Brevet FR2925003A3 — publié le 20090619

FR 2925003 A3 20090619 FR 0759842 A 20071214 PROCEDE DE DETERMINATION DE LA DERIVE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE. La présente invention concerne le domaine des 5 véhicules automobiles. Afin de pouvoir contrôler de manière fiable la stabilité d'un véhicule en virage, il est essentiel d'avoir une estimation de l'angle de dérive, ci après dénommé dérive, du véhicule. 10 De préférence, cette estimation doit être fiable malgré un nombre de grandeurs mesurées sur le véhicule relativement limité, de sorte à diminuer les coûts. Plus précisément, l'invention concerne selon un premier de ses objets, un procédé de détermination de la 15 dérive d'un véhicule automobile comprenant des étapes consistant à : - estimer l'adhérence du véhicule automobile, et -estimer l'accélération transversale réelle du véhicule automobile. 20 Des procédés pour l'estimation de dérive sont connus de l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne le document de l'état de la technique antérieure US20030130775 dans lequel on met en oeuvre un modèle cinématique (intégration de la vitesse de dérive), 25 ou le document de l'état de la technique antérieure EP734939 dans lequel on met en oeuvre un modèle de type bicyclette avec observateur. Toutefois, pour être robuste, l'intégration de la vitesse de dérive doit être effectuée à partir d'un 30 certain niveau de sollicitation du véhicule (supérieure à un seuil, par exemple l'accélération transversale supérieure à 5 m/s') de manière à avoir un rapport signal 15 20 sur bruit suffisant. Quant à l'estimation à partir du modèle bicyclette avec observateur, celle-ci permet d'estimer la dérive dans le domaine linéaire du comportement du véhicule (dérive faible) mais ne fonctionne pas au-delà d'une certaine limite (l'accélération transversale supérieure à 5 m/s') du fait de la non-linéarité du véhicule au-delà du seuil. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé particulièrement simple à mettre en oeuvre. Avec cet objectif en vue, le procédé selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci-avant, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre des étapes consistant à : - associer à la valeur de l'adhérence estimée une valeur d'accélération transversale de perte de contrôle, en référence à un modèle de référence, et comparer l'accélération transversale réelle à l'accélération transversale de perte de contrôle, - sélectionner un modèle de calcul de la dérive dudit véhicule automobile en fonction du résultat de la comparaison, et - calculer la dérive dudit véhicule automobile en fonction du modèle sélectionné. 25 Dans un mode de réalisation, l'accélération transversale réelle est inférieure à l'accélération transversale de perte de contrôle, et le modèle de calcul de la dérive du dit véhicule automobile est un modèle bicyclette. 30 Dans un mode de réalisation, l'accélération transversale réelle est supérieure à l'accélération transversale de perte de contrôle, l'adhérence est égale à un, et le modèle de calcul de la dérive du dit véhicule automobile est un modèle cinématique. Dans un mode de réalisation, l'accélération transversale réelle est supérieure à l'accélération transversale de perte de contrôle, l'adhérence est différente de un, et le modèle de calcul de la dérive dudit véhicule automobile est une combinaison d'un modèle bicyclette et d'un modèle cinématique. Dans un mode de réalisation, l'estimation de 10 l'adhérence du dit véhicule automobile comprend des étapes consistant à : - établir la valeur d'au moins un paramètre compris dans l'ensemble comprenant au moins la vitesse longitudinale du véhicule, l'angle de braquage de ses 15 roues, l'accélération transversale, et la dérive du véhicule automobile, - déterminer, à partir de la valeur du(des) paramètre(s) établi(s), la situation dans laquelle se trouve le véhicule automobile parmi un ensemble d'au 20 moins une première et une deuxième situations, - sélectionner un modèle de calcul de l'adhérence du dit véhicule automobile correspondant à la situation déterminée, et - calculer l'adhérence dudit véhicule automobile en 25 fonction du modèle sélectionné. De