Brevet FR3086920A1 — publié le 20200410

I L'invention concerne le domaine des systèmes de direction assistée électrique et plus particulièrement un procédé de détermination d'un couple consigne pour un volant de direction d'un système de direction assistée électrique d'un véhicule. Un système de direction d'un véhicule a pour objet de permettre à un conducteur de contrôler une trajectoire du véhicule. La trajectoire est décrite par un ensemble des positions successives occupées par un véhicule au court du temps. La trajectoire du véhicule est une courbe dépendante d'un ensemble de paramètres, pouvant être mesurés ou calculés. Lesdits paramètres varient en fonction d'un état des efforts s'appliquant sur le véhicule de manière à produire un mouvement. L'état des efforts sera nommé par la suite situation dynamique du véhicule. En modifiant un angle d'orientation des roues du véhicule, le conducteur agit sur un paramètre de la situation dynamique du véhicule de manière à modifier la trajectoire du véhicule. L'angle d'orientation des roues est notamment lié à un angle d'un volant de direction, par la suite désigné par « angle volant ». Le conducteur modifie l'angle volant en exerçant un effort sur le volant de direction, appelé par la suite « couple volant ». Généralement, un système de direction comprend plusieurs éléments dont ledit volant, une crémaillère, et deux roues chacune reliée à une biellette. La 20 crémaillère est la pièce permettant de manoeuvrer les roues, c'est-à-dire permettant de modifier l'angle d'orientation des roues, via les biellettes. La crémaillère permet de transmettre une variation de l'angle volant en une orientation des roues du véhicule. Un système de direction assistée électrique comprend un calculateur qui détermine notamment un couple devant être ressenti par le conducteur lors d'une 25 manoeuvre du volant de direction, par la suite nommé couple consigne. Généralement, le couple consigne est déterminé par une somme de plusieurs fonctions, préférentiellement 3 fonctions. Une fonction permet de déterminer une fraction du couple consigne. Par exemple, une fonction Damping permet de déterminer une fraction 30 du couple consigne basée sur une vitesse de rotation du volant de direction, appelée par la suite « vitesse volant ». Une fonction de contrôle permet de déterminer une fraction du couple consigne basée sur un effort s'exerçant sur la crémaillère. Une fonction réversibilité permet de déterminer une fraction du couple 35 consigne permettant de ramener « au centre » l'angle volant, c'est-à-dire vers l'angle volant pour lequel le véhicule effectue une trajectoire en ligne droite appelé par la 2 suite « angle au centre ». Autrement dit, la fonction réversibilité permet de ramener le volant de direction afin que le véhicule effectue une trajectoire en ligne droite. Cette fonction est particulièrement utile en sortie d'un rond-point par exemple. Dans ce cas, le conducteur tient le volant de direction de manière à tourner puis il lâche le 5 volant de direction de manière à ce que volant de direction revienne « naturellement » au centre. Il est connu de réaliser la fonction de réversibilité en déterminant, dans un premier temps, une vitesse cible du volant de direction comme une fonction de l'angle volant. La vitesse cible est élevée lorsque l'angle volant est éloigné de l'angle 10 au centre et diminue lorsque l'angle volant s'approche de l'angle au centre. Ainsi le volant de direction revient dans un premier temps rapidement vers l'angle au centre puis ralentit jusqu'à atteindre l'angle au centre. Un inconvénient de cette détermination de la vitesse cible est qu'elle repose sur une information statique, l'angle volant, sans prendre en compte la 15 situation dynamique du véhicule. Ainsi, la vitesse cible à un angle donné est identique quelle que soit la dynamique du véhicule et un type de revêtement de la route. Ce faisant, il arrive que la vitesse cible ne soit pas adaptée à la situation dynamique du véhicule entrainant un ressenti de conduite peu naturel pour le conducteur. Finalement, lorsque le couple consigne est déterminé, le calculateur 20 