Brevet FR3157336A1 — publié le 20250627

Procédé de commande d’un véhicule automobile à quatre roues directrices prenant en compte le recentrage du volant L’invention concerne un procédé de commande d’un véhicule automobile (10) comportant au moins un actionneur de braquage des roues arrière et, pour chacune des quatre roues du véhicule, un actionneur de freinage différentiel, le procédé de commande comportant : a/ optimiser les commandes des actionneurs en fonction d’une demande de commande représentative d’un moment de lacet désiré du véhicule au moyen d’un procédé d’allocation de commandes ; b/ détecter une évolution de l’angle de braquage du volant du véhicule automobile pour déterminer si le volant est recentré ou non ; c/ additionner un signal de commande à action directe à la commande de l’actionneur de braquage des roues arrière obtenue à l’étape a/ ; d/ distribuer les commandes aux actionneurs, le signal de commande à action directe prenant en compte le recentrage du volant. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de commande d’un véhicule automobile à quatre roues directrices prenant en compte le recentrage du volant La présente invention concerne le domaine de la commande d’équipements de véhicule automobile. Elle concerne plus précisément un procédé de commande de mouvement de véhicule, ou « vehicle motion control » (VMC) en anglais, le véhicule comportant quatre roues directrices et une pluralité d’actionneurs, au moins un actionneur agissant sur l’angle de braquage des roues arrière. L’invention concerne également un système de commande configuré pour mettre en œuvre un tel procédé ainsi qu’un véhicule automobile comprenant un tel système de commande. Il est connu de mettre en œuvre des véhicules automobiles dont les quatre roues sont directrices (4RD ou 4WS pour « four-wheel steering » en anglais). Le braquage des deux roues arrière est typiquement mis en œuvre par un unique actionneur mais peut également être mis en œuvre par deux actionneurs distincts, chacun agissant sur l’une des deux roues arrière. Un véhicule automobile comportant quatre roues directrices peut être dirigé plus facilement et possède une meilleure stabilité et une meilleure manœuvrabilité par rapport à un véhicule à deux roues directrices dont seules les roues avant peuvent être braquées. La thèse [1] décrit un système de commande de mouvement d’un véhicule, le véhicule comportant quatre roues directrices ainsi qu’un actionneur de freinage différentiel pour chacune des quatre roues. Le système de commande décrit peut notamment être mis en œuvre pour optimiser les commandes permettant de répartir un moment de lacet souhaité sur les actionneurs de freinage différentiel des quatre roues et sur l’actionneur contrôlant le braquage des roues arrière. La FIG. 1 montre le schéma bloc d’un tel système de commande pour le contrôle de la vitesse de lacet d’un véhicule automobile. Comme illustré, ce système fonctionne en boucle fermée. Tout d’abord, un modèle de référence 1 est utilisé pour déterminer la vitesse de lacet désirée du véhicule , c’est-à-dire de la dérivée temporelle de l’angle de lacet désiré . La vitesse de lacet désirée dépend notamment des actions du conducteur, par exemple sur le volant ou les pédales du véhicule, et/ou des actions d’une unité de commande d’un véhicule en partie ou entièrement autonome. Sans que cela ne soit limitatif, le modèle de référence 1 peut être défini par un modèle bicyclette connu en tant que tel, par un régulateur en boucle fermée ou par tout moyen permettant de définir une consigne de lacet représentative du comportement souhaité. Un contrôleur logiciel de haut niveau 2 détermine un moment de lacet M z correspondant à la vitesse de lacet désirée. Ensuite, une unité d’allocation de commandes 4 met en œuvre un procédé d’allocation de commandes pour déterminer les commandes à optimiser en tenant compte des limitations du châssis 3. Les commandes à optimiser par le procédé d’allocation comprennent la force de freinage (ou force longitudinale) à la roue avant gauche , la force de freinage à la roue avant droite , la force de freinage à la roue arrière droite , la force de freinage à la roue arrière gauche et la force latérale aux roues arrière liée au braquage