Brevet FR3086263A1 — publié le 20200327

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. Un système de direction d'un véhicule a pour objet de permettre à un 5 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 10 des efforts sera nommé par la suite situation dynamique du véhicule. Les paramètres sont, par exemple, une vitesse longitudinale du véhicule, une accélération latérale du véhicule, une vitesse de lacet du véhicule, une accélération de lacet du véhicule, un effort exercé sur les roues, un angle volant, une vitesse de rotation du volant de direction, etc... 15 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 20 suite « couple volant ». Afin que le conducteur maitrise la trajectoire du véhicule, il est important qu'il puisse ressentir, à travers le volant de direction du système de direction, la situation dynamique du véhicule. Généralement, un système de direction comprend plusieurs éléments 25 dont ledit volant, une crémaillère, et deux roues chacune reliée à une biellette. La 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 transforme une variation de l'angle volant en une variation d'une rotation des roues du véhicule. 30 Un système de direction assistée électrique comprend un calculateur qui détermine notamment un couple devant être ressenti par le conducteur lors d'une manoeuvre du volant de direction, par la suite nommé couple consigne. Le calculateur asservit le couple volant au couple consigne. Ce faisant le calculateur modifie le ressenti de la situation dynamique du véhicule par le conducteur. Selon la situation 35 dynamique du véhicule, le couple consigne va varier et le conducteur pourra tourner plus ou moins facilement le volant de direction. Par exemple, lorsque la situation 2 dynamique du véhicule correspond à une situation de parking, c'est-à-dire une situation dans laquelle le véhicule effectue une trajectoire à basse vitesse, le conducteur pourra tourner plus facilement le volant de direction que lorsque le véhicule effectue une trajectoire à haute vitesse, typiquement supérieure à 50km/h. L'asservissement du couple volant au couple consigne est réalisé par 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 10 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. Dans un système de direction assistée électrique de type « steer-bywire », l'angle volant est mesuré ou calculé de manière à ce qu'un moteur de 15 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. Le système de direction assistée électrique de type « steer-by-wire » comprend donc deux moteurs, 20 l'un, le moteur de manoeuvre, actionne la crémaillère, l'autre, le moteur de contrôle, exerce un contre couple au couple volant. Une manière de déterminer le couple consigne est décrite dans le brevet FR2948334. Plus précisément, le couple consigne est déterminé en fonction d'une grandeur virtuelle, c'est-à-dire une grandeur ne correspondant pas à un paramètre 25 physique, appelée « accélération latérale équivalente », ayant une dimension d'une accélération (L.T-2). L'accélération 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'accélération latérale équivalente ainsi calculée est pondérée par un gain qui dépend de l'accélération latérale équivalente elle-même. 30 Cette détermination de l'accélération latérale équivalente ne permet pas de distinguer la situation dynamique dans laquelle le conducteur tient ou ne tient pas le volant de direction, c'est-à-dire une situation dans laquelle le conducteur exerce, ou n'exerce pas, une force sur le volant de direction. Une telle situation dynamique se rencontre, par exemple, en sortie d'un rond-point, le conducteur tient le volant de 35 manière à tourner puis il lâche le volant de manière à ce que volant revienne « naturellement » au centre, c'est-à-dire à un angle volant pour lequel le véhicule effectue une trajectoire en ligne droite. L'invention a pour but de remédier à tout ou partie de l'inconvénient précité en proposant un procédé de détermination d'un couple consigne pour un volant de direction d'un système de direction assistée électrique d'un véhicule, ledit couple consigne permettant de déterminer un couple moteur appliqué directement ou indirectement sur le volant de direction, ledit couple consigne étant une fonction d'au moins une accélération latérale équivalente ayant une dimension d'une accélération, caractérisé en ce que ladite accélération latérale équivalente est pondérée par un gain dépendant d'au moins un couple volant. La pondération de l'accélération latérale équivalente par un gain dépendant au moins le couple volant permet de faire varier une influence de l'accélération latérale équivalente dans la détermination du couple consigne. A titre d'exemple, on peut sélectionner une ou plusieurs plages de valeur du couple