asservit le couple volant au couple consigne grâce à un moteur de contrôle. Le moteur de contrôle exerce un couple moteur de manière à ce que le couple volant soit égal au couple consigne. Dans un système de direction assistée électrique de type mécanique, il existe un lien mécanique, généralement réalisé par une colonne de direction, entre le 25 volant de direction et la crémaillère. Le moteur de contrôle exerce alors le couple moteur indirectement sur le volant, en exerçant le couple moteur sur la crémaillère ou sur la colonne de direction. Un système de direction assistée électrique de type « by-wire » comprend deux motorisation. L'angle volant est mesuré ou calculé de manière à ce 30 qu'un moteur de manoeuvre modifie l'orientation des roues du véhicule par l'intermédiaire de la crémaillère. Le moteur de contrôle exerce alors directement le couple moteur sur le volant de direction de manière à notamment faire prendre conscience au conducteur d'une inertie de la crémaillère, c'est-à-dire un poids de la crémaillère. 35 L'invention a pour but d'améliorer le ressenti de conduite du conducteur en proposant un procédé de détermination d'un couple consigne pour un volant de direction d'un système de direction assistée d'un véhicule, ledit couple consigne permettant de déterminer un couple moteur appliqué directement ou indirectement 5 par un moteur de contrôle sur le volant de direction, ledit couple consigne étant au moins déterminé par une fonction de réversibilité destinée à ramener un angle volant du volant de direction vers l'angle volant pour lequel le véhicule effectue une trajectoire en ligne droite, ladite fonction de réversibilité comprenant une première étape dans laquelle on détermine une vitesse cible du volant de direction en fonction 10 de l'angle volant, caractérisé en ce que la vitesse cible est également une fonction d'une vitesse de lacet du véhicule. La vitesse de lacet représente la vitesse de rotation du véhicule autour d'un axe vertical, c'est-à-dire un axe normal à un plan dans lequel le véhicule effectue la trajectoire. 15 Selon l'invention, la vitesse cible repose sur une information statique, l'angle volant, et sur une information dynamique, la vitesse de lacet. La vitesse cible prend ainsi en compte une situation dynamique du véhicule de sorte que le ressenti de conduite du conducteur est naturel. Autrement dit, pour un même angle volant, la vitesse cible de retour de 20 l'angle volant vers l'angle au centre sera plus ou moins rapide en fonction de la vitesse de lacet. Ainsi, lorsque le conducteur lâche le volant afin qu'il revienne vers l'angle au centre, la vitesse volant est adaptée à la vitesse de lacet du véhicule. Selon une caractéristique de l'invention, la première étape comprend une phase de détermination dans laquelle on calcule un angle volant équivalent en 25 fonction de la vitesse de lacet du véhicule, d'un gain équivalent et d'une vitesse longitudinale du véhicule. La vitesse longitudinale du véhicule correspond à la vitesse d'une trajectoire du véhicule réalisée selon un axe d'élongation dudit véhicule. Plus précisément, on calcule l'angle volant équivalent par la formule ci-30 dessous : Avec' Vh Avec : Aveq : l'angle volant équivalent exprimé en degrés (°), Keh : le gain équivalent exprimé en degrés (m), la vitesse de lacet du véhicule (°/s) et Vh : la vitesse longitudinale du véhicule (m/s). 4 Ainsi, on détermine, à partir de la vitesse de lacet et de la vitesse longitudinale du véhicule, l'angle volant équivalent. Selon une caractéristique de l'invention, la phase de détermination comprend une protection permettant d'éviter de réaliser une division par 0 lorsque la 5 vitesse longitudinale du véhicule est nulle. Selon une caractéristique de l'invention, le gain équivalent dépend de la vitesse longitudinale du véhicule. Faire varier le gain équivalent avec la vitesse longitudinale du véhicule permet d'améliorer la cohérence entre l'angle volant et l'angle volant équivalent. En 10 effet, la situation dynamique du véhicule dépend de la vitesse du véhicule (gradient de sous-virage, portance aérodynamique, ...). Par exemple, le gain équivalent