ES2348239T3

ES2348239T3 - Procedimiento y sistema de control del giro de rueda trasera directríz y vehículo así equipado.

Info

Publication number: ES2348239T3
Application number: ES04816563T
Authority: ES
Inventors: Richard Pothin; Stephane Guegan
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-12-16
Also published as: DE602004028051D1; JP2007514602A; EP1716039A1; FR2864003A1; JP4942488B2; ATE473153T1; WO2005061316A1; FR2864003B1; EP1716039B1

Abstract

Procedimiento de control del giro de rueda trasera directriz para un vehículo al menos con tres ruedas directrices, en el cual se estima una perturbación experimentada por el vehículo por medio de un observador de estado, se elabora una consigna actual de giro de rueda trasera a partir de la estimación de la perturbación y de datos de desplazamiento del vehículo, rechazando la perturbación en función de la velocidad longitudinal del vehículo, caracterizado porque el observador de estado comprende una entrada de ángulo de giro de la rueda delantera, una entrada de datos de desplazamiento del vehículo, una entrada de consigna anterior de giro de rueda trasera que haya experimentado un retraso unitario.

Description

La presente invención está incluida en el ámbito de los sistemas de control de vehículos terrestres, en particular de vehículos automóviles con ruedas.

De manera clásica, los vehículos automóviles están dotados de un chasis, de un habitáculo, de ruedas conectadas al chasis por un mecanismo de suspensión con 5 ruedas delanteras directrices gobernadas por un volante a disposición del conductor en el habitáculo del vehículo.

El documento FR-A-2 681 303 describe un dispositivo de control de dirección trasera para vehículo automóvil con cuatro ruedas directrices, que incluye una placa que forma leva y dos rodillos dispuestos en un mismo plano mediano vertical que 10 contiene el eje longitudinal de una barra de dirección trasera que gobierna el pivotamiento de las ruedas traseras.

Este documento describe igualmente que para obtener el mejor comportamiento posible del vehículo en carretera, es necesario dirigir les ruedas traseras en el mismo sentido que las ruedas delanteras para un valor de ángulo de 15 giro del volante inferior a un valor umbral predeterminado en el sentido opuesto a las ruedas delanteras cuando el valor de ángulo de oblicuidad supera el valor umbral. Se obtendría así un efecto “sobrevirador” deseable del vehículo cuando el ángulo de giro es relativamente grande, por ejemplo cuando se aparca el vehículo en un garaje o un parque de estacionamiento, y un efecto “subvirador” igualmente deseable cuando el 20 ángulo de giro es relativamente pequeño como es el caso cuando el vehículo circula rápidamente.

No obstante, tal dispositivo, relativamente gastado, no permite de actuar finamente sobre el comportamiento del vehículo.

Se conoce igualmente por el documento WO 02/19137171 un procedimiento de 25 control de giro que describe las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 9, pero el procedimiento sigue siendo complejo.

La invención propone remediar estos inconvenientes y propone un procedimiento y un sistema de control evolucionados, que permiten mejorar el comportamiento del vehículo y por consiguiente la seguridad del conductor y la 30 comodidad de conducción.

El procedimiento de control del giro de rueda trasera directriz, según un aspecto de la invención, se destina a un vehículo al menos con tres ruedas directrices. En función del ángulo de giro de la rueda delantera, de datos de desplazamiento del vehículo, y de una consigna anterior de giro de rueda trasera, se estima una 35 perturbación experimentada por el vehículo y se elabora una consigna actual de giro

de rueda trasera. Así es posible minimizar los efectos de las perturbaciones sobre el vehículo y sobre su percepción por el conductor.

En la invención, dichos datos de desplazamiento del vehículo incluyen la velocidad longitudinal del vehículo. La consigna puede tener en cuenta por tanto la velocidad y adaptarse a la conducción en zona urbana, en zona rural, y en vías 5 rápidas.

En un modo de realización de la invención, dichos datos de desplazamiento del vehículo comprenden la velocidad de guiñada lateral del vehículo.

