Brevet FR3088053A1 — publié le 20200508

Procédé de détermination d'une valeur de consigne d'un rapport de démultiplication utilisée par un appareillage de contrôle de la direction d'un véhicule terrestre à moteur à direction pilotée La présente invention concerne le domaine de la direction pilotée des véhicules terrestres à moteur, comme par exemple la direction à assistance pilotée ou la direction à commande électrique (« steer by wire »). o L'invention porte notamment sur un procédé de détermination d'une valeur de consigne d'un rapport de démultiplication utilisée par un appareillage de contrôle de la direction d'un véhicule terrestre à moteur à direction pilotée. L'invention s'applique 15 notamment aux véhicules automobiles. On sait que les systèmes de direction à commande électrique permettent de se passer de lien physique entre le volant et la crémaillère de direction (i.e. la 20 colonne de direction). La direction est alors assurée par deux moteurs généralement asservis à un calculateur dédié. D'un côté, un actionneur au niveau de la crémaillère qui assure l'asservissement de la position crémaillère (et donc par extension des roues) sur le 25 positon angulaire du volant. De l'autre côté, un actionneur au niveau du volant permettant de fournir un retour d'effort au conducteur. Par conséquent, de tels systèmes diffèrent des systèmes de direction classiques dans lesquels le rapport de démultiplication R, liant 2 une variation de l'angle de dérive d'une (ou plusieurs) roue(s) directrice(s) du véhicule 0', à une rotation correspondante du volant 6,,, art par la formule 6', x R = °volant r est fixé par la mécanique. En effet, dans un 5 système de direction à commande électrique, le rapport de démultiplication n'est plus figé par la mécanique, puisqu'il n'y a plus de lien physique entre le volant et les roues. Cela permet donc de rendre la démultiplication variable, via des variations du rapport de démultiplication, et adaptée à différents cas d'utilisations. Par exemple, il devient possible de rendre la direction plus directe en phase de parking (ainsi moins d'angle volant est nécessaire pour effectuer la manoeuvre), en appliquant un rapport de démultiplication plus faible, ou moins directe en phase de roulage sur autoroute (plus d'angle volant nécessaire pour tourner), en appliquant un rapport de démultiplication plus élevé. Le plus souvent, le rapport de démultiplication est établi principalement en fonction de la vitesse instantanée de déplacement du véhicule, en faisant généralement évoluer la valeur du rapport de démultiplication dans l'intervalle de valeurs compris entre 8 et 18 (i.e. 10 de rotation de l'angle de dérive des roues directrices correspond à une rotation du volant comprise entre 8° et 18°). Cependant, de tels systèmes impliquent obligatoirement l'utilisation d'actionneurs de crémaillères plus puissants que les systèmes de direction classiques. En 3 effet, le volant n'étant plus relié à la crémaillère, l'effort mis par le conducteur sur le volant n'aide plus à tourner les roues. L'actionneur de crémaillère doit donc pallier ce manque. De plus, le rapport de 5 démultiplication étant potentiellement plus faible dans certains cas (par exemple R = 8 en dessous de 10 km/h), pour suivre un même angle de rotation du volant, l'actionneur de crémaillère devra tourner jusqu'à 2 fois plus vite que celui d'une direction classique. 10 L'actionneur de crémaillère doit donc être suffisamment puissant pour ne pas engendrer un retard perceptible entre la rotation du volant et la rotation des roues, tout en étant capable d'assurer des vitesses de rotation potentiellement deux fois plus rapides (voire plus) 15 qu'un système de direction classique. Sinon, lorsque le conducteur arrêterait de tourner le volant, les roues continueraient à tourner jusqu'à ce que ce retard soit comblé, ce qui n'est pas acceptable. Cela implique un actionneur de crémaillère plus encombrant et plus lourd. 20 Les conséquences de cet état de fait sont l'augmentation des besoins de matière première, la hausse des coûts de conception et l'accroissement de la consommation en carburant qui, on le sait, implique des coûts indirects et peut potentiellement être source de pollution. 25 En outre, un autre désavantage de tels systèmes de direction à commande électrique est lié au fait qu'ils fixent généralement le rapport de démultiplication en fonction de la vitesse de sorte que celui-ci prend des 4 valeurs faibles pour les petites vitesses (par exemple R = 12 à 20km/h). Cela implique notamment que, à petite vitesse, des manoeuvres d'évitement peuvent parfois être à l'origine de trajectoires latérales trop brutales qui 5 augmentent le risque d'accident. L'invention vise à fournir un procédé pour palier à ces inconvénients. Plus particulièrement, l'invention a pour but de fournir un procédé et un système qui 10 permettent de mettre en oeuvre un système de direction à commande électrique sans avoir à se soucier du dimensionnement des actionneurs de crémaillère