FR2752204A1

FR2752204A1 - Procede et dispositif de regulation de la dynamique longitudinale d'un vehicule automobile

Info

Publication number: FR2752204A1
Application number: FR9710209A
Authority: FR
Inventors: Hans Fritz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1996-08-10
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1998-02-13
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: GB2316191A; GB9716597D0; US6098007A; FR2752204B1; DE19632337A1; DE19632337C2; GB2316191B; JPH10114239A

Abstract

Selon ce procédé, on génère, en tant que signal de sortie de régulation, au moins un signal de réglage de la chaîne cinématique en fonction de données d'entrée sur la vitesse ou l'accélération longitudinale de consigne et l'état de roulement réel. A l'aide des données d'entrée amenées, on détermine d'abord des valeurs internes au régulateur pour la vitesse longitudinale de consigne (vci ) et l'accélération longitudinale de consigne (aci ) et on les utilise comme grandeurs d'entrée d'un modèle de dynamique longitudinale inverse du véhicule, à l'aide duquel on détermine, en fonction d'au moins une de ces grandeurs d'entrée, le signal de réglage (Ua ) de la chaîne cinématique comme une grandeur de sortie du modèle de dynamique longitudinale inverse du véhicule. Applicable notamment aux véhicules routiers.

Description

L'invention concerne un procédé de régulation de la dynamique

longitudinale d'un véhicule automobile, selon lequel on génère, en tant que signal de sortie de régulation, au moins un signal de réglage de la chaîne cinématique en fonction de données d'entrée sur la vi-

tesse longitudinale de consigne ou l'accélération longi-

tudinale de consigne, ainsi que sur l'état de roulement réel. Elle concerne également un dispositif pour la régulation de la dynamique longitudinale d'un véhicule automobile, notamment pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant un régulateur de dynamique longitudinale, à l'entrée duquel sont amenées des données sur la vitesse longitudinale de consigne ou l'accélération longitudinale

de consigne et sur l'état de roulement réel et qui dé-

livre au moins un signal de réglage de la chaîne cinéma-

tique à sa sortie.

Dans les systèmes conventionnels de réglage de

la dynamique longitudinale, sous la forme de ce qu'on ap-

pelle des systèmes régulateurs de croisière, en particu-

lier pour véhicules routiers, une vitesse de marche, pou-

vant être spécifiée, est régulée au moyen d'un régulateur de vitesse du fait que ce dernier délivre un signal de réglage, déterminé directement en fonction de l'écart de réglage instantané, à un organe de réglage se trouvant dans la chaîne cinématique, par exemple à un volet des

gaz, afin de ramener l'écart de réglage à zéro par la ré-

gulation. Un système de réglage allant plus loin est dé-

crit dans la demande de brevet soumise à l'Inspection Pu-

blique DE 43 38 399 A1. Dans ce document, afin de par-

faire le respect de la vitesse désirée dans une descente, il est prévu que la puissance de freinage du véhicule est

influençable à travers une unité de commande coordonnée.

On sait que les propriétés de régulation de tels systèmes de réglage de la dymanique longitudinale de véhicules deviennent de moins en moins satisfaisantes à mesure que les vitesses de marche sont plus faibles, ceci

en raison de l'importance croissante du comportement non-

linéaire du véhicule. Cette particularité a son impor-

tance par exemple dans les systèmes de réglage de dis-

tance (par rapport à la voiture qui précède par exemple)

ayant une structure hiérarchique, dans lesquels un cir-

cuit de réglage de la dynamique longitudinale est subor-

donné à un circuit de réglage de distance. Dans le cas d'un dispositif de réglage de distance décrit dans une demande de brevet allemand n 195 23 111.2, non soumise à l'Inspection Publique, on a prévu, pour remédier à ce

problème, un régulateur de distance qui contient un ré-

seau neuronal artificiel qui est entraîné à l'aide d'un

modèle non-linéaire de dynamique longitudinale du véhi-

cule, basé sur un diagramme caractéristique.

En outre, on connaît déjà des procédés et des dispositifs de régulation de la dynamique longitudinale d'un véhicule, qui emploient des modèles non-linéaires de dynamique longitudinale de véhicule sous la forme de ce qu'on appelle des concepts d'observateur. Un tel système

est décrit dans la demande de brevet DE 36 05 117 Ai sou-

mise à l'Inspection Publique. L'observateur sert, selon

ce document, à la génération de coefficients de régula-

teur optimaux, par lesquels des différences de réglage intégrées des grandeurs de réglage - utilisées dans ce document - que sont la vitesse longitudinale et le débit d'air amené au moteur, sont multipliées afin de générer des contributions de changement d'après lesquelles, dans

un composant additionnel de fixation de valeur de réfé-

rence prévu à la suite, sont générés les signaux de ré-

glage pour un papillon des gaz et un dispositif d'injec-

tion de carburant.