En un modo de realización de la invención. a partir de la estimación de la perturbación y de datos de desplazamiento del vehículo, se elabora una consigna 10 actual de giro de rueda trasera. Dichos datos de desplazamiento del vehículo comprenden la velocidad longitudinal del vehículo. El rechazo de la perturbación puede efectuarse en función de la velocidad longitudinal del vehículo. La consigna actual de giro de rueda trasera puede elaborarse de manera que la perturbación sea rechazada asintóticamente. Alternativamente, la consigna actual de giro de rueda 15 trasera puede elaborarse de modo que la perturbación sea rechazada asintóticamente al producirse acontecimientos identificados. Un acontecimiento identificado puede ser el desencadenamiento de un sistema antibloqueo de ruedas, de un sistema antipatinaje, de una detección de frenado en caso de adherencia disimétrica, etc.

Se puede transmitir la consigna actual de giro de rueda trasera al menos a un 20 módulo de control de otro sistema, por ejemplo un sistema antibloqueo de ruedas, o un sistema antipatinaje.

En un modo de realización de la invención, se elabora una consigna actual de giro de rueda trasera mientras el vehículo esté en movimiento. En de otros términos, el giro dinámico de rueda trasera directriz se activa permanentemente a partir de la 25 puesta en movimiento del vehículo.

La invención propone igualmente un sistema de control de giro de rueda trasera directriz para un vehículo al menos con tres ruedas directrices. El sistema comprende un medio para elaborar una consigna actual de giro de rueda trasera en función del ángulo de giro de la rueda delantera, de datos de desplazamiento del 30 vehículo, y de una consigna previa de giro de rueda trasera, dicho medio para elaborar una consigna que comprende un módulo de rechazo de perturbación.

En un modo de realización de la invención, dicho medio para elaborar una consigna comprende un observador de estado apto para proporcionar al módulo de rechazo de perturbación una estimación de al menos una variable. Dicha variable 35

puede ser la perturbación experimentada por el vehículo y/o cualquier otra variable cuya medida sea imposible, difícil u onerosa.

En un modo de realización de la invención, dicho observador de estado comprende una entrada de ángulo de giro de rueda delantera, una entrada de datos de desplazamiento del vehículo, y una entrada de consigna anterior de giro de rueda 5 trasera. El sistema presenta una estructura de lazo cerrado, particularmente robusto en funcionamiento.

En un modo de realización de la invención, dicho observador de estado comprende una entrada de velocidad longitudinal del vehículo, una entrada de velocidad de guiñada lateral del vehículo y una salida de estimación de perturbación 10 experimentada por el vehículo.

En un modo de realización de la invención, dicho módulo de rechazo de perturbación comprende una entrada de velocidad longitudinal del vehículo y una entrada de estimación de la perturbación experimentada por el vehículo.

La invención propone igualmente un vehículo provisto de un chasis, de al 15 menos tres ruedas directrices conectadas elásticamente al chasis, y de un sistema de control del giro de rueda trasera directriz, que comprende un medio para elaborar una consigna actual de giro de rueda trasera en función del ángulo de giro de la rueda delantera, de dados de desplazamiento del vehículo, y de una consigna anterior de giro de trasera, comprendiendo dicho medio para elaborar una consigna un módulo de 20 rechazo de perturbación.

La invención se aplica a vehículos de cuatro ruedas, dos delanteras y dos traseras, de tres ruedas, o incluso a vehículos de seis ruedas o más, de las cuales al menos cuatro directrices.

La invención permite a un vehículo adoptar el comportamiento más estable 25 posible cualquiera que sea la solicitación del conductor o el estado de la calzada. Se puede tener en cuenta algunas situaciones susceptibles de generar una pérdida de control del vehículo, como por ejemplo, una evitación de obstáculo simple o doble. La invención permite reducir los riegos de pérdida de control en este tipo de casos, que pueden ser debidas a una respuesta del vehículo inadecuada por ser demasiado viva, 30 no suficientemente amortiguada o incluso poco previsible.

Por otra parte, la invención permite un aumento de la sensación de seguridad, de la comodidad y del placer de conducción.

El sistema de control de las ruedas traseras directrices en un vehículo de cuatro ruedas directrices permite minimizar, teniendo en cuenta la velocidad del 35 vehículo, la respuesta lateral del vehículo a un volantazo del conductor. La

optimización se hace según criterios de seguridad, comodidad y satisfacción de conducción.

