Brevet FR2914258A1 — publié le 20081003

B06/3407FR/GBR Société par Actions Simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Système et procédé de commande d'un dispositif de freinage découplé de véhicule automobile Invention de : Xavier CLAEYS Samuel CREGUT Marco MARSILIA Claire OBERTI Système et procédé de commande d'un dispositif de freinage découplé de véhicule automobile La présente invention porte sur un système et un procédé de commande d'un dispositif de freinage découplé de véhicule automobile. Un dispositif de freinage découplé est un dispositif de freinage dans lequel est réalisé un découplage mécanique complet entre la pédale de commande de freinage et les actionneurs de freinage. Il est important de pouvoir commander un dispositif de freinage découplé de véhicule automobile, de manière à aider le conducteur du véhicule à maîtriser la trajectoire du véhicule. Le document US005711024A (Wanke) divulgue un système de correction de trajectoire d'un véhicule automobile utilisant un correcteur Proportionnel Dérivé permettant de commander le système en fonction de la vitesse de lacet du véhicule. Le document EP1285833A2 (Delphi Technologies, Inc) divulgue un système de correction de trajectoire commandant un dispositif de freinage découplé à partir d'une vitesse de lacet. La mise au point de tels systèmes est relativement ardue, notamment pour la détermination de paramètres de fonctionnement des correcteurs intégrés à ces systèmes. En effet, ces paramètres sont calculés pour diverses valeurs prédéterminées de la vitesse du véhicule, et entre deux valeurs prédéterminées de la vitesse, ces paramètres sont calculés de manière empirique, avec une précision limitée. Aussi, le calcul de ces paramètres a une précision limitée, et implique une correction de trajectoire qui peut manquer de précision. Aussi, la mise au point d'un tel système est difficile, longue et coûteuse. Aussi, l'invention a pour but de réduire le temps de mise au point d'un système de commande d'un dispositif de freinage découplé visant à aider le conducteur à contrôler la trajectoire du véhicule, et à améliorer sa précision de fonctionnement. Aussi, selon un aspect de l'invention, il est proposé un système de commande d'un dispositif de freinage découplé de véhicule automobile, comprenant des premiers moyens de calcul d'une consigne de vitesse de lacet, un capteur de vitesse de lacet, des deuxièmes moyens de calcul du moment de lacet appliqué au véhicule,et des moyens d'élaboration d'une consigne de freinage d'au moins une roue du véhicule à partir de la consigne de vitesse de lacet, de la vitesse de lacet mesurée par ledit capteur de vitesse de lacet, et du moment de lacet appliqué au véhicule. Lesdits moyens d'élaboration d'une consigne de freinage comprennent un correcteur Proportionnel Intégral, et le système comprend des troisièmes moyens de calcul continu capables de déterminer en continu les paramètres proportionnel et intégral dudit correcteur Proportionnel Intégral en fonction de la vitesse du véhicule. La détermination en continu des paramètres proportionnel et intégral du correcteur Proportionnel Intégral permet d'améliorer la précision de fonctionnement du système de commande du dispositif de freinage découplé, et de diminuer le délai et le coût de mise au point de ce système. Dans un mode de réalisation, les troisièmes moyens de calcul continu sont adaptés pour calculer le paramètre proportionnel en fonction de la vitesse du véhicule, et de paramètres physiques intrinsèques du véhicule. Dans un mode de réalisation, les troisièmes moyens de calcul continu sont adaptés pour calculer le paramètre intégral en fonction de la vitesse du véhicule, de paramètres physiques intrinsèques du véhicule, et du temps de réponse des actionneurs de freinage. Selon un mode de réalisation, le système comprend des moyens de modification de la consigne de freinage en une consigne de freinage modifiée, à partir d'informations transmises par d'autres dispositifs d'aide à la conduite embarqués à bord du véhicule, et d'une commande de freinage transmise par une pédale de commande de freinage actionnable par le conducteur du véhicule. Dans un mode de réalisation, lesdits deuxièmes moyens de calcul sont adaptés pour calculer le moment de lacet appliqué au véhicule, à partir de la consigne de freinage modifiée, pour permettre de saturer la consigne de freinage délivrée par lesdits moyens d'élaboration d'une consigne de freinage. Dans