dépend du gradient de sous-virage selon la relation suivante : Keq = L + 15 Avec : L: empattement du véhicule, K: gradient de sous-virage, Vh : vitesse longitudinale du véhicule. Selon une caractéristique de l'invention, la première étape comprend une phase de fusion dans laquelle on détermine un angle volant final à partir de l'angle volant équivalent et de l'angle volant. Ainsi, la détermination de la vitesse cible est réalisée à partir de l'angle volant final comprenant l'information de l'angle volant et l'information de la vitesse de lacet via l'angle volant équivalent. Selon une caractéristique de l'invention, l'angle volant final dépend d'un gain de fusion. Plus précisément, on calcule l'angle volant final par la formule ci- dessous : Af = G . A,, + (1 - G ) . Avec, Avec An l'angle volant final, G : le gain de fusion, A: l'angle volant et Avec,: l'angle volant équivalent. Avec la formule ci-dessus, le gain de fusion pondère l'angle volant et l'angle volant équivalent de manière symétrique. Ce faisant, l'angle volant final conserve une valeur fiable. Le gain de fusion permet de favoriser l'information venant de l'angle volant ou de l'angle volant équivalent. Selon une caractéristique de l'invention, le gain de fusion varie en fonction de la vitesse longitudinale du véhicule. 5 Ainsi, il est aisé de régler le gain de fusion de manière à prendre en compte la situation dynamique du véhicule. Selon une caractéristique de l'invention, le gain de fusion varie entre 0 et 1. 5 Le gain de fusion est une grandeur sans dimension. Ainsi, lorsque le gain de fusion est proche de 1, l'information venant de l'angle volant est favorisée, tandis que lorsque le gain de fusion est proche de CI, l'information venant de l'angle volant équivalent est favorisée. Selon une caractéristique de l'invention, le procédé de détermination 10 comprend une deuxième étape dans laquelle on détermine un couple consigne de la fonction de réversibilité à partir de la vitesse cible. Le couple consigne de la fonction de réversibilité correspond au couple consigne ou seulement à une fraction dudit couple consigne si le couple consigne est déterminé par une pluralité de fonction. 15 L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation selon la présente invention, donné à titre d'exemple non limitatif et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma logique d'un algorithme permettant une 20 détermination d'un couple moteur; - la figure 2 est une partie du schéma logique selon la figure 1 permettant de déterminer un couple consigne selon l'invention ; - la figure 3 est un schéma logique d'une première étape d'une fonction de réversibilité selon l'invention. 25 L'invention concerne un procédé de détermination d'un couple consigne Q pour un volant de direction d'un système de direction assistée d'un véhicule, et plus particulièrement pour un véhicule automobile destiné au transport de personnes. De façon connue en soi, ledit système de direction assistée comprend un volant de direction qui permet à un conducteur de manoeuvrer ledit système de 30 direction assistée en exerçant un effort, dit « couple volant » Cv, sur ledit volant de direction. Par la suite, le système de direction assistée considéré est un système de direction assistée électrique de type mécanique. Il est cependant, bien entendu, que l'invention peut également porter sur un système de direction assistée électrique de 35 type « by-wire ». 6 Ainsi, le volant de direction est de préférence monté sur une colonne de direction, guidée en rotation sur le véhicule, et qui engrène, au moyen d'un pignon de direction, sur une crémaillère de direction, qui est elle-même guidée en translation dans un carter de direction fixé audit véhicule. 