Brevet FR3027010A1 — publié le 20160415

« DISPOSITIF DE CONTROLE DE LA DIRECTION D'UN VEHICULE AUTOMOBILE A DIRECTION PILOTEE » [0001] L'invention s'inscrit dans le domaine de la direction pilotée des véhicules automobiles, comme par exemple la direction à assistance électrique ou la direction à commande électrique (« steer by wire »). [0002] La direction à assistance électrique est un équipement très répandu dans les véhicules automobiles actuels. Il est peu consommateur en énergie, et outre son rôle propre d'assistance du conducteur à la manoeuvre du volant, il communique et interagit avec divers systèmes du véhicule, comme par exemple les freins ou le système de contrôle de stabilité (ESC, Electronic Stability Control). [0003] Ces différents systèmes s'appuient sur de nombreux capteurs présents dans les véhicules, comme par exemple des capteurs de vitesse ou de distance. Ces capteurs permettent la mise en place de différentes fonctions proposées pouvant par exemple être le parking automatique ou le signalement de franchissement de ligne blanche. [0004] En matière de prévention des accidents en cours de trajet à vitesse modérée ou élevée, comme par exemple sur le réseau secondaire ou sur le réseau autoroutier, l'ESC agit sur les conséquences d'une dynamique de lacet trop importante, quand celle-ci est déjà en place dans la dynamique du véhicule. Une telle dynamique de lacet trop importante peut être liée à un stress du conducteur, qui l'amène à avoir une action inappropriée sur son volant. Une telle situation peut se rencontrer en cas de virage serré inattendu, de volonté d'éviter un obstacle sur la chaussée, de somnolence du conducteur notamment sur autoroute, ou toute situation amenant le conducteur à donner un coup de volant brusque, avec une vitesse de rotation supérieure à ce qui serait réellement nécessaire. [0005] On voit qu'une telle situation est de nature à provoquer un tête à queue, ou une mise sur deux roues du véhicule menant à un retournement. [0006] II est proposé ici d'intervenir plus tôt dans le processus qui conduit à un risque d'accident, en empêchant le conducteur de déclencher une situation à risque par une action excessive sur le volant, sans l'empêcher d'atteindre le niveau de prestation lui permettant de manoeuvrer son véhicule dans la situation rencontrée. Notamment, on ne se propose pas de sous-dimensionner la direction à assistance électrique, car cela serait 3027010 2 perçu par le conducteur comme un défaut du véhicule, l'empêchant de le conduire de la manière souhaitée lors de situation contrôlée sans risque d'accident. [0007] Le document FR2906519 décrit un procédé de prévention des surbraquages prévoyant l'application d'un couple de freinage, par exemple de type visqueux, appliqué en 5 plus du couple d'assistance du moteur électrique de l'assistance électrique. [0008] Dans ce contexte, l'invention vise un dispositif de contrôle de la direction d'un véhicule automobile à direction pilotée, le dispositif comprenant un moyen d'obtention d'une vitesse angulaire d'un volant de direction du véhicule, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle comprend de plus un moyen d'obtention d'une valeur représentative 10 d'une vitesse du véhicule par rapport au sol, et comprend de plus un moyen pour commander la puissance du moteur électrique d'assistance de direction du véhicule à une valeur définie en fonction de ladite vitesse angulaire et de ladite valeur représentative d'une vitesse du véhicule par rapport au sol. [0009] Le moyen pour régler la puissance du moteur électrique peut régler ladite 15 puissance sur la base de valeurs extraites d'une table de limitation de la puissance à deux entrées, les deux entrées étant la vitesse de rotation du volant et la vitesse du véhicule par rapport au sol. Compte tenu des deux entrées pour obtenir une valeur, on utilise une cartographie 3D. [0010] Le dispositif de contrôle peut être configuré pour commander ladite puissance 20 progressivement en fonction de ladite vitesse angulaire et de ladite valeur représentative d'une vitesse du véhicule par rapport au sol et respecte des valeurs de réglage prédéterminées. [0011] Une ampleur de la diminution de puissance du moteur électrique peut être définie en fonction d'un indice de stabilité statique du véhicule. 