FR2846086A1 - Procede de calcul de la pente d'une route sur laquelle se trouve un vehicule automobile a l'arret, et strategie de commande d'un embrayage pilote utilisant ce procede - Google Patents

Procede de calcul de la pente d'une route sur laquelle se trouve un vehicule automobile a l'arret, et strategie de commande d'un embrayage pilote utilisant ce procede Download PDF

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Abstract

Ce procédé pour déterminer la pente α d'une route sur laquelle se trouve un véhicule automobile à l'arrêt, est remarquable en ce qu'il comprend les étapes consistant à :- estimer préalablement audit arrêt la masse réelle Mr dudit véhicule,- calculer à chaque instant le facteur de charge TqDiff défini par la formule :- calculer ladite pente α à partir de la formule :

Description

qDiff = Cmm *' K - R (Faero + Froulement) -(Mr *R2+K2 À Jm + 4JR)--y R
sina = TqDiff stop M,.g.R La présente invention se rapporte à un procédé de calcul de la pente d'une route sur laquelle se trouve un véhicule automobile à l'arrêt, et à une stratégie de
commande d'un embrayage piloté utilisant ce procédé.
Les boîtes de vitesses munies d'un embrayage piloté offrent généralement 5 des prestations dites de rampage et de maintien en rampe du véhicule, dans le but de faciliter les manoeuvres de parking, le démarrage du véhicule en circulation dense, etc. Ces prestations sont en général déclenchées à partir d'une situation o le
véhicule est arrêté, et o l'on relâche le frein tout en s'abstenant d'appuyer sur la 10 pédale d'accélérateur.
Le rampage consiste à maintenir l'embrayage glissant de manière à faire rouler le véhicule à faible vitesse (typiquement de l'ordre de 5km/h) sur une route
dont la pente est inférieure à un seuil prédéterminé.
Le maintien en rampe consiste à piloter l'embrayage de manière à maintenir 15 le véhicule à l'arrêt sur une route dont la pente est supérieure audit seuil prédéterminé. En fait, classiquement, le choix entre le rampage et le maintien en rampe est effectué sur la base du couple Cemb transmis par l'embrayage, et non directement
sur la base de la pente a de la route.
En effet, comme cela est connu, l'équation du mouvement du véhicule peut s'écrire sous la forme: M yFm - F M y=Fmot- res (1) o: M est la masse du véhicule, Y est l'accélération du véhicule, Fmot est la force motrice appliquée au véhicule, et
Fres est la résultante des efforts résistants appliqués au véhicule (comprenant notamment la résistance aérodynamique, la résistance au roulement, l'effort de freinage, l'effort résiduel du système de freinage, 30 l'effort d à la pente de la route, etc.).
Lorsque l'embrayage est glissant, le couple en entrée de boîte de vitesses est égal au couple transmis par l'embrayage, de sorte que l'équation (1) peut s'écrire: M *. = Cemb K *--F R res (2) ou: Cemb est le couple transmis par l'embrayage, K est le rapport de boîte de vitesses, et
Rest le rayon des roues du véhicule.
Lorsque le véhicule est à l'arrêt, I'accélération est nulle et l'équation (2) devient: Cemb (stop) K R res =M.g.sina (3) o: 20 Cemb(stop) est la valeur de Cemb à l'arrêt, g est le champ de pesanteur terrestre, et
a est la pente de la route sur laquelle le véhicule est arrêté.
c
Ainsi, comme le montre l'équation (3), le couple Cemb(stop), qui est facile à mesurer, est bien représentatif de la pente a de la route.
On peut ainsi considérer, en première approximation, que l'on peut utiliser la mesure de ce couple pour déterminer quand il convient de faire fonctionner l'embrayage en mode de rampage ou de maintien en rampe.
Cela dit, comme le montre également l'équation (3), le couple
Cemb(stop) dépend aussi de la masse M du véhicule.
Ainsi, lorsque la masse M est susceptible de varier, comme c'est le cas par exemple pour un véhicule utilitaire que l'on charge et décharge, on comprend que l'équation (3) ne permet plus d'établir une relation univoque entre la pente a de la
Croute et le couple emb (stop).
route et le couple emb(stop).
En d'autres termes, à une pente a donnée peuvent correspondre plusieurs c
valeurs C emb(stop) selon l'état de chargement du véhicule.
On comprend donc qu'alors la mesure de Cemb soit insuffisante pour adapter avec précision le mode de fonctionnement (mode de rampage ou de
maintien en rampe) de l'embrayage à la pente a de la route.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient.