des roues arrière. Ces commandes sont transmises à des contrôleurs logiciels de bas niveau 5, 6, 7, 8, 9 correspondants qui traduisent ces commandes de forces respectivement en accélérations de freinage Γ b,fl , Γ b,fr , Γ b,rl , Γ b,rr pour chacune des quatre roues avant gauche, avant droite, arrière gauche, arrière droite respectivement, et en angle de braquage des roues arrière δ r . Les actionneurs du véhicule et le véhicule 10 mettent ensuite en œuvre les commandes déterminées par le système de commande. Des capteurs du véhicule permettent de mesurer le mouvement du véhicule, notamment la vitesse de lacet du véhicule qui est comparée à la vitesse de lacet désirée du modèle de référence. Le contrôleur de haut niveau 2 détermine ensuite un nouveau moment de lacet M z à reproduire en fonction de la vitesse de lacet désirée et de la vitesse de lacet mesurée et le procédé d’allocation de commandes se reproduit. Ainsi, le système en boucle fermée tel que décrit met en place une allocation optimale des commandes sur les actionneurs de freinage différentiel agissant chacun sur l’une des quatre roues du véhicule et sur l’actionneur de braquage des roues arrière, dit actionneur quatre roues directrices ou actionneur 4RD. Les commandes envoyées aux différents actionneurs peuvent être calculées par un procédé d’allocation de commandes connu en tant que tel, mettant par exemple en œuvre un algorithme d’optimisation sous contraintes connu en tant que tel. Un exemple d’algorithme d’allocation de commande adapté est un algorithme de type ensemble actif ou « active set algorithm » en anglais tel que décrit dans la thèse [2]. Cet algorithme optimise les commandes en fonction d’une matrice reliant les commandes des actionneurs aux consignes données par le régulateur en boucle fermée. Cette matrice, appelée matrice d’efficacité de commande ou « control effectiveness matrix » en anglais, est déterminée par les équations de la physique du véhicule. Toutefois, les contraintes imposées à l’algorithme peuvent être choisies de sorte que les consignes calculées par celui-ci respectent des critères prédéterminés de prestation, de performance ou encore de sécurité. Le brevet EP 2085293 B1 décrit un dispositif de commande de l’angle de braquage des roues arrière d’un véhicule automobile. La demande JP2023044346A divulgue un système de commande agissant sur le braquage des roues arrière pour améliorer le comportement du véhicule. Les inventeurs ont constaté lors de simulations et lors d’essais réels qu’un système en boucle fermée tel que décrit en référence à la FIG. 1 est susceptible de générer une commande du braquage des roues arrière qui ne prend pas bien en compte le recentrage du volant du véhicule. Il existe un besoin pour améliorer encore les procédés de commande d’actionneurs de braquage des roues arrière, notamment pour améliorer le ressenti du conducteur. Le but de l’invention est de répondre au moins en partie à ce besoin. Pour ce faire, l’invention concerne sous un de ses aspects un procédé de commande d’un véhicule automobile comportant au moins un actionneur de braquage des roues arrière et, pour chacune des quatre roues du véhicule, un actionneur de freinage différentiel, le procédé de commande comportant : a/ optimiser les commandes des actionneurs en fonction d’une demande de commande représentative d’un moment de lacet désiré du véhicule au moyen d’un procédé d’allocation de commandes ; b/ détecter une évolution de l’angle de braquage du volant du véhicule automobile pour déterminer si le volant est recentré ou non ; c/ additionner un signal de commande à action directe à la commande de l’actionneur de braquage des roues arrière obtenue à l’étape a/ ; d/ distribuer les commandes aux actionneurs, où, si le volant est recentré, le signal de commande à action directe est défini par l’équation où est l’angle de braquage maximal des roues arrière, est l’angle de braquage du volant du véhicule à l’instant t et est l’angle maximal de braquage du volant atteint depuis le début du recentrage du volant ; et si le volant n’est pas recentré, le signal de commande à action directe est défini par l’équation étant une commande prédéterminée de l’actionneur de braquage des roues arrière. Ainsi, le procédé de