FR2813576A1 - Method of detecting wheel adhesion loss for motor vehicle with power steering involves using steering angle and servo output values to predict slippage - Google Patents
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Abstract
Description
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L'invention concerne un procédé de détection des pertes d'adhérence du train de roues directrices d'un véhicule équipé d'une assistance électrique de direction, ainsi qu'un procédé d'aide à la conduite tenant compte de ces pertes d'adhérence. <Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a method for detecting the adhesion losses of the steering wheel set of a vehicle equipped with electric steering assistance, as well as a driving assistance method taking account of these losses of adhesion. .
Dans certaines situations de conduite, en virage et/ou en urgence, le conducteur tourne le volant de son véhicule jusqu'à atteindre la limite d'adhérence des pneumatiques du train de roues directrices, généralement le train avant, et continue inutilement à tourner le volant en pensant qu'il pourra ainsi faire tourner d'avantage son véhicule. Or, pour une vitesse donnée du véhicule et un coefficient d'adhérence à la roue donné, les efforts Fy de guidage du sol sur les roues directrices saturent à partir d'un certain angle de roue dit angle critique arc . In certain driving, cornering and / or emergency situations, the driver turns the steering wheel of his vehicle to reach the tire grip limit of the steering wheel set, usually the nose gear, and continues unnecessarily to turn the wheel. flying, thinking that he will be able to turn his vehicle over. However, for a given speed of the vehicle and a coefficient of adhesion to the given wheel, the Fy forces for guiding the ground on the steering wheels saturate from a certain wheel angle said critical arc angle.
La figure 1 représente schématiquement la variation des efforts de guidage Fy en fonction de l'angle de rotation des roues aRo"e. Entre les deux valeurs critiques - arc et + arc, correspondant à la rotation du volant dans les deux sens opposés, les efforts de guidage varient linéairement avec l'angle des roues a, mais au-delà de ces deux valeurs critiques, ils saturent et gardent la même valeur constante. 1 schematically represents the variation of the guide forces Fy as a function of the angle of rotation of the wheels aRo "e.Between the two critical values - arc and + arc, corresponding to the rotation of the steering wheel in the two opposite directions, the Guiding forces vary linearly with the angle of the wheels, but beyond these two critical values, they saturate and keep the same value constant.
Ce phénomène de saturation des efforts de guidage est directement lié à la dérive des pneumatiques, la dérive correspondant à l'angle 8 entre le vecteur vitesse au centre de chaque roue et le plan de jante de la roue. Ainsi les efforts Fy de guidage d'une roue par le sol sont fonction également de cette dérive 8 et du coefficient N d'adhérence du contact entre le pneu et la route, comme le montre la figure 2 qui représente deux courbes Fo et FI correspondant à deux coefficients d'adhérence différents po et pl. Cet effort de guidage Fy est proportionnel à la dérive 8 jusqu'à une valeur critique 8c dépendant de l'adhérence entre le pneu et la route. Plus l'adhérence est faible, po < Nl, plus la valeur critique de la dérive est faible, 8w < 8c, l'adhérence conditionne uniquement la valeur critique bc de la dérive, et non This phenomenon of saturation of the guiding forces is directly related to the drift of the tires, the drift corresponding to the angle 8 between the speed vector at the center of each wheel and the rim plane of the wheel. Thus the Fy forces for guiding a wheel by the ground are also a function of this drift 8 and the coefficient N of adhesion of the contact between the tire and the road, as shown in FIG. 2 which represents two corresponding curves Fo and FI. at two different adhesion coefficients po and pl. This guiding force Fy is proportional to the drift 8 to a critical value 8c depending on the adhesion between the tire and the road. The lower the adhesion, po <Nl, the lower the critical value of the drift, 8w <8c, the adhesion conditions only the critical value bc of the drift, and not
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pas le coefficient de proportionnalité D entre l'effort de guidage Fy et la dérives: Fy=Dxâ. not the coefficient of proportionality D between the guiding force Fy and the drifts: Fy = Dxâ.
Comme la dérive â dépend de la vitesse du véhicule et de l'angle de roue aRom et que la dérive critique b. varie en fonction de l'adhérence, l'angle de roue critique a, dépend de la vitesse du véhicule et de l'adhérence de la route. Et c'est dans la zone de saturation des efforts de guidage, au-delà de valeurs critiques de l'angle de roue qui se situent les phénomènes de perte d'adhérence du véhicule sur le sol. Dépasser ces angles critiques peut alors conduire aux trois situations dangereuses suivantes. As the drift â depends on the vehicle speed and the wheel angle aRom and the critical drift b. varies depending on the grip, the critical wheel angle has, depends on the vehicle speed and grip of the road. And it is in the zone of saturation of the guiding forces, beyond critical values of the wheel angle that are the phenomena of loss of adhesion of the vehicle on the ground. Exceeding these critical angles can then lead to the following three dangerous situations.
- Le conducteur veut négocier un virage alors que la vitesse du véhicule est trop grande. Le conducteur ignore que les efforts de guidage nécessaires au maintien du véhicule sur la route sont trop importants et il continue à tourner son volant, ce qui va provoquer une sortie de route du véhicule. - The driver wants to negotiate a turn when the speed of the vehicle is too great. The driver is unaware that the guiding forces necessary to maintain the vehicle on the road are too great and he continues to turn his steering wheel, which will cause the vehicle to exit the road.
- En situation d'urgence, à l'approche d'un obstacle par exemple, le conducteur a tendance à tourner exagérément le volant d'un angle supérieur à l'angle critique. Aussi, lorsqu'il doit contre-braquer rapidement, il perd un temps précieux à ramener son volant dans le sens opposé. - In an emergency situation, when approaching an obstacle for example, the driver tends to excessively turn the steering wheel by an angle greater than the critical angle. Also, when he must counter-steer quickly, he loses valuable time to bring his steering wheel in the opposite direction.
- De la même façon, si le volant est tourné exagérément d'un angle volant Ov supérieur à un angle critique Ovcffiiq"e , et que le véhicule passe d'une zone de basse adhérence (bas côté d'une route par exemple) à une zone d'adhérence plus élevée (retour sur la route par exemple), le potentiel d'adhérence, et donc aussi les efforts de guidage, augmentent subitement. La trajectoire prise par le véhicule devient brusquement beaucoup plus courbe alors que le conducteur n'a pas changé la position du volant. Dans ce cas, la reprise soudaine d'adhérence peut surprendre le conducteur et entraîner la perte de contrôle du véhicule. La reprise d'adhérence peut même aller jusqu'à renverser le véhicule quand le pneu "accroche" subitement la route. - In the same way, if the steering wheel is turned excessively from a steering angle Ov above a critical angle Ovcffiiq "e, and that the vehicle passes a low-grip zone (low side of a road for example) to a higher adhesion zone (return on the road for example), the adhesion potential, and therefore also the guiding forces, increase suddenly.The trajectory taken by the vehicle suddenly becomes much more curved while the driver does not. has not changed the position of the steering wheel.In this case, the sudden resumption of grip may surprise the driver and lead to loss of control of the vehicle.The grip can even go up to the vehicle when the tire "hangs" "suddenly the road.