un mode de réalisation, le correcteur proportionnel Intégral comprend une première entrée recevant le moment de lacet appliqué au véhicule délivrée par lesdits deuxièmes moyens de calcul, une deuxième entrée recevant un écart entre la consigne de vitesse de lacet délivrée par lesdits premiers moyens de calcul et la vitesse de lacet mesurée, et comprend une sortie délivrant une consigne de moment de lacet. Dans un mode de réalisation, lesdits moyens d'élaboration de la consigne de freinage comprennent des quatrièmes moyens de calcul de la consigne de freinage à partir de la consigne de moment de lacet délivrée par le correcteur Proportionnel Intégral. Dans un mode de réalisation, lesdits premiers moyens de calcul de la consigne de vitesse de lacet comprennent une entrée recevant une consigne d'angle de braquage des roues avant du véhicule. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé de commande d'un dispositif de freinage découplé de véhicule automobile, dans lequel on élabore une consigne de freinage par une correction de type proportionnelle intégrale, et on détermine en continu les paramètres proportionnel et intégral de ladite correction en fonction de la vitesse du véhicule. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, de quelques exemples nullement limitatifs, et faite en référence au dessin annexé représentant schématiquement un système selon un aspect de l'invention. Tel qu'illustré sur la figure unique, le système de commande d'un dispositif de freinage découplé de véhicule automobile comprend une unité de commande électronique 1, un dispositif de freinage 2 comprenant des étriers de freins, et un ensemble de capteurs 3 permettant notamment de mesurer la vitesse V de déplacement du véhicule, et la vitesse de lacet lVmes du véhicule. Un capteur de position angulaire 4 disposé sur la colonne de direction 5 du volant 6 transmet la position angulaire du volant angle_volant, par une connexion 7, à un module 8 de détermination d'une consigne de braquage 8 des roues avant du véhicule en fonction de la position angulaire angle_volant du volant 6. La consigne de braquage 8 des roues avant du véhicule est transmise, par une connexion 9, à un premier module de calcul 10 d'une consigne de vitesse de lacet IVCO S transmise, par une connexion Il, à un soustracteur 12. Le soustracteur 12 reçoit également, en entrée, une mesure de la vitesse de lacet lVmes de l'ensemble de capteurs 3 par une connexion 13. Le soustracteur 12 délivre en sortie un écart Err entre la consigne de vitesse de lacet IjrCO1S et la mesure de la vitesse de lacet yl11es du véhicule, par une connexion 14. L'écart Err est transmis en entrée d'un module d'élaboration 15 d'une consigne de freinage FX_esp pour les différentes roues du véhicule, délivrée en sortie par une connexion 16, un module de modification 17 de la consigne de freinage FX_esp en une consigne de freinage modifiée FX à destination du dispositif de freinage 2 par une connexion 18. Le module de modification 17 reçoit en outre une demande de freinage FX eond d'une pédale de commande de freinage 19, actionnable par le conducteur, par l'intermédiaire d'une connexion 20. Le module de modification 17 reçoit également des informations transmises par d'autres dispositifs d'aide à la conduite 21 embarqués à bord du véhicule, par un ensemble de connexion 22. La consigne de freinage modifiée FX est transmise, par une connexion 23 dérivée de la connexion 18, à un deuxième module de calcul 24 du moment de lacet Ueff appliqué au véhicule. Le module d'élaboration 15 comprend un correcteur Proportionnel Intégral 25 et un quatrième module de calcul 26 de la consigne de freinage Fx esp à partir de la consigne de moment de lacet Us délivrée par le correcteur 25 par une connexion 27. Le correcteur Proportionnel Intégral 25 reçoit, en entrée, l'écart Err par la connexion 14, ainsi que le moment de lacet Ueff appliqué au véhicule, en provenance du deuxième module de calcul 24, par une connexion 28. L'écart Err est transmis sur la branche proportionnelle 29 du correcteur 25, et le moment de lacet Ueff est transmis sur la branche intégrale 30 du correcteur 25. La branche proportionnelle 29 comprend un module de gain 31, de gain Kp. La branche intégrale 30 comprend un module de gain 32 de valeur 1 K , et un module de gain 33, de gain paramétrable égale à 0 ou 1 P •s+1 K. permettant des réglages lors de l'installation. Les branches proportionnelle 29 et intégrale 30 