L'invention est basée sur le problème technique consistant à fournir un procédé et un dispositif du type mentionné au début, pour la régulation de la dynamique longitudinale d'un véhicule, par lesquels la vitesse de marche ou l'accélération longitudinale puisse être réglée

de manière fiable et avec une précision de régulation sa-

tisfaisante, à la fois à des vitesses de consigne ou réelles élevées et à des vitesses de consigne ou réelles très basses. Pour ce qui concerne le procédé, l'invention apporte ce résultat par le fait que, à l'aide des données

d'entrée amenées, on détermine d'abord des valeurs in-

ternes au régulateur pour la vitesse longitudinale de consigne et l'accélération longitudinale de consigne et on les utilise comme grandeurs d'entrée d'un modèle d'une dynamique longitudinale inverse du véhicule, par lequel, en fonction d'au moins l'une de ces grandeurs d'entrée,

on détermine le signal de réglage de la chaîne cinéma-

tique comme une grandeur de sortie du modèle de dynamique

longitudinale inverse du véhicule.

Pour ce qui concerne le dispositif, l'invention

apporte le résultat recherché par le fait que le régula-

teur de dynamique longitudinale comprend un premier étage pour déterminer des valeurs internes au régulateur pour la vitesse longitudinale de consigne et l'accélération longitudinale de consigne et un second étage, prévu à la

suite du premier, qui utilise les valeurs internes au ré-

gulateur qui lui sont amenées, pour la vitesse longitudi-

nale de consigne et l'accélération longitudinale de

consigne, comme grandeurs d'entrée pour un modèle de dy-

namique longitudinale inverse du véhicule, par lequel il

détermine au moins le signal de réglage de la chaîne ci-

nématique comme un signal de sortie du modèle de dyna-

mique longitudinale inverse du véhicule.

Avec ce procédé et ce dispositif, des valeurs internes au régulateur de la vitesse de consigne et de l'accélération de consigne sont déterminées tout d'abord à partir des données spécifiées à l'entrée, par exemple

par le conducteur ou par un circuit de réglage de dis-

tance hiérarchiquement supérieur, sur la vitesse de consigne ou l'accélération de consigne, ainsi qu'à partir

des données sur l'état de roulement réel, valeurs in-

ternes à partir desquelles est déterminé ensuite, à l'aide d'un modèle de dynamique longitudinale inverse du véhicule, au moins le signal de réglage pour la chaîne cinématique du véhicule. L'état de roulement réel détecté contient au moins des informations sur la vitesse de marche instantanée, c'est-à-dire la vitesse longitudinale réelle, la vitesse de rotation du moteur et/ou le rapport

de transmission utilisé à ce moment de la boîte de vi-

tesses, ainsi que, de préférence, sur l'accélération lon-

gitudinale réelle et la pente instantanée de la chaussée.

Le modèle de dynamique longitudinale inverse du

véhicule renferme des modélisations de composants du vé-

hicule entrant en ligne de compte pour la dynamique lon-

gitudinale, telles que des modélisations du moteur, de la boîte de vitesses, qui est le plus souvent automatique,

de l'essieu arrière et du système de freinage, l'inver-

sion d'un modèle approprié de dynamique longitudinale du

véhicule procurant, à l'aide de signaux de réglage appli-

qués au côté entrée pour la chaîne cinématique et, éven-

tuellement, le système de freinage, les valeurs instanta-

nées coordonnées pour la vitesses longitudinale et l'ac-

célération longitudinale. Un tel modèle non-linéaire de la dynamique longitudinale d'un véhicule est décrit par exemple dans la demande de brevet allemand n0 195 23 111.2, non soumise à l'Inspection Publique, à laquelle il est

fait référence ici.

De cette manière, il devient possible de réali-

ser une régulation fiable de la vitesse longitudinale ou de l'accélération longitudinale à la fois dans la gamme

des vitesses de marche élevées et dans la gamme des vi-

tesses de marche basses. En cas de mise en oeuvre de ce procédé et de ce dispositif comme une partie subordonnée

d'une régulation de distance, cette dernière est simpli-

fiée et perfectionnée puisque le circuit de réglage subordonné se charge du comportement non-linéaire du véhicule, si bien que, pour la conception du régulateur de distance hiérarchiquement supérieur, on peut partir d'un comportement linéaire du véhicule, y compris dans la gamme des basses vitesses. Un perfectionnement du procédé, applicable à un véhicule automobile équipé d'une boîte de vitesses automatique, prévoit que le procédé comporte une ou plusieurs des étapes suivantes pour déterminer le signal de réglage de la chaîne cinématique et, facultativement, un signal de réglage du système de freinage: - la détermination, en fonction d'au moins l'une des grandeurs que sont la vitesse longitudinale de consigne interne au régulateur, l'accélération longitudinale de

consigne interne au régulateur, le rapport de transmis-

sion utilisé de la boîte de vitesses et la pente de la chaussée, d'un couple résistant à la marche et d'un couple d'accélération, ainsi que la détermination du couple de commande de roue de consigne nécessaire à cet effet et d'une vitesse de rotation de roue de consigne,

- la détermination, en fonction du rapport de transmis-

sion utilisé de la boîte de vitesses, du couple de com-

mande de roue de consigne et de la vitesse de rotation de roue de consigne, d'un couple de turbine de consigne et d'une vitesse de rotation de turbine de consigne pour un

convertisseur de couple d'une boîte de vitesses automa-

tique,

- la détermination, basée sur un diagramme caractéris-

tique, du rapport entre le couple de turbine et le couple

moteur en fonction du rapport entre la vitesse de rota-

tion de turbine et la vitesse de rotation de moteur,

- la détermination, basée sur un diagramme caractéris-

tique, du couple moteur en régime de poussée en fonction de la vitesse de rotation du moteur,