5 De préférence, les extrémités de ladite crémaillère de direction sont reliées chacune à une biellette de direction raccordée au porte-fusée d'une roue directrice (respectivement une roue gauche et une roue droite), de telle sorte que le déplacement longitudinal en translation de la crémaillère permet de modifier un angle de braquage (angle de lacet) des roues directrices. L'angle de braquage est au moins 10 en partie déterminé par un angle du volant de direction, par la suite nommé angle volant A. Les roues directrices peuvent par ailleurs de préférence être également des roues motrices. Le système de direction assistée comprend également un moteur de 15 contrôle destiné à fournir un couple moteur Cm pour assister la manoeuvre dudit système de direction assistée. Le moteur de contrôle sera de préférence un moteur électrique, à double sens de fonctionnement, et préférentiellement un moteur électrique rotatif, de type brushless. 20 Le moteur de contrôle peut venir en prise, le cas échéant par l'intermédiaire d'un réducteur de type réducteur à engrenage, soit sur la colonne de direction elle-même, pour former un mécanisme dit « à simple pignon », soit directement sur la crémaillère de direction, au moyen par exemple d'un second pignon distinct du pignon de direction qui permet à la colonne de direction d'engrener 25 sur la crémaillère, de sorte à former un mécanisme dit « à double pignon », ou bien encore au moyen d'une vis à billes qui coopère avec un filetage correspondant de ladite crémaillère, à distance dudit pignon de direction. La figure 1 représente un schéma logique simplifié d'un algorithme permettant d'une détermination du couple moteur Cm. Ledit couple moteur Cm est 30 appliqué par le moteur de contrôle directement ou indirectement sur le volant de direction. Plus précisément, l'algorithme comprend une étape d'élaboration TTG d'un couple consigne Cc. L'étape d'élaboration TTG reçoit en entrée une pluralité de paramètres dépendants d'une situation dynamique du véhicule. Ces paramètres sont 35 mesurés ou calculés par un calculateur du véhicule. 7 Le couple consigne Q est le couple volant que l'on souhaite faire ressentir à un conducteur lorsque celui-ci tourne le volant de direction. Ainsi on souhaite que le couple volant Cv soit égal au couple consigne Q. Le couple consigne Cc est déterminé pour permettre, par exemple, de faciliter ou à l'inverse d'empêcher une 5 rotation du volant de direction par le conducteur. Afin que le conducteur ressente le couple consigne Q, on asservit le couple volant Cv au couple consigne Q lors d'une étape d'asservissement TFC. Lors de l'étape d'asservissement TFC, on détermine le couple moteur Cm appliqué par le moteur de contrôle directement ou indirectement sur le volant de 10 direction afin d'obtenir une égalité entre le couple consigne Cet le couple volant Cv. Ainsi, le moteur de contrôle a pour objet d'asservir un couple volant C, exercé par un conducteur sur le volant de direction à un couple consigne Q. La détermination du couple consigne Q est plus précisément décrite dans la figure 2 qui représente l'étape d'élaboration TTG. 15 L'étape d'élaboration TTG comprend une fonction Damping Fi permettant de déterminer une première fraction Cci du couple consigne Q. La fonction Damping Fi reçoit en entrée une vitesse longitudinale VI, du véhicule, le couple volant Q, l'angle volant A,, et une vitesse de rotation V, du volant de direction, appelée par la suite « vitesse volant ». 20 L'étape d'élaboration TTG comprend une fonction de contrôle F2 permettant de déterminer une deuxième fraction Q2 du couple consigne Q. La fonction de contrôle F2 reçoit en entrée une accélération latérale équivalente Ami et la vitesse longitudinale VI, du véhicule. L'accélération latérale équivalente Ami est une grandeur virtuelle ayant une dimension d'une accélération (L.T-2). L'accélération 25 latérale équivalente est calculée à partir d'au moins un effort s'exerçant sur la crémaillère, c'est-à-dire un effort représentatif de l'effort s'exerçant sur les roues. L'étape d'élaboration TTG comprend une fonction réversibilité H permettant de déterminer une troisième fraction Ccs du couple consigne Cr permettant de ramener « au centre » l'angle volant A, c'est-à-dire vers l'angle volant 30 A, pour lequel le véhicule effectue une trajectoire en ligne droite appelé par la suite « angle au centre ». La fonction réversibilité H reçoit en entrée la vitesse longitudinale VI, du véhicule, le couple volant C, l'angle volant A,, la vitesse volant V,, et une vitesse de lacet Vi du véhicule. La fonction de réversibilité H comprend une première étape El, 35 représentée sur la figure 3, dans laquelle on détermine une vitesse cible Vc du volant de direction. 