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Actuellement, en dehors des solutions qui nécessitent un capteur supplémentaire de type accéléromètre ou gyromètre, il existe des solutions utilisant les capteurs habituels prévus pour la direction assistée électrique, comme par exemple celles décrites dans les demandes de brevets américains US 5 904 223 et US 5 996 724, déposées au nom de HONDA MOTOR CO. Elles se basent sur le calcul d'un coefficient d'adhérence de la route pour déterminer un angle maximum correspondant à l'angle critique du volant, évoqué précédemment, à partir duquel les lois d'assistance vont être modifiées. Cependant, ces antériorités ne sont valables qu'à des situations de très faible adhérence, par exemple par temps de neige ou de glace sur la route. Or cette très faible adhérence a une influence sur les efforts de guidage avant qu'ils n'entrent dans la zone de saturation. Le calcul de l'effort dans la crémaillère de direction à partir des mesures et la comparaison avec un effort dit de référence, correspondant à une adhérence égale à 1 par route sèche, permet de calculer l'adhérence de la route. Ensuite, le procédé modifie le couple d'assistance en fonction de cette adhérence. At present, apart from solutions that require an additional sensor of the accelerometer or gyrometer type, there are solutions using the usual sensors provided for electric power steering, such as those described in US patent applications US 5,904,223 and US 5 996,724, filed in the name of HONDA MOTOR CO. They are based on the calculation of a coefficient of adhesion of the road to determine a maximum angle corresponding to the critical angle of the steering wheel, mentioned above, from which the laws of assistance will be modified. However, these anteriorities are valid only in situations of very low adhesion, for example in snow or ice on the road. However, this very low adhesion has an influence on the guiding forces before they enter the saturation zone. The calculation of the effort in the steering rack from the measurements and the comparison with a so-called reference effort, corresponding to an adhesion equal to 1 per dry road, makes it possible to calculate the adhesion of the road. Then, the method modifies the assist torque as a function of this adhesion.
Le principal inconvénient réside dans le fait que, pour des adhérences comprises entre 0,5 et 1, par exemple en cas de route mouillée par temps de pluie, les efforts de guidage sont indépendants de l'adhérence avant leur saturation, ce qui fausse l'estimation de l'adhérence et de l'angle maximal du volant. De plus, ces solutions ne prennent en compte que la partie statique des phénomènes, ce qui les rend imprécises. The main disadvantage lies in the fact that, for adhesions between 0.5 and 1, for example in the case of a wet road in rainy weather, the guiding forces are independent of the adhesion before their saturation, which distorts the estimate of the grip and the maximum angle of the steering wheel. Moreover, these solutions only take into account the static part of the phenomena, which makes them imprecise.
Elles ne tiennent pas compte non plus des changements de configuration du véhicule, changement de pneumatiques ou variation de leur gonflage. Les valeurs des angles critiques risquent d'être faussées, provoquant de fausses détections de perte d'adhérence ou, au contraire, agissant avec retard ou pas du tout en cas de perte réelle d'adhérence. They also do not take into account changes in the configuration of the vehicle, change of tires or variation of their inflation. The values of the critical angles may be distorted, causing false adhesion loss detection or, conversely, acting late or not at all in case of actual loss of adhesion.
L'invention propose un procédé de détection, en temps réel, de perte d'adhérence du train de pneumatiques des roues directrices d'un véhicule automobile, équipé d'une direction assistée électrique, que l'assistance soit The invention proposes a method for detecting, in real time, loss of adhesion of the tire train of the steering wheels of a motor vehicle, equipped with an electric power steering, that the assistance is
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directe ou découplée avec un système "steer by wire" par exemple, qui n'utilise que les capteurs de cette direction, donc que les informations d'angle volant, de couple volant et de vitesse du véhicule. Ce procédé intègre de plus les phénomènes dynamiques du véhicule pour détecter une perte d'adhérence dans toutes les situations de conduite, sur sol sec ou mouillé. Elle propose également à partir de cette détection de perte d'adhérence, un procédé d'aide à la conduite consistant à prévenir le conducteur d'une telle situation et/ou modifier le couple d'assistance classique. direct or decoupled with a system "steer by wire" for example, which uses only the sensors of this direction, so that the information of flying angle, flying torque and speed of the vehicle. This process also integrates the dynamic phenomena of the vehicle to detect a loss of grip in all driving situations on dry or wet ground. It also proposes from this detection of loss of adhesion, a driving assistance method consisting in preventing the driver from such a situation and / or modifying the conventional assistance torque.
Pour cela, un premier objet de l'invention est un procédé de détection des pertes d'adhérence d'un véhicule automobile équipé d'une direction assistée électrique comportant un volant pour orienter un train de roues directrices dans une direction définie par un angle de volant, qui est la résultante du couple délivré par le moteur d'assistance de la direction, du couple conducteur et du couple remontant des roues, caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes - calcul d'un couple volant standard CiS à partir de l'angle volant mesuré O", de la vitesse U du véhicule mesurée et du couple d'assistance électrique Cm délivré par le moteur, selon un modèle de la colonne de direction et un modèle des efforts de guidage ; - comparaison de ce couple volant standard Cl., avec le couple volant mesuré Ci réellement exercé sur le volant et calcul d'un signal d'erreur s entre le couple volant standard Cl, et le couple volant mesuré Ci représentatif d'une perte d'adhérence du véhicule ; - comparaison de ce signal d'erreur E avec un premier seuil Si prédéterminé au-delà duquel le véhicule est considéré en approche d'une situation de perte d'adhérence et avec un second seuil S2 prédéterminé, S2 étant supérieur à Si, au-delà duquel le véhicule est considéré en situation de perte d'adhérence. For this, a first object of the invention is a method of detecting the loss of adhesion of a motor vehicle equipped with an electric power steering comprising a steering wheel for orienting a set of steering wheels in a direction defined by an angle of steering wheel, which is the result of the torque delivered by the steering assistance motor, the driving torque and the upward torque of the wheels, characterized in that it comprises the following phases - calculation of a standard steering torque CiS from the measured flywheel angle O ", the measured vehicle speed U and the electric assist torque Cm delivered by the engine, according to a model of the steering column and a model of the guide forces; standard flywheel Cl., with the measured flywheel torque Ci actually exerted on the steering wheel and calculation of an error signal s between the standard flywheel torque Cl, and the measured flywheel torque Ci representative of a loss of ad the herence of the vehicle; - comparison of this error signal E with a predetermined first threshold S 1 beyond which the vehicle is considered in approach of a loss of adhesion situation and with a second predetermined threshold S 2, S 2 being greater than If, beyond which the vehicle is considered in a situation of loss of grip.
Un autre objet de l'invention est un procédé d'aide à la conduite à partir dudit procédé de détection des pertes d'adhérence d'un véhicule, Another object of the invention is a method of assisting driving from said method for detecting vehicle adhesion losses,
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caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes, en fonction de la valeur du signal d'erreur s - dans le cas où le signal d'erreur E est inférieur au seuil S1, le couple volant standard calculé est égal au couple volant mesuré et l'assistance de la direction est inchangée ; - dans le cas où le signal d'erreur s est supérieur au premier seuil SI, mais inférieur au second seuil S2, émission d'un signal d'alarme au conducteur, le prévenant d'un début de perte d'adhérence ; - dans le cas où le signal d'erreur s est supérieur au second seuil S2, calcul d'un couple résistant C, dépendant du couple volant mesuré CI et du couple volant standard Cl., qui est retranché au couple d'assistance Ca déterminé pour obtenir une consigne de couple Ces, sur laquelle va être régulé le couple C,r que le moteur d'assistance électrique va effectivement appliqué sur la direction. characterized in that it comprises the following phases, as a function of the value of the error signal s - in the case where the error signal E is lower than the threshold S1, the calculated standard flying torque is equal to the measured flying torque and the assistance of the management is unchanged; in the case where the error signal s is greater than the first threshold S1, but less than the second threshold S2, sending an alarm signal to the driver, warning him of the beginning of loss of adhesion; in the case where the error signal s is greater than the second threshold S2, calculation of a resistive torque C, dependent on the measured flywheel torque CI and the standard flywheel torque Cl., which is subtracted from the determined assist torque Ca to obtain a set torque Ces, on which will be regulated the torque C, r that the electric assist motor is actually applied to the direction.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation, illustrée par les figures suivantes qui sont, outre les figures 1 et 2 déjà décrites - la figure 3 : un schéma d'un modèle mécanique d'une colonne de direction assistée électrique pour véhicule automobile; - la figure 4 : un organigramme des différentes étapes du procédé de détection selon l'invention ; - la figure 5 : un modèle des efforts appliqués aux deux roues d'un même côté d'un véhicule; - la figure 6 :les variations du couple volant en fonction de l'angle de roue ; - la figure 7 : les variations de l'effort appliqué aux roues directrices en fonction de l'angle de roue; - les figures 8 et 9 : les variations de l'effort appliqué aux roues directrices en fonction de l'angle de roue du véhicule, en cas d'accélération, respectivement de freinage ; Other features and advantages of the invention will become apparent on reading the description of an exemplary embodiment, illustrated by the following figures which are, in addition to FIGS. 1 and 2 already described - FIG. 3: a diagram of a mechanical model of an electric power steering column for a motor vehicle; FIG. 4: a flowchart of the different steps of the detection method according to the invention; - Figure 5: a model of the forces applied to the two wheels on the same side of a vehicle; - Figure 6: the variations of the steering wheel torque according to the wheel angle; - Figure 7: the variations of the force applied to the steering wheels according to the wheel angle; - Figures 8 and 9: the variations of the force applied to the steered wheels depending on the wheel angle of the vehicle, in case of acceleration or braking respectively;
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- la figure 10 :les variations de l'effort appliqué aux roues directrices en fonction de la dérive des pneumatiques, en cas d'accélération et de freinage du véhicule. - Figure 10: the variations of the force applied to the steering wheels according to the drift of the tires, in case of acceleration and braking of the vehicle.
