Brevet FR3037912A1 — publié le 20161230

Procédé d'estimation de la masse d'un véhicule automobile hybride ou électrique La présente invention se rapporte à un procédé d'estimation de la masse d'un véhicule automobile hybride ou électrique. Dans le domaine des véhicules automobiles, et en particulier dans le domaine des véhicules hybrides ou électriques, la connaissance de la masse du véhicule est une information utilisées par les dispositifs de contrôle afin d'optimiser le fonctionnement du véhicule. A titre d'exemple, la donnée de masse du véhicule est utilisée pour moduler les lois de passage de la boite de vitesse du moteur thermique sur les véhicules hybrides, afin de moduler le niveau de freinage récupératif du moteur électrique, afin de moduler les aides à la conduite ou encore afin d'optimiser les niveaux de filtrage des stratégies anti à-coups. Dans les véhicules à combustion interne, on utilisait généralement une valeur prédéterminée de la masse du véhicule, laquelle était constante et invariante au cours du fonctionnement du véhicule. On connait aussi pour les véhicules hybrides, le document de brevet US 6,230,496 qui divulgue qu'on peut estimer la masse du véhicule automobile par application de la deuxième loi de newton qui énonce que la somme des forces appliquées à un système est égale à la masse du système multipliée par l'accélération du système ; équation généralement écrite sous la forme : = méi La somme des forces appliquées au véhicule étant alors considérée comme étant fonction du couple du moteur électrique et l'accélération étant 25 obtenue par des moyens de mesure comme par exemple un accéléromètre. Cependant, l'utilisation en temps réel d'une telle solution peut produire en fonction des paramètres de roulage du véhicule automobile de fortes variations de mesures, pouvant produire des résultats erronés. Aussi, il existe le besoin d'un procédé d'estimation de la masse d'un 30 véhicule automobile hybride ou électrique plus fiable. 3037912 2 On propose un procédé d'estimation de la masse d'un véhicule automobile, comprenant au moins un moteur électrique, ledit procédé comprenant : - une étape d'estimation d'une valeur de masse instantanée du véhicule automobile en fonction d'une estimation des forces auxquelles est soumis le 5 véhicule et d'une valeur d'accélération du véhicule automobile. Le procédé comprend en outre : - une étape de vérification des conditions de validité de la valeur estimée en fonction de paramètres dynamiques du véhicule automobile ; - une étape de calcul d'une valeur de masse consolidée, à partir de la 10 valeur estimée, si les conditions de validité sont vérifiées. Ainsi, on augmente la fiabilité de l'estimation de la masse du véhicule automobile en définissant des critères de vérifications de la validité de la valeur de masse instantanée estimée en temps réel. Avantageusement et de manière non limitative, l'étape de vérification des 15 conditions de validité comprend une étape vérifiant que l'accélération ou la décélération du véhicule automobile est sensiblement constante. Ainsi, on s'assure que la valeur de masse instantanée est estimée lors d'une accélération qui ne varie pas trop rapidement, par exemple lors d'une phase de transition en accélération, une phase de transition en décélération (ce 20 qui équivaut à une phase de transition en accélération négative), par exemple lors du début d'une montée de la chaussée, du début d'une descente de la chaussée ou encore dans les premiers instants d'une action visant à accélérer ou à freiner. Autrement dit, on vérifie la valeur de masse instantanée est estimée pendant une phase d'accélération sensiblement constante. Avantageusement et de manière non limitative, l'étape de vérification des conditions de validité comprend une étape vérifiant que l'accélération ou la décélération du véhicule automobile est supérieure à une valeur de seuil respectivement d'accélération minimale ou de décélération minimale. Ainsi, on s'assure que la valeur de masse instantanée est estimée lors d'une phase d'accélération ou de décélération suffisamment importante pour que la valeur de masse instantanée puisse être correctement estimée. On entend par décélération une valeur d'accélération négative. Autrement dit, une décélération supérieure à une valeur de seuil de décélération minimale 3037912 3 correspond à une accélération négative dont la valeur est inférieure à une valeur de seuil négative d'accélération, ou autrement dit correspond à une accélération négative dont la valeur absolue serait supérieure à une valeur de seuil positive d'accélération minimale. 