FR2807717A1 - Procede et dispositif pour la regulation adaptative de la distance et/ou de la vitesse d'un vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Procédé et dispositif de régulation adaptative de la distance et/ ou de la vitesse de déplacement d'un véhicule. Dans un premier mode de fonctionnement, on commande le moteur (14) et dans un second mode de fonctionnement on commande le frein du véhicule en fonction d'une grandeur (aCons) représentant l'accélération. La grandeur (aCons) est formée et/ ou limitée au moins à partir d'une valeur de base (aBaseMax, aBaseMin).
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de régulation
adaptative de la distance et/ou de la vitesse de déplacement
d'un véhicule automobile, selon lequel, dans un premier mode de fonc-
tionnement on commande le moteur du véhicule et dans un second mode de fonctionnement on commande le frein du véhicule en fonction d'une
grandeur représentant une accélération.
Les systèmes de régulation de ce type sont par exemple ap-
pelés systèmes ACC (" Adaptative-Cruise-Control ") ou systèmes de com-
mande de vitesse de croisière adaptative.
Etat de la technique Selon le document SAE-Paper 961010 (SAE Technical Paper
Series 961010, international Congress & Exposition, Detroit, 26-29 Fé-
vrier 1996, " Adaptive Cruise Control System - Aspects an Development
Trends " Winner, Witte, Uhler, Lichtenberg, Robert Bosch GmbH), on con-
naît un système ACC utilisant un radar. Pour cela, le capteur radar à ob-
jectifs multiples est installé à l'avant d'un véhicule pour déterminer les intervalles et les vitesses relatives de véhicule en amont. Les données fournies par le système radar sont appliquées par un bus à une unité de commande. Cette unité de commande détermine une demande d'accélération correspondant aux données radar fournies et à la demande du conducteur; cette demande d'accélération est transmise à une unité
de régulation longitudinale.
L'unité de régulation longitudinale commande les action-
neurs en fonction de la demande d'accélération de l'unité de commande.
Les actionneurs peuvent être le moteur du véhicule, l'embrayage ou les freins. Du fait de la commande appropriée des actionneurs, on obtient un certain comportement du véhicule; ce comportement est retourné en
réaction à l'unité de commande formant ainsi une boucle de régulation.
Suivant la demande d'accélération, on active soit la ligne de transmission soit les freins. Dans ce choix on tient compte d'une pente évaluée de la chaussée. De plus, il faut connaître les limites ou les limites physiques de la ligne de transmission ou d'entramînement et du système de frein ou les calculer. Avantages de l'invention L'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus,
caractérisé en ce qu'on forme et/ou on limite la grandeur (aCons) repré-
sentant l'accélération de consigne au moins en fonction d'au moins une
valeur de base (aBaseMax, aBaseMin).
Un développement avantageux prévoit que la variation dans le temps de la grandeur (aCons) représentant l'accélération de consigne est limitée dans la direction positive et dans la direction négative selon des valeurs limites qui peuvent se définir (aMoins, aPlus), et il est en outre avantageux que la limitation de la grandeur (aCons) représentant
l'accélération de consigne tienne compte de la durée de cycle (dt) d'un ap-
pareil de commande et/ou d'un régulateur. Les grandeurs (aMoins et aPlus) représentent les dérivées en fonction du temps des accélérations ce
qui n'est pas directement apparent dans la présentation utilisée ici.
Le procédé selon l'invention est particulièrement efficace pour éviter les mouvements de secousse du véhicule lors de la commande
du moteur et celle des freins (ici des sous-systèmes). Par addi-
tion/soustraction d'une certaine amplitude aux valeurs de base on obtient
une variation d'accélération sans secousse. L'expression " secousse " si-
gnifie ici une variation de l'accélération en fonction du temps. Il est parti-
culièrement avantageux de convertir les demandes externe et interne d'accélération en prédéfinissant de manière correspondante des valeurs de base. De même par exemple les hystérésis ou les plages non réglables des
sous-systèmes sont réalisables par la définition de valeurs de base corres-
pondantes sans nécessiter pour de tels états de fonctionnement un trai-
tement spécial, supplémentaire, compliqué.
Un dispositif de régulation adaptative de la distance et/ou de la vitesse d'un véhicule automobile est développé par rapport à l'état de
la technique par des moyens pour exécuter le procédé développé ci-
dessus.