Le procédé de détection de perte d'adhérence consiste à calculer, un couple volant standard Cs à partir de l'angle volant mesuré 0", de la vitesse du véhicule U mesurée et du couple moteur CR,, délivré par le moteur électrique de la Direction Assistée Electrique et déduit par exemple de la mesure du courant dans le moteur, puis à comparer ce couple volant standard au couple volant Cl mesuré. De cette comparaison, le procédé calcule un signal d'erreurs. The method of detecting loss of adhesion consists in calculating, a standard flying torque Cs from the measured flying angle θ ", the measured vehicle speed U and the engine torque CR ,, delivered by the electric motor of the Electrical Assisted steering and deduced for example from the measurement of the current in the engine, then to compare this standard flywheel torque to the measured flywheel Cl. From this comparison, the method calculates an error signal.
Le procédé de détection d'une perte d'adhérence selon l'invention va être décrit pour une direction assistée électrique agissant sur la colonne de direction du véhicule, par l'intermédiaire d'une roue et vis sans fin. Le même procédé peut s'appliquer à d'autres types de directions assistées, à moteur sur crémaillère notamment, ou à des directions découplées, de type "steer by wire". The method of detecting a loss of adhesion according to the invention will be described for an electric power steering acting on the steering column of the vehicle, via a wheel and worm. The same method can be applied to other types of power steering, including rack motor, or decoupled directions, type "steer by wire".
La figure 3 est un schéma d'un modèle mécanique d'une direction assistée électrique. A partir du volant 1, que tourne le conducteur du véhicule, d'un angle Ov, elle est constituée - d'une barre de torsion 2, de raideur K, tournant d'un angle 02 autour de l'axe horizontal Oy d'un repère orthonormé ; - de deux roues dentées 3 et 4, la première 3 de diamètre primitif dl et de même axe de rotation que la barre de torsion et la seconde 4, de diamètre primitif d2 , s'engrenant dans la première roue et d'axe de rotation parallèle à l'axe Oy ; - d'un moteur 5 fournissant un couple moteur CR, à la seconde roue dentée 4 pour que l'axe 8d de la direction tourne d'un angle 03 ; - d'un pignon de crémaillère 6, de diamètre primitif d3 ; - d'une crémaillère 7, ayant un mouvement de translation suivant l'axe Ox du repère ; Figure 3 is a diagram of a mechanical model of an electric power steering. From the steering wheel 1, which turns the driver of the vehicle, an angle Ov, it consists of - a torsion bar 2, stiffness K, rotating at an angle 02 around the horizontal axis Oy d ' an orthonormal marker; - Of two toothed wheels 3 and 4, the first 3 of pitch diameter dl and the same axis of rotation as the torsion bar and the second 4, of pitch diameter d2, meshing in the first wheel and axis of rotation parallel to the axis Oy; a motor 5 supplying a driving torque CR, to the second gear 4 so that the axis 8d of the direction rotates by an angle 03; - a rack pinion 6, of pitch diameter d3; - A rack 7, having a translational movement along the Ox axis of the marker;
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- d'un porte-fusée 8 relié à une roue directrice 11, de mouvement de rotation suivant un axe à incliné d'un angle 6 par rapport à l'axe vertical Oz du repère orthonormé. Sa rotation est assurée par le mouvement longitudinal de la crémaillère 7 et d'un bras de levier 9 ; - d'un capteur de couple 10, mesurant le couple volant Cl en sortie de la barre de torsion 2 (0) Cl = K (9, - 02) - un calculateur électronique 12 qui reçoit les valeurs mesurées et contrôle le moteur d'assistance 5, qui agit sur le volant 1 du véhicule par application d'un couple Cr,,; - une électronique de puissance 13 associée au calculateur 12, appliquant aux bornes du moteur d'assistance une tension électrique fonction de la consigne de courant reçue par le moteur. - A stub axle 8 connected to a steering wheel 11, rotational movement along an axis inclined at an angle 6 relative to the vertical axis Oz of the orthonormal frame. Its rotation is provided by the longitudinal movement of the rack 7 and a lever arm 9; a torque sensor 10, measuring the flywheel torque Cl at the output of the torsion bar 2 (0) Cl = K (9, -0 02); an electronic calculator 12 which receives the measured values and controls the motor; assistance 5, which acts on the steering wheel 1 of the vehicle by applying a torque Cr ,,; - A power electronics 13 associated with the computer 12, applying across the motor assistance a voltage depending on the current command received by the motor.
Comme cela a été dit auparavant et selon l'organigramme de la figure 4, dans une première phase Pl, le procédé de détection des pertes d'adhérence calcule un couple volant standard, à partir d'un modèle de la colonne de direction d'une part et d'un modèle des efforts de guidage d'autre part. As has been said before and according to the flowchart of FIG. 4, in a first phase P1, the adhesion loss detection method calculates a standard flying torque, from a model of the steering column of FIG. a part and a model of the guiding efforts on the other hand.
D'après le modèle mécanique de la colonne de direction ci-dessus décrit, la cinématique de cette colonne se traduit par les expressions suivantes, aboutissant à l'angle de roue aRoue en fonction de l'angle de rotation OZ de la barre de torsion
d'où
from where
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Concernant la dynamique de la colonne de direction, deux types d'efforts interviennent - des efforts internes à la colonne, de type raideurs ou frottements entre autres ; - des efforts entre les pneus et le sol de guidage sur le train de roues motrices, référencés Fy, et qui sont la somme d'un premier effort de guidage sur la roue avant gauche et un deuxième effort sur la roue avant droite. On a vu que cet effort Fy, est fonction de la dérive b du pneumatique, qui dépend elle-même de l'angle roue #R.",, et de la vitesse U longitudinale du véhicule. Regarding the dynamics of the steering column, two types of forces intervene - internal forces to the column, such as stiffness or friction among others; - Efforts between the tires and the guide ground on the drive train, referenced Fy, and which are the sum of a first guiding force on the left front wheel and a second force on the right front wheel. We have seen that this effort Fy, is a function of the drift b of the tire, which itself depends on the wheel angle #R. ",, and the longitudinal velocity U of the vehicle.