25 [0012] L'invention porte aussi sur le véhicule automobile comprenant un dispositif de contrôle de la direction tel qu'évoqué. [0013] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple 30 illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : 3027010 3 [0014] - La figure 1 est un schéma représentant un système n'incorporant pas l'invention. [0015] - la figure 2 est un schéma représentant un système incorporant l'invention. [0016] - la figure 3 représente l'activation du dispositif selon l'invention en fonction de la 5 vitesse de rotation du volant [0017] - la figure 4 représente le dimensionnement du dispositif en fonction d'un paramètre de stabilité du véhicule [0018] - la figure 5 représente l'activation du dispositif selon l'invention en fonction de la vitesse du véhicule par rapport au sol. 10 [0019] En figure 1, on a représenté l'architecture d'un système dans lequel s'inscrit l'invention. Celle-ci est mise en oeuvre dans une automobile, et le schéma représente la direction de celle-ci. Le pilote actionne un volant 100. Celui-ci transmet la commande du pilote à un calculateur de direction à assistance électrique 110 et ce dernier actionne un moteur de direction à assistance électrique 120. Le moteur 120 est un moteur électrique 15 qui agit pour fournir une assistance à l'effort de direction (modification de l'orientation des roues), le conducteur tournant les roues par une action au volant via la colonne de direction, avec assistance du moteur, faisant ainsi virer le véhicule vers la gauche ou vers la droite. [0020] En figure 2, on a représenté la mise en oeuvre de l'invention dans ce contexte. Le 20 mode de réalisation présenté utilise un moyen d'obtention de la vitesse angulaire du volant 130. Ce moyen 130 peut incorporer, par exemple, un capteur de position angulaire du volant et un moyen de dérivation de la valeur mesurée par le capteur. [0021] Le mode de réalisation présenté utilise également un moyen d'obtention ou d'estimation de la vitesse du véhicule par rapport au sol, par exemple un moyen 25 d'obtention de la vitesse de roues 140. Ce moyen 140 s'appuie sur des fonctions déjà disponibles dans le bus CAN (« Controller Area Network », pour réseau ou bus de terrain CAN). [0022] Les moyens 130 et 140 transmettent les informations correspondantes à un calculateur de contrôle de la dynamique du volant 150, qui peut être séparé du calculateur 30 de direction à assistance 110 ou en faire partie. Le calculateur de contrôle de la 3027010 4 dynamique du volant 150, sur la base des informations transmises par les moyens 130 et 140, décide s'il convient ou non de limiter la commande générée par le calculateur de direction à assistance électrique 110 à destination du moteur de direction à assistance électrique 120. 5 [0023] En figure 3, on a représenté l'activation du contrôle de la dynamique du volant (dans le calculateur 150) en fonction de la vitesse angulaire du volant telle qu'obtenue à l'aide du moyen 130. En abscisses, on a figuré la vitesse de rotation du volant en degrés par seconde, de 0 à 1260 degrés par seconde. En ordonnées, on a représenté un pourcentage d'activation de la fonction de contrôle de la dynamique du volant, c'est-à-dire 10 l'amplitude avec laquelle le calculateur de contrôle de la dynamique du volant 150 agit sur la commande émise par le calculateur de direction à assistance électrique 110 à destination du moteur à assistance électrique 120. [0024] Trois zones sont représentées. De 0 à 360 degrés par seconde, on a représenté un domaine qualifié de « domaine de confort pour le client », référencé 1000. Le taux 15 d'activation de contrôle de la dynamique du volant est nul quand la vitesse du volant est de 0 degré par seconde, puis augmente progressivement jusqu'à la valeur de 50% qui est atteinte pour une valeur proche de 360 degrés par seconde. Mais pour des faibles valeurs de vitesse de rotation du volant, la fonction peut aussi rester en surveillance sans intervenir, le taux d'activation restant à 0% et ne devenant positif qu'à partir d'un seuil en 20 vitesse angulaire. [0025] Dans une deuxième zone, référencée 1010, entre 360 degrés par seconde et 850 degrés par