8 Plus précisément, la première étape El comprend une phase de détermination P1 dans laquelle on calcule un angle volant équivalent Avec, par la formule ci-dessous : Keq.1/2 5 A ve = max( Vh, P) Avec : Avec,: l'angle volant équivalent exprimé en degrés (°), Keq : le gain équivalent exprimé en degrés (m), : la vitesse de lacet du véhicule (°/s) et Vh: la vitesse longitudinale du véhicule (m/s), P : une valeur de protection. Le gain équivalent Keq dépend de la vitesse longitudinale Vh du véhicule. 10 En outre, afin de ne pas réaliser une division par 0 lorsque la vitesse longitudinale Vh est nulle, on divise la formule ci-dessus par la valeur maximum choisie entre la protection P et la vitesse longitudinale Vh. La protection P est une constante proche de O. La première étape El comprend ensuite une phase de fusion P2 dans 15 laquelle on détermine un angle volant final Af suivant la formule ci-dessous : Af = G . A,' + (1 - G ) . Avec, Avec Af: l'angle volant final, G : un gain de fusion, A': l'angle volant et Avec,: l'angle volant équivalent. Le gain de fusion G dépend de la vitesse longitudinale VI, du véhicule. 20 Enfin, lors d'une phase de calcule P3, on détermine à partir de l'angle volant final Af et de la vitesse longitudinale Vh, la vitesse cible V. La fonction de réversibilité F3 comprend une deuxième étape dans laquelle à partir de la vitesse cible Vc, on détermine, d'une manière connue de l'Homme du Métier, la troisième fraction Cc3 du couple consigne C. 25 L'étape d'élaboration TTG additionne la première fraction Cci, la deuxième fraction Cc2, et la troisième fraction Cc3 de manière à obtenir le couple consigne C. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux figures annexées. Des modifications restent possibles, 30 notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'un couple consigne (Q) pour un volant de direction d'un système de direction assistée d'un véhicule, ledit couple consigne (Q) permettant de déterminer un couple moteur (Cm) appliqué directement ou 5 indirectement par un moteur de contrôle sur le volant de direction, ledit couple consigne (Q) étant au moins déterminé par une fonction de réversibilité (H) destinée à ramener un angle volant (Au) du volant de direction vers l'angle volant (Au) pour lequel le véhicule effectue une trajectoire en ligne droite, ladite fonction de réversibilité (H) comprenant une première étape (El) dans laquelle on détermine une 10 vitesse cible (Vc) du volant de direction en fonction de l'angle volant (Au), caractérisé en ce que la vitesse cible (Vc) est également une fonction d'une vitesse de lacet (VO du véhicule. 2. Procédé de détermination selon la revendication 1, dans lequel la première étape (El) comprend une phase de détermination (P1) dans laquelle on 15 calcule un angle volant équivalent (Avec') en fonction de la vitesse de lacet (VO du véhicule, d'un gain équivalent (Keq) et d'une vitesse longitudinale (VO du véhicule. 3. Procédé de détermination selon la revendication 2, dans lequel le gain équivalent (Keq) dépend de la vitesse longitudinale (Vh) du véhicule. 4. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications 2 20 ou 3, dans lequel la première étape (El) comprend une phase de fusion (P2) dans laquelle on détermine un angle volant final (AO à partir de l'angle volant équivalent (Aueq) et de l'angle volant (Au). 5. Procédé de détermination selon la revendication 4, dans lequel l'angle volant final (AO dépend d'un gain de fusion (G). 25 6. Procédé de détermination selon la revendication 5, dans lequel le gain de fusion (G) varie en fonction de la vitesse longitudinale (Vh) du véhicule. 7. Procédé de détermination selon la revendication 5, dans lequel le gain de fusion (G) varie entre 0 et 1. 8. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, comprenant une deuxième étape dans laquelle on détermine un couple consigne (Cc3) de la fonction de réversibilité (H) à partir de la vitesse cible (Vc).