préférence, le modèle de référence est une cartographie fournissant l'accélération transversale du véhicule en fonction de son adhérence. Selon un autre de ses objets, l'invention concerne 30 un dispositif de détermination de la dérive d'un véhicule automobile susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, et comprenant : - des moyens pour estimer l'adhérence du véhicule automobile, et - des moyens pour estimer l'accélération transversale réelle du véhicule automobile. Selon l'invention, le dispositif est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens pour associer à la valeur de l'adhérence estimée une valeur d'accélération transversale de perte de contrôle, en référence à un modèle de référence, et - des moyens pour comparer l'accélération transversale réelle à l'accélération transversale de perte de contrôle, - sélectionner un modèle de calcul de la dérive dudit véhicule automobile en fonction du résultat de la comparaison, et -des moyens pour calculer la dérive dudit véhicule automobile en fonction du modèle sélectionné. Dans un mode de réalisation, les moyens pour estimer l'adhérence du véhicule automobile comprennent au moins l'un des éléments suivants : - un bloc 10 de calcul de l'adhérence selon un modèle bicyclette, et dont au moins deux entrées sont la vitesse longitudinale (V) et l'angle de roues (Angle roues), du véhicule automobile, - un deuxième bloc 20 de calcul de l'adhérence dite mobilisée selon un modèle de frottement et dont au moins deux entrées sont l'accélération longitudinale (gammal) et l'accélération transversale (gammat) du véhicule automobile, - un troisième bloc 30 configuré pour assigner la valeur constante 1 comme valeur de l'adhérence, - un quatrième bloc 40 configuré pour déterminer la situation dans laquelle se trouve le véhicule automobile et dont au moins quatre entrées sont la vitesse longitudinale (V), l'angle de roues (Angle roues), l'accélération longitudinale (gammal), et l'accélération transversale (gammat) du véhicule automobile, - un bloc configuré pour calculer le maximum entre la valeur de l'adhérence calculée par le modèle bicyclette et la valeur de l'adhérence calculée par le modèle de frottements, et - un bloc de calcul 50 pour assigner, en fonction de la détermination de la situation dans laquelle se trouve le véhicule automobile, la valeur de l'adhérence Mu appropriée comprise dans l'ensemble : Mu(t) = Max(Mu mobilisé, Mu bicyclette), Mu(t) = Mu bicyclette, Mu(t) = Mu(t-1), et Mu(t) = 1. Avantageusement, on peut obtenir une estimation de la dérive valide dans toute la plage d'exploitation d'un véhicule automobile. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 illustre un mode de réalisation du modèle de référence selon l'invention, et la figure 2 illustre un mode de réalisation du dispositif selon l'invention pour l'estimation de l'adhérence d'un véhicule automobile. Pour un pneu, il existe de manière simpliste deux états : un état linéaire dans lequel l'effort est proportionnel à la consigne, et un état non linéaire dans lequel l'effort n'est plus proportionnel à la consigne. Pour illustrer cet état non linéaire, en augmentant la consigne, par exemple en augmentant l'angle de rotation du volant, l'accélération transversale du véhicule automobile augmente jusqu'à un maximum de saturation au-delà duquel elle diminue et la direction du véhicule automobile devient linéaire : c'est le cas d'un sous-virage. Grâce à l'invention, la dérive d'un véhicule automobile peut être estimée dans un état linéaire et dans un état non linéaire. Selon l'invention, le procédé comprend des étapes consistant à estimer l'adhérence du véhicule automobile, et à estimer l'accélération transversale (gammat) réelle du véhicule automobile. L'adhérence du véhicule automobile peut être 25 estimée comme décrit ultérieurement. L'accélération transversale gammat réelle peut être mesurée. Une étape préalable consiste à établir un modèle de référence sous forme de cartographie donnant l'accélération transversale en fonction de l'adhérence, 30 comme illustré figure 1, établie par exemple à partir des caractéristiques théoriques du pneumatique ou recalée à partir d'essais. Grâce à ce