Brevet FR2924381A3 — publié le 20090605

FR 2924381 A3 20090605 FR 0759470 A 20071130 La présente invention porte sur un système et un procédé de commande anti-roulis pour véhicule automobile. De façon classique, les véhicules automobiles sont pourvus d'un châssis, d'un habitacle, de roues reliées au châssis par un mécanisme de suspension avec des roues avant directrices commandées par un volant à la disposition du conducteur dans l'habitable du véhicule, et des roues arrières directrices ou non directrices. En outre, la plupart des véhicules automobiles sont équipés d'un dispositif anti-roulis, et notamment d'un dispositif anti-roulis semi-actif, utilisant l'énergie du véhicule sans apport d'énergie supplémentaire. De tels dispositifs antiroulis comprennent, par exemple, des barres anti-roulis ou barres anti-dévers, ou bien des suspensions pilotées. Les documents GB 2 377 415, WO 02/008215 et EP 1 022 169 décrivent des dispositifs anti-roulis pour véhicule automobile commandés en fonction de la vitesse du véhicule et de la position angulaire du volant. Les documents EP 1 541 394 et WO 2005/120190 décrivent des systèmes de commande de dispositif anti-roulis pour véhicule automobile activant ou désactivant le dispositif d'anti-roulis en fonction de la vitesse du véhicule et de l'accélération latéral du véhicule. Le document US 5 630 623 décrit un système de commande d'un dispositif anti-roulis pour véhicule automobile activant ou désactivant le dispositif anti-roulis en fonction de la vitesse du véhicule, de l'accélération latérale du véhicule et de la position angulaire du volant. De tels systèmes nécessitent de nombreux capteurs et procurent au véhicule un comportement insuffisamment stable lors de certaines sollicitations du conducteur sur certains états de chaussée. Certaines situations peuvent engendrer une perte de contrôle du véhicule, par exemple un évitement d'obstacle. Les pertes de contrôle dans ce cas sont souvent dues à une réponse inadaptée du véhicule car trop vive, pas assez amortie ou encore peu prévisible. L'invention vise un système de commande d'un dispositif anti-roulis pour véhicule automobile assurant une sécurité, une sensation de sécurité, un confort et un plaisir de conduite améliorés. Il est ainsi proposé un système de commande d'un dispositif anti-roulis pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'activation et désactivation du dispositif anti-roulis en fonction de paramètres de fonctionnement du véhicule comprenant la vitesse longitudinale du véhicule, l'angle de roulis dynamique du véhicule, l'angle de roulis statique du véhicule, et de l'angle de roulis statique calculé par anticipation du véhicule. Il est également proposé un procédé de commande d'un dispositif anti-roulis de véhicule automobile, caractérisé en ce que l'on commande l'activation et la désactivation du dispositif anti-roulis en fonction de paramètres de fonctionnement du véhicule comprenant la vitesse longitudinale du véhicule, l'angle de roulis statique calculé par anticipation du véhicule, l'angle de roulis statique du véhicule, et l'angle de roulis dynamique du véhicule. L'invention permet un accroissement de la sensation de sécurité, du confort et du plaisir de conduite. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une vue schématique d'un véhicule équipé d'un système de commande selon un aspect de l'invention ; et - la figure 2 est un schéma logique du système de la figure 1 selon un aspect de l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 1, le véhicule 1 comprend un châssis 2, deux roues avant directrices 3 et 4, et deux roues arrière 5 et 6, les roues étant reliées au châssis 2 par un mécanisme de suspension non représenté. Le véhicule 1 se complète par un système de direction 7 comprenant une crémaillère 8 disposée entre les roues avant 3 et 4, un actionneur de crémaillère 9 apte à orienter les roues avant 3 et 4, par l'intermédiaire de la crémaillère 8, en fonction d'ordres reçus, de façon mécanique ou électrique, en provenance d'un volant de direction 10 disposé à une extrémité d'une colonne de direction 11 reliée à l'actionneur de crémaillère 9 en son autre extrémité. Le véhicule 1 est équipé d'un dispositif d'anti-roulis, comprenant, sur cet exemple, deux barres anti-roulis 12 et 13 reliant respectivement les roues avant 3 et 4 et les roues arrière 5 et 6. Le dispositif d'anti-roulis comprend au moins un actionneur, tel que représenté ici, deux