seconde, le taux d'activation du contrôle de la dynamique du volant continue d'augmenter de manière continue, puis approche et se stabilise à la valeur de 100%. Ce domaine est qualifié ici de « domaine pour client en forte dynamique volant », 25 correspondant par exemple à une conduite sportive ou à une situation susceptible de créer des accidents. Au-delà de 850 degrés par seconde, la vitesse de rotation du volant est particulièrement brusque et on considère qu'on a ici simplement un domaine utilisable uniquement lors de tests du véhicule, référencé 1020. Au cours de ces tests, le contrôle de la dynamique du volant est activé à 100%. 30 [0026] En figure 4, on a représenté un élément de dimensionnement du contrôle de la dynamique du volant en fonction du véhicule visé, et en particulier de sa géométrie. 3027010 5 [0027] Ainsi, en abscisses, on a représenté l'indice de stabilité statique du véhicule SSF (« Static Stability Factor »). Cet indice s'applique aux véhicules monospaces et aux berlines et s'intéresse à la gestion des risques pour les véhicules à forte propension au retournement. Il se calcule comme le rapport entre la largeur de la voie (qui est liée à la 5 largeur du véhicule) et la hauteur du centre de gravité du véhicule. Par convention, ce dernier rapport est divisé par deux pour obtenir le SSF. [0028] On a représenté en abscisses l'indice SSF variant de 1 à 2. Ainsi, pour une valeur de 1, la largeur du véhicule est égale à deux fois la hauteur de son centre de gravité. Pour une valeur SSF de 2, la largeur du véhicule est égale à quatre fois cette hauteur. Par 10 conséquent, plus on s'éloigne de la gauche pour se déplacer vers la droite du schéma, le véhicule considéré perd de la sensibilité au retournement et gagne de la sensibilité à la dynamique de lacet. [0029] En ordonnées, on a représenté le pourcentage d'activation du contrôle de la dynamique du volant en fonction du SSF du véhicule. D'une valeur de SSF 1 à une valeur 15 de SSF de 1,2 (zone référencée 2000), il est convenu, pour autant qu'un tel véhicule soit mis en oeuvre, d'activer fortement le contrôle de la dynamique du volant, et on a par convention fixé la valeur d'activation à 100%. L'activation est fortement diminuée ensuite pour les valeurs de SSF entre 1,2 et 1,4 (zone référencée 2010 et au-delà), la valeur baissant progressivement de 100% à 20%. On choisit de faire baisser ensuite la valeur 20 progressivement, mais plus lentement de 20% à 0% quand la valeur de SSF augmente entre 1,4 et 2 (zone référencée 2020). Sur le schéma, la frontière entre les zones 2010 et 2020 est choisie pour correspondre à une valeur d'activation de 50%. [0030] En figure 5, on a représenté l'activation du contrôle de la dynamique du volant en fonction de la vitesse horizontale du véhicule, estimée par la vitesse des roues, pour une 25 vitesse de rotation du volant donnée et constante. [0031] A des vitesses horizontales faibles, entre 0 et une première vitesse déterminée par le constructeur vl (zone référencée 3000), le contrôle de la dynamique du volant est totalement désactivé, laissant la puissance appliquée au moteur 120, exprimée en équivalent de vitesse de rotation du volant, inchangée. 30 [0032] Puis, quand la vitesse des roues augmente, le contrôle est activé de manière progressive pour des vitesses comprises entre la première vitesse horizontale déterminée par le constructeur vl et une deuxième vitesse horizontale déterminée par le constructeur 3027010 6 y2 (zone référencée 3010). Dans le mode de réalisation qui est présenté, l'activation progressive se fait de manière linéaire, avec une pente qui est réglée en fonction des connaissances du constructeur des usages faits par les clients pour le modèle de véhicule considéré. La puissance électrique fournie au moteur 120 est plus faible que celle qui 5 serait fournie sur la seule base de la vitesse de rotation du volant. Elle équivaut à seulement une fraction de la vitesse de rotation du volant, fraction qui diminue. [0033] Entre la deuxième vitesse prédéterminée y2 et une troisième vitesse prédéterminée y3 (zone référencée 3020), le contrôle de la dynamique du volant est maintenu activé avec une amplitude constante, laissant la puissance électrique fournie au 10 moteur 120 constante. [0034] Enfin, entre la troisième vitesse prédéterminée y3 et une quatrième vitesse prédéterminée y4 (zone référencée 3030), le contrôle de la dynamique du volant peut être à nouveau désactivé, de manière progressive, par exemple de manière linéaire avec une pente déterminée en fonction des usages connus des clients pour le modèle considéré. 