Quant le conducteur tourne le volant, les roues tournent d'un angle aRoue qui produit un certain effort Fy, dépendant de la vitesse du véhicule. Cela induit un couple Cy, autour de l'axe d du porte-fusée 8 et donc un couple résistant ressenti par le conducteur. Ce couple Cy, est l'opposé du produit de l'effort Fy, par le bras de levier b Cy,=--bFyl (5) Avec le modèle mécanique de la colonne de direction choisi auparavant, l'équation de la dynamique de l'angle de roue aRo"e autour de l'axe 0 peut être la suivante
dans laquelle J est une inertie, C est un coefficient de frottement visqueux et k une raideur de torsion, CR, est le couple fourni par le moteur de la direction assistée électrique et Cl est le couple de torsion de la barre 2 mesuré.
et comme (0) : Cl = K (0" - 02) on obtient l'équation différentielle suivante When the driver turns the steering wheel, the wheels turn at an angle Rough which produces a certain effort Fy, depending on the speed of the vehicle. This induces a torque Cy, around the axis d of the knuckle 8 and therefore a resisting torque felt by the driver. This pair Cy, is the opposite of the product of the force Fy, by the lever arm b Cy, = - bFyl (5) With the mechanical model of the column of direction previously chosen, the equation of the dynamics of the angle of wheel aRo "e around the axis 0 can be the following
wherein J is an inertia, C is a viscous coefficient of friction and k torsion stiffness, CR, is the torque provided by the electric power steering motor and Cl is the torque of the measured bar 2.
and as (0): Cl = K (0 "- 02) we obtain the following differential equation
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Après cette étape de modélisation de la colonne de direction, le procédé réalise une étape de modélisation des efforts dans le domaine linéaire du pneu, en partant d'un modèle classique à deux roues 21 et 22 appartenant respectivement au train avant et au train arrière du véhicule, auxquelles est ajouté un ballant pneumatique, qui est une longueur de relaxation caractérisant une déformation du pneu. Ce modèle est représenté schématiquement sur la figure 5, avec G pour centre de gravité de l'ensemble des deux roues 21 et 22, à l'intersection de l'axe longitudinal Ai et de l'axe transversal At, et Vi et V2 leurs vecteurs vitesses respectifs.
After this step of modeling the steering column, the method carries out a step of modeling the forces in the linear domain of the tire, starting from a conventional two-wheeled model 21 and 22 respectively belonging to the front and rear wheels of the vehicle, to which is added a pneumatic balloon, which is a relaxation length characterizing a deformation of the tire. This model is represented diagrammatically in FIG. 5, with G as the center of gravity of the set of two wheels 21 and 22, at the intersection of the longitudinal axis Ai and the transverse axis At, and Vi and V2 their vectors respective velocities.
Les deux équations de la dynamique de ce modèle à deux roues s'écrivent
dans lesquelles Fyt : effort transversal au train avant Fy2 : effort transversal au train arrière yt : accélération transversale du centre de gravité du véhicule I : lacet du véhicule (angle par rapport à l'axe vertical) M : masse du véhicule Il : distance du centre de gravité au train avant 12 : distance du centre de gravité au train arrière IZ : moment d'inertie autour de l'axe vertical En considérant que la vitesse longitudinale U du véhicule est constante, on peut considérer approximativement que l'accélération transversale yt peut s'écrire 0 0 y, = v+U I U(8+ Y) (10) The two equations of the dynamics of this two-wheeled model are written
in which Fyt: transverse force to the front axle Fy2: transverse force to the rear axle yt: transverse acceleration of the center of gravity of the vehicle I: yaw of the vehicle (angle to the vertical axis) M: mass of the vehicle II: distance from the center of gravity to the front axle 12: distance from the center of gravity to the rear axle IZ: moment of inertia around the vertical axis Considering that the longitudinal velocity U of the vehicle is constant, we can consider approximately that the transverse acceleration yt can be written as 0 0 y, = v + UIU (8+ Y) (10)
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avec : U la projection du vecteur vitesse VG du centre de gravité sur l'axe longitudinal du véhicule, et V la projection du vecteur vitesse VG du centre de gravité sur l'axe transversal du véhicule. with: U the projection of the VG speed vector from the center of gravity to the longitudinal axis of the vehicle, and V the projection of the VG speed vector from the center of gravity to the transverse axis of the vehicle.
Le procédé de détection des pertes d'adhérence considère que les pneumatiques ont un comportement linéaire et prend en compte le ballant pneumatique qui est une longueur de relaxation, de telle sorte que les efforts transversaux Fy, et Fy2 au niveau du train avant et du train arrière respectivement sont de la forme
avec s la variable de Laplace. The method of detecting adhesion loss considers that the tires have a linear behavior and takes into account the pneumatic balloon which is a relaxation length, so that the transverse forces Fy, and Fy2 at the front axle and the train back respectively are of the form
with s the Laplace variable.
D'autre part, les dérives s, et 82 des centres des deux trains avant et arrière respectifs sont reliés à la dérive 8 du centre de gravité G par les deux relations cinématiques suivantes
A partir des équations (8) à (14) précédentes, il est possible d'exprimer le système ayant l'angle de roue aRoue comme entrée et l'effort du train avant Fy, sous la forme de la représentation d'état suivante (15) On the other hand, the drifts s, and 82 of the centers of the two respective front and rear trains are connected to the drift 8 of the center of gravity G by the two following kinematic relations
From the equations (8) to (14) above, it is possible to express the system having the wheel angle aWheel as input and the force of the front train Fy, in the form of the following state representation ( 15)
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Dans ce système, quatre paramètres Dl, DZ, IZ et Bal à déterminer permettent de constituer un modèle des efforts dans le domaine d'adhérence du pneu. Ils sont déterminés hors ligne, à partir des mesures de calibrations sur un véhicule donné, équipé de trains de pneumatiques déterminés et avec des méthodes d'identification classiques à partir des mesures de l'angle de roue aRo"e et de l'effort Fyl.
In this system, four parameters Dl, DZ, IZ and Bal to be determined make it possible to constitute a model of the forces in the tire adhesion field. They are determined offline, from calibration measurements on a given vehicle, equipped with specified tire trains and with conventional identification methods from measurements of the wheel angle aRo "e and the effort Fyl .
Ainsi avec le modèle de la colonne de direction aboutissant à l'équation différentielle (7) précédente et avec le modèle des efforts sous la forme de la représentation d'état (15), ces deux modèles traduisant la relation entre l'effort de guidage et l'angle de roue, le procédé calcule l'accélération de l'angle roue d2 aR.Ue / dtz à partir de l'équation (7), puis par intégration discrète numérique, il calcule successivement la vitesse et la position de l'angle de roue aRoue. De cet angle roue aRo,,e et de l'angle O" mesuré, il calcule le couple standard, établi à partir du modèle de direction assistée
A partir de la mesure de l'angle volant O", de la vitesse U du véhicule et de la connaissance du couple moteur Cm, le procédé construit à chaque Thus with the model of the steering column resulting in the differential equation (7) above and with the model of the forces in the form of the state representation (15), these two models reflecting the relationship between the guiding force and the wheel angle, the method calculates the acceleration of the wheel angle d2 aR.Ue / dtz from equation (7), then by digital discrete integration, it successively calculates the speed and the position of the wheel. Wheel angle aWheel. From this wheel angle aRo ,, e and the measured angle O ", it calculates the standard torque, established from the power steering model.
From the measurement of the flywheel angle O ", the speed U of the vehicle and the knowledge of the engine torque Cm, the process builds at each
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instant d'échantillonnage, un couple volant standard ClS, qu'il compare ensuite au couple volant Cl effectivement mesuré par le capteur de couple 10 en sortie de la barre de torsion 2. sampling time, a standard flying torque ClS, which he then compares with the flywheel Cl effectively measured by the torque sensor 10 at the output of the torsion bar 2.
Dans une deuxième phase P2, le procédé de détection des pertes d'adhérence compare ce couple volant standard Cl. au couple volant Ci mesuré par le capteur de couple 10 et calcule le signal d'erreur s résultant de la différence DC entre ces deux valeurs. Tant que le véhicule est dans la zone linéaire de fonctionnement des pneumatiques entre - arc et + arc, le couple volant standard est égal au couple volant mesuré. En revanche, lorsque le véhicule est en perte d'adhérence du train directeur, la différence entre les efforts de guidage réels et ceux calculés se répercute au niveau du couple volant et le couple volant standard calculé devient supérieur au couple volant effectivement mesuré CI, comme il est montré sur la figure 6, représentant Ci en fonction de l'angle de roue aRo"e. In a second phase P2, the adhesion loss detection method compares this standard flywheel torque Cl. With the flywheel torque Ci measured by the torque sensor 10 and calculates the error signal s resulting from the difference DC between these two values. . As long as the vehicle is in the linear zone of operation of the tires between - arc and + arc, the standard flying torque is equal to the measured flying torque. On the other hand, when the vehicle is in loss of adhesion of the steering gear, the difference between the actual guiding forces and those calculated affects the level of the flying torque and the calculated standard flywheel torque becomes greater than the flying torque actually measured CI, as it is shown in Figure 6, showing Ci as a function of the wheel angle aRo "e.