- la détermination d'un couple de turbine minimal pou-

vant être produit par le moteur en régime de poussée sur le côté turbine du convertisseur de couple, à partir du

produit du rapport de couple instantané et du couple mo-

teur en poussée, la vitesse de rotation de moteur néces-

saire à la détermination - basée sur un diagramme carac-

téristique - du couple moteur en poussée étant supposée égale à la vitesse de rotation de turbine de consigne, - la détermination facultative d'un couple de turbine de consigne modifié et d'un signal de commande binaire du système de freinage en fonction d'une comparaison entre le couple de turbine de consigne et le couple de turbine minimal, de la valeur valable jusqu'alors du signal de commande binaire, ainsi que du signe du couple de turbine de consigne,

- la détermination, basée sur un diagramme caractéris-

tique, d'un couple moteur de consigne et d'une vitesse de rotation de moteur de consigne en fonction d'au moins l'une des grandeurs que sont le couple de turbine de consigne ou le couple de turbine de consigne modifié et la vitesse de rotation de turbine de consigne et

- la génération du signal de réglage de la chaîne ciné-

matique en fonction d'au moins l'une des grandeurs que

sont le couple moteur de consigne et la vitesse de rota-

tion de moteur de consigne.

Un dispositif perfectionné en conséquence est

caractérisé en ce que le second étage du régulateur com-

prend une unité pour déterminer un couple de commande de roue de consigne et une vitesse de rotation de roue de

consigne, une unité, prévue à la suite d'elle, pour dé-

terminer un couple de turbine de consigne et une vitesse de rotation de turbine de consigne, une unité, prévue à

la suite de cette dernière, pour déterminer le renverse-

ment traction/poussée (passage du régime de traction au régime de poussée ou inversement) et, à la suite de cette dernière, une unité pour générer le signal de réglage de la chaîne cinématique, ainsi que, en parallèle avec

celle-ci, facultativement, une unité pour générer un si-

gnal de réglage du système de freinage.

Ces perfectionnements du procédé et du disposi-

tif comprennent une conception du modèle de dynamique longitudinale inverse du véhicule par laquelle on peut obtenir une haute précision de la régulation de dynamique longitudinale pour un véhicule automobile équipé d'une transmission automatique possédant, de façon classique, un convertisseur de couple et une boîte de vitesses à

rapports étagés.

Un autre perfectionnement du dispositif prévoit que le régulateur de dynamique longitudinale détermine et délivre en plus, à partir des données d'entrée et au

moyen de son second étage, un signal de réglage du sys-

tème de freinage. Dans ce cas, le système de freinage est

également inclu dans la régulation de la dynamique longi-

tudinale.

Des variantes de réalisation du dispositif se-

lon l'invention prévoient que le régulateur de dynamique longitudinale est conçu comme un régulateur de vitesse,

auquel cas un algorithme de réglage de la vitesse est im-

plémenté dans son premier étage, ou comme un régulateur

d'accélération, auquel cas un algorithme de réglage d'ac-

célération est implémenté dans son premier étage. Dans ces variantes, le dispositif de réglage de la dynamique longitudinale comporte donc, en tant que régulateur de dynamique longitudinale, soit un régulateur de vitesse, soit un régulateur d'accélération, avec chaque fois une

loi de réglage implémentée dans le premier étage.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront plus clairement de la description

qui va suivre de modes de réalisation préférés, mais nullement limitatifs, de l'invention, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif de régulation de la dynamique longitudinale d'un véhicule automobile avec un régulateur biétagé contenant un modèle de dynamique longitudinale inverse du véhicule; - la figure 2 est un schéma fonctionnel des composants du modèle de dynamique longitudinale à la base du régulateur selon la figure 1; - la figure 3 est un schéma fonctionnel de la partie du modèle de dynamique longitudinale de figure 2 se rapportant à une transmission automatique possédant un convertisseur de couple et un essieu arrière moteur; - la figure 4 est un schéma fonctionnel plus

détaillé du second étage du régulateur du dispositif se-

lon la figure 1; et

- la figure 5 est un organigramme pour illus-

trer la détermination d'un renversement traction/poussée effectuée dans le second étage du régulateur de dynamique

longitudinale de la figure 1.

Le dispositif représenté sur la figure 1 pour

réguler la dynamique longitudinale d'un véhicule automo-

bile comporte un régulateur de dynamique longitudinale 1

encadré en trait discontinu, qui est conçu comme un régu-

lateur de vitesse ou, en variante, comme un régulateur d'accélération. Il va de soi que le régulateur 1 peut au besoin être conçu aussi comme un régulateur commutable

pour qu'il puisse fonctionner comme un régulateur de vi-

tesse dans un premier mode de fonctionnement et comme un

régulateur d'accélération dans un second mode de fonc-

tionnement. Le régulateur 1 est à deux étages; un algo-

rithme de réglage approprié est implémenté dans un pre-

mier étage 2 et un modèle de dynamique longitudinale in-

verse du véhicule est implémenté dans un second étage 3.

Le régulateur 1 est précédé d'une unité d'introduction de

valeur de consigne 4 qui transmet au régulateur 1 une va-

leur de consigne de dynamique longitudinale Sw, spécifiée ou fournie par le conducteur ou par un circuit de réglage de distance hiérarchiquement supérieur. Au cas o le régulateur 1 est conçu comme un régulateur de vitesse, il s'agit d'une valeur de consigne de vitesse longitudinale;

au cas o il est conçu comme un régulateur d'accéléra-

tion, il s'agit d'une valeur de consigne d'accélération longitudinale. Il va de soi que cette valeur de consigne de dynamique longitudinale Sw spécifiée peut être fournie

de façon variable dans le temps.