On atteint ce but de l'invention avec un procédé pour déterminer la pente a 10 d'une route sur laquelle se trouve un véhicule automobile à l'arrêt, remarquable en ce qu'il comprend les étapes consistant à - estimer préalablement audit arrêt la masse réelle - calculer à chaque instant le facteur de charge M/r dudit véhicule, TqDiff défini par la formule: TqDiff = CmM K-R (Faero - + Froulement) --(MrÀr g2 K -(Mr R2+K2 JmM +4JR) R o: CmM est le couple moteur vu au moteur dudit véhicule, K est le rapport de boîte de vitesses dudit véhicule, Rest le rayon des roues dudit véhicule, aero est l'effort résistant aérodynamique exercé sur ledit véhicule, Froulement est l'effort de résistance au roulement dudit véhicule, Mr est la masse réelle dudit véhicule, JmM est l'inertie du moteur dudit véhicule en entrée de boîte de vitesses, JR est l'inertie d'une roue dudit véhicule automobile, et Y est l'accélération dudit véhicule, et à - calculer ladite pente a à partir de la formule: sina TqDiffstop Mr.g*R o: T ffstop est la valeur de T calculée juste avant l'arrêt dudit véhicule, et g est le champ de pesanteur terrestre. Grâce à ces caractéristiques, on peut calculer avec une bonne précision la pente de la route sur laquelle un véhicule automobile se trouve à l'arrêt, 15 indépendamment des variations de la masse de ce véhicule qui peuvent avoir lieu
une fois qu'il est arrêté.
On peut alors utiliser cette pente calculée pour choisir le mode de fonctionnement de l'embrayage (rampage ou maintien en rampe) lorsque le véhicule
est à l'arrêt.
Ce choix devient ainsi indépendant de la masse du véhicule.
Suivant d'autres caractéristiques de ce procédé, on estime ladite masse réelle
Mr par une méthode des moindres carrés récursifs.
La présente invention se rapporte également à une stratégie de commande d'un embrayage piloté de véhicule automobile, remarquable en ce qu'elle comprend les étapes préalables consistant à: - déterminer un seuil de pente de route en deçà duquel on souhaite 5 que ledit embrayage puisse fonctionner selon un mode de rampage, et au-delà duquel on souhaite que ledit embrayage puisse fonctionner selon un mode de maintien en rampe, et à - calculer la pente a de ladite route en utilisant un procédé conforme
à l'une des revendications 1 ou 2,
et, lorsque ledit véhicule se trouve à l'arrêt sur ladite route, la pédale de frein étant relâchée et la pédale d'accélérateur n'étant pas enfoncée, les étapes ultérieures consistant à: - comparer ladite pente calculée a audit seuil de pente, et à - maintenir glissant ou fermer ledit embrayage selon respectivement 15 que ladite pente calculée est inférieure ou supérieure audit seuil de pente. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à
la lecture de la description qui va suivre.
Dans ce qui suit, on va décrire l'invention dans le cadre particulier o l'on veut 20 établir une stratégie de commande d'un embrayage piloté de véhicule automobile.
Il faut bien comprendre que l'invention n'est nullement limitée à ce cas particulier, et qu'elle s'étend à toutes les situations dans lesquelles on cherche à déterminer avec précision la pente d'une route sur laquelle s'arrête un véhicule automobile. Pour déterminer la pente a de la route sur laquelle s'arrête le véhicule automobile, on estime la masse réelle Mr de ce véhicule pendant la période
précédent son arrêt, c'est-à-dire pendant que ce véhicule roule.
Pour ce faire, on fait appel à la méthode dite " des moindres carrés
récursifs ", aussi connue sous l'appellation de méthode MIR.
Pour un embrayage fermé et sans freinage, l'équation (1) citée plus haut devient: M *y=CmR F R res (4) o: CmR est le couple moteur vu à la roue du véhicule, et
Rest le rayon des roues du véhicule.
On considère que le véhicule se trouve dans un environnement invariant sur un petit intervalle de temps, ce qui permet de s'affranchir de la quantification des F
efforts résistants res.
Avec cette hypothèse, I'équation (4) devient: ACe M.A?= =m?
R (5)
Connaissant cette équation, la méthode MCR permet d'estimer la masse
réelle Mr de la manière suivante.
Tout d'abord, on commence par calculer par récurrence la valeur M I définie par la relation: M'(n + 1) = M'(n) + F- Ay(n) ú(n) (6) avec (ACmR(n) / R -M'(n) Ay(n) c +FA(n)21 +F - A(n)2 (7), o: n est un entier désignant le numéro d'itération de la récurrence, e(n) désigne l'erreur de prédiction, et
2F désigne le pas de la méthode MCR et est en l'occurrence une constante.
On calcule ensuite la masse réelle Mir en moyennant les valeurs de M' c'est-à-dire en utilisant la relation de récurrence: nfMr(n) + M'(n + 1) Mr(n + 1)Z= n=1 (8)