Suivant d'autres caractéristiques avantageuses du procédé selon l'invention: - on définit la grandeur représentant l'accélération de consigne selon la relation suivante: aCons=Max(aBaseMin-aMoins.dt, MIN(aCons, aBaseMax+aPlus.dt)), - on fixe les valeurs de base (aBaseMax, aBaseMin)de régulation actif de distance et/ou de vitesse de déplacement sur une valeur de départ qui est définie au moins sur la base d'une valeur réelle du couple moteur
(premier mode de fonctionnement) ou d'une valeur réelle de remplis-
sage (second mode de fonctionnement) ainsi que d'un coefficient de pente évalué pour la chaussée prise par le véhicule, - on définit les valeurs de base dans le premier mode de fonctionnement au moins en fonction d'une valeur de base actuelle et de la dernière valeur représentant une accélération de consigne, - on définit les valeurs de base dans le second mode de fonctionnement, au moins en fonction d'une valeur de base renvoyée par le régulateur
de décélération et/ou un frein actif, et de la dernière valeur représen-
tant une accélération de consigne.
Description des figures
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus o10 détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre une boucle de régulation d'un système de régulation adaptative de la distance et/ou de la vitesse de déplacement pour la
mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
- la figure 2 montre un premier exemple de réalisation pour déterminer les valeurs de base, - la figure 3 montre un autre exemple de réalisation pour déterminer les
valeurs de base.
Description des modes de réalisation
La figure 1 montre une régulation adaptative de distance
et/ou de vitesse d'un véhicule. Une unité de commande centrale 10 (com-
mande ACC ou appareil de commande ACC), constitue la partie centrale de la régulation. L'unité de commande 4 reçoit d'un capteur radar 1 1, les données de vitesse et de distance des véhicules en amont. Le système
radar 1l1 présenté ici utilise un rayonnement à micro-ondes haute fré-
quence; mais il peut également s'agir d'un radar LIDAR, c'est-à-dire d'un capteur à infrarouge. Pour la technique radar, le procédé selon l'invention n'est pas limité à un radar FMCW, mais il peut également s'appliquer en
liaison par exemple avec un système utilisant le principe du radar impul-
sionnel. Les données de vitesse des véhicules en amont transmises par l'unité de radar 1 1 à l'unité de commande 10 (ainsi que la vitesse d'autres objets décelables, par exemple d'objets fixes au bord de la chaussée) sont
des vitesses relatives rapportées à la vitesse du véhicule concerné.
De plus, le conducteur 12 du véhicule transmet des signaux
à l'unité de commande 10. Ces signaux peuvent être par exemple la posi-
tion de la pédale d'accélérateur, des actions sur les freins, des mouve-
ments de direction ainsi que des fonctions d'assistance pour le système ACC. A partir des données fournies par le conducteur 12 et l'unité de
radar 1l 1, l'unité de commande 10 définit une requête d'accélération.
Celle-ci est transmise à une unité de régulation longitudinale 13 (com-
mande longitudinale LOC). L'unité de régulation longitudinale 13 a pour
but de convertir la demande d'accélération transmise par l'unité de com-
mande 10 en signaux de commande appropriés destinés aux actionneurs 14. De manière générale les actionneurs 14 peuvent être des moyens d'accélération ou de décélération. Comme moyen d'accélération, on peut par exemple envisager la commande du volet d'étranglement; comme moyen de décélération, on peut par exemple envisager une intervention
dans le système de freinage (actif). En fonction de la commande des ac-
tionneurs 14, le véhicule 15 répond d'une manière correspondante. Les données d'état actuel du véhicule sont transmises par le conducteur 15 à
l'unité de commande 10.
Selon l'invention, l'unité de régulation longitudinale 13 ren-
voie/rappelle en réaction les valeurs de base définies aBaseMax et aBase-
Min à l'appareil de commande ACC 10 ce qui est représenté à la figure 1
par la réaction 16. Les valeurs de base aBaseMax et aBaseMin, sont for-
mées dans l'unité de régulation longitudinale 13 à partir des valeurs de
base transmises par les actionneurs 14 (commande du moteur ou régula-
teur actif de frein/décélération) aBaseHystMax/aBaseHystMin.
