Brevet FR3075155A1 — publié le 20190621

L'invention concerne le domaine des directions assistees pour un vehicule automobile et plus particulierement un systerne de regulation en boucle fermee d'un couple d'un moteur d'assistance en fonction d'un couple exerce sur un volant par un conducteur. Un systerne de direction assistee pour un vehicule automobile comprend un volant sur lequel un conducteur applique un effort, dit « couple volant appliqué», afin de manceuvrer une cremaillere permettant d'orienter des roues du vehicule. Un moteur d'assistance electrique, pilots par un systerne de regulation, permet d'aider le conducteur dans son intention de tourner les roues du vehicule en fournissant un couple du moteur d'assistance venant diminuer le couple volant a appliquer. On parle alors de couple volant ressenti par le conducteur. En definitive, le couple volant ressenti par le conducteur est identique au couple volant appliqué. Ce couple volant peut etre mesure au moyen d'un capteur de couple, on parlera ainsi dans la suite de la description de couple volant mesure. Comme represents en figure 3, le systerne de regulation 1 du systerne de direction assistee determine le couple du moteur d'assistance Cm, appele « couple moteur », en fonction notamment du couple volant mesure Cvm. Ainsi, le couple moteur Cm a une influence sur le couple volant mesure Cvm, et inversement. Par ailleurs, le systerne de regulation 1, de plus en plus performant, integre une pluralite de fonctions electroniques et logicielles (non representees) permettant d'ajuster le couple volant mesure Cvm afin de repondre au mieux aux attentes des conducteurs. Par exemple, les fonctions permettent d'ameliorer : - une stabilite, c'est-a-dire une convergence, du systerne de regulation par rapport a des perturbations teller que des variations rapider du sens de rotation du volant, - un ressenti du comportement mecanique du systerne de direction assistee tel que le ressenti des frottements secs dynamiques, d'une viscosite, d'un decollement (c'est-a-dire un seuil d'effort que le conducteur doit surmonter pour declencher un &placement du systerne de direction), ou d'une inertie du systerne de direction assistee, - un confort de manoeuvre c'est-a-dire un amortissement du volant dans une situation de volant non tenu par le conducteur, et un rappel volant permettant de ramener le volant dans une position centrale (c'est-a-dire une position du volant dans laquelle le vehicule suit une trajectoire rectiligne). Generalement, le systerne de regulation 1 en boucle fermee comporte : 2 - une branche de suivi de consigne 2 calculant le couple moteur d'ecart TOL en soustrayant un couple volant consigne Cvc (couple volant que l'on souhaite que le conducteur ressente, it est determine par ('application A d'une premiere loi d'assistance en fonction de la somme du couple volant mesure Cvm et du couple 5 moteur Cm, c'est-à-dire en fonction du RFe) au RFe. - une branche proportionnelle Kp determinant un couple moteur proportionnel Cmp en fonction d'un kart entre le couple volant mesure Cvm et le couple volant consigne Cvc, - et une branche derivee Kd estimant un couple moteur derive Cmd en 10 fonction de la derivee temporelle du couple volant mesure Cvm. Le couple moteur Cm est la somme des composantes de chaque branche 2, Kp, Kd, c'est-à-dire du couple moteur derive Cmd, du couple moteur d'ecart TOL et du couple moteur proportionnel Cmp. Une etude sur chacune des branches montre que la contribution de la 15 branche de suivi de consigne 2 a un role preponderant dans la determination du couple moteur Cm afin de realiser le suivi du couple volant consigne Cvc. Les contributions de la branche proportionnelle Kp et de la branche derivee Kd permettent, quant a elles, de suivre les variations dynamiques et de stabiliser le systerne de regulation, afin d'atteindre plus rapidement le couple volant consigne Cvc, 20 c'est-à-dire diminuer le temps d'etablissement du regime stationnaire. Le systerne de regulation 1 en controlant le couple volant mesure Cvm, et donc le couple volant ressenti par le conducteur, diminuent