Brevet FR2956365A1 — publié le 20110819

" Procédé de régulation des vitesses des roues motrices d'un véhicule pour améliorer sa motricité au décollage" L'invention porte sur les notions de dynamique véhicule, liaison au sol et systèmes de frein et s'applique notamment aux véhicules automobiles terrestres. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de régulation des vitesses des roues motrices d'un véhicule pour améliorer sa motricité au décollage. On entend par décollage, la situation de vie qui consiste à faire avancer le véhicule en partant d'une vitesse faible, voire nulle. Le décollage sur des adhérences faibles, nécessite l'intervention d'un système d'aide à la motricité de type ESP (Electronic Stability Program) agissant simultanément, suivant les cas, sur le moteur (son régime) et sur le système de freinage du véhicule par une pression de freinage exercée sur le frein d'une des roues motrices du véhicule : soit sur la roue avant gauche, soit sur la roue avant droite s'agissant d'un véhicule dit à traction avant. Même si on s'intéresse plus précisément aux cas des véhicules à traction avant, il est important de noter que toutes les considérations qui vont être développées ci-après, peuvent être transposées à l'identique aux cas des véhicules à propulsion. La figure 1 illustre une situation de vie dans 30 laquelle un véhicule est dépourvu de tout système d'aide à la motricité. Sur cette figure, on a représenté par un graphe, les courbes correspondant aux vitesses de roues avant et arrière, dans le cas où le conducteur demande une 35 accélération ; le véhicule évoluant sur un sol glacé. Cette demande d'accélération est matérialisée par le couple moteur correspondant. Comme on peut le voir également sur cette figure, les vitesses des roues arrière, qui correspondent en fait aux mesures des véritables vitesses du véhicule (car les roues arrière ne participent pas à la motricité pour cette situation de vie), sont loin de suivre les vitesses des roues motrices (ici les roues avant), ce qui signifie que les roues motrices fonctionnent à un taux de glissement très élevé. Bien que leur taux de glissement soit très élevé, les roues motrices génèrent malgré tout un effort longitudinal ce qui provoque l'accélération du véhicule et l'augmentation des vitesses des roues arrière jusqu'à, in fine, ce que ces dernières rejoignent les vitesses des roues avant. L'adhérence étant faible (sol glacé), on peut voir que la vitesse des roues avant augmente très vite pour atteindre une vitesse de 40km/h. Cette vitesse correspond au régime maximum en 1ere qui est régulé par le rupteur du contrôle moteur ; le rupteur étant un système inclus dans le contrôle moteur, prévu pour limiter les régimes maxima des moteurs et éviter leur casse. Cette expérience ainsi illustrée par la figure 1, va permettre de tracer l'accélération du véhicule en m/s2 en fonction de l'intervalle de taux de glissement parcouru par les roues avant exprimé en % : la courbe qui sera obtenue correspondra à la courbe de motricité et caractérisa bien le potentiel de motricité du pneumatique de la roue considérée. La présente invention exploite alors le constat avéré qu'un pneumatique d'une roue génère en effort longitudinal qui est fonction de son glissement. Cette dépendance constatée sur le véhicule, est 35 mise en évidence par la courbe de la figure 2. On considère ici que l'effort longitudinal généré par le pneumatique évolue proportionnellement à l'effort longitudinal du véhicule, et ceci à la masse près du véhicule. On voit très clairement sur cette courbe que le potentiel de motricité varie avec le glissement et surtout, qu'il chute de façon assez drastique dès que le taux de glissement dépasse les 100%. La présente invention se base sur ce constat qu'elle exploitera notamment dans une situation de vie particulière du véhicule, à savoir le décollage du véhicule. Mais avant de décrire précisément l'invention, il convient de rappeler l'état de l'art en matière d'aide à la motricité. Toujours en référence aux courbes des figures 1 et 2, au début de la manoeuvre dite de décollage, du fait que les vitesses des roues avant augmentent beaucoup plus vite que les vitesses des roues arrière, les roues motrices fonctionnent à des taux de glissement très élevés (l'infini en théorie) Comme on peut le voir sur la courbe de motricité, pour ces taux de glissement très élevés, le véhicule accélère à hauteur de 0.5m/s2, alors que, toujours selon cette même courbe, le véhicule a un potentiel de motricité maximum de 1.7m/s2. Pour optimiser la motricité, un objectif de régulation évident et atteignable directement par les moyens de contrôle du couple moteur (le régime), est de réguler