Pour des raisons de confort et de sécurité, l'accélération du
véhicule (ainsi l'accélération de consigne (aCons)) ne doit pas varier sui-
vant des variations brusques quelconques mais être limitée à la secousse
(définie comme variation dans le temps de l'accélération) à une valeur li-
mite par exemple aMoins et aPlus dans le sens positif et dans le sens né-
gatif. Une telle accélération de consigne est limitée dans le régulateur ACC comme suit: ACons=MAX[aBaseMin-aMoins.dt, MIN(aCons, aBaseMax+aPlus. dt)]
dans cette formule, dt représente la durée du cycle du régulateur longitu-
dinal 13 et aBaseMax et aBaseMin représentent les valeurs de base qui
fixent le point de référence pour limiter les secousses.
Les valeurs de base aBaseMax et aBaseMin, tiennent compte des grandeurs perturbatrices suivantes: - suivant la motorisation, on ne peut éventuellement pas atteindre des
valeurs d'accélération de consigne (pente, rapport de vitesse).
L'augmentation permanente de la valeur de consigne n'a pas eu les ef-
fets souhaités mais conduit au contraire à ce qu'une diminution ulté-
rieure de l'accélération dure plus longtemps. Les valeurs de base aBaseMax et aBaseMin sont adaptées de façon correspondante à la
pente ou à la position de la boîte de vitesses.
- Il existe des plages d'accélération que l'on ne peut réaliser (moment de
poussée, quantité d'injection minimale). Dans ce cas, il doit être possi-
ble d'assurer une sélection (intentionnelle) de l'accélération de consigne par le régulateur ACC. Les valeurs de base aBaseMax et aBaseMin sont mises à des valeurs d'accélération applicables de manière spéciale ou à
des valeurs transmises par la commande du moteur.
- Dans la régulation des freins, on utilise l'hystérésis de régulation pour
des raisons de confort. Des variations de consigne n'ont pas de consé-
quence si la variation dépasse cette plage d'hystérésis. Ainsi on tient compte pour la formation des valeurs de base aBaseMax et aBaseMin
de la plage d'hystérésis.
- Au passage de la régulation des freins, on utilise une hystérésis de
branchement pour protéger l'installation de frein et réduire le clignote-
ment des feux des freins. On tient compte dans ce cas de l'hystérésis
de branchement pour former des valeurs de base aBaseMax et aBase-
Min. C'est pourquoi d'une nouvelle valeur de consigne ACC
(aCons), ne doit pas se calculer uniquement sur la base de l'ancienne va-
leur de consigne (aSollAnc), mais la commande LOC 13 (régulateur de lon-
gueur, commande longitudinale) présente au régulateur ACC 10 une paire de valeurs aBaseMax et aBaseMin. Les deux valeurs sont définies comme suit:
La valeur de base aBaseMax est celle que doit au moins dé-
passer une accélération de consigne prédéfinie par le régulateur ACC 10
c'est-à-dire aCons, pour avoir une variation positive d'accélération du vé-
hicule 15.
De façon correspondante:
La valeur de base aBaseMin est la valeur qu'une accéléra-
tion de consigne aCons, prévue par le régulateur ACC 10 doit au mini-
mum dépasser pour avoir une variation négative d'accélération du
véhicule 15.
Pour calculer les valeurs de base aBaseMax et aBaseMin, on forme tout d'abord un drapeau de commande (freinage par ACC) BB/ACC. Ce drapeau de commande BB/ACC est mis lorsqu'apparaît une requête de freinage du système ACC, c'est-à-dire DCEnable=1. Le drapeau
BB/ACC commande la formation de la valeur de base. S'il est mis, les va-
leurs de base aBaseMax et aBaseMin sont calculées à partir de l'ancienne
valeur de consigne aSollAnc et de l'accélération de référence et se calcu-
lent ainsi à partir du couple actuel. Pour former BB/ACC, on a besoin d'une horloge (délai de force de freinage) Horloge BFD avec une longueur de temps applicable. Celle-ci est lancée par le lancement de DCEnable (commande du frein actif: (DCEnable=l 1). Aussi longtemps que le drapeau
(DCEnable) est mis (DCEnable= 1), la commande de l'entraînement est blo-
quée. Pendant le temps de fonctionnement de l'horloge Horloge BFD, le régulateur de décélération, c'est-à-dire le freinage actif, a le temps de réagir avec la reprise de force de freinage. Le signal BF est un signal
généré par le frein actif ou le régulateur de décélération, automatique-
ment, par exemple dans le cadre d'une mesure ou évaluation de pression de frein. Le BF est mis à l'état 1 dès qu'il y a un effet de décélération par le i5 système de freinage; ce signal reste à zéro aussi longtemps qu'il n'y a pratiquement pas d'effet de décélération par le système de freinage. Aussi
longtemps que le signal BF est mis à l'état, on ne revient pas sur la bran-
che d'entraînement.