une remontee des informations associees au profil de la route. On appelle profil de la route, ('ensemble des caracteristiques physiques 25 intrinseques de la surface sur laquelle le vehicule se &place, telle que, par exemple, une adherence, ou une hauteur et une profondeur d'une deformee de la route liee a la presence d'un caniveau, d'un trottoir, d'un nid de poule, de paves ou d'un dos dune. Ainsi, dans certaines situations, le systerne de regulation 1 procure au 30 conducteur un ressenti de conduite assez artificiel qui peut etre dangereux, deplaisant ou merne contre-intuitif. La branche de suivi de consigne 2 diminue principalement une remontee des informations concernant des deformees de la route peu nombreuses, c'est-à-dire de faibles frequences, principalement entre 0 et 5Hz tel qu'un trottoir de faible 35 hauteur par exemple. A titre de comparaison, des grains de la route ont une 3 frequence d'environ 50Hz, tandis que des paves ont une frequence comprise entre 5 et 30Hz, selon la taille desdits paves. Des constructeurs automobiles souhaitent que le couple volant mesure Cvm, donc le couple volant ressenti, permette au conducteur d'obtenir les informations 5 associees au profil de la route, notamment sur les deformees de faibles frequences. Le couple volant mesure Cvm dolt ainsi permettre au conducteur de juger a chaque instant de la trajectoire du vehicule, sans pour autant degrader ('ensemble des fonctions du systerne de regulation. L'invention a pour but de remedier a tout ou partie des inconvenients 10 precites en proposant un systerne de direction assistee pour un vehicule automobile comprenant un volant et un moteur d'assistance controle par un systerne de regulation en boucle fermee, ledit systerne de regulation determinant un couple moteur du moteur d'assistance en fonction d'un couple volant mesure, au moyen d'au moins une branche de « suivi de consigne » calculant une composante du couple 15 moteur, dite « couple moteur d'ecart», en soustrayant un couple volant consigne au RFe correspondant a la somme du couple volant mesure et du couple moteur, caracterise en ce que le couple moteur d'ecart est multiplie par un gain determine par une cartographie tridimensionnelle fonction notamment d'une vitesse vehicule et du couple volant mesure. 20 Le couple du moteur d'assistance, dit « couple moteur », correspond au couple exerce par le moteur d'assistance sur une cremaillere du systerne de direction assistee de maniere a aider un conducteur dans son intention de tourner des roues du vehicule. On definit que le couple volant mesure correspond a un effort exerce par 25 le conducteur sur le volant du systerne de direction assistee, identique a un couple volant ressenti par le conducteur. Le couple volant consigne est le couple volant que l'on souhaite que le conducteur ressente. Le couple volant consigne est determine par ('application d'une premiere loi d'assistance en fonction du RFe, c'est a dire la somme du couple moteur 30 et du couple volant mesure. Selon ('invention, la branche de suivi de consigne multiplie le couple moteur d'ecart par un gain determine par une cartographie tridimensionnelle fonction d'une vitesse vehicule et du couple volant mesure. La composante du couple moteur determinee par la branche de suivi de 35 consigne est donc variable. Preferentiellement, le gain est compris entre 0 et 1. 4 Ainsi, it est possible de diminuer la valeur de la composante de la branche de suivi de consigne dans le calcul du couple moteur, c'est-a-dire que le couple moteur determine sera plus faible qui celui appliqué sans l'invention. La diminution du couple moteur permet d'ameliorer le ressenti conduite en diminuant 5 l'aide apportee au conducteur dans son intention de tourner ou retenir les roues du vehicule. Le couple volant mesure, c'est-a-dire le couple volant ressenti par le conducteur, sera donc plus important. Plus particulierement, le conducteur ressentira mieux des deformees de la route de faibles frequences. 