commande permet d’ajuster un signal de commande à action directe qui est additionné à la commande de l’actionneur de braquage des roues arrière telle que déterminée par le procédé d’allocation de commandes. Cet ajustement permet de prendre en compte le recentrage du volant notamment afin d’améliorer le ressenti du conducteur du véhicule. Selon une caractéristique avantageuse, la commande prédéterminée de l’actionneur de braquage des roues arrière est définie par l’équation avec où δ f est l’angle de braquage des roues avant, L est l’empattement physique du véhicule, L des est un empattement ressenti désiré du véhicule, l f et l r sont les distances entre le centre de gravité du véhicule et les essieux avant et arrière, respectivement. Comme il est usuel dans l’état de la technique, l’empattement désigne la distance entre les essieux avant et arrière du véhicule. Cette valeur de qui est additionnée à la commande de l’actionneur de braquage en sortie du procédé d’allocation de commandes permet avantageusement d’améliorer grandement la manœuvrabilité du véhicule grâce à une action supplémentaire sur le braquage des roues arrière. De préférence, l’empattement ressenti désiré L des est défini de sorte à avoir une valeur proche de la valeur réelle L de l’empattement et à reproduire un comportement désiré. Il peut par exemple être compris entre 75% et 125% de l’empattement physique L. Selon un mode de réalisation préféré, la détermination du recentrage du volant comportant l’initialisation d’un compteur de temps lorsqu’une diminution de la valeur absolue de l’angle de braquage du volant est détectée et, si la valeur absolue de l’angle de braquage du volant n’augmente pas avant que le compteur de temps n’atteigne une valeur prédéterminée, la détection du recentrage du volant. Cela permet avantageusement de filtrer les variations minimes de l’angle de braquage du volant. L’invention concerne encore un système de commande d’un véhicule automobile configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes, le système de commande comprenant une unité d’allocation de commandes configurée pour allouer des commandes aux actionneurs du véhicule à partir d’une demande de commande représentative d’un moment de lacet désiré du véhicule, le système de commande comprenant en outre une unité de calcul configurée pour additionner le signal de commande à action directe δ r, FFD à la commande de l’actionneur de braquage des roues arrière du véhicule. L’invention concerne enfin un véhicule automobile comprenant un système de commande selon la revendication précédente FIG. 1 La FIG. 1 est un schéma bloc d’un système de commande de mouvement de véhicule de l’art antérieur. FIG. 2 La FIG. 2 est un schéma bloc d’un système de commande de mouvement de véhicule selon l’invention. FIG. 3 La FIG. 3 est un graphique représentant l’évolution de l’angle au volant et l’évolution de l’angle de braquage des roues arrière tels qu’obtenus par un procédé de commande selon l’art antérieur. FIG. 4 La FIG. 4 est un graphique représentant l’évolution de l’angle au volant et l’évolution de l’angle de braquage des roues arrière tels qu’obtenus par un procédé selon l’invention. Description détaillée Dans l’ensemble de la présente demande, les termes « vertical », « inférieur », « supérieur », « bas », « haut », « dessous », « sous », « dessus », « sur », « vertical » sont à comprendre par référence à un véhicule automobile tel qu’il est en configuration de roulage, les roues étant en contact avec le sol. Les termes « avant » et « arrière » sont à comprendre par référence à l’orientation du véhicule. La FIG. 1 a été décrite en préambule et ne sera donc pas commentée ci-après. La FIG. 2 diffère de la FIG. 1 en ce qu’un signal de commande à action directe (ou « feedforward » en anglais) est déterminé par une unité de calcul 11 et additionné au signal de commande de l’actionneur de braquage des roues arrière du véhicule tel que déterminé par l’unité d’allocation de commandes. Un exemple de système de commande tel qu’illustré à la FIG. 2 et de procédé de commande mis en œuvre par ce système sont décrits et revendiqués dans la demande de brevet intitulée « Procédé de commande d’un véhicule automobile à quatre roues directrices, comportant la