classique. Le but de l'invention est donc de fournir des éléments qui permettent d'utiliser les actionneurs 15 de crémaillères déjà disponibles, notamment certains semblables à ceux utilisés au sein de systèmes de direction assistée électrique, au sein de systèmes de direction à commande électrique sans que cela nuise à la conduite, i.e. sans que cela ne puisse être à 20 l'origine de retards entre une rotation du volant et une variation correspondante de l'angle de dérive des roues. Par ailleurs, un autre but de l'invention est de fournir un procédé et un système qui peuvent contribuer au contrôle de la trajectoire d'un véhicule automobile 25 à direction pilotée, en offrant notamment une limitation des dynamiques de trajectoire latérale dans certaines situations. 5 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détermination d'une valeur de consigne d'un rapport de démultiplication utilisée par un appareillage de contrôle de la direction d'un véhicule terrestre à 5 moteur à direction pilotée, ledit appareillage de contrôle comprenant un actionneur de crémaillère contribuant pour appliquer une variation de l'angle de dérive d'une roue directrice du véhicule sur commande d'un calculateur contrôlant l'amplitude de ladite m variation en fonction d'un angle de rotation d'un volant de direction du véhicule et de la valeur de consigne, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes de : - obtenir une valeur de vitesse angulaire du 15 volant, et - déterminer la valeur de consigne sur la base de ladite valeur de vitesse angulaire lorsque ladite valeur de vitesse angulaire est supérieure à 600°/s. 20 Selon une variante, l'étape de détermination de la valeur de consigne peut comprend les étapes de - comparer la valeur de consigne avec une valeur maximale prédéfinie, et 25 - substituer la valeur de consigne par la valeur maximale lorsque la valeur de consigne est supérieure à la valeur maximale. 6 L'invention a en outre pour objet un système informatique de détermination d'une valeur de consigne d'un rapport de démultiplication utilisée par un appareillage de contrôle de la direction d'un véhicule 5 terrestre à moteur à direction pilotée, le système comprenant des moyens de mise en oeuvre d'un procédé tel que défini ci-dessus. Selon une variante, le système peut comprendre au moins o un calculateur et des moyens de stockage dans lesquels sont stockés au moins un programme pour l'exécution d'étapes selon le procédé de détermination mis en oeuvre par le système. u L'invention a en outre pour objet un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé tel que défini ci-dessus. 20 L'invention a en outre pour objet un support utilisable dans une ordinateur sur lequel est enregistré un programme tel que défini ci-dessus. L'invention a en outre pour objet un véhicule terrestre 25 à moteur comprenant un système tel que défini ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma bloc d'un système de détermination selon l'invention, et - la figure 2 est un organigramme illustrant certaines étapes d'un procédé de détermination 5 selon l'invention. Comme illustré à la figure 1, le système de détermination 100 d'une valeur de consigne d'un rapport de démultiplication utilisée par un appareillage de 10 contrôle de la direction d'un véhicule terrestre à moteur à direction pilotée selon la présente invention comprend une unité de traitement d'information 101, comprenant un ou plusieurs processeurs, un support de stockage de données 102, des moyens d'entrée et sortie 15 103 et, éventuellement, des moyens de communication par signaux radiofréquences 104. Selon certains modes de réalisation, le système 100 est embarqué dans un véhicule terrestre à moteur, par exemple un véhicule automobile, et est distribué parmi un ou plusieurs 20 calculateurs. Selon d'autres modes de réalisation de l'invention, le système 100 comprend un ou plusieurs ordinateurs, un ou plusieurs serveurs, un ou plusieurs supercalculateurs et/ou n'importe quelle combinaison comprenant l'un de ces systèmes informatiques. On peut 25 également envisager certains modes de réalisation dans lesquels certains éléments du système 100 sont hébergés en partie à bord d'un véhicule terrestre à moteur, sur un ou plusieurs calculateurs, alors que d'autres 8 éléments sont répartis sur un ou plusieurs serveurs distants. Selon le mode de réalisation préféré, le système 100 5 fait partie intégrante d'un calculateur d'un appareillage de contrôle de la direction d'un véhicule terrestre à moteur à direction pilotée. L'appareillage de contrôle comprend un actionneur de crémaillère contribuant pour appliquer une variation de l'angle de o dérive d'une roue directrice du véhicule sur commande du calculateur qui contrôle l'amplitude de ladite variation en fonction d'un angle de rotation d'un volant de direction du véhicule et de la valeur de consigne du rapport de démultiplication qu'il obtient du système 15 100. Alternativement, selon un autre mode de réalisation particulier, le système 100 est hébergé par un calculateur indépendant et interagit avec le calculateur 20 de l'appareillage de contrôle de la direction pour lui fournir la valeur de consigne du rapport de démultiplication que celui-ci utilise pour contrôler le fonctionnement de l'actionneur de crémaillère. 