5 Avantageusement et de manière non limitative, l'étape de vérification des conditions de validité comprend une étape vérifiant que la vitesse du véhicule automobile est supérieure à une valeur de seuil minimal de vitesse. Ainsi on s'assure que le véhicule est dans une phase de roulage et non pas dans une phase de circulation au ralenti, par exemple lors d'une phase 10 d'arrêt ou de parking du véhicule. Avantageusement et de manière non limitative, l'étape de vérification des conditions de validité comprend une étape vérifiant l'absence d'action d'un frein mécanique et/ou hydraulique sur le véhicule automobile. L'action d'un frein mécanique, hydraulique, ou tout type de freinage 15 différent d'un freinage issu de l'action du moteur électrique, ne pouvant être correctement pris en compte, ceci faussant le calcul de la valeur de masse instantanée. Aussi, on vérifie qu'aucune action de freinage mécanique n'a lieu au moment de l'estimation de la valeur de masse instantanée afin de la prendre en compte dans l'estimation de la valeur de masse consolidée. 20 Avantageusement et de manière non limitative, les étapes du procédé se répètent de manière à estimer une pluralité de valeurs de masse instantanées. Ainsi, on peut estimer un grand nombre de valeurs de masse instantanées du véhicule automobile. Avantageusement et de manière non limitative, l'étape de calcul de la 25 valeur de masse consolidée comprend le calcul d'une valeur moyenne fonction d'au moins une partie de ladite pluralité de valeurs de masse instantanées estimées. Ainsi, la valeur de masse consolidée peut être calculée de manière relativement rapide en utilisant un calcul de moyenne. 30 En particulier, on peut utiliser un calcul de moyenne glissante prenant en compte en échantillon des dernières valeurs de masse instantanées estimées et considérées comme valides, par exemple entre 5 et 50 des dernières valeurs de masse instantanées valides. 3037912 4 Avantageusement et de manière non limitative, l'étape de calcul de la valeur de masse consolidée comprend l'apprentissage automatique de la valeur de masse consolidée en fonction de ladite pluralité de valeurs de masse instantanées estimées. 5 On peut effectuer un apprentissage automatique d'une valeur de masse consolidée, par exemple par réseau de neurone, apprentissage par renforcement, ou tout autre moyen d'apprentissage automatique. Ainsi, on peut obtenir une valeur de masse consolidée relativement fiable. L'invention concerne aussi un dispositif d'estimation de la masse d'un 10 véhicule automobile, comprenant au moins un moteur électrique, ledit dispositif comprenant : - des moyens pour estimer une valeur d'accélération du véhicule automobile ; - des moyens pour estimer les forces auxquelles est soumis le véhicule 15 automobile ; - des moyens pour estimer une valeur de masse instantanée du véhicule automobile en fonction de l'estimation des forces auxquelles est soumis le véhicule et de la valeur d'accélération du véhicule automobile. Le dispositif comprend : 20 - des moyens pour vérifier des conditions de validité de la valeur estimée en fonction de paramètres dynamiques du véhicule automobile ; - des moyens pour calculer une valeur de masse consolidée, à partir de la valeur estimée, si les conditions de validité sont vérifiées. L'invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un 25 dispositif d'estimation de la masse tel que décrit précédemment. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence à la figure 1 annexée qui est une vue schématique d'un procédé d'estimation de la masse 30 d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention. Un procédé 1 d'estimation de la masse d'un véhicule automobile hybride ou électrique comprend une première étape d'estimation 2 d'une valeur de masse instantanée Masse'ti. 3037912 5 L'étape d'estimation 2 de la valeur de masse instantanée Masse'ti est mise en oeuvre en calculant la valeur de masse instantanée Masse'ti en fonction d'une estimation des forces auxquelles est soumis le véhicule automobile et en fonction d'une valeur d'accélération du véhicule automobile. 