Un système de capteurs 5 approprié fournit aux deux étages 2, 3 du régulateur des informations Z sur l'état de roulement instantané, c'est-à-dire sur l'état de fonctionnement du véhicule. De ces informations fait partie au moins l'une des grandeurs représentées par la

vitesse de marche réelle, la vitesse de rotation du mo-

teur et le rapport de transmission instantanée d'une boîte de vitesses automatiques présente dans le véhicule,

ainsi que, de préférence, les grandeurs que sont l'accé-

lération longitudinale réelle et la pente réelle de la chaussée. Le premier étage 2 du régulateur, contenant l'algorithme de réglage, fournit, à partir des grandeurs

d'entrée amenées, une vitesse de marche de consigne in-

terne au régulateur vci et une accélération longitudinale de consigne interne au régulateur a0i, lesquelles sont envoyées à l'étage 3 suivant du régulateur, contenant le modèle de dynamique longitudinale inverse du véhicule. A

partir de ces valeurs internes, le second étage 3 du ré-

gulateur détermine, en tenant compte des informations Z

sur l'état de roulement qui lui sont amenées par le sys-

tème de capteurs 5, d'une part, un signal de réglage Ua de la chaîne cinématique, qui est appliqué à un organe de

réglage 6 de la chaîne cinématique, d'autre part, un si-

gnal de réglage Ub du système de freinage, lequel est ap-

pliqué à un organe de réglage 7 du système de freinage.

Dans le mode de fonctionnement comme régulateur de vitesse, un algorithme de réglage peut être implémenté

dans le premier étage 2 du régulateur, auquel cas la vi-

tesse de marche de consigne interne au régulateur vi correspond à la vitesse de marche de consigne fournie de l'extérieur (Sw x vo), et l'accélération longitudinale de

consigne interne au régulateur aci s'obtient comme quo-

tient de l'écart de réglage de vitesse vdiff, c'est-à-dire de la différence entre la vitesse longitudinale de

consigne vco et la vitesse longitudinale réelle vré, di-

visé par un paramètre de régulateur Tv pouvant être spé-

cifié. Une variante de mise en oeuvre particulièrement avantageuse consiste à former la vitesse de marche de consigne interne au régulateur vci comme la somme de la vitesse longitudinale de consigne voe spécifiée à partir de l'extérieur et d'un terme additionnel supplémentaire

qui est lui-même composé de la somme des fractions pro-

portionnelle, intégrale et différentielle de l'écart de réglage de vitesse vdiff, ce qui revient à dire que vci = VCO + Kpv ' vdiff + Kiv Y, (vdiff) + Kdv (vdiff)/dt o Kpv, Kiv et Kdv sont des paramètres de régulateur à

fixer en fonction du type de véhicule et des besoins aux-

quels doit répondre le circuit de réglage.

Au cas o le régulateur de dynamique longitudi-

nale 1 a la fonction d'un régulateur d'accélération, son premier étage 2 peut contenir un algorithme de réglage

selon lequel l'accélération longitudinale de consigne in-

terne au régulateur aci correspond à l'accélération lon-

gitudinale de consigne spécifiée de l'extérieur (Sw = aco)

et la vitesse longitudinale de consigne interne au régu-

lateur vci s'obtient comme la somme de la vitesse longi-

tudinale réelle vré et produit de l'accélération longitu-

dinale de consigne aco fournie de l'extérieur et d'un pa-

ramètre de régulateur Ta pouvant être spécifié en consé-

quence. Une variante de mise en oeuvre particulièrement

avantageuse prévoit, pour le mode de réglage de l'accélé-

ration, un algorithme de réglage selon lequel la diffé-

rence de réglage de l'accélération longitudinale adff,

c'est-à-dire la différence entre l'accélération longitu-

dinale de consigne fournie de l'extérieur 'a, et l'accé-

lération longitudinale réelle ar, est formée d'abord et

l'accélération longitudinale de consigne interne au régu-

lateur aci est formée ensuite comme somme de l'accéléra- tion longitudinale de consigne ao fournie de l'extérieur

et des fractions proportionnelle, intégrale et différen-

tielle de l'écart de réglage de l'accélération longitudi-

nale auff. La vitesse longitudinale de consigne interne

au régulateur v0i peut ensuite être déterminée par inté-

gration de l'accélération longitudinale de consigne in-

terne au régulateur aói, ce qui revient à dire que s'ap-

pliquent les relations suivantes: aci = aco + KPa adiff + Kia, (adiff) + Kda - d (adiff)/dt vci = vci + Ta - aci o Ta, Kpa, Kia et Kda sont de nouveau des paramètres de

régulateur à ajuster de façon adéquate.