les vitesses des roues avant à un taux de glissement par exemple de 20%. Dans ce cas, les roues motrices fonctionnent dans des taux de glissement qui maximisent l'effort longitudinal et donc la motricité. Ce principe de régulation est aujourd'hui largement répandu et parfaitement connu : cette régulation est obtenue par un système de type ASR (Acceleration Slip Control) s'appuyant sur un système de type ESP, lui aussi largement répandu et parfaitement connu de nos jours. Le graphe de la figure 3 illustre l'évolution des vitesses des roues en fonction du « Couple conducteur » (le couple conducteur correspond au couple demandé à la roue par l'intermédiaire de l'accélérateur), et l'effet de la régulation du système ASR, ou « Couple ASR », sur ces vitesses. Quand l'adhérence n'est pas suffisante, la « Vitesse mesurée » qui n'est autre que la vitesse des roues motrices, c'est-à-dire la vitesse des roues avant, augmente rapidement. Une « Vitesse de référence » pour ces roues motrices a été calculée à partir de la courbe de motricité précédente de telle façon que la régulation de la « Vitesse mesurée ») sur la « Vitesse de référence » maintienne les roues avant, et donc les pneumatiques avant, dans une zone de fonctionnement qui maximise la motricité appelée également "zone optimale". (ZO sur la figure 4) On voit alors clairement que lorsque la « Vitesse mesurée » dépasse la « Vitesse de référence », le système de régulation ASR prend la main, et fait fi de la demande de « Couple conducteur » devenue décalée par rapport à l'adhérence disponible, et régule la « Vitesse mesurée » sur la « Vitesse de référence » via le couple moteur piloté « Couple ASR ». En référence à la figure 4, lorsque le conducteur souhaite faire démarrer son véhicule à partir d'une vitesse faible ou nulle (manoeuvre de décollage), le système ASR a une contrainte supplémentaire à satisfaire qui est d'assurer le régime minimum du moteur. En effet, un moteur ne peut pas fonctionner à des régimes très bas (de type 200tr/min ou 300tr/min) sinon il cale. Dans tous les cas, le régime moteur ne devra pas descendre en dessous d'une valeur type (de 1500tr/min à 2000tr/min suivant les moteurs). Le régime moteur commandant directement les vitesses des roues avant via la boîte de vitesses, cela revient à dire que les vitesses des roues avant (les roues motrices) ne pourront pas descendre en dessous d'une valeur allant de 15 à 20km/h suivant le premier rapport de la boîte. De fait, cela signifie que l'objectif de régulation optimale de 20%, justifié précédemment, n'est plus atteignable lorsque l'on est dans une situation de décollage à faible vitesse (zone ZO). Cette contrainte de vitesse minimale impose donc que les vitesses des roues motrices amènent les roues à tourner à des glissements (Zone ZNO) bien supérieurs au taux de glissement optimal (Zone ZO) tant que la vitesse du véhicule n'a pas atteint un seuil suffisamment important. C'est ce qui se passait déjà dans l'exemple précédent illustré à la figure 3, sans l'avoir explicitement mentionné. En effet, en début de la manoeuvre de décollage, on voit bien que la « Vitesse de référence » est à 12km/h, ce qui correspond à une vitesse angulaire des roues motrices de 1500tr/min en lère Dans ce cas, les pneumatiques des roues motrices fonctionnent, par voie de conséquence, dans une zone qui n'est plus optimale (Zone ZNO). Cette impossibilité d'atteindre l'optimum en situation de décollage (Zone ZO) n'est pas trop problématique sur le plat car le véhicule peut néanmoins avancer certes, pas à son potentiel maximum, mais peut avancer tout de même. Mais le décollage du véhicule peut devenir impossible dans le cas d'un démarrage en côte car cette situation peut nécessiter le maximum de potentiel dès le démarrage. La présente invention a pour but d'optimiser la motricité du véhicule dans cette situation de décollage 35 même quand le véhicule doit démarrer en côte. A cet effet la présente invention a pour objet un procédé de régulation, des vitesses des roues motrices d'un véhicule mu par un moteur, notamment d'un véhicule automobile, lesdites roues motrices appartenant au même train roulant couplé au moteur et ayant chacune une vitesse de rotation angulaire et un niveau de motricité déterminé, le niveau de motricité étant déterminé à partir de l'accélération longitudinale du véhicule et du taux de glissement du pneumatique associé dépendant du coefficient d'adhérence de la roue sur le sol, caractérisé en ce qu'il consiste, dans une situation de décollage du véhicule, à dissocier les vitesses angulaires (Vitesse mesurée) des roues motrices de telle manière qu'une des roues atteigne un niveau de motricité dans une zone de motricité