La presente invención se comprenderá mejor con el estudio de la descripción detallada de algunos modos de realización, tomados a título de ejemplos en modo alguno restrictivos e ilustrados por los dibujos anexados, en los cuales: 5

-la figura 1 es una vista esquemática de un vehículo equipado con el sistema de control según un aspecto de la invención;

-la figura 2 es un esquema lógico del sistema según un aspecto de la invención;

-la figura 3 es un esquema lógico del sistema según otro aspecto de la 10 invención; y

-la figura 4 es un esquema lógico del sistema según otro aspecto de la invención.

Como se puede ver en la figura 1, el vehículo l comprende uno chasis 2, dos ruedas delanteras directrices 3 y 4 y dos ruedas traseras directrices 5 y 6, estando las 15 ruedas conectadas al chasis 2 por un mecanismo de suspensión no representado.

El vehículo 1 se completa por un sistema de dirección 7 que comprende una cremallera 8 dispuesta entre las ruedas delanteras 3 y 4, un actuador de cremallera 9 capaz de orientar las ruedas delanteras 3 y 4 por medio de la cremallera 8 en función de las órdenes recibidas, de manera mecánica o eléctrica, procedentes de un volante 20 de dirección, no representado, a disposición de un conductor del vehículo.

El sistema de control de ayuda al giro 10 comprende una unidad de control 11, un sensor 12 de la posición de giro de las ruedas delanteras 3 y 4, por ejemplo colocado sobre el actuador 9, un sensor 13 de la velocidad de rotación de las ruedas delanteras que permite determinar la velocidad V del vehículo, un sensor 14 de la 25 velocidad de guiñada lateral vehículo, es decir, de la velocidad de rotación del vehículo alrededor de su centro: de gravedad según un eje vertical, y un sensor 15 de la aceleración lateral en el centro de gravedad del vehículo 

Además, el sistema 10 comprende unos sensores 17 y 18 del ángulo de giro de las ruedas traseras 5 y 6, y unos actuadores 19 y 20 que permiten orientar dichas 30 ruedas traseras 5 y 6. No obstante, un solo sensor 17 y un solo actuador 19 pueden bastar para la detección del ángulo de giro y para la orientación de las ruedas traseras 5 y 6. Los sensores de posición y de velocidad pueden ser del tipo óptico o igualmente magnético, por ejemplo de efecto De Hall, cooperando con un codificador, solidario con una parte móvil mientras que el sensor no gira. 35

La unidad de control 11 puede realizarse bajo la forma de un microprocesador equipado con una memoria viva, una memoria muerta, una unidad central y de interfaces de entrada/salida que permiten recibir información de los sensores y enviar instrucciones, en particular, a los actuadores 19 y 20.

Más concretamente, la unidad de control 11 comprende un bloque de entrada 5 22 que recibe las señales procedentes de los sensores 12 a 14, y en particular, la velocidad del vehículo V, la velocidad de guiñada lateral y el ángulo de las ruedas delanteras α1 (ver figura 2. La velocidad V del vehículo puede obtenerse haciendo la media de la velocidad de las ruedas delanteras o de las ruedas traseras tal como resulta medida por los sensores de un sistema antibloqueo de ruedas. En ese caso, se 10 ha previsto un sensor 13 por rueda, comprendiendo el sistema antibloqueo de ruedas una salida conectada a una entrada de la unidad de control 11 para proporcionar la información de la velocidad del vehículo. Alternativamente, se conecta cada sensor 13 a una entrada de la unidad de control 11, realizando entonces la unidad de control 11 la media de la velocidad de las ruedas. 15

La unidad de control 11 comprende igualmente un observador de estado 23, que permite estimar las informaciones que no son medidas y que son necesarias para el control, en particular, las perturbaciones que actúan sobre el vehículo. EL observador de estado 23 puede construirse, por ejemplo, a partir de un modelo de vehículo de dos ruedas directrices sin oscilación haciendo la hipótesis de que una 20 perturbación d de tipo escalón puede actuar directamente sobre la velocidad de guiñada lateral del vehículo en un intervalo de tiempo finito. Se puede añadir una dinámica que establece un modelo del comportamiento del actuador. La ecuación de estado asociada al modelo extendido por 1a perturbación, es la siguiente:

25

imagen1

en la cual se designa por y la salida considerada, M la masa total del vehículo, Iz la inercia del vehículo alrededor de un eje vertical que pasa por su centro de gravedad, L1 la distancia del centro de gravedad al eje delantero, L2 la distancia del centro de 5 gravedad al eje trasero, L la distancia entre ejes del vehículo igual a Ll+L2, D1 la rigidez de deriva delantera, D2 la' rigidez de deriva trasera, α1 el ángulo de las ruedas delanteras con el eje longitudinal del vehículo α2 el ángulo de consigna de las ruedas traseras, αf2 el ángulo giro real de las ruedas traseras, V la velocidad del vehículo, la velocidad de guiñada lateral, β el ángulo de deriva, y τ el tiempo de respuesta del 10 actuador.