10 Avantageusement, le gain est determine par une cartographie tridimensionnelle utilisant plusieurs parametres d'entree, ici au moins deux parametres d'entree, a savoir une vitesse vehicule et un couple volant mesure. Ainsi, le gain est ajuste en fonction de parametres qui caracterisent de maniere precise et complete la situation de vie du vehicule. 15 Selon une caracteristique de l'invention, le gain est variable en fonction d'une vitesse longitudinale du vehicule. Selon une caracteristique de l'invention, le gain est variable en fonction de la valeur absolue du couple volant mesure. Selon une caracteristique de l'invention, la cartographie 20 tridimensionnelle comprend au moins un domaine d'amelioration du ressenti dans lequel le gain est strictement inferieur a 1 et au moins un domaine d'aide dans lequel le gain est strictement egal a 1. Ainsi, dans l'au moins un domaine d'amelioration du ressenti, le couple moteur, inferieur au couple moteur determine sans l'invention, permet d'ameliorer le 25 ressenti du profil de la route, tandis que dans l'au moins un domaine d'aide, le couple moteur est identique au couple moteur determine sans l'invention pour aider le conducteur dans son intention de tourner les roues du vehicule. Selon une caracteristique de l'invention, un premier domaine d'aide s'etend au dela d'un seuil de couple volant predetermine. 30 Lorsque le couple volant mesure est superieur a un couple volant predetermine, le conducteur souhaite tourner les roues du vehicule pour effectuer une trajectoire en courbe. Ainsi, le systerne de direction assistee doit donc avoir une performance maximale, c'est-a-dire un couple moteur identique au couple moteur determine sans l'invention, pour aider le conducteur dans son intention. 5 Selon une caracteristique de l'invention, le seuil de couple volant predetermine est egal ou inferieur a une etendue de mesure d'un capteur de couple volant mesure. Selon une caracteristique de l'invention le seuil de couple volant 5 predetermine est par exemple egal ou inferieur a 5Nm, de preference egal ou inferieur a 3Nm, voire egale ou inferieur a 2Nm. Selon une caracteristique de l'invention, un premier domaine d'amelioration du ressenti s'etend depuis un seuil de vitesse vehicule predeterminee et d'un couple volant mesure nul jusqu'au seuil de couple volant predetermine. 10 Lorsque le couple volant mesure est inferieur au couple volant predetermine, le conducteur souhaite effectuer une trajectoire sensiblement rectiligne. Le systerne de direction assistee doit donc favoriser le ressenti du profil de la route plutot que ('assistance au conducteur pour tourner les roues du vehicule. Ainsi lorsque la vitesse du vehicule est superieure au seuil de vitesse 15 vehicule predeterminee et que le couple volant mesure est inferieur au couple volant predetermine, le gain est variable entre 0 et 1. Preferentiellement, le gain varie lineairement entre 0 et 1 entre un couple volant mesure nul et le seuil de couple volant predetermine. Selon une caracteristique de l'invention, le gain est sensiblement egal a 0 20 lorsque le couple volant mesure est sensiblement egal a 0 et que la vitesse vehicule est superieure a un seuil de vitesse vehicule remontees, c'est-a-dire un seuil de vitesse ou le besoin de ressenti du profil ou de remontee de la route devient preponderant sur le besoin d'estomper une sensation de friction mecanique du systerne de direction assistee, superieure au seuil de vitesse vehicule predeterminee. 25 On ameliore ainsi au maximum le ressenti du profil de la route lorsque le vehicule se &place sensiblement en ligne droite, couple volant mesure faible, et a une vitesse relativement importante, c'est-a-dire une vitesse superieure au seuil de vitesse vehicule remontees. En dessous du seuil de vitesse vehicule remontees, lorsque le couple 30 volant mesure est sensiblement egal a 0, le gain varie lineairement, ou de preference non lineairement, entre une vitesse vehicule nulle et le seuil de vitesse vehicule remontee. En effet, lorsque la vitesse vehicule devient inferieure au seuil de vitesse vehicule remontee, le systerne de direction assistee doit etre plus performante afin que le conducteur ne ressente par des imperfections