Une méthode de calcul peut consister à faire une moyenne temporelle glissante de l'erreur temporelle entre ces deux couples, de période T prédéterminée, en secondes. Cette méthode permet de s'affranchir de différences instantanées importantes entre le couple mesuré et le couple calculé, dues non pas à une perte d'adhérence mais à des problèmes de bruit qui peuvent survenir sur les capteurs, ou à des irrégularités ponctuelles sur la route, telles que des "nids de poule" par exemple. A calculation method may consist in making a sliding time average of the temporal error between these two pairs, of predetermined period T, in seconds. This method makes it possible to avoid significant instantaneous differences between the measured torque and the calculated torque, due not to a loss of adhesion but to noise problems that may occur on the sensors, or to occasional irregularities on the road. , such as "potholes" for example.
Enfin, le procédé de détection compare dans une troisième phase P3, le signal d'erreur E d'une part à un premier seuil SI prédéterminé, au-delà duquel on peut déduire que le véhicule approche d'une situation de perte d'adhérence, et d'autre part à un second seuil S2 prédéterminé, supérieur à SI, au-delà duquel le véhicule est considéré comme étant en situation de perte d'adhérence. Finally, the detection method compares in a third phase P3, the error signal E on the one hand with a predetermined first threshold SI, beyond which it can be deduced that the vehicle is approaching a loss of adhesion situation. , and secondly at a second threshold S2 predetermined, greater than SI, beyond which the vehicle is considered to be in a state of loss of adhesion.
Un autre objet de l'invention concerne un procédé d'aide à la conduite consécutif à la détection des pertes d'adhérence selon le précédent procédé. Another subject of the invention relates to a method of assisting driving subsequent to the detection of adhesion losses according to the preceding method.
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Cette aide a pour but de prévenir le conducteur et/ou de modifier le couple d'assistance. Ledit procédé d'aide à la conduite comporte trois phases distinctes selon la valeur du signal d'erreur s. The purpose of this help is to warn the driver and / or modify the assistance torque. Said driving assistance method comprises three distinct phases according to the value of the error signal s.
Dans le cas où le signal d'erreur s est inférieur audit seuil Si, le véhicule continue à rouler normalement car il est dans la zone linéaire de fonctionnement des pneumatiques et le couple volant standard est égal au couple volant mesuré (phase P4). In the case where the error signal s is below said threshold S1, the vehicle continues to roll normally as it is in the linear operating zone of the tires and the standard flying torque is equal to the measured flying torque (phase P4).
Dans le cas où s est supérieur à SI, mais inférieur à un second seuil S2 prédéterminé, supérieur à Si, le procédé émet un signal d'alarme dans une phase P5, sous forme de voyant qui s'allume et/ou de vibrations dans le volant pour informer le conducteur de cette situation de perte d'adhérence. In the case where s is greater than SI, but less than a second predetermined threshold S2, greater than Si, the method emits an alarm signal in a phase P5, in the form of a light which lights up and / or vibrations in the steering wheel to inform the driver of this situation of loss of grip.
Dans le cas où le signal d'erreur s est supérieur au second seuil S2, le procédé d'aide à la conduite réalise une autre phase Ps consistant à appliquer un couple résistant dans le cas d'une direction à colonne classique qui vient se retrancher au couple d'assistance, ou un effort de réaction supplémentaire dans le cas d'un système de direction découplé des roues, de type "steer by wire", appliqué par le moteur du restituteur d'efforts. In the case where the error signal s is greater than the second threshold S2, the driving assistance method realizes another phase Ps of applying a resistive torque in the case of a conventional columnar direction that is retrenching. to the assisting torque, or an additional reaction force in the case of a decoupled steering system wheels, type "steer by wire", applied by the engine of the effort restlesseur.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le procédé, dans une étape el, calcule un couple résistant qui dépend en particulier des couples volant mesuré Ci et standard Cl. et qui va être retranché au couple d'assistance classique fourni par le moteur d'assistance électrique 5. According to an essential characteristic of the invention, the method, in a step el, calculates a resistive torque which depends in particular on the measured flywheel couples Ci and standard Cl. And which will be subtracted from the conventional assistance torque supplied by the motor. electrical assistance 5.
Dans une première variante, ce couple résistant Cr peut être proportionnel à la différence entre les couples volant mesuré Cl et standard Cl,,, avec un coefficient de proportionnalité Kr déterminé selon le degré de résistance à imposer au conducteur Cr =-Kr, (Cis-Ci) In a first variant, this resistive torque Cr may be proportional to the difference between the measured flywheel pairs Cl and standard Cl ,,, with a coefficient of proportionality Kr determined according to the degree of resistance to be imposed on the driver Cr = -Kr, (Cis -This)
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Ainsi, plus le conducteur tournera son volant au-delà de la plage acceptable, plus la différence entre les couples mesuré Cl et standard CjS sera importante et plus le couple résistant Cr sera lui-même important. Thus, the more the driver will turn his steering wheel beyond the acceptable range, the greater the difference between the measured torque Cl and standard CjS will be important and more resistant torque Cr will itself be important.
Selon une deuxième variante, lorsque la valeur absolue de l'erreur s est supérieure au seuil S2, il mémorise l'angle volant Ov donné par le capteur d'angle volant et qui correspond à l'angle à ne pas dépasser, et il applique au volant un couple résistant Cr
avec Ka, et K'a, des coefficients de proportionnalité déterminés selon le degré de résistance à imposer au conducteur. According to a second variant, when the absolute value of the error s is greater than the threshold S2, it stores the steering wheel angle Ov given by the steering wheel angle sensor and which corresponds to the angle not to be exceeded, and it applies driving a couple resistant Cr
with Ka and K'a, proportionality coefficients determined according to the degree of resistance to be imposed on the driver.
Ce calcul d'un couple résistant n'interfère pas avec la détection de perte d'adhérence précédemment décrite, puisque le couple moteur réel est intégré dans les deux couples volant mesuré Cl et standard Cl.. La différence entre ces deux couples est indépendante du couple résistant choisi et correspond en l'occurrence à leur différence quand le couple moteur est nul. Par conséquent, la différence entre le couple volant mesuré et le couple volant standard reflète en permanence la différence existant entre les efforts de guidage modélisés et les efforts réels. This calculation of a resistive torque does not interfere with the adhesion loss detection previously described, since the actual engine torque is integrated in the two measured flywheels Cl and Cl.The difference between these two pairs is independent of resistant couple chosen and corresponds in this case to their difference when the engine torque is zero. Therefore, the difference between the measured flywheel torque and the standard flywheel torque continuously reflects the difference between the modeled drive forces and the actual forces.
Dans une deuxième étape e2, le procédé d'aide à la conduite retranche donc ce couple résistant Cr calculé au couple Ca d'assistance que le moteur électrique doit fournir, pour donner un couple moteur de consigne C. sur lequel va être régulé le couple moteur effectif Cm que ledit moteur va appliquer soit sur la colonne de direction, soit sur la crémaillère suivant le type de direction assistée électrique lors d'une étape e3. Ce couple résistant va inciter le conducteur à ne pas dépasser les limites d'adhérence du véhicule. Dans le cas d'une direction sans colonne, le moteur du restituteur d'efforts applique lui-même un effort de réaction supplémentaire. In a second step e2, the driving assistance method thus subtracts this resistive torque Cr calculated at the assisting torque Ca that the electric motor must supply, to give a reference motor torque C. on which the torque will be regulated. effective motor Cm said engine will apply either on the steering column, or on the rack according to the type of electric power steering during a step e3. This resistant torque will encourage the driver not to exceed the limits of adhesion of the vehicle. In the case of a columnless steering, the engine of the force restitor itself applies an additional reaction effort.
