Brevet FR2932416A3 — publié le 20091218

FR 2932416 A3 20091218 FR 0853863 A 20080611 PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE DE SUSPENSION DE VEHICULE LORS D'UNE PRISE DE VIRAGE La présente invention concerne le contrôle de la suspension des véhicules automobiles, notamment des suspensions semi-actives sans limitation à un type de technologie particulier, lors d'une prise de virage par le véhicule. Plus précisément, selon un premier aspect, l'invention porte sur un procédé de contrôle des suspensions avant et arrière d'un véhicule lors d'un virage, comprenant au moins une étape de mesure d'un angle de volant et d'estimation d'une vitesse longitudinale du véhicule, et une étape de détection de la prise d'un virage par le véhicule. Les suspensions assurent notamment le comportement routier en limitant les vibrations transmises aux roues, en distribuant les forces reçues dues par exemple aux accélérations ou décélérations du véhicule ou à des changements de direction, ainsi qu'un confort routier ressenti par un passager ou un conducteur à bord du véhicule en limitant les vibrations transmises à la caisse. Les suspensions de véhicules automobiles sont généralement composées, pour chacune des roues, d'un ressort 1 relié en parallèle à un amortisseur 2, disposés entre des masses suspendues 3 et des masses non suspendues 4, comme illustré sur la figure 1. On entend par masses suspendues 3 l'ensemble des parties de la caisse du véhicule qui reposent sur la suspension, et on entend par masses non suspendues 4 l'ensemble des masses mobiles par rapport à la caisse, par exemple des roues, des triangles de suspension, des freins. Dans le cas d'une suspension semi-active, l'amortisseur 2 peut notamment être piloté par un dispositif de contrôle délivrant un signal de pilotage capable de faire varier un coefficient d'amortissement de l'amortisseur 2, le coefficient d'amortissement pouvant varier de manière continue pour adapter l'amortissement au profile de la route et au style de conduite. Ainsi, à partir du signal de pilotage exogène, il est possible de changer le coefficient d'amortissement de la suspension en lui conférant un comportement mou, dur ou tout autre combinaison de ces deux réglages extrêmes. En effet, une suspension souple , caractérisée notamment par un coefficient d'amortissement minimal, peut absorber les irrégularités de la route mais réduit l'adhérence de la roue sur la route, alors qu'une suspension dure , caractérisée par un coefficient d'amortissement maximal, assurera une bonne adhérence au détriment du confort de conduite. Il est donc nécessaire d'assurer un bon compromis entre le confort et l'adhérence. De manière générale, les coefficients d'amortissement minimal et maximal sont choisis par le fabricant dans une phase de conception de la suspension en fonction du type de véhicule. Lorsqu'un véhicule s'inscrit dans un virage, une accélération latérale apparaît au centre de gravité du véhicule. Cette accélération latérale induit un mouvement de roulis vers le coté extérieur du véhicule (ou du virage). Le comportement en virage du véhicule peut être modifié en autorisant plus ou moins de roulis au moyen de tarage de l'amortissement des suspensions situées à l'avant et à l'arrière du véhicule. Pour des questions de sécurité, lors de la prise d'un virage du véhicule, il est nécessaire d'imposer une consigne de dureté minimale de tarage des suspensions, notamment des amortisseurs, avant et arrière du véhicule pour contrôler le comportement du véhicule. La demande de brevet FR 2 890 904 décrit un procédé de commande de suspension prenant en compte une commande de type Roadhook en fonction de l'accélération latérale du véhicule. Cette solution présente l'inconvénient de nécessiter un calcul complexe de l'accélération à l'aide de différentes mesures de position du véhicule. Dans ce contexte, la présente invention a notamment pour but de proposer un procédé de contrôle des suspensions lors de la prise d'un virage par un véhicule exempt de l'une au moins des limitations précédemment évoquées. Ces objectifs, ainsi que d'autres, sont atteints par l'invention qui a pour objet un procédé de contrôle des suspensions avant et arrière d'un véhicule lors d'un virage, comprenant au moins des étapes : A- mesure d'un angle de volant et estimation d'une vitesse longitudinale du véhicule ; et B- détection de la prise d'un virage par le véhicule, à l'aide de l'angle de volant mesuré et de la vitesse longitudinale estimée. Lorsque la prise d'un virage par le véhicule est détectée, le procédé comprend en outre au moins des étapes . C- estimation de la valeur absolue de l'accélération latérale du véhicule ; D- identification, dans une table de référence, d'une première consigne de dureté à appliquer aux suspensions avant en fonction de la valeur absolue de l'accélération latérale calculée et de la vitesse longitudinale estimée, la table de référence comprenant une pluralité de consignes de dureté, chacune étant corrélée à une valeur absolue de l'accélération latérale et à une vitesse longitudinale, la vitesse de variation de la première consigne de dureté étant bornée entre une première constante négative, et une deuxième constante positive ; E- estimation d'une deuxième consigne de dureté à envoyer aux suspensions arrière à l'aide d'au moins la 10 première consigne de dureté ; et F- application d'un premier signal représentatif de la première consigne de dureté aux suspensions avant, et d'un deuxième signal représentatif de la deuxième consigne de dureté aux suspensions arrière. 