5 En particulier, l'étape 2 d'estimation résout la deuxième loi de newton qui énonce que la somme des forces appliquées à un système est égale à la masse du système multipliée par l'accélération du système ; équation généralement écrite sous la forme : E F = met (1) io A cet effet, dans un première étape de calcul de l'étape 2 d'estimation, on estime la pente (% pente) de la chaussée sur laquelle le véhicule se trouve, à -pente, partir de l'écart de la mesure de l'accélération venant d'une mesure d'un accéléromètre utilisé dans le contrôle de trajectoire et de l'accélération du véhicule obtenue en dérivant la vitesse mesurée du véhicule automobile. 15 On évalue la pente (%pente) suivant la formule suivante: %pente = tan (sin-1 (Yx-Yxveh)) X 100 g Dans laquelle : - yx est l' accélération longitudinale venant de l'accéléromètre ; 20 - Yxveh est l'accélération longitudinale obtenue en dérivant la vitesse du véhicule automobile; et - g est l'accélération de la pesanteur. La différence entre les deux accélérations est utilisée pour calculer la force due à la pente. 25 La vitesse du véhicule automobile peut, par exemple, être obtenue par une mesure issue d'un capteur de vitesse au niveau des roues du véhicule automobile, par exemple un capteur de vitesse moyennant la vitesse des deux roues arrière. En utilisant la loi de Newton relative à l'accélération et l'accélération du 30 véhicule obtenue en dérivant la vitesse, on obtient la formule de la valeur de masse instantanée Masseesti suivante : Fmotrice-Ffrottement-Finertie-Fpente Masse t, = (3) es Yxveh (2) 5 3037912 6 Dans laquelle, v lxveh est l'accélération longitudinale obtenue en dérivant la vitesse du véhicule automobile. On explicitera les autres termes de la formule (3) avec les formules (4), (5), (8) et (9) suivantes : Fmotrice = ' .réduction'Rroue Dans laquelle : OC -moteur est le couple du moteur électrique. Cette valeur peut être soit la consigne de couple transmise au moteur électrique, soit une estimation du couple développé par moteur électrique ; io ^ La consigne de couple transmise au moteur électrique est la traduction de la demande du conducteur au niveau de l'accélérateur ; ^ L'estimation du couple développé par le moteur électrique est l'image de la réalisation de la consigne de 15 couple transmise au moteur électrique. Sur un moteur électrique, de par la précision et la rapidité de son système de contrôle, on peut considérer que la consigne de couple est sensiblement égale à l'estimation du couple développé. 20 o r - réduction le rapport de réduction entre la vitesse moteur et la vitesse roue ; OR -roue le rayon des roues motrices. On prend aussi en compte une valeur de force de frottement simplifiée selon l'équation suivante : 25 Ffrottement = Fmécanique Faérodynamique (5) Dans laquelle : Fmécanique = Amécanique * Vitesse2 + Bmécanique (6) Faérodynamique = Caérodynamique * Vitesse2 (7) La force mécanique étant proportionnelle au carré de la vitesse du 30 véhicule automobile, tout comme la force aérodynamique. Cmoteur (4) 5 3037912 7 Les valeurs Amécanique, Bmécanique et Caérodynamique sont des coefficients que l'homme du métier sait déterminer expérimentalement, dans une phase préliminaire d'étalonnage. On prend aussi en compte la force d'inertie selon la formule suivante : ]moteur Finertie = ,2 Vroue réduction.RÎoue Dans laquelle : O rréduction est le rapport de réduction entre la vitesse moteur et la vitesse roue ; O Rroue est le rayon des roues motrices ; 10 0 I 'moteur est l'ensemble des inerties ramenées au niveau du moteur électrique ; O Vroue est la dérivée de la vitesse roue. Enfin, on prend aussi en compte la force provoquée par la pente : Fpente = MaSSeapprise n Ydif (9) 15 Avec : O Ydif = Yx Yxveh est la différence entre les deux accélérations. o Masseappr1sen-1 est la valeur de masse consolidée calculé au pas précédent. Autrement dit, il s'agit de la valeur de masse consolidée déjà calculée au moment de l'estimation de la force 20 provoquée par la pente. De cette manière, on peut obtenir une valeur de masse instantanée Masseesti au cours de l'étape d'estimation 2. On peut alternativement déterminer une valeur de masse instantanée Masseesti selon tout autre mode de détermination connu de l'homme du métier. 