25 Tous les éléments décrits ci-dessus contribuent pour permettre au système 100 de mettre en oeuvre un procédé de détermination d'une valeur de consigne d'un rapport de démultiplication utilisée par un appareillage de 9 contrôle de la direction d'un véhicule terrestre à moteur à direction pilotée, tel que décrit ci-dessous. Comme illustré à la figure 2, selon une étape 201, le 5 système obtient une valeur de vitesse angulaire du volant. De préférence, lorsque le système de détermination 100 fait partie intégrante du calculateur de l'appareillage de contrôle de la direction, le système 100 obtient cette valeur de vitesse angulaire 10 en interagissant avec le calculateur de l'appareillage de contrôle de la direction. Celui-ci génère de préférence une valeur de vitesse angulaire du volant en utilisant un moyen d'obtention de la vitesse angulaire du volant qui incorpore, par exemple, un capteur de 15 position angulaire du volant et un moyen de détermination de la valeur mesurée par le capteur. Alternativement, lorsque le système 100 est indépendant du calculateur de l'appareillage de contrôle de la direction, le système 100 inclut le moyen d'obtention 20 et procède de manière autonome pour obtenir la valeur de vitesse angulaire du volant. On peut également envisager le cas où la valeur de de vitesse angulaire est stockée sur un support de stockage de données auquel le système 100 accède pour l'en extraire. 25 En outre, on note que, pour une vitesse angulaire de volant V(volant)o, un rapport de démultiplication Ro, la vitesse angulaire des roues V(roues)0 est donnée par V(roues)0 x Ro = V(volant)o. Par conséquent, pour un 10 facteur de démultiplication R1, avec R1 V(roues)o. 5 De manière avantageuse, on note que ce sont donc exclusivement les fortes valeurs de vitesse angulaire du volant qui pèsent sur le dimensionnement de l'actionneur de crémaillère et imposent un o dimensionnement plus conséquent de celui-ci. En effet, en dessous d'un certain seuil de vitesse angulaire du volant, les actionneurs classiques sont aptes à fournir le supplément de vitesse angulaire nécessaire au niveau de l'actionneur de crémaillère pour compenser un rapport 15 de démultiplication plus faible. En revanche, lorsque le conducteur effectue par exemple un évitement à 20km/h, manoeuvre impliquant une vitesse angulaire du volant importante et un rapport de démultiplication R généralement autour de 12, la vitesse angulaire de 20 l'actionneur de crémaillère doit logiquement être plus élevée et peut, dans certains cas, imposer un besoin en puissance plus important que ce que peut fournir un actionneur de crémaillère classique. Pour ces raisons, la vitesse angulaire du volant constitue l'unique 25 paramètre reçu en entrée par le système 100. Par conséquent, selon une autre étape 202, le système de détermination détermine 100 la valeur de consigne du rapport de démultiplication utilisée par le calculateur 11 de l'appareillage de contrôle de la direction en utilisant ladite valeur de vitesse angulaire seulement lorsque la valeur de vitesse angulaire obtenue est supérieure une valeur minimale prédéfinie égale à 5 600°/s. Lorsque la valeur de vitesse angulaire est inférieure à la valeur minimale prédéfinie, caractérisant une situation de conduite souple, le système 100 détermine qu'aucune modification du rapport de démultiplication ne doit être opérée. 10 En revanche, lorsque la valeur de vitesse angulaire est supérieure à la valeur minimale, le système 100 détermine qu'une modification du rapport de démultiplication doit être effectuée. De préférence, le u système 100 récupère alors la valeur actuelle du rapport de démultiplication. Pour ce faire, le système 100 interroge le calculateur de l'appareillage de contrôle de la direction qui lui fournit en retour la valeur actuelle du rapport de démultiplication. 20 Alternativement, le système 100 est en mesure de déterminer de manière autonome la valeur actuelle du rapport de démultiplication en interagissant avec un support de stockage de données dans lequel cette valeur est stockée. Ensuite, le système 100 détermine la valeur 25 de consigne en appliquant un facteur multiplicatif prédéfini, supérieur à 1, par exemple 11/10, 6/5, 4/3, etc. Aussi, la valeur de consigne ainsi déterminée correspond à la valeur actuelle du rapport de démultiplication multipliée par le facteur 12 multiplicatif. La valeur de consigne peut ensuite être transmise au calculateur de l'appareillage de contrôle de la direction qui, de manière inéluctable, l'utilise pour contrôler le fonctionnement de l'actionneur de 5 crémaillère. Selon une alternative, particulièrement avantageuse en matière de minimisation du risque d'accident, le système 100 détermine, après