commande d’un actionneur de braquage des roues arrière par un signal à action directe » au nom de la Demanderesse et déposée ce jour. Selon le procédé de commande décrit dans cette demande, la valeur du signal de commande à action directe est donnée par l’équation avec où δ f est l’angle de braquage des roues avant, L est l’empattement physique du véhicule, L des est un empattement ressenti désiré du véhicule, l f et l r sont les distances entre le centre de gravité du véhicule et les essieux avant et arrière, respectivement. Grâce à ce signal de commande δ r,cin , la manœuvrabilité du véhicule est nettement améliorée en raison de l’action supplémentaire sur le braquage des roues arrière. On a illustré à la FIG. 3 un exemple d’évolution du signal de commande δ r,cin et de l’angle de braquage δ r de l’actionneur de braquage des roues arrière obtenus en réponse à l’angle de braquage du volant δ SW en mettant en œuvre le procédé de commande décrit ci-dessus dans le cas général d’une commande d’angle au volant importante. On étudie la réponse du véhicule à une séquence de braquage du volant. La partie haute de la FIG. 3 représente l’évolution de l’angle de braquage du volant δ SW en fonction du temps t. On constate que le volant est initialement dans une position de braquage nul, le volant est ensuite tourné jusqu’à atteindre un angle de braquage maximum puis recentré vers la position de braquage nul. En réponse, comme visible dans la partie basse de la FIG. 3 , le procédé produit une commande δ r,cin représentée par la courbe dr1 qui dépasse rapidement l’angle maximal δ r,sat que peut atteindre l’actionneur de braquage, valant 5° dans cet exemple. Ainsi, l’angle de braquage δ r des roues arrière représenté par la courbe dr2 atteint rapidement la valeur de saturation. On constate que la valeur de la commande δ r,cin reste supérieure à l’angle maximal δ r,sat pendant un temps non négligeable après le début du recentrage du volant vers la position de braquage nul. Le recentrage du volant commence au temps t 1 mais le recentrage des roues arrière ne commence qu’au temps t 2 . Autrement dit, le braquage des roues arrière ne répond pas immédiatement au recentrage du volant. Ce retard de prise en compte est perçu négativement en termes de prestation. La FIG. 4 illustre le résultat d’une étude qui diffère de celle de la FIG. 3 en ce que le procédé selon l’invention est mis en œuvre. La partie haute de la FIG. 4 représente l’évolution de l’angle de braquage du volant δ SW , qui est identique à celle représentée à la FIG. 3 . L’angle de braquage du volant augmente jusqu’au temps t1 et baisse ensuite jusqu’à atteindre un braquage nul. Comme visible dans la partie basse de la FIG. 4 , la consigne de braquage δ r,cin représentée par la courbe dr1 est identique à celle représentée à la FIG. 3 . La courbe dr3 représente l’évolution de la consigne d’angle de braquage des roues arrière δ r obtenue par le procédé selon l’invention, en additionnant le signal de commande à action directe δ r,FFD à la commande de l’actionneur de braquage des roues arrière. On constate que la consigne δ r diminue dès que le volant commence à retourner vers la position de braquage nul. Par conséquent, le braquage des roues arrière répond très rapidement au recentrage du volant, bien avant le temps t2 de début de recentrage des roues arrière dans l’exemple de la FIG. 3 . De façon avantageuse, cela améliore grandement le ressenti lors de la conduite du véhicule. De préférence, la détection du recentrage du volant dans le procédé selon l’invention met en œuvre un compteur de temps ou de pas de temps permettant de filtrer d’éventuelles variations rapides du mouvement du volant. Lors de la conduite, le volant est susceptible d’être mis en rotation rapidement dans un sens ou dans l’autre sans qu’il n’y ait de réelle intention de recentrer le volant. Le véhicule peut notamment comporter un capteur de mouvement du volant permettant de détecter l’évolution du braquage du volant. Ainsi, lorsque l’angle de braquage du volant commence à décroître en valeur absolue, c’est-à-dire lorsque où dt est un pas de temps minimal, un premier compteur de temps est activé. Une fois que ce compteur dépasse une valeur prédéterminée, comprise par exemple entre 