Le modèle de dynamique longitudinale inverse du

véhicule, implémenté dans le second étage 3 du régula-

teur, est basé sur un modèle de dynamique longitudinale du véhicule dont les composants essentiels sont illustrés par les figures 2 et 3. Le signal de réglage Ua de la chaîne cinématique et le signal de réglage Ub du système de freinage servent de grandeurs d'entrée de l'unité de modèle de dynamique longitudinale 8, encadrée en trait

discontinu sur la figure 2 et contenant le modèle de dy-

namique longitudinale de base. Le signal de réglage Ua de la chaîne cinématique est appliqué à une unité de modèle de moteur 9 prévue à l'entrée et qui détermine à partir de ce signal le couple moteur Mm délivré par le moteur et la vitesse de rotation du moteur nm en tant que grandeurs d'entrée pour une unité de modèle de boîte automatique et d'essieu arrière 10 prévue à la suite. A partir de ces grandeurs, l'unité 10 détermine le couple de commande de

roue Mr appliqué aux roues motrices et la vitesse de ro-

tation de roue nr coordonnée. Parallèlement, une unité de modèle de système de freinage 11 détermine, à partir du signal de réglage Ub amené du système de freinage, un couple de freinage Mb correspondant. A partir du couple de freinage Mb, du couple de commande de roue Mr et de la vitesse de rotation de roue nr, une unité de modèle de

commande de roue 12, prévue du côté de la sortie, déter-

mine, en tenant compte du couple résistant à la marche externe Mw, lequel comprend des forces de résistance de l'air, des forces dues à la pente de la chaussée et des forces de résistance au roulement, les grandeurs d'état de roulement que sont la vitesse longitudinale vré et

l'accélération longitudinale aré.

La figure 3 représente de façon plus détaillée les composants pour la modélisation de la transmission automatique, constituée d'un convertisseur de couple et d'une boîte de vitesses à rapports étagés, et de l'essieu arrière. La modélisation du convertisseur de couple est réalisée par deux composants 13, 14 montés en série du côté de l'entrée, le convertisseur de couple étant supposé correspondre à un accouplement hydrodynamique dans lequel les couples sont transmis par un liquide entre une roue de pompe et une roue de turbine. La modélisation des processus dans le convertisseur de

couple s'effectue essentiellement à l'aide de deux carac-

téristiques non-linéaires pour déterminer d'une part le couple Mp absorbé par la pompe et d'autre part le couple Mt délivré par la turbine. Il faut pour cela que soit connu le rapport nv de la vitesse de rotation de turbine nt divisée par la vitesse de rotation de pompe np. Comme la pompe est reliée directement au moteur, sa vitesse de rotation np correspond à la vitesse de rotation du moteur nm. Le composant de modèle de convertisseur 13, se trouvant à l'entrée, contient la caractéristique de convertisseur pour le couple Mp absorbé par la pompe en fonction du rapport de vitesse turbine/pompe nv et du carré de la vitesse de rotation du moteur nm. Le composant de modèle de convertisseur 14, prévu à la suite, contient la caractéristique de convertisseur pour le rapport p = Mt/Mp du couple de turbine Mt et du couple de pompe Mp en fonction du rapport de vitesse turbine/pompe nv. Pour l'obtenir, l'information de la vitesse de turbine nt est couplée en réaction à l'entrée des deux unités de modèle de convertisseur 13, 14 et l'information de vitesse du moteur nm est appliquée en parallèle à ces deux unités 13, 14. Un composant de modèle 15, prévu à la suite, du côté de la sortie, détermine le rapport total de transmission itot résultant du rapport ig de la boite de vitesses et du rapport id de l'engrenage de l'essieu arrière, et établit, à partir du résultat, le couple de commande de roue Mr au moyen de l'information amenée sur le couple de turbine Mt ainsi que la vitesse de rotation de roue nr au moyen de l'information amenée concernant la vitesse de rotation de

la turbine mt.

La réalisation du dispositif de réglage de dy-

namique longitudinale selon la figure 1 et la mise en

oeuvre du procédé de réglage par ce dispositif sont ba-

sées sur une inversion de la chaîne d'action décrite en référence aux figures 2 et 3 du fait que, à partir d'une valeur de consigne Sw spécifiée - il peut s'agir au choix

de la vitesse longitudinale de consigne vóo ou de l'accé-

lération longitudinale de consigne aco -, les valeurs de consigne internes au régulateur vci, aci pour la vitesse

longitudinale et l'accélération longitudinale sont déter-

minées à l'aide d'un algorithme de réglage adéquat, va-

leurs à partir desquelles sont formés ensuite, à l'aide du modèle de dynamique longitudinale inverse du véhicule, les signaux de réglage Ua, Ub pour les organes de réglage

6, 7 de la chaîne cinématique ou du système de freinage.

La figure 4 représente plus en détail la partie du dispositif selon la figure 1 se rapportant au modèle

de dynamique longitudinale inverse du véhicule, c'est-à-

dire le second étage 3 du régulateur. Comme on peut le voir sur cette figure, ce second étage 3 contient, côté

entrée, une unité 16 pour déterminer un couple de com-

mande de roue de consigne Mrc et une vitesse de rotation de roue de consigne n, une unité 17 prévue à sa suite pour déterminer un couple de turbine de consigne Mtc et une vitesse de rotation de turbine de consigne ntc pour le convertisseur de couple de la boîte automatique, une

unité 18 prévue à la suite de cette dernière pour déter-

miner si le véhicule est en régime de traction ou en ré-

gime de poussée, unité qui détermine un couple de turbine de consigne modifié Mtc et un signal de commande binaire de système de freinage Sb, de même que, à la suite de cette dernière, en parallèle entre elles, une unité de

* commande de chaîne cinématique 19 et une unité de com-

mande de système de freinage 20. L'unité de commande de chaîne cinématique 19 détermine le signal de réglage Ua de la chaîne cinématique en fonction du couple de turbine de consigne modifié Mt, et de la vitesse de rotationde turbine de consigne ntc amenée, tandis que l'unité de commande de système de freinage 20 génère le signal de réglage Ub du système de freinage en fonction du signal

de commande binaire Sb, ainsi que de l'accélération lon-

gitudinale réelle aré et de l'accélération longitudinale

de consigne interne au régulateur aci qui a été détermi-

née.