du comportement mecanique du 35 systerne de direction, tell que des frottements, et ameliorer un confort de manoeuvre, 6 associe a un rappel volant. Un compromis dolt etre trouve entre le plaisir et la securite du conducteur associes au ressenti du profil de la route et le confort de manceuvre. Selon une caracteristique de l'invention, le seuil de vitesse predeterminee est egal ou inferieur a 80Km/h, de preference egal ou inferieur a 5 60km/h, voire egale ou inferieur a 25km/h. Selon une caracteristique de l'invention, un second domaine d'aide s'etend entre une vitesse vehicule nulle jusqu'au seuil de vitesse vehicule predeterminee et s'etend entre un seuil de couple volant basse vitesse, inferieur au seuil de couple volant predetermine, jusqu'au seuil de couple volant predetermine. 10 Lorsque la vitesse vehicule est comprise entre 0 et le seuil de vitesse vehicule predeterminee et que le couple volant mesure est compris entre le seuil de couple volant basse vitesse et le seuil de couple volant predetermine, le vehicule est dans une situation de parking, ou de manceuvre. Ainsi, le systerne de direction assistee doit favoriser ('assistance au conducteur pour tourner les roues du vehicule, 15 c'est pourquoi le gain est egal a 1. Selon une caracteristique de l'invention, le seuil de couple volant basse vitesse est egal ou inferieur a au seuil de couple volant predetermine, et de preference egal ou inferieur a 1Nm, ou a 0,5Nm, voire egale ou inferieur a 0,25Nm. Selon une caracteristique de l'invention, un second domaine 20 d'amelioration du ressenti s'etend depuis une vitesse vehicule nulle jusqu'au seuil de vitesse vehicule predeterminee et s'etend depuis un couple volant mesure nul jusqu'au seuil de couple volant basse vitesse . Ainsi le systerne de direction assistee favorise le ressenti du profil de la route par le conducteur a tres faible vitesse. 25 L'invention sera mieux comprise, grace a la description ci-apres, qui se rapporte a un mode de realisation selon la presente invention, donne a titre d'exemple non limitatif et explique avec reference aux dessins schernatiques annexes, dans lesquels : - la figure 1 est une representation d'une cartographie tridimensionnelle 30 d'un gain fonction d'une vitesse vehicule et d'un couple volant mesure selon l'invention, - la figure 2 est une representation d'une branche de suivi de consigne selon l'invention, - la figure 3 est une representation d'un systerne de regulation connu de 35 l'etat de l'art et déjà decrite. 7 La figure 1 represente une cartographie tridimensionnelle 3 d'un gain G fonction d'une vitesse longitudinale vehicule Vv et d'un couple volant mesure Cvm selon l'invention. La vitesse longitudinale vehicule Vv est exprimee en kilometre par heure et le couple volant mesure Cvm est la valeur absolue du couple volant mesure 5 Cvm exprime en Newton metre. La cartographie tridimensionnelle 3 comprend 2 domaines d'amelioration du ressenti 5, 7 dans lequel le gain G est strictement inferieur a 1 et 2 domaines d'aide 4, 6 dans lequel le gain G est strictement egal a 1. Les valeurs numeriques ci-apres ainsi que la cartographie 10 tridimensionnelle sont donnees a titre d'exemple, et font references a un mode de realisation de l'invention tel que represente en figure 1. Un premier domaine d'aide 4 s'etend au dela d'un seuil de couple volant predetermine Cvp egal a 2Nm. Un premier domaine d'amelioration du ressenti 5 s'etend depuis un seuil 15 de vitesse vehicule predeterminee Vvp, egal a 25km/h, et d'un couple volant mesure Cvm nul jusqu'au seuil de couple volant predetermine Cvp. Le gain est sensiblement egal a 0 lorsque le couple volant mesure Cvm est sensiblement egal a 0 et que la vitesse vehicule Vv est superieure a un seuil de vitesse vehicule remontees Vvr, egal a 60km/h, superieure au seuil de vitesse vehicule 20 predeterminee Vvp. Le gain G varie lineairement entre 0 et 1 entre un couple volant mesure nul Cvm et le seuil de couple volant predetermine Cvp, lorsque la vitesse vehicule Vv est superieure au seuil de vitesse vehicule remontees V,. En dessous du seuil de vitesse vehicule remontees