modèle de référence, on peut associer à la valeur de l'adhérence estimée une valeur d'accélération transversale de perte de contrôle, en référence au dit modèle de référence. Comme illustré figure 1, à titre purement illustratif, l'adhérence estimée est Adh estimée = 0,65. A cette valeur estimée on associe, grâce au modèle de référence, une valeur d'accélération transversale de perte de contrôle (gammat PC), en l'espèce gammat PC = 4.5 m/s'. Cette valeur d'accélération transversale de perte de contrôle gammat PC est alors comparée à l'accélération transversale réelle gammat (mesurée ou estimée). En fonction du résultat de la comparaison, c'est-à- dire selon que l'accélération transversale de perte de contrôle gammat PC est superieure ou inférieure à l'accélération transversale réelle gammat, on sélectionne un modèle de calcul de la dérive du véhicule automobile, et on calcule la dérive dudit véhicule automobile en fonction du modèle sélectionné. Dans un mode de réalisation, l'accélération transversale réelle gammat est inférieure à l'accélération transversale de perte de contrôle gammat PC. Dans ce cas, le modèle de calcul de la dérive du véhicule automobile est un modèle bicyclette. Comme connu en soi, le modèle bicyclette est décrit sous forme d'équation d'état avec observateur : = A(v(t))X + B(v(t))u avec d et u= i Mfx ~ (a r : Vitesse de dérive : Accélération de lacet af : Angle de braquage des roues avant du véhicule Mfx : Moment appliqué par les efforts longitudinaux 5 sur le véhicule d : Perturbation v(t) : Vitesse longitudinale dans laquelle on souhaite d =0 Df .Lf z + Dr.Lr2 Dr.Lr ù Df .Lf Lr v(t),Iz Iz Iz 10 A= 1+ Dr.Lr ù Df.Lf Df + Dr 1 et v(t)2.m v(t).m m.v(t) 0 0 0 i (Df.Lf 1 Iz Iz B= Df 0 v(t).m 0 0 i Df et Dr représentent les rigidités de dérive respectivement de train avant et de train arrière, Lf et Lr représentent les distances du centre de 15 gravité du véhicule automobile respectivement au train avant et au train arrière, Iz représente l'inertie du véhicule automobile selon un axe Z, en l'espèce vertical, et m représente la masse du véhicule automobile. 20 Alternativement, les rigidités de dérive Df et Dr peuvent être pondérées par l'adhérence Mu estimée. Le modèle bicyclette permet d'avoir une estimation de la dérive au centre de gravité dans la partie linéaire du comportement du véhicule. Dans un autre mode de réalisation, l'accélération transversale réelle gammat est supérieure à l'accélération transversale de perte de contrôle gammat PC, et l'adhérence égale à un. Dans ce cas, le modèle de calcul de la dérive du dit véhicule automobile est un modèle cinématique. Le modèle cinématique intègre la vitesse de dérive calculée à partir des équations de la dynamique véhicule suivantes . = Gammat ù si ù Gammal V _ longi psi V _ longi où 8,8 représentent respectivement la dérive et la vitesse de dérive, Gammat représente l'accélération transversale, Gammal représente l'accélération longitudinale, V _longi représente la vitesse longitudinale, et Psi') représente la vitesse de lacet. Dans un autre mode de réalisation, l'accélération transversale réelle est supérieure à l'accélération transversale de perte de contrôle, et l'adhérence est différente de un. Dans ce cas, le modèle de calcul de la dérive dudit véhicule automobile est une combinaison par addition des résultats des calculs du modèle bicyclette et du modèle cinématique décrits précédemment. Par ailleurs, dans un mode de réalisation, l'estimation de l'adhérence est mise en oeuvre par la détermination d'une situation dans laquelle se trouve le véhicule automobile. A cet effet, on considère que le véhicule automobile est en mouvement, sur une voie de circulation ou autre. Celui-ci est donc mû selon une certaine direction linéaire ou en virage, possède une vitesse longitudinale non nulle, et peut être animé d'une vitesse (accélération) transversale non nulle. Selon l'invention, une première étape consiste à établir la valeur d'au moins un paramètre compris dans l'ensemble comprenant au moins la vitesse longitudinale, l'angle de roues, l'accélération transversale, et la dérive du véhicule automobile. A cet effet, des capteurs spécifiques peuvent être