Plus en détail, l'unité 16 côté entrée du se-

cond étage 3 du régulateur détermine, à l'aide des gran-

deurs d'entrée que sont la vitesse de marche réelle vré, le rapport de transmission ig utilisé à ce moment et la pente de la chaussée as, grandeurs qui lui sont amenées directement par le système de capteurs 5 ou à travers le premier étage 2 du régulateur, prévu en amont, des valeurs coordonnées à la vitesse de marche de consigne vci interne ou régulateur et à l'accélération longitudinale de consigne aci interne au régulateur pour le couple de commande de roue de consigne Mró et la vitesse de rotation de roue de consigne nrc selon les relations suivantes: MF = R [(froul cos(%s) + sin (as)) m - g + f1 vci vci] MBs = R m aci + (Jv + Jh) aci/R Mrc = MF + MB nrc = Vci/2 'n' R, o MFs est le couple résistant à la marche, MS le couple d'accélération, R le rayon de la roue, froul le coefficient de résistance au roulement, fl le coefficient

de résistance à l'air, m la masse du véhicule, g l'accé-

lération terrestre, JV le moment d'inertie des roues avant et Jh le moment d'inertie de toutes les parties du mécanisme de propulsion rapporté aux roues arrière. Dans ce processus, on exploite le fait connu, décrit par

exemple dans le livre de M. Mitschke, Dynamik der Kraft-

fahrzeuge, tome A, Antrieb und Bremsung, Springer-Verlag (1988), selon lequel le couple de commande de roue Mr

peut être déterminé comme la somme du couple de résis-

tance à la marche (Mw) et du couple de résistance à

l'accélération (MB)-

A l'unité 17 prévue à la suite, sont amenées les valeurs déterminées pour le couple de commande de roue de consigne Mrs et la vitesse de rotation de roue de consigne nrs, ainsi que, par le système de capteurs 5, le

rapport de transmission de la boîte ig utilisé à ce mo-

ment. Ensemble avec le rapport de transmission constant

id de l'engrenage de l'essieu arrière, cette unité 17 dé-

termine alors le couple de turbine de consigne Mtc et la vitesse de rotation de turbine de consigne nt du convertisseur de couple de la boîte automatique selon les relations: Mtc = mrs+/(ig id) ntc = nrc * ig - id Les valeurs pour le couple de turbine de consigne Mtc et la vitesse de rotation de turbine de consigne ntc sont envoyées à l'unité 18 prévue à la suite, laquelle reçoit en outre du système de capteurs 5 en tant qu'informations d'entrée, la vitesse instantanée vré du véhicule, le rapport de transmission instantané ig et la vitesse de rotation instantanée nm du moteur. Cette unité

18 du second étage 3 du régulateur empêche que le papil-

lon des gaz soit ouvert en même temps qu'un freinage est déclenché. Dans ce but, elle procède selon un processus

montré plus en détail par la figure 5.

Dans un premier pas 21, l'unité 18 détermine

d'abord le rapport de vitesse réel nv à partir des si-

gnaux amenés de la vitesse longitudinale réelle vré, du rapport de transmission utilisé ig et de la vitesse de rotation du moteur nm, puis elle détermine, à l'aide de

la caractéristique de convertisseur de couple correspon-

dante, le rapport instantané l du couple de turbine Mt au couple de pompe Mp. Dans un pas 22 suivant, le couple de poussée de moteur fs coordonné à la vitesse de rotation

de consigne de la turbine ntc est multiplié par ce rap-

port de couple A, ce qui représente le couple de turbine minimal Mtm réalisable par le moteur en régime de poussée sur le côté turbine du convertisseur de couple. Dans un pas d'interrogation 23 suivant, l'unité 18 vérifie si le

couple de turbine de consigne Mt, nécessaire est plus pe-

tit que ce couple de turbine minimal Mt réalisable par le moteur à travers le convertisseur. Si cela est le cas, ce qui signifie que le couple de poussée du moteur agissant à travers le convertisseur de couple de la boîte automatique ne suffit pas à la décélération désirée du véhicule, le signal de commande binaire Sb est mis, dans un pas 24 suivant, à la valeur "un", ce qui indique à l'unité de commande de système de freinage 20 qu'une opé-

ration de freinage doit être activée. Le couple de tur-

bine de consigne modifié Mt^^ reçoit simultanément la va-

leur du couple de turbine minimal Mt calculé.

Au cas o la réponse au pas d'interrogation précité 23 du couple moteur est négative, il est vérifié,

dans un pas d'interrogation 25 consécutif, d'après la va-

leur du signal de commande binaire Sb, si une opération de freinage a déjà été activée. Si tel n'est pas le cas, le système de freinage reste désactivé, c'est-à-dire le signal de commande binaire Sb reste à zéro et le couple de turbine de consigne Mt, est transmis à l'état inchangé

comme couple de turbine de consigne modifié Mt^ (pas 26).