Vvr, lorsque le couple 25 volant mesure Cvm est sensiblement egal a 0, le gain G varie lineairement. Le gain G varie lineairement entre 0 et 1 entre un couple volant mesure nul Cvm et le seuil de couple volant predetermine Cvp. Un second domaine d'aide 6 s'etend entre une vitesse vehicule Vv nulle jusqu'au seuil de vitesse vehicule predeterminee Vvp et s'etend entre un seuil de 30 couple volant basse vitesse Cvbv, egal a 0,5 Nm, inferieur au seuil de couple volant predetermine Cvp, jusqu'au seuil de couple volant predetermine Cvp. Un second domaine d'amelioration du ressenti 7 s'etend depuis une vitesse vehicule Vv nulle jusqu'au seuil de vitesse vehicule predeterminee Vvp et s'etend depuis un couple volant mesure Cvm nul jusqu'au seuil de couple volant basse 35 vitesse Cvbv. 8 La figure 2 represente une branche de suivi de consigne 2' d'un systerne de regulation selon ('invention. Dans une premiere etape, la branche de suivi de consigne determine un couple moteur d'ecart TOL en soustrayant, a un signal correspondant a la somme du 5 couple volant mesure et du couple moteur RFe, un signal de couple volant consigne C'c. Dans une deuxierne etape C, la branche de suivi de consigne determine le gain G en utilisant la cartographie tridimensionnelle 3 telle que representee en figure 1. Ainsi, la deuxierne etape C recoit en entrée la vitesse vehicule Vv et la valeur absolue 10 D du couple volant mesure Cvm. Enfin, la branche de suivi de consigne 2' effectue une etape de multiplication B du couple moteur d'ecart TOL et du gain G determinant un couple moteur d'ecart variable TOLV. 15 Le gain G variant de 0 a 1, la valeur du couple moteur d'ecart variable est inferieur au couple moteur d'ecart TOL. La branche de suivi de consigne 2' calcule ainsi le couple moteur d'ecart variable TOL' correspondant a une fraction d'un couple moteur Cm d'un moteur d'assistance d'une direction assistee electrique. Comme dans l'etat de l'art represents 20 en figure 3, le couple moteur Cm est la somme du couple moteur d'ecart variable TOLV, d'un couple moteur proportionnel Cmp et d'un couple moteur derive Cmd. Ainsi, le poids de la branche de suivi de consigne 2' dans le suivi de consigne varie en fonction des conditions de vie du vehicule caracterisees par le couple volant mesure Cvm et par la vitesse vehicule Vv. 25 Lorsque le vehicule effectue de nombreux virages, c'est-a-dire lorsque le couple volant mesure Cvm est important, et plus particulierement superieur au couple volant predetermine Cvp, le vehicule est dans le premier domaine d'aide 4. Dans ce cas, le gain G vaut 1. Ainsi, le couple moteur d'ecart TOL est egal au couple moteur d'ecart variable TOLV. La part prise dans le calcul du couple moteur Cm par la branche 30 de suivi de consigne 2' est maximum. Cest-a-dire que l'aide apportee par le moteur d'assistance au conducteur pour tourner des roues du vehicule est maximum. La priorite est donnee a aider a tourner les roues du vehicule plutot qu'ameliorer le ressenti des deformees d'une route par le conducteur. Lorsque le vehicule va sensiblement en ligne droite, c'est-a-dire lorsque 35 le couple volant mesure Cvm est sensiblement egal a 0, l'aide apportee par le moteur d'assistance pour tourner les roues du vehicule nest pas prioritaire par rapport a 9 ameliorer le ressenti du profil de la route. En effet, le conducteur preferera savoir ou sont les roues de son vehicule plutot que d'avoir de l'aide pour manceuvrer les roues du vehicule. Ainsi, le gain G multipliant le couple moteur d'ecart TOL est egal a 0, et donc le couple moteur d'ecart variable TOL' est egal a 0. Dans cette situation de vie du 5 vehicule, la participation de la branche de suivi de consigne 2' dans le calcul du couple moteur Cm est inhibee. Cependant, on inhibe la branche de suivi de consigne 2', c'est-a-dire que le gain G egal 0, uniquement lorsque le vehicule atteint une vitesse Vv superieure au seuil de vitesse vehicule remontees Vvr. En effet, lorsque la vitesse vehicule Vv est 10 inferieure au seuil de vitesse vehicule remontees Vvr, la branche de consigne permet de diminuer le ressenti