15 [0035] Au-delà de la quatrième vitesse prédéterminée y4, le taux d'activation du contrôle de la dynamique du volant peut être à nouveau, par choix du constructeur, à titre d'exemple, pleinement désactivé (zone référencée 3040). La puissance fournie au moteur 120 est égale à celle correspondant à la vitesse de rotation du volant. Elle peut aussi être plus faible, égale ou différente de celle obtenue dans la zone 3000. 20 [0036] La courbe représentée en figure 3 peut prendre différentes formes en fonction de la vitesse au sol du véhicule. De même, la courbe représentée en figure 5 peut prendre différentes formes en fonction de la vitesse de rotation du volant. Un mode de réalisation utilise une table à deux entrées, les deux entrées étant la vitesse de rotation du volant et la vitesse par rapport à la route. Les valeurs indiquées dans la table sont les valeurs de 25 puissance électrique fournie au moteur. [0037] L'intervention de la fonction est automatique et est gérée par les pentes et les niveaux de réglage de la fonction, ce qui la rend transparente pour le conducteur. [0038] Ce système est remarquable en ce qu'il ne nécessite qu'une évolution du logiciel de la direction à assistance électrique et ne nécessite donc pas d'évolution matérielle, 30 comme l'implantation d'un nouveau capteur. Ce système est également remarquable en ce qu'il n'est pas intrusif dans le mode de pilotage du conducteur comme pourrait l'être par 3027010 7 exemple une évolution d'un système de contrôle de stabilité (ESC). Néanmoins, la solution proposée présente un excellent compromis entre la prestation fournie et la sécurité apportée. La solution présentée est transparente pour le conducteur et permet, pour le constructeur, une large possibilité de piloter la fonction de contrôle de la dynamique du 5 volant à travers les paramètres des courbes des figures 3 et 5. [0039] On précise que le calculateur de contrôle de la dynamique du volant 150 peut permettre d'activer la fonction uniquement sur une plage de vitesse de rotation du volant, indépendamment de la vitesse par rapport au sol, et sur une plage de vitesse par rapport au sol indépendamment de la vitesse de rotation du volant. 10 [0040] L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation présenté mais s'étend à toutes les variantes dans le cadre de la portée des revendications. Notamment, elle peut être mise en oeuvre avec une direction à commande électrique (« steer by wire »). REVENDICATIONS1. Dispositif de contrôle de la direction d'un véhicule automobile à direction pilotée, le dispositif comprenant un moyen d'obtention (130) d'une vitesse angulaire d'un volant de direction du véhicule (100), caractérisé en ce que le dispositif de contrôle comprend de plus un moyen d'obtention (140) d'une valeur représentative d'une vitesse du véhicule par rapport au sol, et comprend de plus un moyen (150) pour commander la puissance d'un moteur électrique (120) d'assistance de direction du véhicule à une valeur qui est définie par le dispositif de contrôle en fonction de ladite vitesse angulaire et de ladite valeur représentative d'une vitesse du véhicule par rapport au sol. 2. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, le moyen (150) pour commander la puissance du moteur électrique (120) règle ladite puissance sur la base de valeurs extraites d'une table de limitation de la puissance à deux entrées, les deux entrées étant la vitesse de rotation du volant et la vitesse du véhicule par rapport au sol. 3. Dispositif de contrôle selon la revendication 1 ou la revendication 2, configuré pour commander ladite puissance progressivement en fonction de ladite vitesse angulaire et de ladite valeur représentative d'une vitesse du véhicule par rapport au sol. 4. Véhicule automobile comprenant un dispositif de contrôle de la direction selon l'une des revendications 1 à 3.