer très tôt un débit élevé à la pompe hydraulique, et ce pendant un temps prolongé. Cela va avoir pour conséquence avantageuse de faire disparaître le temps de réponse du groupe électro-pompe en cas de nouveaux coups de volant directement consécutifs. Il est ainsi possible d'éviter les effets de mur et autres blocages de direction, le débit disponible demeurant quasi maximal et donc à priori toujours suffisant pour assister un quelconque coup de volant supplémentaire. Pendant cette période critique, le mécanisme de direction va par conséquent bénéficier d'une réactivité optimale, gage d'une bonne dirigeabilité du véhicule. Il est à noter que le temps d'application d'une telle stratégie d'assistance prolongée est avantageusement déterminé en fonction de la dynamique effective du volant. Par défaut, il est toutefois prévu une temporisation préétablie correspondant sensiblement à la durée estimée d'une manoeuvre d'évitement. L'invention présente en outre l'avantage d'éviter de devoir surdimensionner le groupe électro-pompe pour garantir une réponse efficace aux situations d'urgences. On pourrait en effet être tenté d'opter pour une pompe hydraulique plus performante, pour être certain de disposer systématiquement de suffisamment de débit lors des manoeuvres d'évitement. On préférera cependant utiliser un groupe électro-pompe aux capacités plus modestes, mais au fonctionnement optimisé, ce qui constitue au final un avantage économique non négligeable. La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques possibles. Cette description, donnée à titre d'exemple non limitatif, est destinée à mieux faire comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Elle est par ailleurs donnée en référence à une figure annexée qui représente schématiquement les variations en fonction du temps, d'une part, de la vitesse angulaire d'un volant de véhicule automobile, et d'autre part, du régime d'une pompe hydraulique d'un groupe électro-pompe associé au mécanisme de direction dudit véhicule. Dans l'exemple de réalisation correspondant à cette figure unique, le procédé de commande est donc implémenté au niveau d'un mécanisme de direction de véhicule automobile, disposant d'une assistance électro-hydraulique. Cette dernière met en oeuvre un groupe électro-pompe qui comporte classiquement une pompe hydraulique dont le régime est régulé selon une loi de commande qui impose des régimes consignes préétablis. Le mécanisme de direction est par ailleurs actionnable par l'intermédiaire d'un volant rotatif dont la vitesse angulaire est prise en compte pour détecter les manoeuvres d'évitement, en tant que caractéristique dynamique. Quand on regarde l'évolution des différentes courbes de la gauche vers la droite, on voit tout d'abord que le régime de la pompe s'accroît lorsque la vitesse angulaire du volant augmente. Cela correspondant au comportement classique d'une assistance électro-hydraulique. Quoi qu'il en soit, durant cette période, le système compare en permanence la vitesse instantanée du volant à un seuil d'activation S1 qui est fort logiquement une vitesse angulaire. Dès lors que la vitesse volant dépasse le seuil d'activation S1, le système considère qu'il s'agit d'une situation d'urgence nécessitant temporairement une forte assistance électro-hydraulique. Le régime de la pompe hydraulique est donc porté le plus rapidement possible à un niveau élevé, dit régime d'évitement N1. A ce moment précis, le système ne tient délibérément plus compte des régimes consignes donnés par la loi de commande. Concomitamment à cette prompte montée du régime de la pompe hydraulique, on commence à comparer constamment la vitesse instantanée du volant à un seuil de désactivation S2 qui est inférieur au seuil d'activation S1. Ainsi que cela a déjà été évoqué auparavant, la question est maintenant de savoir quand sortir de la stratégie d'assistance prolongée. Deux possibilités se présentent alors. Si la vitesse instantanée du volant demeure supérieure au seuil de désactivation S2, le système en déduit que le mécanisme de direction du véhicule est toujours fortement sollicité par le conducteur. C'est pourquoi il maintient la pompe hydraulique à son régime d'évitement N1, tout en continuant les comparaisons entre la vitesse instantanée du volant et le seuil de désactivation S2. Dans le cas contraire, le système considère que la conduite du véhicule va redevenir normale dans un délai relativement court. Le régime d'évitement est donc encore maintenu pendant une temporisation Ti afin de garantir l'efficience du groupe électro-pompe en cas d'ultimes coups de volant correctifs. Mais à l'issue de la temporisation Ti, le régime de la pompe hydraulique est 25 ramené à la valeur consigne dictée par la loi de commande. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure, dans cet exemple de réalisation, cette dernière étape du procédé de commande est réalisée de manière tout à fait progressive, afin de ne pas perturber outre mesure le conducteur en changeant trop 30 rapidement la consistance de sa direction. Le régime est donc redescendu graduellement jusqu'à ce qu'il atteigne la valeur consigne correspondant à l'instant. Bien entendu, si la vitesse instantanée du volant venait à repasser au dessus du seuil d'activation S1 pendant cette ultime phase de sortie de la stratégie, le système relancerait alors instantanément le procédé de commande et on repartirait alors pour un nouveau cycle de stratégie. Il est important de signaler qu'il existe un cas particulier dans lequel il n'est pas prévu d'hystérésis pour valider la procédure de sortie de la stratégie d'assistance prolongée. Il s'agit du cas où le seuil de désactivation S2 est choisi égal au seuil d'activation S1. 