volant pour laquelle l'accélération latérale équivalente sera nulle. Il suffit pour cela que le gain soit égal à 0 sur lesdites plages. A contrario, lorsque l'on souhaite privilégier l'accélération latérale équivalente, on augmente la valeur du gain. Le gain est une grandeur sans dimension qui est prédéterminée à la conception ou déterminée par apprentissage en fonction des situations dynamiques 20 rencontrées par le véhicule. De manière générale, la pondération de l'accélération latérale équivalente par un gain dépendant d'au moins un couple volant permet de différentier la situation dynamique du véhicule dans laquelle un conducteur tient le volant de direction, c'est-à-dire lorsque le couple volant est différent de 0, d'une 25 situation dynamique dans laquelle la conducteur lâche le volant, c'est-à-dire lorsque le couple volant est égal à O. Ce faisant, l'influence de l'accélération latérale équivalente dans la détermination du couple consigne est facilement modifiable en fonction de la situation dynamique du véhicule. 30 En outre, un effet de bord entre la situation dynamique dans laquelle le volant est tenu puis lâché est supprimé par une variation continue du gain. Selon une caractéristique de l'invention, le gain dépend d'une vitesse longitudinale véhicule. Faire varier le gain de pondération de l'accélération latérale équivalente 35 en fonction de la vitesse longitudinale véhicule permet de différentier la situation dynamique du véhicule dans laquelle le véhicule effectue un mouvement à haute 4 vitesse et la situation dynamique du véhicule dans laquelle le véhicule roule de manière à effectuer des manoeuvres de parking à basse vitesse. Selon une caractéristique de l'invention, le gain varie entre 0 et 1. De cette manière, il est possible de prendre en compte, dans la 5 détermination du couple consigne, l'influence de l'accélération latérale équivalente lorsque le gain est égal à 1 ou au contraire l'ignorer lorsque le gain à une valeur de O. Selon une caractéristique de l'invention, l'accélération latérale équivalente dépend d'un paramètre variant en fonction d'une situation dynamique du véhicule. 10 Ainsi, l'accélération latérale équivalente est représentative du paramètre choisi et varie en fonction de la situation dynamique du véhicule. Selon une caractéristique de l'invention, le paramètre est choisi parmi une vitesse de lacet du véhicule, une accélération de lacet du véhicule, une accélération latérale du véhicule, un angle volant, un effort s'exerçant sur une 15 crémaillère, ledit effort étant mesuré au moyen d'un capteur positionné sur la crémaillère, un effort estimé s'exerçant sur la crémaillère, ledit effort estimé comprenant une estimation des frottements s'exerçant sur le système de direction assistée électrique, un effort souhaité s'exerçant sur la crémaillère. La vitesse de lacet représente la vitesse de rotation du véhicule autour 20 d'un axe vertical, c'est-à-dire un axe transversal à un plan dans lequel le véhicule effectue une trajectoire. L'accélération de lacet représente l'accélération de rotation du véhicule autour de l'axe vertical. L'accélération latérale du véhicule représente l'accélération du véhicule 25 dans une direction latérale, c'est-à-dire une direction transverse à un axe d'élongation du véhicule. L'effort s'exerçant sur la crémaillère est mesuré au moyen d'un capteur positionné sur la crémaillère. Ledit capteur peut être un capteur dit « par jauge de déformation » positionné sur une biellette du système de direction assistée. Ce 30 capteur permet une mesure, et non une estimation via un modèle mathématique, de l'effort s'appliquant sur la crémaillère. L'effort estimé s'exerçant sur la crémaillère est la représentation de l'effort s'exerçant sur la crémaillère auquel on a ajouté des frottements s'exerçant sur le système de direction. 35 L'effort souhaité s'exerçant sur la crémaillère est l'effort crémaillère calculé par un estimateur, ledit estimateur pouvant être un modèle mathématique représentant un modèle mécanique simplifié, ou l'effort demandé au moteur de contrôle, c'est à dire le couple consigne, qui n'est pas forcément appliqué à cause des limites de performance du moteur de contrôle. Selon une caractéristique de l'invention, le couple consigne est une 5 fonction d'une accélération latérale équivalente totale dépendante d'une pluralité d'accélérations latérales équivalentes. Chaque accélération latérale équivalente dépend d'un paramètre variant en fonction d'une situation dynamique du véhicule. Chaque accélération latérale équivalente est pondérée par un gain qui 10 lui est spécifique. Chaque accélération latérale équivalente permet de prendre en compte l'influence d'un paramètre de la situation dynamique du véhicule. Ainsi, l'accélération