disposés, des logiciels de traitement mis en oeuvre, l'établissement de la valeur de ce(s) paramètre(s) étant connu de l'homme du métier. Selon l'invention, on distingue essentiellement trois situations. Une première situation correspond à une dérive pure. Dans ce contexte, on établit par calcul ou par mesure la dérive du véhicule automobile. Ensuite on compare la valeur de la dérive établie à un premier seuil dont la valeur est prédéterminée. Si la dérive établie est supérieure au premier seuil, on considère que le véhicule automobile est en dérive pure et l'adhérence, dite mobilisée, est calculée par un modèle dit de frottement, correspondant à une totale perte de contrôle du véhicule automobile et dans lequel l'adhérence est un coefficient de friction Mu répond à l'équation suivante : Mu J Gammal2 + Gammat2 Gammat max Où Gammat, et Gammal sont respectivement l'accélération transversale et l'accélération longitudinale (mesurées ou calculées) ; et Gammat max l'accélération transversale maximale, au-delà de laquelle un véhicule ne peut plus suivre la trajectoire imposée, les pneus n'adhérant plus suffisamment sur la chaussée. Une deuxième situation correspond à un certain niveau de dérive, de préférence dont le niveau est inférieur au premier seuil (dérive pure), c'est-à-dire une situation transitoire, illustrée par exemple par les cas de contre braquage, dans laquelle on considère que la variation de l'adhérence du véhicule automobile provient plus du véhicule lui-même que de l'état de la chaussée sur laquelle celui-ci est en mouvement. Si la vitesse de braquage des roues est supérieure à un deuxième seuil, ou si le signe de l'accélération transversale est opposé au signe de l'angle de braquage des roues (cas du contre braquage), l'adhérence est calculée par un modèle dit continu dans lequel l'adhérence instantanée au temps Mu (t) est égale à celle calculée au temps t-1 : Mu (t) = Mu(t-1), quel que soit le modèle utilisé pour le calcul de l'adhérence au temps t-1. La vitesse de braquage des roues peut être calculée par exemple par les mesures successives, de préférence instantanées, de l'angle des roues. Selon l'invention, l'angle des roues peut être remplacée par l'angle volant. Une troisième situation correspond à une situation de limite. L'adhérence est alors calculée par un modèle dit constant dans lequel l'adhérence est fixée à 1. Dans ce contexte, on a Mu = 1 pour les paramètres ci-dessous . Si V La détermination de la situation dans laquelle se trouve le véhicule automobile est effectuée par un quatrième bloc 40 dont au moins quatre entrées sont la vitesse longitudinale V, l'angle de roues Angle roues, l'accélération longitudinale Gammal, et l'accélération transversale Gammat du véhicule automobile. Si le véhicule automobile se trouve dans une situation ne répondant pas aux critères des trois situations selon l'invention, l'adhérence est déterminée par un bloc (non représenté, en l'espèce intégré au bloc de calcul 50) configuré pour calculer le maximum entre la valeur de l'adhérence calculée par le modèle bicyclette et la valeur de l'adhérence calculée par le modèle de frottements. En fonction de la détermination de la situation dans laquelle se trouve le véhicule automobile, un bloc de calcul 50, comprenant des moyens de sélection, par exemple sous forme d'interrupteur multiports ou multiplexeur, assigne la valeur de l'adhérence Mu appropriée, en l'espèce l'une des valeurs suivantes : Mu(t) = Max(Mu mobilisé, Mu bicyclette), Mu(t) = Mu bicyclette, Mu(t) = Mu (t-1) , ou Mu(t) = 1. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination de la dérive d'un véhicule automobile comprenant des étapes consistant à : estimer l'adhérence du véhicule automobile, et estimer l'accélération transversale réelle du véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des étapes consistant à : - associer à la valeur de l'adhérence estimée une valeur d'accélération transversale de perte de contrôle, en référence à un modèle de référence, et comparer l'accélération transversale réelle à l'accélération transversale de perte de contrôle, - sélectionner un modèle de calcul de la dérive dudit véhicule automobile en fonction du résultat de la comparaison, et - calculer la dérive dudit véhicule automobile en fonction du modèle sélectionné. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'accélération transversale réelle est inférieure à l'accélération transversale de perte de contrôle, et dans lequel le modèle de calcul de la dérive dudit véhicule automobile est un modèle bicyclette. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'accélération transversale réelle est supérieure à l'accélération transversale de perte de contrôle, dans lequel l'adhérence est égale à un, et dans lequel le modèle de calcul de la dérive dudit véhicule automobile est un modèle cinématique. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'accélération transversale réelle est supérieure à l'accélération transversale de perte de contrôle, dans lequel l'adhérence est différente de un, et dans lequel le modèle de calcul de la dérive dudit véhicule automobile est une combinaison d'un modèle bicyclette et d'un modèle cinématique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'estimation de l'adhérence dudit véhicule automobile comprend des étapes consistant à : - établir la valeur d'au moins un paramètre compris dans l'ensemble comprenant au moins la vitesse longitudinale du véhicule, l'angle de braquage de ses roues, l'accélération transversale, et la dérive du véhicule automobile, - déterminer, à partir de la valeur du(des) paramètre(s) établi(s), la situation dans laquelle se trouve le véhicule automobile parmi un ensemble d'au moins une première et une deuxième situations, - sélectionner un modèle de calcul de l'adhérence du dit véhicule automobile correspondant à la situation déterminée, et - calculer l'adhérence du dit véhicule automobile 25 en fonction du modèle sélectionné. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le modèle de référence est une cartographie fournissant l'accélération transversale du véhicule en fonction de son adhérence. 30 7. Dispositif de détermination de la dérive d'un véhicule automobile comprenant :- des moyens pour estimer l'adhérence du véhicule automobile, et - des moyens pour estimer l'accélération transversale réelle du véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens pour associer à la valeur de l'adhérence estimée une valeur d'accélération transversale de perte de contrôle, en référence à un modèle de référence, et - des moyens pour comparer l'accélération transversale réelle à l'accélération transversale de perte de contrôle, - sélectionner un modèle de calcul de la dérive dudit véhicule automobile en fonction du résultat de la 15 comparaison, et - des moyens pour calculer la dérive du dit véhicule automobile en fonction du modèle sélectionné. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel les moyens pour estimer l'adhérence du véhicule 20 automobile comprennent au moins l'un des éléments suivants . - un bloc (10) de calcul de l'adhérence selon un modèle bicyclette, et dont au moins deux entrées sont la vitesse longitudinale (V) et l'angle de roues 25 (Angle roues), du véhicule automobile, - un deuxième bloc (20) de calcul de l'adhérence dite mobilisée selon un modèle de frottement et dont au moins deux entrées sont l'accélération longitudinale (gammal) et l'accélération transversale (gammat) du 30 véhicule automobile, - un troisième bloc (30) configuré pour assigner la valeur constante 1 comme valeur de l'adhérence,- un quatrième bloc (40) configuré pour déterminer la situation dans laquelle se trouve le véhicule automobile et dont au moins quatre entrées sont la vitesse longitudinale (V), l'angle de roues (Angle roues), l'accélération longitudinale (gammal), et l'accélération transversale (gammat) du véhicule automobile, - un bloc configuré pour calculer le maximum entre la valeur de l'adhérence calculée par le modèle bicyclette et la valeur de l'adhérence calculée par le modèle de frottements, et - un bloc de calcul (50) pour assigner, en fonction de la détermination de la situation dans laquelle se trouve le véhicule automobile, la valeur de l'adhérence Mu appropriée comprise dans l'ensemble : Mu(t) = Max(Mu mobilisé, Mu bicyclette), Mu(t) = Mu bicyclette, Mu(t) = Mu(t-1), et Mu(t) = 1.