25 Ensuite, on met en oeuvre une étape de vérification 3 des conditions de validité de la valeur de masse instantanée Masseesti estimée au cours de l'étape d'estimation 2. Quatre conditions A, B, C, D sont successivement évaluées au cours de l'étape de vérification 3 : 30 A - absence de freinage f mécanique et/ou hydraulique. En effet pendant ces phases de freinage, on ne peut pas connaitre correctement la force motrice. (8) 3037912 8 B - la vitesse v du véhicule doit être supérieure à un seuil minimal de vitesse %in. En effet, la vitesse v du véhicule qui est généralement mesurée par l'ABS n'est pas disponible ou n'est pas correct à très faible vitesse. Ici, la vitesse v du véhicule doit être supérieure à 5km/h. 5 C - la valeur absolue de la dérivée de l'accélération Yxveh doit être inférieure à un seuil d'accélération maximale ami, pour garantir un niveau de stabilité de l'accélération. Autrement dit, il faut que l'accélération, positive ou négative, soit sensiblement constante. D - On vérifie cette condition suivant deux cas : 10 o D1 - Si l'accélération véhicule Yxveh est positive : l'accélération a doit être supérieure à un seuil positif d'accélération minimale amin, qui est fonction de l'estimation de la pente °A -pente, o D2 - Si l'accélération véhicule Yxveh a doit être inférieure à un seuil négatif d'accélération négative 15 di-ni, maximale en fonction de l'estimation de la pente Wn --pente - La condition D2 peut aussi être formulée ainsi : si le véhicule décélère, alors la décélération du véhicule doit être supérieure à un seuil minimal de décélération di-ni,. Les conditions A, B, C, D peuvent être mises en oeuvre dans un ordre 20 quelconque. En outre, on peut, selon une alternative, ne prendre en compte qu'une partie des conditions A, B, C, D énoncées. Dans le mode de réalisation actuel, si les quatre conditions A, B, C, D sont vérifiées, alors on procède à l'étape 4 de calcul de la valeur de masse 25 consolidée. Sinon, on ne prend pas en compte la valeur de masse instantanée Masseesti estimée. Si les quatre conditions A, B, C, D ne sont pas remplies au cours de l'étape de validation 3, le procédé reprend immédiatement à l'étape d'estimation 2 d'une valeur de masse instantanée MaSSeesti. 30 Cependant après que l'étape de vérification 3 a échoué, car les quatre conditions A, B, C, D n'ont pas pu être validées, on peut selon une alternative, mettre en pause le procédé d'estimation 1 pendant un temps d'attente que l'homme du métier pourra librement déterminer, avant de reprendre à l'étape est négative : l'accélération 3037912 9 d'estimation 2. Par exemple on peut mettre en pause le procédé d'estimation 1 pendant un temps d'attente compris entre 50ms et 500ms. Au cours de l'étape 4 de calcul de la valeur de masse consolidée, on procède au calcul d'une moyenne glissante, prenant en compte la valeur de 5 masse instantanée Masse'ti estimée et une pluralité de valeurs de masses instantanées valides précédemment estimées, par exemple les 9 dernières valeurs de masses instantanées valides estimées. On peut aussi, de manière alternative, mettre en oeuvre un procédé d'apprentissage automatique, par exemple un apprentissage par réseaux de 10 neurones, ou un procédé d'apprentissage par renforcement. L'ensemble des étapes du procédé d'estimation 1 de la masse du véhicule automobile sont répétées de manière continue lors du fonctionnement du véhicule automobile, de manière à améliorer en permanence la valeur de masse consolidée du véhicule automobile. 