latérale équivalente totale permet de prendre en compte une pluralité de paramètres de la situation dynamique du véhicule au travers la pluralité d'accélérations latérales 15 équivalentes. De cette manière, le couple consigne déterminé à partir de l'accélération latérale équivalente totale prend en compte une pluralité de paramètres de la situation dynamique du véhicule. Le couple consigne améliore ainsi le ressenti par le conducteur de la situation dynamique du véhicule. Selon une caractéristique de l'invention, l'accélération latérale équivalente totale est calculée par une moyenne pondérée de la pluralité des accélérations latérales équivalentes. La moyenne pondérée est calculée par la formule : E Ai.Gi L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se 30 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 détermination d'un couple moteur; Atût = Gi Avec Atot : l'accélération équivalente totale, Ai : l'accélération latérale équivalente du paramètre i, G;: le gain de l'accélération latérale équivalente du paramètre i. Le nombre de paramètre i pouvant varier de 1 à 100. De préférence, i est égale à 3. 6 - la figure 2 est un schéma logique plus précis d'une partie de l'algorithme selon la figure 1 ; - la figure 3 est un schéma logique plus précis d'une partie de l'algorithme selon la figure 2. 5 La figure 3 illustre une détermination d'une accélération latérale équivalente Ai d'un premier paramètre P1 et du premier gain G1 de ladite accélération latérale équivalente Ai du paramètre P1. Le premier paramètre P1 est représentatif d'une trajectoire d'un véhicule, c'est-à-dire d'une situation dynamique du véhicule. Dans l'exemple 10 représenté en figure 3, le premier paramètre P1 est représentatif d'un angle volant d'un volant de direction d'un système de direction assistée du véhicule. A partir du premier paramètre P1, on détermine, de manière connu de l'Homme du Métier, l'accélération latérale équivalente Ai ayant une dimension d'une accélération (L.T-2). 15 A partir de l'accélération latérale équivalente A1, et d'une vitesse longitudinale Vv du véhicule, on détermine une première partie 6'1 du premier gain 61. A partir de la vitesse longitudinale Vv du véhicule et d'un couple volant Cv exercé par un conducteur sur le volant de direction, on détermine une deuxième 20 partie G"1 du premier gain G1. La première partie G'1 et la deuxième partie G"1 sont ensuite multipliées de manière à obtenir le premier gain Gi qui est une grandeur sans dimension spécifique au premier paramètre P1. Le premier gain Gi est représenté par un graphique tridimensionnel. Le premier gain Givarie entre 0 et 1. 25 Ainsi, par l'utilisation du couple volant Cv, le premier gain Gi permet de différentier une situation dynamique du véhicule dans laquelle le conducteur tient le volant de direction et une situation dynamique dans laquelle le conducteur ne tient pas le volant de direction. En outre, par l'utilisation de la vitesse longitudinale Vv du véhicule, le premier gain G1 permet de différentier une situation dynamique du véhicule dans laquelle le véhicule roule de manière à effectuer un trajet entre un point de départ et un point d'arrivée, et une situation dynamique dans laquelle le véhicule effectue des manoeuvres de parking. La figure 2 illustre la détermination d'une accélération latérale 35 équivalente totale Appt à partir de 3 paramètres P1, P2, P3. 7 Le premier paramètre P1 est identique au premier paramètre P1 décrit dans la figure 3. Un deuxième paramètre P2 est représentatif de la trajectoire du véhicule. Dans l'exemple représenté en figure 2, le deuxième paramètre P2 est 5 représentatif d'un effort exercé sur des roues du véhicule, c'est-à-dire un effort s'exerçant sur une crémaillère du système de direction assistée du véhicule. A partir du deuxième paramètre P2, on détermine, de manière connu de l'Homme du Métier, l'accélération latérale équivalente Az. A partir du l'accélération latérale équivalente Az, de la vitesse 10 longitudinale Vv du véhicule et du couple volant Cv exercé par le conducteur sur le volant de direction, on détermine un deuxième gain 62 de la même manière que l'on a déterminé le premier gain 61. Ainsi le deuxième gain 62 est une grandeur représentée par un graphique tridimensionnel sans dimension variant entre 0 et 1. Un troisième paramètre P3 est représentatif de la trajectoire du véhicule. 15 Dans l'exemple représenté en figure 2, le troisième paramètre P3 est représentatif d'une vitesse de lacet du véhicule, c'est-à-dire la vitesse de rotation du véhicule autour d'un axe normal à un plan dans lequel circule le véhicule. A partir du troisième paramètre P3, on détermine, de manière connu de l'Homme du Métier, l'accélération latérale équivalente A3. 