0,01 s et 1 s, on confirme que le recentrage du volant est bien entamé. Lorsque l’angle au volant n’est plus décroissant en valeur absolue, un deuxième compteur de temps est activé. Une fois que ce compteur dépasse une valeur prédéterminée, comprise par exemple entre 0,01 s et 1 s, on confirme que le recentrage du volant est terminé. D’autres méthodes peuvent être mises en œuvre pour détecter le recentrage du volant. Par exemple, la vitesse de braquage du volant peut être mesurée et le recentrage peut être déduit de l’évolution de cette grandeur. L’angle de braquage maximal du volant depuis le début d’une phase de recentrage peut être obtenu en actualisant cette valeur tant que l’angle de braquage du volant augmente en valeur absolue. Autrement dit, on assigne la valeur tant que . Si l’angle de braquage du volant n’augmente pas en valeur absolue, on conserve la dernière valeur calculée de . D’autres variantes et améliorations peuvent être prévues sans pour autant sortir du cadre de l’invention. Bien que décrite en comparaison au procédé de commande de véhicule décrit dans la demande « Procédé de commande d’un véhicule automobile à quatre roues directrices, comportant la commande d’un actionneur de braquage des roues arrière par un signal à action directe » précédemment mentionnée, l’invention s’applique à tout procédé de commande contrôlant un actionneur de braquage des roues arrière. L’invention s’applique également au cas d’un véhicule comportant deux actionneurs de braquage des roues arrière agissant séparément sur chacune des deux roues arrière. Procédé de commande d’un véhicule automobile (10) comportant au moins un actionneur de braquage des roues arrière et, pour chacune des quatre roues du véhicule, un actionneur de freinage différentiel, le procédé de commande comportant : a/ optimiser les commandes des actionneurs en fonction d’une demande de commande représentative d’un moment de lacet désiré du véhicule au moyen d’un procédé d’allocation de commandes ; b/ détecter une évolution de l’angle de braquage du volant du véhicule automobile pour déterminer si le volant est recentré ou non ; c/ additionner un signal de commande à action directe à la commande de l’actionneur de braquage des roues arrière obtenue à l’étape a/ ; d/ distribuer les commandes aux actionneurs, où, si le volant est recentré, le signal de commande à action directe est défini par l’équation où est l’angle de braquage maximal des roues arrière, est l’angle de braquage du volant du véhicule à l’instant t et est l’angle maximal de braquage du volant atteint depuis le début du recentrage du volant ; et si le volant n’est pas recentré, le signal de commande à action directe est défini par l’équation étant une commande prédéterminée de l’actionneur de braquage des roues arrière. Procédé selon la revendication 1, la commande prédéterminée de l’actionneur de braquage des roues arrière étant définie par l’équation avec où δ f est l’angle de braquage des roues avant, L est l’empattement physique du véhicule, L des est un empattement ressenti désiré du véhicule, l f et l r sont les distances entre le centre de gravité du véhicule et les essieux avant et arrière, respectivement. Procédé selon l’une des revendications précédentes, la détermination du recentrage du volant comportant l’initialisation d’un compteur de temps lorsqu’une diminution de la valeur absolue de l’angle de braquage du volant est détectée et, si la valeur absolue de l’angle de braquage du volant n’augmente pas avant que le compteur de temps n’atteigne une valeur prédéterminée, la détection du recentrage du volant. Système de commande d’un véhicule automobile (10) configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes, le système de commande comprenant une unité d’allocation de commandes (4) configurée pour allouer des commandes aux actionneurs du véhicule à partir d’une demande de commande représentative d’un moment de lacet désiré du véhicule, le système de commande comprenant en outre une unité de calcul (11) configurée pour additionner le signal de commande à action directe δ r, FFD à la commande de l’actionneur de braquage des roues arrière du véhicule. Véhicule automobile (10) comprenant un système de commande selon la revendication précédente.