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Dans le cas d'un moteur d'assistance électrique du type à courant continu, la régulation du couple moteur peut être réalisée par un régulateur numérique de type RST selon des polynômes de la variable de Laplace. Dans un système de direction découplé des roues, l'effort de réaction supplémentaire est calculé comme précédemment puis est ajouté à l'effort déjà fourni par le moteur restituteur d'efforts. In the case of a DC-type electric assistance motor, the regulation of the engine torque can be carried out by a RST type digital regulator according to polynomials of the Laplace variable. In a decoupled steering system of the wheels, the additional reaction force is calculated as before and is added to the effort already provided by the engine effort restlesseur.
Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, le procédé de détection des pertes d'adhérence tient compte des variations de masse du véhicule, des changements de pneumatiques et de la variation de leur degré de gonflage. According to another essential characteristic of the invention, the method for detecting adhesion losses takes into account vehicle mass variations, tire changes and the variation of their degree of inflation.
Lors de la modélisation des efforts aboutissant à la représentation d'état (15) ci-dessus mentionnée, quatre paramètres ont été cités, dont les trois suivants, l'inertie IZ et les rigidités de dérive Dl et D2 sont modifiées avec une variation de la masse M du véhicule, mais aussi à cause des déformations sous efforts au niveau des trains de pneus. De même, des pneumatiques gonflés différemment de ceux présents initialement sur le véhicule, sous ou sur gonflés par exemple, peuvent modifier les deux rigidités de dérive Dl et D2. During the modeling of the forces resulting in the above-mentioned state representation (15), four parameters were cited, of which the following three, the inertia IZ and the drift rigidities D1 and D2 are modified with a variation of the mass M of the vehicle, but also because of deformations under forces at the level of the trains of tires. Similarly, tires inflated differently from those initially present on the vehicle, under or over inflated, for example, can modify the two rigidity drift Dl and D2.
Or l'identification des paramètres se fait lors d'essais de calibration, sur un véhicule ayant des caractéristiques particulières, qui peuvent être modifiées lors d'un changement de pneus ou d'un chargement du véhicule. Le procédé corrige donc le modèle des efforts des pneus, en considérant que, même si ces paramètres sont modifiés, le comportement dynamique du véhicule varie peu. However, the identification of the parameters is done during calibration tests, on a vehicle with particular characteristics, which can be modified during a tire change or a loading of the vehicle. The method therefore corrects the tire stress model, considering that, even if these parameters are modified, the dynamic behavior of the vehicle varies little.
Si on désigne par gain statique f(U) , le rapport entre l'effort Fy, et l'angle de roue a.ROUe en régime stabilisé, quand ces deux grandeurs restent constantes dans le temps, ce gain a pour expression, à partir de la représentation d'état (15) précédente. If one designates by static gain f (U), the ratio between the effort Fy, and the wheel angle a.ROUe in stabilized mode, when these two quantities remain constant in the time, this gain has for expression, starting of the previous state representation (15).
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dans laquelle U est la vitesse véhicule mesurée et L est l'empattement du véhicule qui est une grandeur constante.
where U is the measured vehicle speed and L is the vehicle wheelbase which is a constant magnitude.
Pour connaître le gain statique en temps réel, il suffit d'identifier les deux paramètres A et B, à partir de deux valeurs différentes et petites de l'angle de roue aR.Ue obtenues quand le conducteur tourne son volant de façon quasi statique à vitesse constante, au minimum pour deux valeurs de vitesse différentes U, et UZ, comme dans le cas d'une manoeuvre courante de mise en virage statico-dynamique du véhicule. To find the static gain in real time, it is sufficient to identify the two parameters A and B, from two different values and small wheel angle aR.Ue obtained when the driver turns his steering wheel almost static to constant speed, at least for two different speed values U, and UZ, as in the case of a routine operation of statico-dynamic turning of the vehicle.
A vitesse du véhicule constante U non nulle, l'angle de roue aRo"e est estimé à partir de l'angle du volant O" mesuré et du couple volant Cl mesuré, selon l'équation (15)
L'effort Fy, est également estimé à partir du couple volant Ci et de l'angle volant O" selon les équations statiques du modèle de colonne de direction, en annulant les termes dynamiques de l'équation précédente (7)
La figure 7 représente la variation de l'effort Fy, en fonction de l'angle de roue aRoue. On constate que des frottements secs éventuels, qui n'ont pas At a constant vehicle speed U that is not zero, the wheel angle aRo "e is estimated from the measured flywheel angle O" and the measured flywheel torque Cl according to equation (15).
The effort Fy, is also estimated from the flying torque Ci and the flying angle O "according to the static equations of the steering column model, by canceling the dynamic terms of the preceding equation (7)
Figure 7 shows the variation of the force Fy, as a function of the wheel angle aWheel. It is found that possible dry friction, which do not have
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été intégrés dans l'équation précédente, créent un hystérésis. Etant égaux à une constante multipliée par le signe de la vitesse de l'angle roue, un premier segment de droite SdI correspond à une vitesse d'angle roue positive, alors qu'un deuxième segment de droite Sd2 correspond à une vitesse négative, les tronçons de courbe Sc qui les relient correspondant à une vitesse d'angle roue sensiblement nulle. have been integrated in the previous equation, create a hysteresis. Being equal to a constant multiplied by the sign of the speed of the wheel angle, a first line segment SdI corresponds to a positive wheel angle speed, while a second line segment Sd2 corresponds to a negative speed, the sections of curve Sc which connect them corresponding to a wheel angle speed substantially zero.
Pour calculer f(U), le procédé effectue une régression linéaire sur un des deux segments linéaires SdI ou Sd2, selon l'algorithme suivant. To calculate f (U), the method performs a linear regression on one of the two linear segments SdI or Sd2, according to the following algorithm.
Tant que la vitesse véhicule reste relativement stable, ne variant pas de plus d'un seuil US de 5km/h par exemple, les deux conditions suivantes doivent être vérifiées - la vitesse d'angle roue est supérieure à un premier seuil prédéterminé a'b pour que le point de fonctionnement ne se trouve pas sur un des tronçons de courbe Sa; - la vitesse d'angle roue est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé a'h pour que le point de fonctionnement soit en situation statico-dynamique. As long as the vehicle speed remains relatively stable, not varying by more than a US threshold of 5km / h, for example, the following two conditions must be satisfied - the wheel angle speed is greater than a first predetermined threshold a'b so that the operating point is not on one of the sections of curve Sa; the wheel angle speed is less than a second predetermined threshold a h so that the operating point is in a statico-dynamic situation.
Dans le cas où ces deux conditions sont vérifiées simultanément, le procédé détermine sur quel segment Sdl ou Sd2 de la courbe de la figure 7 se trouve le point de fonctionnement, en fonction du signe de la vitesse de rotation du volant calculée à partir du capteur d'angle volant. Pour chaque segment, les grandeurs aRo"e et FY, sont calculées puis mémorisées pour chaque intervalle de temps. In the case where these two conditions are checked simultaneously, the method determines on which segment Sd1 or Sd2 of the curve of FIG. 7 is the operating point, as a function of the sign of the speed of rotation of the flywheel calculated from the sensor. flying angle. For each segment, the variables aRo "e and FY are calculated and stored for each time interval.
Dans le cas où au moins une des deux conditions précédentes n'est plus vérifiée, le gain statique f(U) est calculé par une régression linéaire sur tous les points qui ont été mémorisés à l'étape précédente. Ce gain est alors la pente de la droite ainsi déterminée. In the case where at least one of the two preceding conditions is no longer satisfied, the static gain f (U) is calculated by a linear regression on all the points that were stored in the previous step. This gain is then the slope of the line thus determined.