20 A partir de l'accélération latérale équivalente As , de la vitesse longitudinale Vv du véhicule et du couple volant Cv exercé par un conducteur sur le volant de direction, on détermine un troisième gain G3 de la même manière que l'on a déterminé le premier gain 61. Ainsi le troisième gain G3 est une grandeur représentée par un graphique tridimensionnel sans dimension variant entre 0 et 1. 25 On détermine alors une accélération latérale équivalente totale Atot en réalisant une moyenne pondérée des accélérations latérales équivalentes des 3 paramètres selon la formule : El3=3 G1 L'accélération latérale équivalente totale Atot pourrait également être 30 déterminée à partir, par exemple, d'une accélération de lacet, c'est-à-dire l'accélération de la rotation du véhicule autour de l'axe normal au plan dans lequel circule le véhicule, ou d'un écart de vitesse de rotation des roues du véhicule. Ainsi l'accélération latérale équivalente totale Atot ne représente pas une grandeur physique du véhicule mais l'accélération latérale équivalente totale Atot est V=1. Ai. G Atot = 8 représentative d'une pluralité de paramètres représentatifs de la trajectoire du véhicule. L'accélération latérale équivalente totale Atot est déterminée lors d'une étape de construction RFM de l'accélération latérale équivalente totale Atot. 5 La figure 1 représente un schéma logique simplifié d'un algorithme permettant d'une détermination d'un couple moteur CM. Ledit couple moteur CM est appliqué par un moteur de contrôle d'un système de direction assistée d'un véhicule directement ou indirectement sur un volant de direction. Plus précisément, l'algorithme comprend l'étape de construction RFM de 10 l'accélération latérale équivalente totale Atot telle que décrite dans les figures 2 et 3. L'algorithme comprend également une étape d'élaboration TTG d'un couple consigne Co. L'étape d'élaboration TTG reçoit en entrée une pluralité de paramètres dépendants de la situation dynamique du véhicule. Ces paramètres sont mesurés ou calculés par un calculateur du véhicule. L'étape d'élaboration reçoit 15 également une accélération latérale équivalente totale Atot déterminée par l'étape de construction RFM. 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 Co 20 est déterminé pour permettre, par exemple, de faciliter ou à l'inverse d'empêcher une 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 25 appliqué par le moteur de contrôle directement ou indirectement sur le volant de 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 Cv exercé par un conducteur sur le volant de direction à un couple consigne Q. De cette manière, on favorise un ressenti d'une situation dynamique du véhicule par le 30 conducteur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux figures annexées. Des modifications restent possibles, 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 électrique d'un véhicule, ledit couple consigne (Q) permettant de déterminer un couple moteur (CM) appliqué directement ou indirectement sur le volant de direction, ledit couple consigne (Q) étant une fonction d'au moins une accélération latérale équivalente (A1,A2,A3) ayant une dimension d'une accélération, caractérisé en ce que ladite accélération latérale équivalente (Ai,A2,A3) est pondérée par un gain (61, G2, G3) dépendant d'au moins un couple volant (Cv). 2. Procédé de détermination selon la revendication 1, dans lequel le gain (61, G2, 63) dépend d'une vitesse longitudinale (Vv) véhicule. 3. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le gain (61, 62, 63) varie entre 0 et 1. 4. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'accélération latérale équivalente (Ai,A2,A3) dépend d'un paramètre (P1, P2, P3) variant en fonction d'une situation dynamique du véhicule. 5. Procédé de détermination selon la revendication 4, dans lequel le paramètre (P1, P2, P3) est choisi parmi une vitesse de lacet du véhicule, une accélération de lacet du véhicule, une accélération latérale du véhicule, un angle volant, un effort s'exerçant sur une crémaillère, ledit effort étant mesuré au moyen d'un capteur positionné sur la crémaillère, un effort estimé s'exerçant sur la crémaillère, ledit effort estimé comprenant une estimation des frottements s'exerçant sur le système de direction assistée électrique, un effort souhaité s'exerçant sur la crémaillère. 6. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le couple consigne (Q) est une fonction d'une accélération latérale équivalente totale (Amt) dépendante d'une pluralité d'accélérations latérales équivalentes (Ai,A2,A3). 7. Procédé de détermination selon la revendication 4, dans lequel 30 l'accélération latérale équivalente totale (Amt) est calculée par une moyenne pondérée de la pluralité des accélérations latérales équivalentes (Ai,A2,A3).