Par contre, si la réponse à l'interrogation précitée est affirmative, il est vérifié, dans un pas d'interrogation

27 consécutif, si le couple de turbine de consigne Mt.

nécessaire est négatif. Si cela est le cas, le signal de commande binaire Sb reste à la valeur "un", le système de

freinage reste par conséquent actif, et le couple de tur-

bine de consigne modifié Mtm est ramené de nouveau à la

valeur du couple de turbine minimal Mt calculé (pas 28).

Dans le cas contraire, le signal de commande binaire Sb est mis à "zéro", le système de freinage est désactivé de ce fait, et le couple de turbine de consigne Mtc est transmis à l'état inchangé comme couple de turbine de

consigne modifié Mt^^ (pas 29).

Comme on peut le voir sur la figure 4, l'unité de commande 20 du système de freinage génère, chaque fois en vue de l'activation ou de la désactivation appropriée du système de freinage, le signal de réglage Ub de ce système en fonction de la valeur du signal de commande binaire Sb, de l'accélération longitudinale de consigne

interne au régulateur aci et de l'accélération longitudi-

nale réelle aré fournie par le système de capteurs 5.

L'unité 18 de détermination du régime de traction ou de poussée, envoie en outre, à l'unité 19 générant le signal

de réglage Ua de la chaîne cinématique, le couple de tur-

bine de consigne modifié Mtc et la vitesse de rotation de turbine de consigne Mt.. A partir de ces valeurs, l'unité

19 détermine un couple moteur de consigne M> et une vi-

tesse de moteur de consigne n,. Ceci n'est pas très

simple parce que les deux caractéristiques de convertis-

seur de couple mentionnées plus haut ne sont pas appli-

cables directement; en effet, ces caractéristiques sont

encore en attente des grandeurs d'entrée que sont le rap-

port de vitesse de consigne et la vitesse de rotation de

consigne n, du moteur qui est en fait encore à détermi-

ner. Cette difficulté est résolue du fait qu'à partir des

deux caractéristiques de convertisseur, on forme une nou-

velle caractéristique qui ne dépend plus que du rapport de vitesse (tc, = nt!/n) et non plus de la vitesse de consigne n, recherchée du moteur. Par l'égalisation des couples de pompe des deux caractéristiques d'origine, on obtient la nouvelle caractéristique, laquelle décrit une

fonction réversible, de sorte qu'elle permet de détermi-

ner, à partir du couple de turbine de consigne modifié Mt, connu et de la vitesse de rotation de turbine de consigne nt,, le rapport de vitesse de consigne oCO et, par conséquent, la vitesse de consigne recherchée n, du moteur. A partir du couple de turbine de consigne modifié Mt^, le couple moteur de consigne M recherché peut être déterminé à l'aide de la deuxième caractéristique de convertisseur t d'origine. A partir d'au moins l'une des grandeurs représentées par le couple moteur de consigne M= et la vitesse de rotation de consigne n du moteur, l'unité 19 du second étage 3 du régulateur détermine

alors le signal de réglage Ua de la chaîne cinématique.

Suivant la nature du moteur présent dans le véhicule et de l'organe de réglage, ce signal de réglage Ua peut

être, par exemple, le couple moteur de consigne MN lui-

même, une position de consigne du papillon des gaz ou une

quantité de carburant à injecter.

Dans l'ensemble, la description qui précède

d'un exemple de réalisation de l'invention et de modifi-

cations possibles de cet exemple, montre que l'invention apporte un procédé et un dispositif de régulation de la dynamique longitudinale d'un véhicule qui tiennent déjà

compte, à l'intérieur même de la régulation, du comporte-

ment dynamique non-linéaire, ayant un intérêt particulier dans la gamme des basses vitesses de marche, et offrent ainsi des propriétés de régulation favorables précisément

dans la gamme des basses vitesses de marche aussi.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de régulation de la dynamique longi-

tudinale d'un véhicule automobile, selon lequel on gé-

nère, en tant que signal de sortie de régulation, au moins un signal de réglage (Ua) de la chaîne cinématique

en fonction de données d'entrée sur la vitesse longitudi-

nale de consigne (vco) ou l'accélération longitudinale de consigne (ao), ainsi que sur l'état de roulement réel,

caractérisé en ce que, à l'aide des données d'entrée ame-

nées, on détermine d'abord des valeurs internes au régu-

lateur pour la vitesse longitudinale de consigne (vci) et l'accélération longitudinale de consigne (aci) et on les

utilise comme grandeurs d'entrée d'un modèle d'une dyna-

mique longitudinale inverse du véhicule, par lequel, en fonction d'au moins l'une de ces grandeurs d'entrée, on

détermine le signal de réglage (Ua) de la chaîne cinéma-

tique comme une grandeur de sortie du modèle de dynamique

longitudinale inverse du véhicule.