15 On entend par consigne de dureté le coefficient d'amortissement à appliquer à uné suspension. La valeur absolue de l'accélération latérale est de préférence obtenue à partir de l'angle de volant mesurée et de la vitesse longitudinale estimée. 20 Ainsi, une consigne de dureté minimale peut être envoyée aux amortisseurs en fonction de l'accélération latérale du véhicule et de la vitesse longitudinale du véhicule. Avantageusement, la valeur absolue de 25 l'accélération latérale est estimée à l'aide de l'équation : dans lequel est la valeur absolue de l'accélération 30 latérale ; ay l=-(ka,-14 L Z+kr.r, \VX - vx est la vitesse longitudinale du véhicule ; - oc,, est l'angle de volant mesuré inscrit par un conducteur ; - kaf,, est un coefficient de démultiplication entre l'angle de volant et l'angle de braquage des roues avant du véhicule ; - L est l'empattement du véhicule ; - tis est un taux de surbraquage du véhicule ; et - kti est un paramètre de réglage caractérisant un comportement sous-vireur du véhicule. Selon un mode de réalisation, la table de référence est obtenue à partir de simulations et d'essais sur piste. Avantageusement, la deuxième consigne de dureté 15 est estimée à l'aide du système d'équations : __ o ~ Csh Csv ù Csh si Csv Csov Csh = Csv si Csv Cs0v dans lequel - Csh est la deuxième consigne de dureté à appliquer aux suspensions arrière ; 20 Csv est la première consigne de dureté à appliquer aux suspensions avant ; - C° est une troisième constante ; et - C° est une quatrième constante. L'invention a également pour objet un dispositif 25 de contrôle des suspensions avant et arrière d'un véhicule lors d'un virage, comprenant au moins : un premier moyen pour mesurer un angle de volant ; un deuxième moyen pour estimer une vitesse longitudinale du véhicule ; et - une unité de calcul comprenant au moins des moyens de réception d'au moins des mesures générées par les premier et deuxième moyens, et des moyens de détection de la prise d'un virage par le véhicule. L'unité de calcul comprend en outre : - une table de référence comprenant une pluralité de consignes de dureté, chacune étant corrélée à une valeur absolue de l'accélération latérale et à une vitesse longitudinale ; - des moyens d'estimation de la valeur absolue de l'accélération latérale du véhicule ; - des moyens d'identification, dans une table de référence, d'une première consigne de dureté à appliquer aux suspensions avant en fonction de la valeur absolue de l'accélération latérale calculée et de la vitesse longitudinale estimée ; - des moyens pour borner la vitesse de variation de la première consigne de dureté entre une première constante négative et une deuxième constante positive ; - des moyens d'estimation d'une deuxième consigne de dureté à envoyer aux suspensions arrière à l'aide d'au moins la première consigne de dureté ; et - des moyens de génération d'un premier signal représentatif de la première consigne de dureté aux suspensions avant, et d'un deuxième signal représentatif de la deuxième consigne de dureté aux suspensions arrière. Le dispositif de contrôle est de préférence apte à mettre en oeuvre le procédé précité. De préférence, l'unité de calcul comprend en outre des moyens pour mémoriser : - un coefficient de démultiplication entre l'angle de volant et l'angle de braquage des roues avant du 5 véhicule ; - l'empattement du véhicule ; - un taux de surbraquage du véhicule ; et un paramètre de réglage caractérisant le comportement sous-vireur du véhicule. 10 Selon un mode de réalisation, les suspensions avant et arrière sont chacune formée d'au moins un amortisseur semi-actif réglé par un actionneur commandé par l'unité de contrôle. Par exemple, le premier moyen est un capteur 15 d'angle de volant, et le deuxième moyen est un estimateur de vitesse longitudinale de véhicule à partir de capteurs de vitesse de rotation des roues. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus 20 en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation préféré de l'invention, faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : - la figure 1 présente de manière schématique une 25 suspension automobile ; - la figure 2 illustre les domaines de travail quasi-statiques d'un amortisseur semi-actif ; - la figure 3 présente de manière schématique une architecture fonctionnelle selon un mode de réalisation 30 particulier de l'invention ; et - la figure 4 présente des étapes du procédé selon l'invention. Dans un mode de réalisation, une situation de vie relative à prise d'un virage par le véhicule peut être déterminée à l'aide d'information provenant par exemple d'un ou de plusieurs accéléromètres latéraux et/ou capteur d'angle de volant et d'estimateur de vitesse longitudinale du véhicule. La figure 2 représente schématiquement le domaine admissible de travail quasi-statique d'un amortisseur semi-actif, et donne une force appliquée sur la tige en fonction d'une vitesse relative de la tige par rapport au corps d'un amortisseur, la partie située à gauche de l'axe des ordonnées correspondant à la détente de l'amortisseur, et la partie à droite de l'axe des ordonnées correspondant à la compression de l'amortisseur. Deux frontières délimitent le domaine d'utilisation de l'amortisseur. La première courbe Cl représente la frontière dite effort maxi correspondant à l'effort maximal pouvant être délivré par l'amortisseur, et la deuxième courbe C2 représente la frontière dite effort mini correspondant à l'effort minimal pouvant être délivré par l'amortisseur. En fonction du signal de pilotage exogène choisit, l'amortisseur peut délivrer tout effort compris entre les frontières effort mini et effort maxi . Un exemple d'architecture fonctionnelle de l'invention est représenté sur la figure 3. De préférence, le véhicule 5 embarque notamment des suspensions semi-actives avant et arrière 11, 12, 13, 14 (chaque suspension semi-active étant associée à une roue du véhicule), une unité de calcul ECU et des organes classiques tels que par exemple un moteur, un volant, des capteurs (par exemple capteur d'angle de volant et capteurs de vitesse de rotation des roues). Les organes délivrent notamment des informations véhicules, telles que par exemple un angle volant inscrit par le conducteur du véhicule et une vitesse longitudinale du véhicule estimée à partir des capteurs de vitesse de rotation des roues), qui sont transmises à l'unité de calcul ECU via par exemple un bus 6 de communication de type CAN (acronyme anglo-saxon pour Control Area Network). De préférence, l'unité de calcul ECU comprend notamment des moyens de traitement et de mémorisation des informations véhicules reçues, ainsi que des moyens pour mettre en oeuvre le procédé de contrôle des suspensions avant et arrière du véhicule, par exemple sous forme d'un algorithme. L'unité de calcul ECU détermine des consignes d'amortissement (ou de dureté) a appliquer aux suspensions avant et arrière 11, 12, 13, 14 du véhicule, en fonction notamment de l'angle de volant et de la vitesse longitudinale du véhicule. Ces consignes d'amortissement sont envoyées aux suspensions avant et arrière 11, 12, 13, 14 via le bus 6 de communication. La figure 4, présente quelques étapes du procédé de contrôle des suspensions selon un mode de réalisation de l'invention. Lorsque la prise d'un virage par le véhicule est détectée (étape B), par exemple à l'aide des informations véhicule relatives à l'angle de volant inscrit par le conducteur du véhicule et à la vitesse longitudinale du véhicule, l'unité de calcul ECU met en oeuvre le procédé de contrôle des suspensions : La valeur absolue de l'accélération latérale du véhicule est estimée (étape C). La valeur absolue de l'accélération latérale ay d'un véhicule inscrit dans un virage à une vitesse longitudinale vx avec un angle 10 volant lai, peut être estimée à l'aide de l'équation suivante : kîfA, a, ay =/L 2 +kti .tis \,x ~ - ay étant la valeur absolue de l'accélération latérale ; - vx étant la vitesse longitudinale du véhicule ; - lai, étant l'angle de volant mesuré inscrit par le conducteur du véhicule ; - kaf,, étant un coefficient de démultiplication entre l'angle de volant et l'angle de braquage des roues avant du véhicule ; - L étant l'empattement du véhicule ; - tis étant un taux de surbraquage du véhicule qui est une constante du véhicule caractérisant un 15 comportement statico-dynamique de référence du véhicule ; et - kti étant un paramètre de réglage caractérisant le comportement sous-vireur du véhicule. En fonction de la valeur absolue de l'accélération 20 latérale et de la vitesse longitudinale, une première consigne de dureté Cs, à appliquer aux suspensions avant du véhicule est estimée (étape D), par exemple à l'aide d'une table de référence ou d'une cartographie de référence. La cartographie de référence peut être 25 construite à partir de simulations et d'essais sur piste, et peut être stockée dans l'unité de calcul ECU. La cartographie de référence donne la première consigne de dureté Cs, à appliquer aux suspensions semi-actives avant du véhicule en fonction de la valeur absolue de l'accélération latérale ay et de la vitesse longitudinale vx. De préférence, la vitesse de variation de la première consigne de dureté Csv est bornée entre une première constante négative Con et une deuxième constante positive Cr, les première et deuxième constantes étant de préférence réglables et fixées par le constructeur du véhicule. Une deuxième consigne de dureté Csh à appliquer aux suspensions arrière du véhicule peut être estimée (étape E) à l'aide du système d'équations suivant : J__ ~ Csh Csv ù Csoh si Csv Csov Csh = Csv si Csv 25 et deuxième signaux aux suspensions de façon filaire. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle des suspensions avant et arrière d'un véhicule lors d'un virage, comprenant au 5 moins des étapes . A- mesure d'un angle de volant et estimation d'une vitesse longitudinale du véhicule ; B- détection de la prise d'un virage par le véhicule, à l'aide de l'angle de volant mesuré et de la 10 vitesse longitudinale estimée ; caractérisé en ce que, lorsque la prise d'un virage par le véhicule est détectée, il comprend en outre des étapes . C- estimation de la valeur absolue de 15 l'accélération latérale du véhicule ; D- identification, dans une table de référence, d'une première consigne de dureté à appliquer aux suspensions avant en fonction de la valeur absolue de l'accélération latérale calculée et de la vitesse 20 longitudinale estimée, la table de référence comprenant une pluralité de consignes de dureté, chacune étant corrélée à une valeur absolue de l'accélération latérale et à une vitesse longitudinale, la vitesse de variation de la première consigne de dureté étant bornée entre une 25 première constante négative, et une deuxième constante positive ; E- estimation d'une deuxième consigne de dureté à envoyer aux suspensions arrière à l'aide d'au moins la première consigne de dureté ; et 30 F- application d'un premier signal représentatif de la première consigne de dureté aux suspensions avant, et d'un deuxième signal représentatif de la deuxième consigne de dureté aux suspensions arrière. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur absolue de l'accélération latérale est obtenue à partir de l'angle de volant mesuré et de la vitesse longitudinale estimée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la valeur absolue de l'accélération latérale est calculée à l'aide de l'équation : kaf/v OG, a y =/L 2 +kti .tis \,x ~ et dans lequel - ay est la valeur absolue de l'accélération latérale ; - vx est la vitesse longitudinale du véhicule ; - oc,, est l'angle de volant mesuré inscrit par un conducteur ; - kaf,, est un coefficient de démultiplication entre l'angle de volant et l'angle de braquage des roues avant du véhicule ; - L est l'empattement du véhicule ; - tis est un taux de surbraquage du véhicule ; et - kti est un paramètre de réglage caractérisant le comportement sous-vireur du véhicule. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la table de référence est obtenue à partir de simulations et d'essais sur piste. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la deuxième consigne de dureté est estimée à l'aide du système d'équations : J__ o ~ Csh Csv ù Csh si Csv Csov Csh == Csv si Csv 6. Dispositif de contrôle des suspensions avant et arrière d'un véhicule lors d'un virage, comprenant au 10 moins . un premier moyen pour mesurer un angle de volant ; un deuxième moyen pour estimer une vitesse longitudinale du véhicule ; 15 une unité de contrôle (ECU) comprenant au moins des moyens de réception d'au moins des mesures générées par les premier et deuxième moyens, et des moyens de détection de la prise d'un virage par le véhicule, 20 caractérisé en ce que l'unité de contrôle (ECU) comprend en outre : - une table de référence comprenant une pluralité de consignes de dureté, chacune étant corrélée à une valeur absolue de l'accélération latérale et à une 25 vitesse longitudinale ; - des moyens d'estimation de la valeur absolue de l'accélération latérale du véhicule ; - des moyens d'identification, dans une table de référence, d'une première consigne de dureté à appliquer 30 aux suspensions avant en fonction de la valeur absolue de l'accélération latérale calculée et de la vitesse longitudinale estimée ;- des moyens pour borner la vitesse de variation de la première consigne de dureté entre une première constante négative et une deuxième constante positive ; - des moyens d'estimation d'une deuxième consigne de dureté à envoyer aux suspensions arrière à l'aide d'au moins la première consigne de dureté ; et - des moyens de génération d'un premier signal représentatif de la première consigne de dureté aux suspensions avant, et d'un deuxième signal représentatif de la deuxième consigne de dureté aux suspensions arrière. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel l'unité de contrôle comprend en outre des moyens pour mémoriser . - un coefficient de démultiplication (kaf,,) entre l'angle de volant et l'angle de braquage des roues avant du véhicule ; - l'empattement (L) du véhicule ; - un taux de surbraquage (tis) du véhicule ; - un paramètre de réglage (kti) caractérisant le comportement sous-vireur du véhicule. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, dans lequel les suspensions avant et arrière sont chacune formée d'au moins un amortisseur semi-actif réglé par un actionneur commandé par l'unité de contrôle (ECU). 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel le premier moyen est un capteur d'angle de volant, et le deuxième moyen est un estimateur de vitesse longitudinale.