se rejoignent en un additionneur 3425 délivrant en sortie la consigne de moment de lacet Us par la connexion 27. Les gains Kp et K; sont explicités dans la suite de la description. Le système comprend, en outre, des troisièmes moyens de calcul continu 35 capables de déterminer en continu les paramètres proportionnel Kp et intégral K; du correcteur Proportionnel Intégral 25, en fonction de la vitesse V du véhicule transmise au troisième module de calcul 35 par l'ensemble de capteurs 3, par l'intermédiaire d'une connexion 36. Le troisième module de calcul continu 35 transmet des valeurs des paramètres proportionnel Kp et intégral K; au correcteur 25, par une connexion 37. Le fonctionnement du système est modélisé au moyen d'un modèle de type "deux roues", c'est-à-dire un modèle dans lequel les deux roues avant et les deux roues arrière sont considérées comme étant ramenées au centre de leur train de direction. On obtient ainsi les équations suivantes : = LiF 1 ù L2FY2+Mfx (1) Myt=F 1+FY2 (2) Fy, =Dî ; avec i = l ou 2 (3) VX(8+ai)=VX(3-Liyrr (4) Vxî2 =VxR-L21jr (5) yt=V(*+M (6) dans lesquelles : Iz (m2.kg) Inertie du véhicule autour de l'axe vertical passant par le centre de gravité G, Ll (m) : distance entre l'essieu avant et le centre de gravité G, L2 (m) : distance entre l'essieu arrière et le centre de gravité G, Fyl (N) : effort transversal s'appliquant sur le train avant, Fy2 (N) : effort transversal s'appliquant sur le train arrière, 'V (rad/s) : consigne de vitesse de lacet du véhicule, yr11es (rad/s) : mesure de vitesse de lacet du véhicule, Mfx (N.m) : moment de lacet généré par les efforts de freinage autour d'un axe vertical Oz, yt (m/s2) : accélération latérale du véhicule, al (rad) : angle de dérive du train avant, a2 (rad) : angle de dérive du train arrière, D l (N/rad) : rigidité de dérive du train avant, D2 (N/rad) : rigidité de dérive du train arrière, R (rad) : angle de dérive au centre de gravité, 8 (rad) : consigne d'angle de braquage des roues avant, V (mis) : vitesse (longitudinale) du véhicule, M (kg) : masse du véhicule. Ces équations permettent de calculer la fonction de transfert entre la commande (U=Mfx=moment de lacet apporté par les efforts de freinage) et la vitesse de lacet i41. Ainsi, on obtient la relation suivante : __ 1+(s/oo) __ (s) K1+2(s/con)+(s/con)2 (7) u Les expressions analytiques de K, w,, et wn sont données par les relations suivantes : K = V co c~ _ Den (8) et (9) Den n IzV __ con D1L12 +D2L22 ~ - (D1+D2) (10) et (11) 2Den MV avec : Den = D1L1(Llwo-XV)+D2L2(L2wo+XV) (12) et = 1 + D1L12 + D2L22 (13) MV2 25 L'expression (7) fait directement apparaître la fonction transfert en boucle ouverte du système à corriger à partir des 20 de paramètres physiques et de la vitesse V du véhicule : on peut en déduire qu'un simple correcteur du type Proportionnel Intégral 25 peut être calculé. Ce correcteur doit tenir compte du retard de phase induit par l'actionneur de freinage. Le choix des paramètres du correcteur 25 tient compte de la dynamique d'un actionneur de freinage purement électromécanique. La fonction de transfert équivalente à l'actionneur F2(s) est identifiée à partir d'une mesure de réponse indicielle. La fonction identifiée est celle d'un filtre d'ordre 2 donné par l'équation suivante : F2 (s) = 1 2 avec tact = 70 ms, (14) (1+tacts dans laquelle Tact représente le temps de réponse des actionneurs de freinage. Le transfert en Boucle Ouverte à prendre en compte vaut donc F(s) = Fi (s).F2 (s) (15) Le correcteur Proportionnel Intégral a pour fonction de transfert : C(s) = Kp + (15) s L'expression (7) permet directement de déterminer le gain proportionnel Kp du correcteur 25 par la relation suivante : Kp =l/K (17) Le choix de K; lui, peut ensuite être fait en fonction du temps de réponse des actionneurs (a=f(Tact) dans l'équation 18) et des marges de stabilité choisies. On peut choisir : K;=Kp*a*wä (18) avec par exemple a=0,2. Afin de tenir compte des éventuelles saturations de la commande, ou de l'interaction avec d'autres systèmes embarqués d'aide à la conduite, le correcteur C(s) = Kp+Ki est réalisé sous la s forme présentée sur la figure unique. On a alors : l+ti,.s (19) Le correcteur 25 de fonction de transfert C(s) est discrédité à l'aide de la formule de Tustin : s= 2 1ùz (20) Te 1+z-i On a alors C(s) qui peut s'écrire sous la forme : C(z-')= a0+alz-' (21) 1+ blz-i (22) avec : 2t a0=al= 1+ ' 1ù 2ti. Te b1= 2ti (23) 1+ Te Ainsi, notamment à partir