15 On peut définir un critère de réinitialisation de la valeur de masse consolidée, au cours de laquelle les dernières valeurs de masses instantanées Masse'ti sont supprimées, et au cours de laquelle la valeur de masse consolidée est mise à une valeur arbitraire de masse, par exemple une masse standard, prédéfinie, du véhicule à vide, ou de manière préférentielle, une 20 valeur prédéfinie du véhicule automobile à vide embarquant deux personnes. L'étape de réinitialisation peut avoir lieu par exemple lors de l'arrêt du véhicule automobile. REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation (1) de la masse d'un véhicule automobile, comprenant au moins un moteur électrique, ledit procédé (1) comprenant : - une étape d'estimation (2) d'une valeur de masse instantanée (masse',i) du véhicule automobile en fonction d'une estimation des forces (Fmotrice, Ffrottement, Finertie, Fpente) auxquelles est soumis le véhicule et d'une valeur d'accélération (Yxveh) du véhicule automobile ; ,l caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - une étape de vérification (3) de conditions de validité (A, B, C, D) de la valeur estimée (Masse',) en fonction de paramètres dynamiques (Y xveh %pente, àntin, a,v, f) du véhicule automobile ; - une étape de calcul (4) d'une valeur de masse consolidée, à partir de la valeur estimée (masse'ti), si les conditions de validité (A, B, C, D) sont vérifiées. 2. Procédé d'estimation (1) de la masse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de vérification (3) des conditions de validité (A, B, C, D) comprend une étape (C) vérifiant que l'accélération ou la décélération du véhicule automobile est sensiblement constante. 3. Procédé d'estimation (1) de la masse selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de vérification (3) des conditions de validité (A, B, C, D) comprend une étape (D) vérifiant que l'accélération ou la décélération du véhicule automobile est supérieure à une valeur de seuil respectivement d'accélération minimale ou de décélération minimale. 4. Procédé d'estimation (1) de la masse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape de vérification (3) des conditions de validité (A, B, C, D) comprend une étape (B) vérifiant que la vitesse du véhicule automobile est supérieure à une valeur de seuil minimal de vitesse. 3037912 11 5. Procédé d'estimation (1) de la masse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape de vérification (3) des conditions de validité (A, B, C, D) comprend une étape (A) vérifiant l'absence d'action d'un frein mécanique et/ou hydraulique sur le véhicule automobile. 6. Procédé d'estimation (1) de la masse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les étapes (2, 3, 4) du procédé (1) se répètent de manière à estimer une pluralité de valeurs de masse instantanées (Masse'ti). 7. Procédé d'estimation (1) de la masse selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape de calcul de la valeur de masse consolidée comprend le calcul d'une valeur moyenne fonction d'au moins une partie de ladite pluralité de valeurs de masse instantanées (Masse'ti) estimées. 15 8. Procédé d'estimation (1) de la masse selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape de calcul de la valeur de masse consolidée comprend l'apprentissage automatique de la valeur de masse consolidée en fonction de ladite pluralité de valeurs de masse instantanées (Masse'ti) estimées. 20 9. Dispositif d'estimation de la masse d'un véhicule automobile, comprenant au moins un moteur électrique, ledit dispositif comprenant : - des moyens pour estimer une valeur d'accélération lvxvehi 1 du véhicule ,1 automobile ; 25 - des moyens pour estimer les forces (Fmotrice, Ffrottement, Finertie, Fpente) auxquelles est soumis le véhicule automobile ; - des moyens pour estimer une valeur de masse instantanée (masse'ti) du véhicule automobile en fonction de l'estimation des forces (Fmotrice, Ffrottement, Finertie, Fpente) auxquelles est soumis le véhicule et de la 30 valeur d'accélération lvxvehi1 du véhicule automobile ; ,1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre, 5 10 3037912 12 - des moyens pour vérifier des conditions de validité (A, B, C, D) de la valeur estimée (Masse'ti) en fonction de paramètres dynamiques (Y xveh %pente, àntin, a,v, f) du véhicule automobile ; - des moyens pour calculer une valeur de masse consolidée, à partir de la 5 valeur estimée (Masse'ti) , si les conditions de validité (A, B, C, D) sont vérifiées. 10. Véhicule automobile comprenant un dispositif d'estimation de la masse selon la revendication 9. 10