Dans la pratique, on a pu se rendre compte que cette méthode d'estimation 5 de la masse du véhicule était satisfaisante pour la plupart des types de conduite (erreur d'estimation inférieure à 50 kg pour un véhicule de 1000 kg).
Cette erreur d'estimation est plus importante notamment lorsqu' interviennent
certaines perturbations telles que les pentes, les virages et le vent.
La vitesse de convergence de la méthode MCR dépend du pas F et de la 10 valeur d'initialisation. En général, on peut descendre en dessous de 5% d'erreur sur
la masse du véhicule au bout de quelques minutes.
On a pu constater que l'on avait une surestimation de la masse lors des
fortes accélérations.
Parallèlement à l'estimation de la masse réelle Mr du véhicule pendant 15 qu'il roule, on calcule à chaque instant un facteur de charge TqDiff défini par la formule suivante: TqDiff= CmR-R (Faer +FPouiemen) - * dco R aeo rue dt () o: CmR est le couple moteur vu à la roue du véhicule, 20 R est le rayon des roues du véhicule, F aero est l'effort résistant aérodynamique exercé sur le véhicule, F roulement est l'effort de résistance au roulement du véhicule, J est l'inertie globale du véhicule ramenée à la roue, et
(OR est la vitesse de rotation à la roue.
En rapprochant l'équation (9) de l'équation suivante de la dynamique à la roue: j.dc )R YF R J. CmR FresR (10), dt o u resR désigne l'ensemble des efforts résistants à la roue, on voit que le facteur de charge TqDiff représente la contribution de tous les efforts résistants autres que l'effort résistant aérodynamique et l'effort de résistance au roulement.
Ce facteur de charge prend donc notamment en compte la charge due à la 10 masse du véhicule et à la pente.
Plus précisément, on a la relation suivante: TqDif = Mr g sinaR (11) Sachant par ailleurs que: dcR Y dt R (12), o Y est l'accélération du véhicule, que: CmR = CmM K (13), o: CmM est le couple moteur vu au moteur du véhicule, et K est le rapport de boîte de vitesses, et que: J J vR + JmR + 4 JR (14), avec: JvR = Mr 0 R (15) et: JmR =K2 -mMM (16), o: JVR est l'inertie liée à la masse du véhicule ramenée à la masse de la roue, JmR est l'inertie du moteur du véhicule ramenée aux roues, mRest l'inertie du moteur du véhicule ramenée aux roues, Jm/M est l'inertie du moteur du véhicule en entrée de la boîte de vitesses, et JR est l'inertie d'une roue du véhicule, l'équation (9) peut s'écrire: TqDiff - CmM K - R * (Faero + Froulement) -(Mr
*R2 +K2
i Jm + 4J). R R (17) L'estimation de la masse réelle Mr du véhicule par la méthode MCR et le
calcul du facteur de charge TqDiJf sont effectués en permanence pendant que 15 le véhicule roule.
On désigne par TqDiffs top la valeur de TqDiff juste avant que le
véhicule s'arrête sur une route de pente a.
On peut tirer de l'équation (11) la relation suivante: TqDiffstoJ sina = M *g.R (18) Comme la masse réelle Mr de l'équation (18) a été calculée avant l'arrêt du véhicule, cette équation permet de connaître la pente Cr indépendamment des opérations de chargement/déchargement pouvant entraîner une variation de la masse du véhicule lorsqu'il se trouve à l'arrêt. On peut alors utiliser la pente a pour mettre en oeuvre une stratégie de commande d'embrayage piloté du véhicule automobile, dans laquelle on détermine au préalable un seuil de pente de route en deçà duquel on souhaite que cet embrayage puisse fonctionner selon un mode de rampage, et au-delà duquel on 10 souhaite que cet embrayage puisse fonctionner selon un mode de maintien en rampe. Lorsque le véhicule se trouve à l'arrêt sur la route, la pédale de frein étant relâchée et la pédale d'accélérateur n'étant pas enfoncée, on compare la pente a calculée comme indiqué précédemment audit seuil, et on maintient glissant ou on 15 ferme l'embrayage selon respectivement que cette pente est inférieure ou supérieure
à ce seuil.
Comme on peut le comprendre à présent, l'invention permet de mettre en oeuvre une stratégie de commande des modes de rampage et de maintien en rampe
qui est indépendante de la masse du véhicule.
Cette stratégie permet en particulier d'activer le mode de maintien en rampe uniquement lorsque la pente calculée est supérieure audit seuil, et non lorsque le
véhicule est fortement chargé et qu'il circule sur une route de faible pente.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, fourni à titre d'exemple illustratif et non limitatif. 25