actionneurs 14 et 15, respectivement associés aux barres anti-roulis avant 12 et arrière 13 capables d'agir sur lesdites barres anti-roulis 12 et 13 pour former des barres anti-roulis semi-actives, à réception d'ordre de commande provenant d'une unité de commande 4 électronique 16 embarquée à bord du véhicule 1. Les actionneurs 14 et 15 sont capables, par exemple, de modifier la raideur des barres anti-roulis 12 et 13 en fonction de la consigne reçue de l'unité de commande électronique 16. Bien entendu, en variante, l'invention s'applique également à tout autre dispositif d'anti-roulis équipant un véhicule automobile, comme par exemple des suspensions pilotées. Le système de commande comprend un ou plusieurs capteur(s) 17 de la vitesse de rotation des roues, par exemple avant ou arrière, permettant, par l'intermédiaire d'un module de détermination 18, de déterminer la vitesse longitudinale V du véhicule 1, ainsi qu'un capteur 19 de mesure de la position angulaire a du volant 10. Le système de commande du dispositif d'anti-roulis comprend, en outre, un capteur 20 de mesure de l'accélération latérale y du véhicule 1. En outre, l'unité de commande électronique 16 est munie d'un module de calcul 21 de l'accélération latérale. L'unité de commande électronique 16 peut être réalisée sous la forme d'un microprocesseur équipé d'une mémoire vive, d'une mémoire morte, d'une unité centrale, et d'interfaces d'entrée/sortie permettant de recevoir des informations des capteurs ou estimateurs, et d'envoyer des instructions, notamment aux actionneurs tels que les actionneurs 14 et 15 des barres d'anti-roulis 12 et 13. En outre, le système de commande du dispositif d'antiroulis est équipé d'un capteur de position 23 de la pédale de freinage, d'un capteur de position 24 de la pédale d'accélération, d'un capteur de position 25 de la pédale d'embrayage, et d'un capteur 26 fournissant le rapport de démultiplication engagé de la boîte de vitesses. En outre, l'unité de commande électronique 16 comprend un module de détection 28 d'une situation d'urgence dans laquelle se trouve le conducteur du véhicule 1. L'unité de commande électronique 16 comprend également un module de mémorisation 29, un module de comparaison 30 capable de comparer la valeur de certains paramètres de fonctionnement du véhicule avec des valeurs prédéterminées, et un module de gestion du temps 31 capable notamment de déterminer le début et la fin d'intervalles de temps, par exemple durant lesquels sont mémorisés la valeurs prises par différents paramètres de fonctionnement du véhicule. Les différents seuils utilisés par l'unité de commande électronique 16 pour commander l'activation ou la désactivation du dispositif d'anti-roulis peuvent dépendre de la vitesse longitudinale du véhicule 1. L'invention permet d'activer le dispositif d'anti-roulis avant la mise en roulis excessive du véhicule afin d'assurer la stabilité, le maintien et la vivacité de roulis, et de désactiver le système d'anti-roulis lorsque le niveau de roulis est inférieur à un seuil, de manière à améliorer la motricité et la maniabilité du véhicule ainsi que le confort des passagers. En outre, la désactivation du système d'anti-roulis peut être immédiate ou temporisée. La temporisation 51 vise à s'assurer que le véhicule présente un comportement suffisamment statique, tranquille avant d'effectuer la désactivation du système d'anti-roulis. 6 Dans le cas de la temporisation, il faut ainsi que l'ensemble des estimateurs de roulis (statique, statique anticipé et dynamique) soient plus petits que le seuil de désactivation pendant un temps prédéterminé pour qu'une demande de désactivation soit générée. On attend ainsi la fin de l'écoulement d'une durée de temporisation avant de désactiver. La temporisation peut être dépendante de la vitesse longitudinale V du véhicule 1. La temporisation peut également tenir compte de l'historique du roulage ou, en d'autres termes, de données mémorisées durant un intervalle de temps précédent, pour identifier des types de conduite particuliers, ou des parcours particuliers, tels des routes de montagne. Ces données mémorisées dans le module de mémorisation 29, en utilisant parallèlement le module de gestion du temps 31, permettent à l'unité de commande électronique 16 de calculer un coefficient pondérateur P, compris entre 0 et 1, de la temporisation de déconnexion maximale Tempo_max du dispositif d'anti-roulis. Ainsi, la temporisation réelle est