Brevet FR2920900A1 — publié le 20090313

Suppression des oscillations longitudinales notamment 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. II 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. Enfin, un dernier 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. 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 ; - calculer la valeur de la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale en fonction desdites vitesses longitudinale et de rotation instantanées ; - déterminer ledit couple correcteur en fonction de ladite valeur de la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale. Selon l'invention, on détermine donc un couple correcteur à partir de la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale du véhicule. Cette partie oscilla- toire est elle-même calculée en fonction 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 an- gulaire du moteur et la dérivation par rapport au temps de cette grandeur 25 représentative du déplacement angulaire. Egalement dans un mode de mise en oeuvre particulier, l'étape de détermination du couple correcteur en fonction de la valeur de la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale comprend l'application d'un facteur multiplicatif à la valeur de la partie oscillatoire. 30 Dans ce cas, le couple correcteur est donc proportionnel à la valeur de la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale du véhicule, mais des stratégies 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, ce procédé comprenant l'adjonction audit couple optimum d'un couple correcteur déterminé par le procédé décrit ci-dessus. Le terme "course" de l'organe de commande est bien entendu à pren- dre au sens large, la consigne fournie par le pilote du véhicule pouvant par exemple être transmise par l'intermédiaire d'un régulateur de vitesse. 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 la vitesse longitudinale ; 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 la vitesse 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 la vitesse longitudinale du véhicule. Cette correction est appliquée sur le couple optimum du moteur le plus rapidement possible, préféren- tiellement avant le temps d'un huitième de période de l'oscillation longitudinale du véhicule sur le rapport embrayé pour les faibles corrections, et avant le temps d'un douzième de période de l'oscillation longitudinale du véhicule sur le rapport embrayé pour les fortes corrections. 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 la vitesse longitudinale du véhicule. Cette quasi exactitude est obtenue en cal-culant 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. 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 cap- teur 1 de déplacement longitudinal permettant de calculer par dérivation la vi- tesse 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 préfé- rence motrice, du véhicule. Le capteur 2 de déplacement de la rotation moteur est assuré préférentiellement par un système comptant les dents de la cou- ronne 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 correction à appliquer au couple optimum -Elaboration du couple corrigé à appliquer 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 AxvT' 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 : Vvéhi inst Nrnot inst'` 1000 /3600 (1) 1+R masse30 Dans la formule (1) : • Axe' est la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale véhicule. • VvéhIJnst est la vitesse longitudinale instantanée véhicule mesurée au temps T par le capteur 1, avec ici un pas de temps inférieur à un huitième 5 de période de l'oscillation longitudinale du véhicule sur le rapport em-brayé. • Nmotjnst 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- 10 brayé. • V1000 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 (M,,éh; ) à la masse équivalente en longitudinal à l'inertie 15 tournante du moteur (méguimot ). Cette valeur, calculée au bloc 4, est une constante qui varie en fonction du rapport de boîte fourni par la boîte de vitesse 5 : lVf véhi Rmasse méguiMot On observera que la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale du 20 véhicule axvT' est égale, à un coefficient négatif près, à la partie oscillatoire de la vitesse de rotation du moteur �xmT' ramenée en vitesse longitudinale. AXmT ' ù RmasseLX• vT' L'invention peut donc être mise en oeuvre en utilisant la partie oscillatoire de la vitesse de rotation du moteur, équivalente à la partie oscillatoire de 25 la vitesse longitudinale du véhicule. Elaboration de la correction à appliquer au couple optimum A partir de la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale du véhicule au temps T, il est élaboré une correction à appliquer au couple moteur optimum dans un délai le plus court possible. La correction est calculée ainsi au bloc 6 : CorrectionAppliqué = 2•Aamorti• coo. CoefBVAxvT' (2) 30 Dans la formule (2) : • CorrectionAppIiqué est la correction de couple à appliquer au plus tôt après le prélèvement de ,àxäT'. • AxäT' est la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale véhicule. ^ Aamorti est le taux d'amortissement constant pour chaque rapport de boîte de vitesse et pouvant être défini préférentiellement entre 0 et 1. Il pourra éventuellement dépendre aussi du régime moteur afin d'éviter les écueils de divergence de la correction à bas régime. Ce taux d'amortissement est fourni au bloc 7. • Coef8V est un coefficient constant dépendant du rapport de boîte, calculé au bloc 8 : CoefBV = (MVéhi + méquiMot)• V 1 000/(l20rr). 9/rt • V1oo0 est la vitesse en km/h que l'on obtient à 1000 tr/mn moteur compte tenu rapport de boîte utilisé, comme indiqué ci-dessus. • q est le rendement de l'ensemble boîte de vitesse et pont. • wo est la pulsation propre de l'oscillation longitudinale du véhicule sur le rapport embrayé, élaborée au bloc 9. Elaboration du couple corrigé à appliquer Le couple produit par les gaz est déterminé ainsi au bloc 10 au niveau du moteur : Couplegaz = Coupleopt; + CorrectionApp,iqué (3) Dans la formule (3) : • COUplegaz est le couple moteur, produit par les gaz, que l'on veut obtenir. • Coupleopti est le couple optimum produit par les gaz. Il est défini par les cartographies de couple moteur en fonction du régime et de la course de l'accélérateur 11 et les éventuelles limitations pour bon fonctionnement du moteur, et déterminé au bloc 12. • COrreCtiOnAppliqué est la correction de couple à appliquer. Le paramètre de commande P proprement dit est déterminé au bloc 13 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 ; -calculer (3) la valeur de la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale en fonction desdites vitesses longitudinale et de rotation instantanées déterminer (6) ledit couple correcteur en fonction de ladite valeur de la partie oscillatoire de la vitesse 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 détermination du couple correcteur en fonction de la valeur de la partie oscillatoire de la vitesse 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 (12) d'un couple optimum fonction du régime moteur et de la course d'un organe de commande, caractérisé par le30fait qu'il comprend l'adjonction (10) audit couple optimum d'un couple correcteur déterminé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5.- 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 4, lorsqu'il est exécuté par une unité de traitement informatique. 6.- 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) pour déduire desdites vitesses longitudinale et de ro- tation instantanées, la valeur de la partie oscillatoire de la vitesse longitudinale ; des moyens (6) 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 la vitesse longi- tudinale ; et - des moyens (10) pour calculer le couple moteur à obtenir en fonction d'un couple optimum prédéterminé et du couple correcteur. 7.- Véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un dis- positif selon la revendication 6.