Claims (3)

REVENDICATIONS
1. Procédé pour déterminer la pente a d'une route sur laquelle se trouve un véhicule automobile à l'arrêt, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - estimer préalablement audit arrêt la masse réelle M-r dudit véhicule, -calculer à chaque instant le facteur de charge TqDiJf défini par la formule: TqDiff - Cmm K - R. (Faero + Froulement) +F; oulement) -(M R2+K2. JmM +4JR) r R Ou: CmM est le couple moteur vu au moteur dudit véhicule, K est le rapport de boîte de vitesses dudit véhicule, R est le rayon des roues dudit véhicule, F aero est l'effort résistant aérodynamique exercé sur ledit véhicule, Froulement est l'effort de résistance au roulement dudit véhicule, 15 M r est la masse réelle dudit véhicule, JmM est l'inertie du moteur dudit véhicule en entrée de boîte de vitesses, J R est l'inertie d'une roue dudit véhicule automobile, et Y est l'accélération dudit véhicule, et à - calculer ladite pente a à partir de la formule: sin a * TqDiffstop Mr* g*R' o: QDifstop est la valeur de TqLliff calculée juste avant l'arrêt dudit véhicule, et
g est le champ de pesanteur terrestre.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on estime ladite
masse réelle Mr par une méthode des moindres carrés récursifs.
3. Stratégie de commande d'un embrayage piloté de véhicule automobile, 10 caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes préalables consistant à: déterminer un seuil de pente de route en deçà duquel on souhaite que ledit embrayage puisse fonctionner selon un mode de rampage, et au-delà duquel on souhaite que ledit embrayage puisse fonctionner selon un mode de maintien en rampe, et à - calculer la pente a de ladite route en utilisant un procédé conforme
à l'une des revendications 1 ou 2,
et, lorsque ledit véhicule se trouve à l'arrêt sur ladite route, la pédale de frein étant relâchée et la pédale d'accélérateur n'étant pas enfoncée, les étapes ultérieures consistant à: - comparer ladite pente calculée a audit seuil de pente, et à - maintenir glissant ou fermer ledit embrayage selon respectivement que ladite pente calculée est inférieure ou supérieure audit seuil de pente.
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