optimale correspondant à de faibles taux de glissement tandis que l'autre roue reste dans une zone de motricité non optimale correspondant à des taux de glissement élevés. Selon une caractéristique remarquable, la vitesse angulaire de la roue qui est dans la zone optimale tourne moins vite que la roue située dans la zone non optimale. Selon une autre caractéristique, la zone non optimale est une zone de fonctionnement imposée par le régime minimum du moteur et, en ce que la zone optimale est une zone de fonctionnement correspondant aux valeurs maximum d'accélération longitudinale du pneumatique de la roue. Selon une autre caractéristique, le régime minimum correspond à une vitesse angulaire de l'ordre de 1500 à 30 2000 tr/min. Selon une autre caractéristique, la vitesse angulaire moyenne des roues avant gauche et avant droite est constante et de l'ordre de 1500 tr/min. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, 35 caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, est un graphe illustrant l'évolution des vitesses des roues motrices d'un véhicule dépourvu de tout système d'aide à la motricité ; - la figure 2, déjà décrite, est un graphe illustrant l'évolution du taux de glissement des roues motrices en fonction de l'accélération longitudinale du véhicule (courbe de motricité); - la figure 3, déjà décrite, est un graphe illustrant l'évolution des vitesses des roues motrices en fonction du couple demandé à la roue par l'intermédiaire de l'accélérateur, et l'effet de la régulation ASR sur ces vitesses; - la figure 4, déjà décrite, est un graphe similaire à celui de la figure 2, sur lequel on a mis en évidence une zone optimale et une zone non optimale de motricité ; - les figures 5 et 6, illustrent une courbe de motricité de principe pour une adhérence sur neige respectivement, sans contrainte sur le régime et avec contrainte sur le régime selon l'état de l'art; - la figure 7 illustre le gain en motricité apporté par le procédé selon l'invention par rapport aux procédés de l'état de l'art ; et - les figures 8 et 9, illustrent le gain en accélération apporté par le procédé selon l'invention. L'idée à la base de la présente invention, part du principe que la vitesse angulaire de 1500tr/min des roues motrices ne signifie pas nécessairement une répartition égale de 1500tr/min sur la roue avant gauche et 1500tr/min sur la roue avant droite mais peut signifier Etr/min sur une roue et 2x1500 - Etr/min sur l'autre, ce qui signifie que l'on peut exploiter le potentiel de motricité d'une roue à son maximum dans une zone optimale de motricité ZO, tandis que l'autre restera dans une zone non optimale de motricité ZNO. On peut résumer l'invention en ces termes : au lieu d'obtenir deux roues fonctionnant dans des zones non optimales ZNO au moment d'une manoeuvre de décollage, la présente invention propose de "placer" une roue dans la zone optimale de motricité ZO et l'autre roue dans la zone non optimale de motricité ZNO. Le diagramme de la figure 5 permet d'illustrer, sur un exemple de courbe de motricité de principe, dans une situation de roulage sur neige, le niveau de motricité atteignable avec un système ASR de l'état de l'art lorsqu'il n'y a pas la contrainte du régime, c'est-à-dire dans des situations hors décollage. Dans cet exemple, l'accélération longitudinale varie entre un niveau MAX neige et un niveau MIN neige correspondant respectivement à un niveau maximum de motricité de 2 et un niveau minimum de motricité de 0.8. En situation de décollage, comme mentionné précédemment, le système ASR de l'état de l'art ne peut faire autrement que de faire tourner les deux roues motrices à des taux de glissement élevés qui se situent dans la zone non optimale ZNO de la figure 4. La figure 6, en reprenant la représentation graphique de la figure 5, illustre dans une telle situation, le nouveau diagramme faisant apparaître un niveau dégradé de motricité à savoir un niveau maximum de motricité de 0.8. Toujours en reprenant la représentation graphique de la figure 5, la figure 7 illustre le gain en motricité apporté par le procédé selon l'invention par rapport à un procédé de l'état de l'art tel qu'illustré à la figure 6. Ainsi, avec le procédé selon l'invention, on obtient un niveau de motricité global de 1.4 pour les deux roues motrices contre une motricité de 0.8 avec le procédé de l'état de l'art. Ce niveau de motricité de 1.4 est obtenu en dissociant les vitesses angulaires des roues avant et en faisant tourner une des roues dans les faibles taux de glissement et en laissant l'autre roue dans les taux de glissement élevés. Dans l'exemple illustré à la figure 7, le niveau de motricité de 1.4 est obtenu en imposant à une des