A partir de este modelo, se desarrolla la teoría clásica de los observadores lineales. El observador de estado 23 permite estimar los estados del vehículo y el conjunto de las perturbaciones que actúan sobre el vehículo. El observador de estado puede pues utilizar la siguiente ecuación: 15

imagen1

2ˆˆˆ1001ˆˆfyd

20

con ^ que significa que los valores son estimados, d la perturbación experimentada por el vehículo, y Ko(V) el parámetro de ajuste del observador de estado que evoluciona en función de la velocidad del vehículo. Los cuatro valores estimados, , , y proporcionan una estimación del estado del vehículo que podría ser utilizada por otros elementos de la unidad de control 11. 5 ˆ ˆ 2ˆf ˆd

La unidad de control 11 comprende adicionalmente un bloque 24 de rechazo de perturbación asintótica.

El bloque 24 de rechazo de perturbación asintótica permite hacer la perturbación d inobservable con relación a la salida considerada y del modelo en general la velocidad de guiñada lateral del vehículo 1. El seguimiento de lazo se 10 efectúa sobre la perturbación estimada por el observador de estado 23. La expresión del control es

α2 = - Ga x . Se puede tomar

15 222112221121112112212212*aDLDLMVLDLLLDLLDLDLGVDDLLL

La unidad de control 11 se completa por una salida 27 y un retraso unitario 28. La salida 27 del módulo 24 de rechazo de perturbación forma la salida general de la unidad de control 11 y proporciona la consigna de ángulo de giro α2 de las ruedas 20 traseras del vehículo. El retraso unitario 28 recibe de entrada la consigna de ángulo de giro α2, y lo transmite al bloque de entrada 22.

En un modo de realización ilustrado en la figura 3, la unidad de control 11 es similar a la precedente y comprende además un nódulo 25 de detección de situación que recibe informaciones por unas entradas 26 conectadas a salidas de otros módulos 25 no representados, tales como un módulo de mando de sistema antibloqueo de rueda y un nódulo de mando de antipatinaje de rueda. El módulo 25 de detección de la situación es apto para enviar instrucciones al observador de estado 23 y al bloque 24 de rechazo de perturbación con el fin de permitir una mejor estimación de la perturbación proporcionando al observador de estado 23 una señal representativa 30 por ejemplo de la activación del sistema antibloqueo de rueda. El módulo 25 de detección de la situación es igualmente apto para enviar al bloque 24 de rechazo de

perturbación instrucciones de inhibición cuando la situación detectada es tal que sea deseable que el ángulo de consigna α2 de las ruedas traseras sea nulo.

En los modos de realización ilustrados en las figuras 2 y 3, el ángulo de consigna α2 de giro de las ruedas trasera se proporciona a prévo4, ver figura 4, de traseras es proporcionado a los actuadores 19 y 20 de orientación de las ruedas 5 traseras. Se puede prever además, como se ve en la figura 4, proporcionar el ángulo de consigna α2 de giro de las ruedas traseras a otros sistemas del vehículo, por ejemplo un módulo 29 de control-mando de sistema antibloqueo de rueda a fin de permitir al mencionado módulo 29 tener en cuenta el giro de las ruedas traseras durante la elaboración de estas consignas de frenado, ver figura 4. 10

A título de ejemplo, es entonces posible durante un frenado asimétrico, frenar más o menos las ruedas que presentan la mejor adherencia según que el sistema de ayuda al giro esté disponible o no para compensar el momento de guiñada lateral inducido por tal frenado, asimétrico. Se llega así a mejorar de manera significativa el comportamiento del vehículo en carretera durante el funcionamiento del sistema 15 antibloqueo de la rueda.

A título de variante, se puede prever que el módulo 29 sea un módulo de antipatinaje de las ruedas. Se puede prever igualmente una variante en la cual el sistema comprende un módulo 26 de detección de la situación, como se ilustra en la figura 3, y un módulo de mando 29 de otro sistema, como se ilustra en la figura 4 que 20 recibe el ángulo de consigna α2 de giro de las ruedas traseras.