10 Concrètement, si la valeur de la caractéristique dynamique prise en compte devient supérieure au seuil d'activation S1, le régime de la pompe hydraulique est simplement porté à la valeur d'évitement N1 puis maintenu durant la temporisation Ti. Cela signifie en d'autres termes que la sortie de stratégie s'opère 15 automatiquement dès la fin de la temporisation Ti qui aura débutée au moment où le régime d'évitement N1 aura été atteint. Dans la pratique et de préférence, la temporisation Ti sera de préférence inférieure à 4 secondes. Le régime d'évitement N1 sera quant à lui préférentiellement supérieur à 80% du régime maximal de la pompe hydraulique. En ce qui concerne la réduction progressive du régime de la pompe 25 hydraulique à l'issue de la temporisation Ti, la chute graduelle pourra varier de préférence entre 200 et 10000 tr/min par seconde. Toujours de manière préférentielle, quand la caractéristique dynamique prise en compte sera fonction de la vitesse angulaire du volant, le seuil 30 d'activation S1 sera compris entre 300 et 1500 /s, tandis que le seuil de désactivation S2 sera compris entre 100 et 1000 /s2. 20 5 Par contre, lorsque la caractéristique dynamique dépendra de l'accélération angulaire du volant, le seuil d'activation S1 sera de préférence compris entre 2000 et 5000 /s2, alors que le seuil de désactivation S2 sera quant à lui compris entre 1000 et 2000 /s2. Il est entendu que l'invention peut être implémentée au niveau de tout groupe électro-pompe disposant d'une pompe hydraulique entraînée par un moteur électrique, lui même piloté par un calculateur à même d'appliquer une loi de commande. 10 Mais plus généralement, l'invention est utilisable dans tout véhicule dont le mécanisme de direction est couplé à une assistance électro-hydraulique mettant en oeuvre un tel groupe électro-pompe. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un groupe électro-pompe destiné à l'assistance d'un mécanisme de direction actionnable via un volant rotatif, le groupe électro- pompe comportant une pompe hydraulique dont le régime est régulé par une loi de commande qui impose des régimes consignes préétablis, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - comparer la valeur instantanée d'une caractéristique dynamique relative à la rotation du volant par rapport à un seuil d'activation S1, ladite caractéristique dynamique étant fonction d'au moins un paramètre choisi parmi la vitesse angulaire du volant et l'accélération angulaire du volant, - si la valeur instantanée de la caractéristique dynamique est supérieure au seuil d'activation S1, amener le régime de la pompe hydraulique à un niveau élevé, dit régime d'évitement, et comparer la valeur instantanée de la caractéristique dynamique à un seuil de désactivation S2 qui est inférieur ou égal au seuil d'activation S1, - maintenir le régime d'évitement tant que la valeur instantanée de la caractéristique dynamique est supérieure au seuil de désactivation S2, - maintenir le régime d'évitement durant une temporisation Ti dès que la 20 valeur instantanée de la caractéristique dynamique est inférieure au seuil de désactivation S2, - à l'issue de la temporisation Ti, ramener le régime de la pompe hydraulique au régime consigne dictée par la loi de commande. 25 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'issue de la temporisation Ti, le régime de la pompe hydraulique est ramené au régime consigne de l'instant de manière progressive. 3. Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la 30 réduction progressive du régime de la pompe hydraulique varie entre 200 et 10000 tr/min par seconde. 4. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la temporisation Ti est inférieure à 4 secondes. 5. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le régime d'évitement N1 est supérieur à 80% du régime maximal de la pompe hydraulique. 6. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 10 caractérisé en ce que la caractéristique dynamique étant fonction de la vitesse angulaire du volant, le seuil d'activation S1 est compris entre 300 et 1500 /s. 7. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la caractéristique dynamique étant fonction de la vitesse 15 angulaire du volant, le seuil de désactivation S2 est compris entre 100 et 1000 /s. 8. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la caractéristique dynamique étant fonction de l'accélération angulaire du volant, le seuil d'activation S1 est compris entre 2000 et 5000 /s2. 9. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et 8, caractérisé en ce que la caractéristique dynamique étant fonction de l'accélération angulaire du volant, le seuil de désactivation S2 est compris entre 1000 et 2000 /s2. 25 10. Groupe électro-pompe destiné à l'assistance d'un mécanisme de direction actionnable via un volant rotatif, le groupe électro-pompe comportant une pompe hydraulique dont le régime est régulé par une loi de commande qui impose des régimes consignes préétablis, caractérisé en ce qu'il est apte à fonctionner conformément à un procédé de commande selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes. 20