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Pour calculer les deux paramètres A et B, le procédé effectue également une régression linéaire sur des couples [x(i), y(i)] définis par
avec n couples de vitesse du véhicule U(i) et de F(U(i)), i étant un entier compris entre 1 et n. Ainsi y(i) = A + B.x(i) Une régression linéaire sur les couples [x(i), y(i)] donne les valeurs estimées des paramètres A et B, à partir desquelles le gain statique g(U) est connu. Pour prendre en compte ce gain, l'effort Fy, est calculé avec les paramètres restés fixés, soit les rigidités de dérive D, et D2 des trains de pneus avant et arrière, le ballant pneumatique Bal, le moment d'inertie du véhicule IZ et sa masse M, ainsi que les distances I, et 12 entre le centre de gravité et les trains avant et arrière. L'effort Fy, est ensuite divisé par le gain statique g(U) correspondant auxdits paramètres , puis multiplié par le gain f(U)
De cette façon, on est assuré d'avoir en statico-dynamique une bonne estimation de Fy, et donc a fortiori du couple C, . La dynamique utilisée reste To calculate the two parameters A and B, the method also performs a linear regression on pairs [x (i), y (i)] defined by
with n vehicle speed pairs U (i) and F (U (i)), i being an integer between 1 and n. Thus y (i) = A + Bx (i) A linear regression on the pairs [x (i), y (i)] gives the estimated values of the parameters A and B, from which the static gain g (U) is known. To take this gain into account, the effort Fy is calculated with the parameters remaining fixed, namely the drift rigidities D, and D2 of the front and rear tire trains, the Bal tire ballast, the moment of inertia of the vehicle IZ. and its mass M, as well as the distances I, and 12 between the center of gravity and the front and rear trains. The effort Fy, is then divided by the static gain g (U) corresponding to said parameters, then multiplied by the gain f (U)
In this way, one is sure to have in statico-dynamics a good estimate of Fy, and thus a fortiori of the couple C,. The dynamics used remains
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la dynamique identifiée en essais. La variation de configuration ayant une influence visible sur le gain statique principalement et non sur la dynamique, l'effort Fy, calculé sera donc une bonne estimation de l'effort réel. the dynamics identified in tests. Since the configuration variation has a visible influence on the static gain mainly and not on the dynamics, the calculated Fy effort will be a good estimate of the actual effort.
Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, le procédé de détection des pertes d'adhérence tient compte des variations du modèle des efforts Fy à la roue liées à l'accélération et au freinage du véhicule, qui ont deux types de répercussions. According to another essential characteristic of the invention, the method of detecting the loss of adhesion takes into account the variations of the model Fy forces to the wheel related to the acceleration and braking of the vehicle, which have two types of repercussions.
D'une part, le report de charge longitudinal positif ou négatif sur l'avant lors d'une accélération ou d'un freinage a le même type d'effets qu'une variation de masse. On the one hand, the positive or negative longitudinal load transfer on the front during acceleration or braking has the same type of effects as a mass variation.
D'autre part, l'effort longitudinal Fx sur le pneu créé lors d'une accélération ou d'un freinage diminue l'effort transversal Fy. Cet effort FX dépend directement du pseudo glissement du pneumatique, qui est une déformation. Le pseudo glissement Sx s'écrit, pour une roue en phase de freinage: Sx = (R. w - U) / U et en phase d'accélération
où R est le rayon de roulement du pneu et co la vitesse angulaire de la roue. Ces phénomènes risquent de modifier le gain statique en modifiant les paramètres A et B
Concernant le paramètre A, il n'est modifié que par le phénomène de report de charge. On the other hand, the longitudinal force Fx on the tire created during acceleration or braking decreases the transverse force Fy. This effort FX directly depends on the pseudo slip of the tire, which is a deformation. The pseudo slip Sx is written for a wheel in the braking phase: Sx = (R. w - U) / U and in the acceleration phase
where R is the rolling radius of the tire and co is the angular velocity of the wheel. These phenomena may change the static gain by changing the parameters A and B
Concerning the parameter A, it is only modified by the phenomenon of load transfer.
Lors d'un freinage ou d'une accélération, le report de charge sur l'avant modifie la masse Ml donc le paramètre A de la quantité AM avec During a braking or an acceleration, the load transfer on the front modifies the mass Ml therefore the parameter A of the quantity AM with
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AM > 0 pour un freinage et AM < 0 pour une accélération. La charge M2 sur l'arrière est modifiée de la quantité -AM. AM> 0 for braking and AM <0 for acceleration. The M2 load on the rear is changed by the quantity -AM.
Le paramètre A est donc multiplié de la quantité (M,+AM)/ Mi à cause de son numérateur directement proportionnel à la charge Ml. The parameter A is therefore multiplied by the quantity (M, + AM) / Mi because of its numerator directly proportional to the charge M1.
Si l'effort Fy, calculé par le calculateur ne prend pas en compte cette modification, le diagnostic risque d'être erroné - dans le cas d'une accélération, comme il est montré sur la figure 8, le profil de l'effort Fy, en fonction de l'angle de roue aRa"e est modifié à cause de la charge Ml qui diminue de la quantité AM. Hors accélération, le profil correspond à la courbe cl. Avec l'accélération, le profil devient la courbe c2 à cause du report de charge. Si le point de fonctionnement avant l'accélération est le point PA, il devient le point de fonctionnement PB. L'effort Fy, va chuter, or il est calculé par le calculateur sans tenir compte du report de charge correspondant à la droite en pointillés, car il représente l'effort Fy, que l'on aurait s'il n'y avait pas de saturation de cet effort. La différence notée 01 existant entre l'effort Fy, calculé par le calculateur et l'effort Fy, réel va se répercuter au niveau du couple volant Cl et le couple volant standard Cl, calculé par le calculateur sera supérieur au couple Ci réel mesuré par le capteur de couple. Cette différence sera égale à celle existant entre les points Pc et Po par exemple, or elle correspond à une saturation des efforts Fy, donc à une perte d'adhérence que l'on voudrait effectivement détecter. Comme rien ne permet de savoir si le point de fonctionnement est au point PB plutôt qu'au point Po, car la dérive critique est fonction de l'adhérence, on ne peut pas conclure. If the effort Fy, calculated by the computer does not take into account this modification, the diagnosis risks being erroneous - in the case of an acceleration, as shown in FIG. 8, the profile of the effort Fy , depending on the wheel angle aRa "e is changed because of the load M1 which decreases by the amount AM, without acceleration, the profile corresponds to the curve c1 With the acceleration, the profile becomes the curve c2 to because of the load report If the operating point before the acceleration is the point PA, it becomes the operating point PB The effort Fy, will fall, but it is calculated by the calculator without taking account of the load carryover corresponding to the dashed line, because it represents the effort Fy, which one would have if there was no saturation of this effort The difference noted 01 existing between the effort Fy, calculated by the calculator and the effort Fy, real will affect the level of the couple flying Cl and the flying couple stan dard Cl, calculated by the calculator will be greater than the actual torque Ci measured by the torque sensor. This difference will be equal to that existing between the points Pc and Po for example, but it corresponds to a saturation of Fy efforts, so a loss of adhesion that we would actually want to detect. As there is nothing to know if the operating point is at point PB rather than point Po, because the critical drift is a function of the adhesion, we can not conclude.
- dans le cas d'un freinage, le couple standard calculé sera inférieur au couple mesuré, et le procédé ne diagnostiquera donc pas une perte d'adhérence. Par contre, la détection de perte d'adhérence risque d'être retardée si le conducteur augmente encore son angle volant, donc l'angle de - In the case of braking, the calculated standard torque will be lower than the measured torque, and the process will not diagnose a loss of adhesion. On the other hand, the detection of loss of adhesion risks being delayed if the driver further increases his flying angle, so the angle of
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roue aRaue comme il est montré sur la figure 9. Dans ce cas, le calculateur détectera la perte d'adhérence quand l'effort Fyi, calculé par le calculateur (courbe C'3 en pointillés) sera supérieur à l'effort Fy, réel. Cela correspond au point Pc, alors que la perte d'adhérence réelle correspond au point Po. II y aura donc une erreur s sur l'estimation de l'angle roue critique. Hors freinage, le profil de Fy, correspond à la courbe C3 et avec freinage, il devient la courbe C4 en raison du report de charge. wheel aRaue as it is shown in Figure 9. In this case, the computer will detect the loss of adhesion when the effort Fyi, calculated by the calculator (curve C'3 dashed) will be greater than the effort Fy, real . This corresponds to the point Pc, while the real loss of adhesion corresponds to the point Po. There will therefore be an error s on the estimation of the critical wheel angle. Without braking, the profile of Fy corresponds to the curve C3 and with braking, it becomes the curve C4 due to the load transfer.