La invención permite beneficiarse del giro de las ruedas traseras en momentos deseados, en particular, una vez que el vehículo está en movimiento y mejora el comportamiento en carretera del vehículo y la comodidad de conducida que experimenta el conductor. 25

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de control del giro de rueda trasera directriz para un vehículo al menos con tres ruedas directrices, en el cual se estima una perturbación experimentada por el vehículo por medio de un observador de estado, se elabora una 5 consigna actual de giro de rueda trasera a partir de la estimación de la perturbación y de datos de desplazamiento del vehículo, rechazando la perturbación en función de la velocidad longitudinal del vehículo, caracterizado porque el observador de estado comprende una entrada de ángulo de giro de la rueda delantera, una entrada de datos de desplazamiento del vehículo, una entrada de consigna anterior de giro de rueda 10 trasera que haya experimentado un retraso unitario.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual dichos datos de desplazamiento del vehículo comprenden la velocidad longitudinal del vehículo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el cual dichos datos de desplazamiento del vehículo comprenden la velocidad de guiñada lateral del 15 vehículo.
4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual la consigna actual de giro de rueda trasera es elaborada de modo que la perturbación d sea rechazada asintóticamente.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el cual la consigna actual de 20 giro de rueda trasera es elaborada de modo que la perturbación d sea rechazada asintóticamente en caso de activación de un sistema antibloqueo de las ruedas.
6. Procedimiento según la reivindicación 4, en el cual la consigna actual de giro de rueda trasera es elaborada de modo que la perturbación d sea rechazada asintóticamente al producirse la activación de un sistema antipatinaje. 25
7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la consigna actual de giro de rueda trasera se transmite al menos a un módulo de mando de otro sistema.
8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual se elabora una consigna actual de giro de rueda trasera mientras el vehículo 30 está en movimiento.
9. Sistema de control (10) del giro de rueda trasera directriz (5) para un vehículo (1) con al menos tres ruedas directrices, que comprende un medio para elaborar una consigna actual de giro de al menos una rueda trasera (5) en función del ángulo de giro de al menos una rueda delantera (3), de datos de desplazamiento del 35 vehículo, comprendiendo dicho medio para elaborar una consigna un módulo de

rechazo de perturbación (24) y un observador de estado (23) apto para proporcionar al módulo de rechazo de perturbación (24) una estimación de una perturbación experimentada por el vehículo en función del ángulo de giro de la rueda delantera α1 y de los datos de desplazamiento del vehículo, caracterizado porque dicho observador de estado (23) comprende una entrada de ángulo de giro de la rueda delantera, una 5 entrada de datos de desplazamiento del vehículo y una entrada de consigna anterior de giro de rueda trasera proveniente de un retraso unitario (28) y comprendiendo dicho módulo de rechazo de perturbación (24) una entrada de velocidad longitudinal V del vehículo, una entrada de estimación de perturbación experimentada por el vehículo, función de la consigna anterior de giro de la rueda trasera y una salida (27) que 10 proporciona la consigna actual de giro de las ruedas traseras del vehículo, elaborada a partir de la estimación de la perturbación y de datos de desplazamiento del vehículo.
10. Sistema según la reivindicación 9, caracterizado porque dicho observador de estado (23) comprende una entrada de velocidad longitudinal V del 15 vehículo, una entrada de velocidad de guiñada lateral de vehículo y una salida de estimación de perturbación experimentada por el vehículo.
11. Sistema según una de las reivindicaciones 9 ó 10, que comprende adicionalmente un módulo (25) de detección de situación apto para enviar al módulo de rechazo de perturbación (24) instrucciones de inhibición cuando la situación 20 detectada es tal que sea deseable que la consigna actual de giro de rueda trasera sea nula.
12. Sistema según el una de las reivindicaciones 9 a 11 en el cuál el ángulo, de giro de rueda delantera utilizado para la estimación de la perturbación resulta de una orden recibida de manera mecánica o eléctrica con procedencia del volante de 25 dirección del vehículo a disposición del conductor.
13. Vehículo (1) provisto de un chasis (2) y de al menos tres ruedas directrices conectadas elásticamente al chasis (2), caracterizado porque comprende un sistema de control según las reivindicaciones 9 a 12.