avoir déterminé la valeur de 10 consigne, si celle-ci est supérieure à une valeur maximale prédéfinie. En effet, autant il est utile dans certains cas d'augmenter la valeur du rapport de démultiplication pour pallier le manque de puissance de l'actionneur, autant ceci ne doit être fait au détriment 15 de la sécurité du conducteur et des autres usagers de la route. Ainsi, on ne peut par exemple envisager d'augmenter le rapport de démultiplication jusqu'à un niveau tel qu'il imposerait des rotations trop importantes du volant qui augmenteraient évidemment le 20 risque d'accident. C'est pour tenir compte de cet aspect que, de manière avantageuse, le système 100 effectue une première étape additionnelle au cours de laquelle il compare la valeur de consigne avec la valeur maximale. Au cours d'une deuxième étape additionnelle, 25 lorsque la valeur de consigne est supérieure à la valeur maximale, le système 100 substitue la valeur de consigne par la valeur maximale. Dans ce cas, c'est donc la valeur maximale qui est fournie au calculateur de l'appareillage de contrôle de la direction. Par ces 13 étapes, le système 100 fourni un moyen de sécurité qui assure que le rapport de démultiplication n'est jamais modifié de telle sorte qu'il prend une valeur déraisonnable, i.e. dangereuse du point de vue de la 5 conduite. Par conséquent, aux termes du procédé et du système selon l'invention décrits ci-dessus, les briques fonctionnelles sont fournies pour être en mesure de m gérer de manière particulièrement utile le rapport de démultiplication uniquement en fonction de la vitesse de rotation du volant afin de réduire le besoin en puissance du moteur dans les cas de fortes dynamiques volant (jusqu'à 1000°/s pour un évitement en ville), 15 tout en minimisant le retard entre la rotation du volant et la rotation des roues. En outre, le système et le procédé selon l'invention peuvent contribuer au contrôle de la trajectoire, 20 notamment lorsque la vitesse angulaire du volant est importante. En effet, Un évitement ville étant une manoeuvre réflexe, le conducteur aura tendance à appliquer la même vitesse de rotation volant quelle que soit le rapport de démultiplication. Avec un rapport de 25 démultiplication trop faible, le conducteur pourrait donc induire trop de dynamique latérale au véhicule (par rapport à la même manoeuvre avec un rapport de démultiplication plus élevé). En augmentant le rapport de démultiplication pour des fortes vitesses angulaires 14 du volant, on limite dans certains cas les dynamiques de trajectoire latérale trop brutales qui augmentent le risque d'accident. 5 L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-dessus, présentés uniquement à titre d'exemples, mais s'étend à d'autres modes de réalisation, notamment ceux formés en combinant certaines caractéristiques décrites en lien avec m certains modes de réalisation avec d'autres caractéristiques décrites en lien avec d'autres modes de réalisation, qui sont à la portée de l'homme REVENDICATIONS: 1. Procédé de détermination par un système informatique (100) d'une valeur de consigne d'un rapport de démultiplication utilisée par un appareillage de contrôle de la direction d'un véhicule terrestre à moteur à direction pilotée, ledit appareillage de contrôle comprenant un actionneur de crémaillère contribuant pour appliquer une variation de l'angle de dérive d'une roue directrice du véhicule sur commande d'un calculateur contrôlant l'amplitude de ladite variation en fonction d'un angle de rotation d'un volant de direction du véhicule et de la valeur de consigne, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes de : obtenir une valeur de vitesse angulaire du volant, et déterminer la valeur de consigne sur la base de ladite valeur de vitesse angulaire lorsque ladite valeur de vitesse angulaire est supérieure à 600°/s. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la valeur de consigne comprend les étapes de : - comparer la valeur de consigne avec une valeur maximale prédéfinie, et 16 substituer la valeur de consigne par la valeur maximale lorsque la valeur de consigne est supérieure à la valeur maximale. 3. Système informatique (100) de détermination d'une valeur de consigne d'un rapport de démultiplication utilisée par un appareillage de contrôle de la direction d'un véhicule terrestre à moteur direction pilotée, caractérisé en ce qu'il comprend 10 des moyens (101, 102, 103, 104, 105) de mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce 15 qu'il comprend au moins un calculateur (101) et des moyens de stockage (102) dans lesquels sont stockés au moins un programme pour l'exécution d'étapes selon le procédé de détermination mis en oeuvre par le système. 20 5. Programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2. 25 6. Support utilisable dans un ordinateur et sur lequel est enregistré un programme selon la revendication 5. 7. Véhicule terrestre à moteur, caractérisé en ce qu'il 10 comprend un système selon l'une des revendications 3 ou 4.