égale à [3*Tempo_max. Ce coefficient pondérateur peut donc refléter le type de parcours, tel un parcours sur autoroute ou route de montagne, ainsi que le type de conduite lié aux sollicitations du conducteur sur la colonne de direction 11, la pédale de freinage et la pédale d'accélération. La temporisation peut encore être fixée au moment de la mise au point du véhicule. La figure 2 illustre le fonctionnement d'un système de commande d'un dispositif d'anti-roulis de la figure 1. L'unité de commande électronique 16 effectue un test 35 pour détecter si l'angle de roulis statique calculé par anticipation OSA (ou roulis statique anticipé) du véhicule 1 est supérieur à un seuil maximum calculé de l'angle de roulis statique anticipé eSA_calc_max (condition 37), ou si l'angle de roulis statique es du véhicule 1 est supérieur à un seuil maximum calculé de l'angle de roulis statique es_calc_max (condition 36), ou si l'angle de roulis dynamique e du véhicule 1 est supérieur à un seuil maximum calculé de l'angle de roulis dynamique ecalc_max (condition 41). Les seuils maximum OSA cale maxr es cale maxr et ecalc max correspondent à des seuils d'activation du système anti-roulis. L'angle de roulis statique est déterminé par la relation (R1) suivante OS =G8 *y (R1) Os est l'angle de roulis statique [rad], Ge le roulis spécifique [rad/(m/s2)], y l'accélération latérale du véhicule mesurée [m/s2]. Par ailleurs, la mesure de l'angle volant a est en avance de phase sur l'accélération latérale subie par le véhicule. En mesurant l'angle volant a, il est donc possible d'estimer de manière anticipée l'accélération latérale du véhicule à l'aide d'un modèle de la dynamique latérale du véhicule. On peut par exemple utiliser le modèle Ackerman-DA pour estimer l'accélération latérale du véhicule connaissant l'angle volant, la vitesse du véhicule, l'empattement, le facteur de démultiplication entre l'angle volant et l'angle des roues, et la 8 dynamique angulaire. Ce modèle pourra être implémenté dans le module de calcul 21. L'angle de roulis statique anticipé OSA est ainsi déterminé par la relation (R2) suivante, correspondant au produit du roulis 5 spécifique par l'accélération latérale estimée du véhicule : OSA Dem(V2*da+L) (R2) Ge *V2 *a 8SA est l'angle de roulis statique anticipé [rad], 10 Ge est le roulis spécifique [rad/(m/s2)], V est la vitesse longitudinale du véhicule [m/s], a est l'angle mesuré du volant, Dem le facteur de démultiplication entre l'angle volant et l'angle roues, 15 L l'empattement [m], da la dynamique angulaire [s2/m]. Comme on peut le noter, seules des mesures de l'angle volant a avec des capteurs dédiés et une estimation de la 20 vitesse longitudinale V du véhicule (la vitesse V est calculée dans le module de détermination 18 à partir des mesures effectuées du ou des capteur(s) 17 de la vitesse de rotation des roues) sont effectuées, les autres données étant soit des données géométriques liées au type de véhicule, soit des 25 données identifiées par des tests préalables. En pratique, on pourra fixer la valeur de la dynamique angulaire da à une valeur identifiée dans des conditions de forte adhérence du véhicule, car il s'agit de la condition la plus contraignante. Il est cependant tout à fait possible de faire varier en temps réel ce paramètre en fonction de l'adhérence effective du véhicule. Dans ce cas, un estimateur d'adhérence 22 de la route doit être inclus dans la stratégie. Pour tenir compte du régime transitoire, il est prévu de 5 modéliser le roulis dynamique du véhicule en estimant l'évolution de la vitesse de roulis par la relation (R3) suivante : 2 S*Ge *wn 52+2* *(on *S+con (R3) 0 Y 10 0 est la vitesse de roulis [rad/s] y l'accélération latérale du véhicule mesurée [m/s2], Ge le roulis spécifique statique [rad/m/s2)], con la pulsation propre [rad/s], le coefficient d'amortissement du modèle. 15 L'accélération latérale du véhicule est mesurée. Le roulis spécifique statique, la pulsation propre, et le coefficient d'amortissement du modèle sont connus par des tests classiques dans le milieu automobile (mise en virage, sinus au 20 volant, etc...). Le test 35 détecte également si la vitesse longitudinale V du véhicule 1 est supérieure à un seuil maximum de vitesse S_V_max (condition 39), à partir duquel le véhicule est considéré comme roulant à très haute vitesse. 