Cas N 1: Cas normal La figure 2 montre cette situation. Après la commande du
frein actif DCEnable=l, la commande réagit avec un léger retard en met-
tant à l'état le drapeau BF; ce drapeau BF est ainsi mis à l'état 1 avec un léger retard (en général il s'agit du niveau haut). Le retard provient de ce qu'il faut d'abord établir une pression dans le frein actif. L'horloge Horloge
BFD est démarrée par la mise à l'état du signal DCEnable et tourne pen-
dant un temps applicable. Avec le lancement de l'horloge on met égale-
ment à l'état le drapeau de commande BB/ACC.
Cas N 2 (le signal BF n'est pas mis à l'état par le frein actif): La figure 3 montre cette situation: dans de rares cas, il peut arriver que le frein actif ou le régulateur de décélération ne réagisse
pas à l'établissement de la pression de frein à une requête ACC (DCEna-
ble=l). Cela peut se produire par exemple si la valeur de consigne ACC (aCons) ne passe que légèrement en-dessous de la valeur d'accélération
(AFreinMot) qui provient du couple de frein moteur, sans que l'on ne dé-
passe l'hystérésis de mise en oeuvre du frein actif. Dans ce cas, à la fin de l'horloge Horloge BFD on libère de nouveau la possibilité de commutation
pour l'entraînement et le signal DCEnable est remis à zéro.
On décrira ci-après les règles pour former les valeurs de base aBaseMax et aBaseMin: 1. Pour une régulation active (mode de contrôle actif), c'est-à-dire pour le mode de régulation actif du système ACC, on forme les valeurs de base aBaseMax et aBaseMin dans le cas de l'entraînement à partir de la valeur de base actuelle aBaseAct et de la dernière valeur de consigne aSollAnc: aBaseMin = MAX (MIN(aBaseAct, aSollAnc), aBaseAct aBaseDiff),
aBaseMax = MIN (MAX(aBaseAct, aSollAnc), aBaseAct + aBaseDiffl).
Dans ce cas, la variable applicable aBaseDiff représente la
déviation maximale autorisée entre les valeurs de base aBaseMax et aBa-
seMin.
2. Pour tous les passages au cas d'entraînement ou de mode de con-
trôle actif ACC, on initialise les valeurs de base aBaseMax et aBa-
seMin sur la valeur de base actuelle aBaseAct.
aBaseMin = aBaseMax = aBaseAct Les valeurs de base aBaseMax et aBaseMin sont ainsi mises sur une valeur de départ aBaseAct lors de l'initialisation et/ou lors du passage au mode actif de régulation de distance et/ou de vitesse; cette valeur de départ est définie au moins sur la base d'une valeur réelle du couple moteur (premier mode de fonctionnement) et d'une valeur réelle de remplissage (second mode de fonctionnement) ainsi que d'un coefficient de pente évalué pour la chaussée empruntée par le véhicule. Les autres grandeurs d'influence prises ici sont la résistance au roulement, évaluée (par exemple le frottement, la résistance de l'air et autres caractéristiques)
et la prise en compte du rapport de la boîte de vitesses.
3. Pour la régulation avec action de freinage (commande du frein actif ou du régulateur de décélération) on forme les valeurs de base aBaseMax
et aBaseMin à partir des valeurs de base aBaseHystMax et aBaseHyst-
Min fournies par le régulateur de décélération de frein actif et à partir de la dernière valeur de consigne aSollAnc: aBaseMin = MAX [ MIN(aBaseHystMin, aSollAnc), aBaseHystMin- aBaseDiff] aBaseMax = MIN [MAX(aBaseHystMax, aSollAnc, aBaseHystMax + aBaseDiffl] En variante on peut définir les valeurs de base aBaseMax et aBaseMin à partir de l'ancienne valeur de consigne d'accélération aSollAnc
dans la mesure o le régulateur de décélération ou le frein actif ne four-
nissent pas les valeurs retournées en réaction aBaseHystMax et aBase-
HystMin.
aBaseMin = aBaseMax = aSolLAlt.