2. Procédé selon la revendication 1 pour un vé-

hicule automobile équipé d'une transmission automatique,

caractérisé en outre par une ou plusieurs des étapes sui-

vantes pour déterminer le signal de réglage (Ua) de la

chaîne cinématique et, facultativement, un signal de ré-

glage (Ub) du système de freinage: - la détermination, en fonction d'au moins l'une des grandeurs que sont la vitesse longitudinale de consigne interne au régulateur (vci), l'accélération longitudinale de consigne interne au régulateur (aci), le rapport de transmission utilisé de la boîte de vitesses (ig) et la pente de la chaussée (as), d'un couple résistant à la marche (MFs) et d'un couple d'accélération (MBS), ainsi que la détermination du couple de commande de roue de consigne (Mrc) nécessaire à cet effet et d'une vitesse de rotation de roue de consigne (nrc),

- la détermination, en fonction du rapport de transmis-

sion utilisé de la boîte de vitesses (ig), du couple de commande de roue de consigne (Mrc) et de la vitesse de

rotation de roue de consigne (nrc), d'un couple de tur-

bine de consigne (Mtc) et d'une vitesse de rotation de turbine de consigne (Mtc) pour un convertisseur de couple d'une transmission automatique,

- la détermination, basée sur un diagramme caractéris-

tique, du rapport (<) entre le couple de turbine (Mt) et

le couple moteur (Mm) en fonction du rapport entre la vi-

tesse de rotation de turbine (nt) et la vitesse de rota-

tion du moteur (nm),

- la détermination, basée sur un diagramme caractéris-

tique, du couple moteur (Mm) en régime de poussée en fonction de la vitesse de rotation de moteur (nm), - la détermination d'un couple de turbine minimal (Mtm) pouvant être produit par le moteur en régime de poussée sur le côté turbine du convertisseur de couple, à partir du produit du rapport de couple (t) instantané et du

couple moteur en poussée, la vitesse de rotation de mo-

teur (nm) nécessaire à la détermination - basée sur un diagramme caractéristique - du couple moteur en poussée étant supposée égale à la vitesse de rotation de turbine de consigne (ntc), - la détermination facultative d'un couple de turbine de consigne modifié (Mtm) et d'un signal de commande binaire (Sb) du système de freinage en fonction d'une comparaison entre le couple de turbine de consigne (Mt,) et le couple de turbine minimal (Mt,), de la valeur valable jusqu'alors du signal de commande binaire, ainsi que du signe du couple de turbine de consigne (MtC),

- la détermination, basée sur un diagramme caractéris-

tique, d'un couple moteur de consigne (Mm) et d'une vi-

tesse de rotation de moteur de consigne (nu) en fonction

d'au moins l'une des grandeurs que sont le couple de tur-

bine de consigne (Mts) ou le couple de turbine de

consigne modifié (Mtc) et la vitesse de rotation de tur-

bine de consigne (ntc) et - la génération du signal de réglage (Ua) de la chaîne cinématique en fonction d'au moins l'une des grandeurs que sont le couple moteur de consigne (M.) et la vitesse

de rotation de moteur de consigne (n-).

3. Dispositif de régulation de la dynamique

longitudinale d'un véhicule automobile, comprenant un ré-

gulateur de dynamique longitudinale (1), à l'entrée du-

quel sont amenées des données sur la vitesse longitudi-

nale de consigne (vo) ou l'accélération longitudinale de

consigne (aco) et sur l'état de roulement réel et qui dé-

livre au moins un signal de réglage (Ua) de la chaîne ci-

nématique à sa sortie, caractérisé en ce que le régula-

teur de dynamique longitudinale (1) comprend un premier

étage (2) pour déterminer des valeurs internes au régula-

teur pour la vitesse longitudinale de consigne (vói) et

l'accélération longitudinale de consigne (ai) et un se-

cond étage (3), prévu à la suite du premier, qui utilise les valeurs internes au régulateur qui lui sont amenées,

pour la vitesse longitudinale de consigne et l'accéléra-

tion longitudinale de consigne, comme grandeurs d'entrée

pour un modèle de dynamique longitudinale inverse du vé-

hicule, par lequel il détermine au moins le signal de ré-

glage (Ua) de la chaîne cinématique comme un signal de sortie du modèle de dynamique longitudinale inverse du véhicule.

4. Dispositif selon la revendication 3 pour un

véhicule automobile équipé d'une transmission automa-

tique, caractérisé en outre en ce que le second étage (3) du régulateur comprend une unité (16) pour déterminer un

couple de commande de roue de consigne (Mrc) et une vi-

tesse de rotation de roue de consigne (nrc), une unité (17), prévue à la suite d'elle, pour déterminer un couple de turbine de consigne (Mt,) et une vitesse de rotation de turbine de consigne (ntc), une unité ((18), prévue à la suite de cette dernière, pour déterminer le renversement traction/poussée et, à la suite de cette dernière, une unité (19) pour générer le signal de réglage (ua) de la chaîne cinématique, ainsi que, en parallèle avec celle-ci, facultativement, une unité (20) pour générer un signal de

réglage (Ub) du système de freinage.

5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en outre en ce que le régulateur de dynamique longitudinale (1) détermine et délivre en plus, à partir des données d'entrée et au moyen de son second étage (3),

un signal de réglage (Ub) du système de freinage.

6. Dispositif selon une des revendications 3 à

5, caractérisé en outre en ce que le régulateur de dyna-

mique longitudinale (1) est conçu comme un régulateur de

vitesse, un algorithme de réglage de vitesse étant implé-

menté dans son premier étage (2).

7. Dispositif selon une des revendications 3 à

5, caractérisé en outre en ce que le régulateur de dyna-

mique longitudinale (1) est conçu comme un régulateur d'accélération, un algorithme de réglage d'accélération

étant implémenté dans son premier étage (2).