par le conducteur des vibrations et des frottements mecaniques du systerne de direction assistee. Lorsque le conducteur manceuvre le vehicule pour effectuer une operation de parking, le vehicule est dans le second domaine d'aide 6. Le gain G est 15 maximum pour facilite la manceuvre du vehicule et limiter le ressenti par le conducteur des vibrations et des frottements mecaniques du systerne de direction assistee. Enfin, la cartographie tridimensionnelle 3 fait varier lineairement le gain G entre les domaines d'aide 4, 6 et le gain egal a 0 afin de ne pas effectuer de 20 variations brusquer du gain pouvant perturber le ressenti du conducteur. La cartographie tridimensionnelle 3 pourrais ne pas faire varier lineairement le gain G entre les domaines d'aide 4, 6 et le gain egal a 0. Bien entendu, l'invention nest pas limitee aux modes de realisation decrits et representes aux figures annexees. Des modifications restent possibles, 25 notamment du point de vue de la constitution des divers elements ou par substitution d'equivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Systeme de direction assistee pour un vehicule automobile comprenant un volant et un moteur d'assistance controle par un systerne de regulation en boucle fermee, ledit systerne de regulation determinant un couple 5 moteur du moteur d'assistance en fonction d'un couple volant mesure (Cvm), au moyen d'au moins une branche de « suivi de consigne » (2') calculant une composante du couple moteur, dite « couple moteur d'ecart» (TOL), en soustrayant un couple volant consigne (Cvc) au RFe correspondant a la somme du couple volant mesure et du couple moteur, caracterise en ce que le couple moteur d'ecart (TOL) est multiplie par 10 un gain (G) determine par une cartographie tridimensionnelle (3) fonction notamment d'une vitesse vehicule (Vv) et du couple volant mesure (Cvm). 2. Systeme de direction assistee selon la revendication 1, dans lequel la cartographie tridimensionnelle (3) comprend au moins un domaine d'amelioration du ressenti (5, 7) dans lequel le gain (G) est strictement inferieur a 1 et au moins un 15 domaine d'aide (4, 6) dans lequel le gain (G) est strictement egal a 1. 3. Systeme de direction assistee selon la revendication 2, dans lequel un premier domaine d'aide (4, 6) s'etend au dela d'un seuil de couple volant predetermine (Cvp). 4. Systeme de direction assistee selon la revendication 3, dans lequel le 20 seuil de couple volant predetermine (Cvp) est egal ou inferieur a une etendue de mesure d'un capteur de couple volant mesure. 5. Systeme de direction assistee selon Tune quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel un premier domaine d'amelioration du ressenti (5) s'etend depuis un seuil de vitesse vehicule predeterminee (Vvp) et d'un couple volant 25 mesure (Cvm) nul jusqu'au seuil de couple volant predetermine (Cvp). 6. Systeme de direction assistee selon la revendication 5, dans lequel le seuil de vitesse predeterminee (Vvp) est egal ou inferieur a 80Km/h, de preference egal ou inferieur a 60km/h, voire egale ou inferieur a 25km/h. 7. Systeme de direction assistee selon Tune quelconque des 30 revendications 5 ou 6, dans lequel un second domaine d'aide (6) s'etend entre une vitesse vehicule (Vv) nulle jusqu'au seuil de vitesse vehicule predeterminee (Vvp) et s'etend entre un seuil de couple volant basse vitesse (Cvbv), inferieur au seuil de couple volant predetermine (Cvp), jusqu'au seuil de couple volant predetermine (Cvp). 8. Systeme de direction assistee selon la revendication 7, dans lequel le 35 seuil de couple volant basse vitesse (Cvbv) est egal ou inferieur au seuil de couple 11 volant predetermine, et, de preference egal ou inferieur a 1Nm, ou a 0,5Nm, voire egale ou inferieur a 0,25Nm. 9. Systeme de direction assistee selon Tune quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel un second domaine d'amelioration du ressenti (7) s'etend depuis une vitesse vehicule (Vv) nulle jusqu'au seuil de vitesse vehicule predeterminee (Vvp) et s'etend depuis un couple volant mesure (Cvm) nul jusqu'au seuil de couple volant basse vitesse (Cvbv).