roues avant un niveau de motricité égal à la moitié du niveau de motricité maximum de 2 soit un niveau de motricité de 1. Le niveau de motricité imposé à l'autre roue est égal à la moitié du niveau de motricité minimale de 0.8 soit un niveau de motricité de 0.4. La somme des niveaux de motricité des deux roues donne bien un niveau de motricité "global" de 1.4. Les courbes des figures 8 et 9 permettent d'illustrer le gain en accélération obtenu grâce au procédé selon l'invention. La figure 8 illustre un graphe montrant l'évolution dans le temps t, exprimé en secondes, des vitesses des roues avant gauche et avant droite avec un système ASR de l'état de l'art. Sur ce graphe, on voit clairement que les deux roues avant tournent à une vitesse de 15km/h correspondant au régime minimum de 1500tr/min. On a tracé l'accélération longitudinale « AccelLongi » (en m/s2 multiplié par 10 sur la figure) qui en résulte. Cette grandeur est utilisée comme paramètre permettant d'évaluer l'apport en motricité de la présente invention. Selon l'invention, en dissociant les deux vitesses 35 des roues avant, tout en conservant une vitesse angulaire moyenne correspondant à 1500tr/min, on peut s'attendre à une plus grande accélération. Ce gain en accélération est mis en évidence sur la figure 9 qui illustre, sur un seul graphe, l'évolution des vitesses des roues avant gauche « RoueAVG » et avant droite « RoueAVD » et de l'accélération longitudinale «AccelLongi», en fonction du temps. Au temps t=8s, le procédé selon l'invention commande le système de freinage de type ESP, pour dissocier les deux vitesses des roues avant tout en conservant de préférence, une vitesse angulaire moyenne de 1500tr/min. De fait et comme escompté, la roue avant gauche « RoueAVG » peut fonctionner dans des zones de taux de glissement faible et générer plus d'effort longitudinal, conformément à la courbe de motricité. On peut directement comparer les niveaux d'accélération obtenus aux figures 8 et 9, et constater que l'on obtient plus d'accélération avec le procédé selon l'invention qu'avec un procédé de régulation conforme à l'état de l'art. Avantageusement, quand le véhicule doit effectuer un démarrage en côte, le procédé de régulation selon l'invention permet de passer d'une situation d'échec à une situation de réussite au décollage. La recherche de motricité sur la roue avant gauche « RoueAVG » se fait par des algorithmes spécifiques associant action moteur et action frein sur la « RoueAVD ». En effet, le couple moteur va bien s'appliquer sur la « RoueAVG », mais sans présence de couple de freinage sur l'autre roue « RoueAVD », il ne sera pas possible d'augmenter le couple sur la roue « RoueAVG ». Tous ces des principes de contrôle sont connus et déjà utilisés dans les logiques "musplit" des systèmes de type ESP. REVENDICATIONS1. Procédé de régulation, des vitesses des roues motrices (RoueAVG, RoueAVD) d'un véhicule mu par un moteur, notamment d'un véhicule automobile, lesdites roues motrices (RoueAVG, RoueAVD) appartenant au même train roulant couplé au moteur et ayant chacune une vitesse de rotation angulaire et un niveau de motricité déterminé, le niveau de motricité étant déterminé à partir de l'accélération longitudinale du véhicule et du taux de glissement du pneumatique associé dépendant du coefficient d'adhérence de la roue sur le sol, caractérisé en ce qu'il consiste, dans une situation de décollage du véhicule, à dissocier les vitesses angulaires (Vitesse mesurée) des roues motrices (RoueAVG, RoueAVD) de telle manière qu'une des roues (RoueAVD) atteigne un niveau de motricité dans une zone de motricité optimale (ZO)correspondant à de faibles taux de glissement tandis que l'autre roue (RoueAVG)reste dans une zone de motricité non optimale (ZNO) correspondant à des taux de glissement élevés. 2. Procédé de régulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la vitesse angulaire de la roue (RoueAVG) qui est dans la zone optimale (ZO) tourne moins vite que la roue (RoueAVD) située dans la zone non optimale (ZNO). 3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la zone non optimale (ZNO) est une zone de fonctionnement imposée par le régime minimum du moteur et, en ce que la zone optimale (ZO) est une zone de fonctionnement correspondant aux valeurs maximumd'accélération longitudinale du pneumatique de la roue (RoueAVD). 4. Procédé de régulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le régime minimum correspond à une vitesse angulaire de l'ordre de 1500 à 2000 tr/min. 5. Procédé de régulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la vitesse angulaire moyenne des roues avant gauche et avant droite est constante et de l'ordre de 1500 tr/min.15