4. Si la valeur de consigne aCons est inférieure à l'accélération minimale de l'entraînement mais si l'action de frein n'est pas encore activée, on retranche pour aBaseMin, correspondant à une valeur d'accélération minimale aMin, une valeur d'hystérésis de mise en oeuvre du frein aBrakeHyst. aBaseMax = aMin, aBaseMin = aMin - aBrakeHyst L'accélération minimale aMin est ici l'accélération que l'on obtient uniquement avec le couple frein maximum possible dans l'état actuel du moteur (aFreinMot). L'accélération minimale aMin se calcule à
partir du couple perdu ou couple de frottement ou du remplissage corres-
pondant et du coefficient de pente évalué. On utilise cette grandeur pour décider d'un changement de la commande d'entraînement après une commande frein. De plus, dans le cadre de la régulation, on l'utilise comme décélération minimale de sorte qu'il n'y a pas de limitation de la
valeur de consigne, vers le bas, dans la plage d'accélération que peut cou-
vrir l'entraînement.
La valeur de l'hystérésis de mise en oeuvre du frein aBrake-
Hyst sert à éviter les oscillations autour de la plage de l'accélération mi-
nimale et des commandes de frein que l'on peut éviter. L'hystérésis de
mise en oeuvre de frein aBrakeHyst doit être dépassée vers le bas lors-
qu'on commande les freins avant que l'embranchement vers les freins soit autorisé. Le changement ne se produit que si la valeur de consigne est en dessous de [aMin - aBrakeHyst]. pour éviter une trop forte temporisation de l'action de frein, on diminue l'hystérésis proportionnellement au temps
et à [aCons-aMin].
5. Si le conducteur du véhicule demande une plus grande puissance du moteur comme commande ACC (enfoncement rapide de l'accélérateur): aBaseMax = aBaseAct,
aBaseMin = aDrvMin.
La grandeur aDrvMin se définit comme retard du couple de
freinage du véhicule.
La prise en compte des anciennes valeurs de consigne (1. et 3.) évite le blocage d'une variation de régulation par des seuils fixés de manière erronée. C'est pourquoi la déviation maximale aBaseDiff entre 1o les valeurs est significativement plus grande que la valeur de la variation
maximale d'accélération autorisée par pas de temps.
Claims (8)
1 ) Procédé de régulation adaptative de la distance et/ou de la vitesse de déplacement d'un véhicule automobile, selon lequel, dans un premier mode de fonctionnement on commande le moteur (14) du véhicule et dans un second mode de fonctionnement on commande le frein (14) du véhicule en fonction d'une grandeur (aCons) représentant une accélération, caractérisé en ce qu' on forme et/ou on limite la grandeur (aCons) représentant l'accélération
de consigne au moins en fonction d'au moins une valeur de base (aBase-
Max et aBaseMin).
2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on limite la variation dans le temps de la grandeur (aCons) représentant is l'accélération de consigne dans le sens positif et dans le sens négatif en
fonction de valeurs limites déterminables (aMoins, aPlus).
3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' en limitant la grandeur (aCons) représentant l'accélération de consigne, on tient compte de la durée de cycle (dt) d'un appareil de commande (10)
et/ou d'un régulateur (13).
4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'
on définit la grandeur (aCons) représentant l'accélération de consigne se-
lon la relation suivante:
aCons=Max(aBaseMin-aMoins.dt, MIN(aCons, aBaseMax+aPlus.dt)).
5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on fixe les valeurs de base (aBaseMax, aBaseMin) de régulation actif de
distance et/ou de vitesse de déplacement sur une valeur de départ (aBa-
seAct) qui est définie au moins sur la base d'une valeur réelle du couple
moteur (premier mode de fonctionnement) ou d'une valeur réelle de rem-
plissage (second mode de fonctionnement) ainsi que d'un coefficient de
pente évalué pour la chaussée prise par le véhicule.
6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on définit les valeurs de base (aBaseMax, aBaseMin) dans le premier mode de fonctionnement au moins en fonction d'une valeur de base actuelle (aBaseAct) et de la dernière valeur (aConsAnc) représentant une accéléra-
tion de consigne.
7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on définit les valeurs de base (aBaseMax, aBaseMin) dans le second mode
de fonctionnement, au moins en fonction d'une valeur de base (aBase-
HystMax, aBaseHystMin) renvoyée par le régulateur de décélération (13) et/ou un frein actif (14) et de la dernière valeur (aSollAnc) représentant
une accélération de consigne.
8 ) Dispositif de régulation adaptative de la distance et/ou de la vitesse de déplacement d'un véhicule automobile, caractérisé par des moyens (10, 11, 13, 14, 15) pour la mise en oeuvre du procédé selon
au moins l'une des revendications 1 à 7.
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