des équations (17) et (18), le troisième module de calcul 35 élabore en continu les paramètres proportionnel Kp et intégral K; dudit correcteur Proportionnel Intégral 25. Une telle élaboration continue entraîne un meilleur contrôle de la trajectoire du véhicule, et évite de fastidieux réglages du correcteur 25 20 durant les phase de mise en oeuvre en évitant de complexes extrapolations effectuées par des correcteurs pour lesquels les paramètres proportionnel Kp et intégral K; sont calculés pour des valeurs discrètes de vitesse du véhicule. C(s) = 1 15 La présente invention permet de simplifier la mise au point, et donc le coût et le délai de mise au point d'un système de commande d'un dispositif de freinage découplé de véhicule automobile. REVENDICATIONS 1. Système de commande d'un dispositif de freinage (2) découplé de véhicule automobile, comprenant des premiers moyens de calcul (10) d'une consigne de vitesse de lacet (IVVCO1S), un capteur de vitesse de lacet, des deuxièmes moyens de calcul (24) du moment de lacet (Ueff) appliqué au véhicule, et des moyens d'élaboration (15) d'une consigne de freinage (Fx esp) d'au moins une roue du véhicule à partir de la consigne de vitesse de lacet (IV ), de la vitesse de lacet (*nies) mesurée par ledit capteur de vitesse de lacet, et du moment de lacet (Ueff) appliqué au véhicule, lesdits moyens d'élaboration (15) d'une consigne de freinage comprenant un correcteur Proportionnel Intégral (25), caractérisé en ce qu'il comprend des troisièmes moyens de calcul continu (35) capables de déterminer en continu les paramètres proportionnel (Kp) et intégral (K;) dudit correcteur Proportionnel Intégral (25) en fonction de la vitesse (V) du véhicule. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel les troisièmes moyens de calcul continu (35) sont adaptés pour calculer le paramètre proportionnel (Kp) en fonction de la vitesse du véhicule (V), et de paramètres physiques intrinsèques du véhicule. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les troisièmes moyens de calcul continu (35) sont adaptés pour calculer le paramètre intégral (K;) en fonction de la vitesse du véhicule (V), de paramètres physiques intrinsèques du véhicule, et du temps de réponse des actionneurs de freinage (tact). 4. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de modification (17) de la consigne de freinage (FX_esp) en une consigne de freinage modifiée (FX), à partir d'informations transmises par d'autres dispositifs d'aide à la conduite 13 (21) embarqués à bord du véhicule, et d'une commande de freinage (Ex eond) transmise par une pédale de commande de freinage (19) actionnable par le conducteur du véhicule. 5. Système selon la revendication 4, dans lequel lesdits deuxièmes moyens de calcul (24) sont adaptés pour calculer le moment de lacet (Ueff) appliqué au véhicule, à partir de la consigne de freinage modifiée (FX), pour permettre de saturer la consigne de freinage (FX_eSp) délivrée par lesdits moyens d'élaboration (15) d'une consigne de freinage. 6. Système selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le correcteur Proportionnel Intégral (25) comprend une première entrée recevant le moment de lacet (Ueff) appliqué au véhicule délivré par lesdits deuxièmes moyens de calcul (24), une deuxième entrée recevant un écart (Err) entre la consigne de vitesse de lacet (IVVCO1S) délivrée par lesdits premiers moyens de calcul (10) et la vitesse de lacet mesurée (*nies), et comprend une sortie délivrant une consigne de moment de lacet (Us). 7. Système selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel lesdits moyens d'élaboration (15) de la consigne de freinage (Fx esp) comprennent des quatrièmes moyens de calcul (26) de la consigne de freinage (Fx esp) à partir de la consigne de moment de lacet (Us) délivrée par le correcteur Proportionnel Intégral (25). 8. Système selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel lesdits premiers moyens de calcul (10) de la consigne de vitesse de lacet (IVVCO1S) comprennent une entrée recevant une consigne d'angle de braquage (b) des roues avant du véhicule. 9. Procédé de commande d'un dispositif de freinage (2) découplé de véhicule automobile, dans lequel on élabore une consigne de freinage (Fx esp) par une correction de type proportionnelle14 intégrale, caractérisé en ce que l'on détermine en continu les paramètres proportionnel (Kp) et intégral (K;) de ladite correction en fonction de la vitesse (V) du véhicule.