C'est pourquoi, selon une caractéristique de l'invention, le procédé modifie en temps réel le paramètre A, pour ne pas risquer, si le seuil de détection est faible, en phase d'accélération, de faire une fausse détection, et en phase de freinage de faire éventuellement une détection tardive. This is why, according to one characteristic of the invention, the method modifies in real time the parameter A, in order not to risk, if the detection threshold is low, during the acceleration phase, to make a false detection, and braking phase to possibly make a late detection.
La quantité AM / MI étant proportionnelle à l'accélération longitudinale du véhicule AM/Ml=m.YL m étant fonction du véhicule, et la vitesse longitudinale U du véhicule étant connue, le calculateur peut estimer l'accélération longitudinale du véhicule par une dérivée numérique
et corriger alors le modèle servant au calcul du couple standard en multipliant le paramètre A par (1 + m.YLestimé) Concernant le paramètre B, les reports de charge induisent des déformations des trains sous efforts, modifiant ainsi les rigidités de dérive Di et DZ . The quantity AM / MI being proportional to the longitudinal acceleration of the vehicle AM / Ml = m.YL m being a function of the vehicle, and the longitudinal speed U of the vehicle being known, the computer can estimate the longitudinal acceleration of the vehicle by a derivative digital
and then correct the model used to calculate the standard torque by multiplying the parameter A by (1 + m.YMeasured) Concerning the parameter B, the load reports induce deformation of the trains under forces, thus modifying the rigidity of drift Di and DZ .
Par ailleurs, les pseudo-glissements Sx liés au freinage ou à l'accélération diminuent la rigidité de dérive D d'un pneu comme il est montré sur la figure 10, où Sx représente le pseudo glissement du pneu. Sur cette figure, est représenté l'effort Fy de guidage d'une roue en fonction de la Furthermore, the pseudo-slip Sx related braking or acceleration decrease drift rigidity D of a tire as shown in Figure 10, where Sx represents the pseudo slip of the tire. This figure shows the effort Fy guiding a wheel according to the
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dérive â et du coefficient d'adhérence N. La rigidité de dérive D est le coefficient de proportionnalité correspondant, qui est indépendant de l'adhérence de la route. La courbe CIE correspond à un pseudo-glissement de 0 % et la courbe Cl2 correspond à un pseudo-glissement de + ou - 10 %. Les courbes C' et C'12 en pointillés correspondent aux efforts de guidage Fy calculés. drift and the coefficient of adhesion N. Drift stiffness D is the corresponding coefficient of proportionality, which is independent of the grip of the road. The CIE curve corresponds to a pseudo-slip of 0% and the curve Cl2 corresponds to a pseudo-slip of + or - 10%. The curves C 'and C'12 in dashed lines correspond to the calculated guide forces Fy.
Le freinage diminue donc les rigidités de dérive Dl et D2 . Le freinage est en général plus important à l'avant qu'à l'arrière du véhicule, donc Dl est davantage diminuée que D2. Le paramètre B, qui est en général positif, est donc globalement augmenté et le véhicule accentue son caractère sous- vireur. The braking thus decreases the rigidity of drift D1 and D2. Braking is usually greater at the front than at the rear of the vehicle, so Dl is further reduced than D2. The parameter B, which is generally positive, is therefore increased overall and the vehicle accentuates its understeer.
De la même façon, les pseudo-glissements liés à l'accélération modifient le paramètre B car ils ont pour conséquences - de diminuer la rigidité Dl dans le cas d'un véhicule à traction avant ; - de diminuer la rigidité D2 dans le cas d'un véhicule à propulsion ; - de diminuer les deux rigidités de dérive dans le cas d'un véhicule à quatre roues motrices. In the same way, the pseudo-glides related to the acceleration modify the parameter B because they have the consequences of: reducing the rigidity D1 in the case of a front-wheel drive vehicle; to reduce the rigidity D2 in the case of a propulsion vehicle; to reduce the two rigidity of drift in the case of a four-wheel drive vehicle.
Ainsi, les deux effets du report de charge et des pseudo-glissements jouent sur les rigidités de dérive, et donc sur le paramètre noté "B". Thus, the two effects of load shift and pseudo-slip play on drift rigidities, and therefore on the parameter denoted "B".
Le procédé de détection selon l'invention modifie également en temps réel le paramètre B, et de la même façon que pour le paramètre A, le calculateur réalise une estimation de l'accélération longitudinale afin de calculer un paramètre modifié en utilisant une cartographie qui, alimentée par la valeur de l'accélération longitudinale, calcule un coefficient de pénalisation p fonction de l'accélération longitudinale à appliquer au paramètre B qui devient Bmodfflé Bmodifié = b. (1 +p -(Y L estimé The detection method according to the invention also modifies in real time the parameter B, and in the same way as for the parameter A, the calculator makes an estimate of the longitudinal acceleration in order to calculate a modified parameter using a mapping which, fed by the value of the longitudinal acceleration, calculates a penalization coefficient p as a function of the longitudinal acceleration to be applied to the parameter B which becomes Bmodffle Bmodified = b. (1 + p - (Y L estimated
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Le procédé de détection des pertes d'adhérence d'un véhicule selon l'invention présente de nombreux avantages, notamment de ne pas nécessiter d'équipement supplémentaire par rapport à celui déjà utilisé pour le fonctionnement standard d'une Direction Assistée Electrique ou d'un système steer by wire . II utilise seulement les informations d'angle volant, de couple volant et de vitesse du véhicule. De plus, le système modélisé est dynamique, ce qui permet d'éviter toute fausse détection qui résulterait d'un calcul ne prenant en compte que la statique du système. Les paramètres susceptibles de varier dans le temps sont identifiés en temps réel sur le véhicule, ce qui permet d'éviter tout risque de fausse détection ou de non détection. The method of detecting the loss of adhesion of a vehicle according to the invention has many advantages, in particular not requiring additional equipment compared to that already used for the standard operation of a Power Assisted Steering or a steer system by wire. It uses only the information of flying angle, flying torque and vehicle speed. In addition, the modeled system is dynamic, which makes it possible to avoid any false detection which would result from a calculation taking into account only the static of the system. Parameters that may vary over time are identified in real time on the vehicle, which avoids any risk of false detection or non-detection.
Le procédé de détection est associé à un procédé d'aide à la conduite, qui prévient le conducteur dès que les limites d'adhérence sont atteintes et peut agir sur la direction pour dissuader le conducteur de tourner davantage ses roues. The detection method is associated with a driver assistance method, which warns the driver as soon as the grip limits are reached and can act on the steering to deter the driver from turning his wheels further.
La détection et l'action qui s'en suit sont réalisées en temps réel, à chaque fois que les limites d'adhérence sont atteintes. The detection and the action that follows are realized in real time, whenever the limits of adhesion are reached.
Le procédé de détection de perte d'adhérence peut être utilisé pour un système de contrôle de trajectoire pour effectuer une redondance d'informations. En effet, les systèmes de contrôle de trajectoire actuels détectent les situations de perte d'adhérence en utilisant les capteurs d'angle volant, de vitesse et d'accélération transversale. Cette redondance permet de rendre plus robuste la détection et le système en général. The adhesion loss detection method can be used for a trajectory control system to perform information redundancy. Indeed, current trajectory control systems detect the situations of loss of grip using the sensors of flying angle, speed and transverse acceleration. This redundancy makes the detection and the system more robust.
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