25 L'unité de commande électronique 16 détecte une situation d'urgence du véhicule 1 par un test 38 testant si la position de la pédale de freinage pos_pf est supérieure à un seuil maximum de position de la pédale de freinage S_pos_pf_max (condition 42), ou si la position de la pédale d'accélération est supérieure à un seuil maximum de position de la pédale d'accélération S_pos_pa_max (condition 42). Lorsqu'une des conditions 36, 37, 38, 39, 41 ou est réalisée, et détectée lors du test 35, l'unité de commande électronique 16 commande l'activation du dispositif d'antiroulis par le biais des actionneurs 14 et 15. Si aucune de ces conditions 36, 37, 38, 39 ou 41 n'est réalisée, l'unité de commande électronique 16 teste également (test 44) si la vitesse longitudinale V du véhicule 1 est inférieure à un seuil de vitesse minimum S_V_min (condition 45) ou bien (test 46) si une pluralité de conditions sont réalisées (test 47). Le seuil de vitesse minimum correspond à une situation d'arrêt du véhicule ou assimilée à l'arrêt du véhicule (très basse vitesse). Le test 47 consiste à vérifier la réalisation d'un ensemble de conditions comprenant l'angle de roulis statique anticipé OSA inférieur à un seuil minimum calculé de l'angle de roulis statique anticipé eSA_calc_min (condition 49), si l'angle de roulis statique OS est inférieur à un seuil minimum calculé de l'angle de roulis statique eS_calc_min (étape 48), si l'angle de roulis dynamique e est inférieur à un seuil minimum calculé de l'angle de roulis dynamique ecalc_min du véhicule (condition 50). Les seuils minimum OSA calc min, OS calc min, et ecalc min correspondent à des seuils de désactivation du système anti- roulis. Après le test 47, une temporisation peut être effectuée pour s'assurer de l'état stable du véhicule. Ainsi lorsque le test 44 est réalisé, l'unité de commande électronique 16 commande la désactivation du dispositif d'anti-roulis par l'intermédiaire des actionneurs 14 et 15. 11 Chaque seuil de désactivation pourra être calculé à partir du seuil d'activation correspondant par une relation (R4) du type : seuil de désactivation = seuil d'activation - décalage (R4) Tous les seuils minimum et maximum d'angle de roulis, autrement dit les seuils de désactivation et d'activation du système anti-roulis, peuvent dépendre de la vitesse V du véhicule (1). Dans ce cas, ces seuils sont établis à partir d'une cartographie (vitesse, seuil d'activation/désactivation) établie lors de la mise au point du véhicule. Plus précisément, le décalage, strictement positif, de la relation (R4) dépendra alors de la vitesse V du véhicule. L'invention offre une loi de commande qui pilote le dispositif anti-roulis semi actif de manière à fournir une sensation de sécurité et un confort de conduite améliorés. L'invention permet d'adopter le comportement le plus stable possible quelles que soient les sollicitations du conducteur et l'état de la chaussée, et offre une sécurité très élevée, et un confort de conduite amélioré. REVENDICATIONS 1. Système de commande d'un dispositif anti-roulis (12, 13) pour véhicule automobile (1), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'activation et désactivation (16) du dispositif anti-roulis en fonction de paramètres de fonctionnement du véhicule (1) comprenant la vitesse longitudinale (V) du véhicule (1), l'angle de roulis dynamique (8) du véhicule, l'angle de roulis statique (8S) du véhicule, et de l'angle de roulis statique calculé par anticipation (8SA) du véhicule. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits paramètres de fonctionnement du véhicule (1) comprennent, en outre, la position de la pédale de freinage (pos_pf), et/ou la position de la pédale d'accélération (pos_pa), et/ou la vitesse (V) du véhicule, et/ou la position de la pédale d'embrayage, et/ou le rapport de démultiplication engagé de la boîte de vitesses. 3. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de mesure (20) de l'accélération latérale (y) du véhicule (1), et dans lequel lesdits moyens d'activation et désactivation (16) sont adaptés pour activer ledit dispositif anti-roulis lorsque l'angle de roulis statique (8S) du véhicule est supérieur à un seuil maximum calculé de l'angle de roulis statique (8S_calc__max)• 4. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, le système comprenant des moyens de mesure (21) de la vitesse (V) du véhicule (1) et de l'angle (a) du volant du véhicule, lesdits moyens d'activation et désactivation (16) sont adaptés pour activer le dispositif anti- roulis lorsque l'angle de roulis statique calculé par anticipation(OSA) du véhicule est supérieur à un seuil maximum calculé de l'angle de roulis statique (OSA_calc_max)• 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle de roulis statique calculé par anticipation (OSA) est relié la vitesse (V) du véhicule (1) et de l'angle (a) du G * 2 volant du véhicule par la relation OSA = De ~VZ *daa L) dans laquelle Dem est le facteur de démultiplication entre l'angle volant et l'angle roues, L l'empattement du véhicule, et da la dynamique angulaire du véhicule. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens d'activation et désactivation (16) sont adaptés pour activer ledit dispositif anti-roulis lorsque l'angle de roulis dynamique (0) du véhicule est supérieur à un seuil maximum calculé de l'angle de roulis dynamique (e_calc__max) 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle de roulis dynamique e est estimé à partir d'un modèle s'exprimant par la relation 6 = s*Ge *wn dans y s+2 * *wn *s+wn laquelle O est la vitesse de roulis , y est l'accélération latérale mesurée du véhicule, Ge le roulis spécifique statique, wn la pulsation propre, et le coefficient d'amortissement du modèle. 8. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens d'activation et désactivation (16) sont adaptés pour activer le dispositif antiroulis lorsque la vitesse longitudinale (V) du véhicule (1) est supérieure à un seuil maximum de vitesse (S_V_max). 9. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens d'activation et désactivation (16) sont adaptés pour activer le dispositif antiroulis lorsqu'une situation d'urgence (38) est détectée par des moyens de détection (28) en fonction de paramètres de fonctionnement du véhicule (1) comprenant la position (pos_pf) de la pédale de freinage, et/ou la position de la pédale d'accélération (pos_pa), et/ou le rapport de démultiplication engagé de la boîte de vitesses. 10. Système selon la revendication 9, dans lequel lesdits moyens de détection (28) sont adaptés pour détecter une situation d'urgence lorsque la position de la pédale de freinage (pos_pf) est supérieure à un seuil maximum de position de la pédale de freinage (S_pos_pf_max), et/ou la position de la pédale d'accélération (pos_pa) est supérieure à un seuil maximum de position de la pédale d'accélération (S_pos_pa_max). 11. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens d'activation et désactivation (16) sont adaptés pour désactiver le dispositif anti-roulis (12, 13) lorsque les conditions d'activation du dispositif anti-roulis ne sont pas remplies, et que la vitesse longitudinale (V) du véhicule (1) est inférieure à un seuil de vitesse minimum (S_V_min) ou qu'une pluralité de conditions sont réalisées, ladite pluralité de conditions comprenant l'angle de roulis statique calculé par anticipation (OSA) du véhicule (1) inférieur à un seuil minimum calculé d'angle de roulis statique anticipé (OSA_calc_min), et/ou l'angle de roulis statique (OS) du véhicule inférieur à un seuil minimum calculé de l'angle de roulis statique (OS_calc_min), et/ou l'angle de roulis dynamique (6) inférieur à un seuil minimum calculé de l'angle de roulis dynamique (6calc_min)• 12. Système selon la revendication 11, dans lequel ladite pluralité de conditions comprend, en outre, la fin de l'écoulement d'une durée de temporisation de désactivation. 13. Système selon la revendication 12, dans lequel la durée de temporisation dépend de la vitesse V du véhicule (1), ou dépend de l'historique de roulage du véhicule ou est fixée lors de la mise au point du véhicule. 14. Système selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que les seuils maximum/d'activation du dispositif anti-roulis (12, 13) et les seuils minimum/ de désactivation du dispositif anti-roulis (12, 13) sont liés par la relation : seuil de désactivation = seuil d'activation -décalage 15. Système selon la revendication 14, caractérisé en ce que le décalage, strictement positif, dépend de la vitesse (V) du véhicule (1). 20 16. Procédé de commande d'un dispositif anti-roulis (12, 13) de véhicule automobile (1), caractérisé en ce que l'on commande l'activation et la désactivation du dispositif antiroulis en fonction de paramètres de fonctionnement du véhicule (1) comprenant la vitesse longitudinale (V) du 25 véhicule (1), l'angle de roulis statique calculé par anticipation du véhicule (1), l'angle de roulis statique du véhicule (1), et l'angle de roulis dynamique du véhicule (1). 15