FR2866301A1 - Systeme de direction assistee electrique pour un vehicule - Google Patents
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Abstract
Un système de direction assistée comprend un capteur de direction (111) pour détecter une opération de direction d'un volant (110), et une unité de commande de direction assistée (7) qui reçoit un signal d'ordre provenant d'une unité de commande globale du mouvement du véhicule, calcule un couple d'assistance de direction cible à partir d'un signal provenant du capteur de direction (111) et du signal d'ordre, et actionne un moteur électrique d'assistance de direction (115) conformément au couple cible calculé. L'unité de commande de direction assistée (7) calcule en outre un couple admissible que doit produire le moteur électrique d'assistance de direction (115), et fait fonctionner ce dernier au couple admissible lorsque le couple admissible est inférieur au couple d'assistance de direction cible, c'est-à-dire lorsqu'un courant d'actionnement du moteur électrique (115) doit être limité à cause d'une température élevée du moteur électrique ou autres.
Description
SYSTEME DE DIRECTION ASSISTES ELECTRIQUE POUR UN VEHICULE
La présente invention concerne un système de direction assistée électrique pour un véhicule, et concerne en outre un système de commande global intégré pour le véhicule.
Il est connu dans la technique que de multiples systèmes de commande pour un véhicule sont connectés les uns aux autres pour effectuer une commande coordonnée pour Ile véhicule, dans lequel de multiples systèmes de commande fonctionnent en coopération mutuelle. La corn- mande coordonnée pour le véhicule entre un système de direction assistée électrique et un système de freinage antiblocage (ABS pour "Anti-Blocking System"), ou entre le système de direction assistée électrique et un système de freinage automatique, est exposée dans des Publications de Brevets du Japon H6-56015 ou H11-198845.
Dans le système de direction assistée électrique, dans lequel un couple d'assistance de direction est appliqué à un dispositif de direction par un moteur électrique, un courant d'actionnement du moteur électrique est limité (ou le courant d'actionnement est coupé) dans certains cas, afin d'éviter un échauffement excessif du moteur électrique ou d'une unité de commande pour le moteur électrique, ou à cause d'une diminution de la tension d'alimentation pouvant être appliquée au rnoteur électrique. Cependant, dans de tels systèmes de l'art antérieur, un signal d'ordre (valeur d'ordre) émis par une unité de commande externe (une unité de commande pour une commande globale du mouvement du véhicule) pour un angle de direction cible, un angle de braquage de roue cible ou un couple d'assistance cible, est calculé indépendamment des conditions du dispositif de direction assistée électrique. De ce fait, un mouvement désiré du véhicule ne peut pas être obtenu dans le cas où le courant d'action- 2866301 2 nement du moteur électrique est limité.
Ainsi, même dans le cas où le système de direction assistée électrique est commandé par le signal d'ordre provenant de l'unité de commande globale du mouvement du véhicule, un écart peut apparaître entre le signal d'ordre (la valeur d'ordre) pour l'angle de direction cible, l'angle de braquage cible de roue directrice ou le couple d'assistance cible, et une valeur de commande réelle provenant de l'unité de commande pour le système de direction assistée électrique, lorsque le courant d'actionnement du moteur électrique est limité afin d'empêcher l'échauffement excessif du moteur électrique ou de dispositifs de puissance pour la commande du moteur, ou du fait de la diminution de la tension d'alimentation appliquée au moteur électrique. Il en résulte que le mouvement désiré du véhicule ne peut pas être obtenu.
Lorsque le courant d'actionnement du moteur électrique est limi- té, une information d'une telle condition fonctionnelle de la limitation de courant est émise vers d'autres unités de commande (incluant l'unité de commande électronique (UCE) exerçant la commande globale du mouvement du véhicule). Dans certains systèmes de l'art antérieur, les autres unités de commande (incluant l'unité de commande globale du mouvement du véhicule) arrêtent une transmission d'un signal d'ordre ou de n'importe quels autres signaux vers l'unité de commande pour le système de direction assistée électrique, lorsque les autres unités de commande reçoivent le signal (information) concernant l'opération de limitation de courant. Avec de tels systèmes de l'art antérieur, on ne peut pas obtenir le mou- vement désiré du véhicule.
Un but de la présente invention est donc de procurer un système de direction assistée électrique pour un véhicule, dans lequel le système de direction assistée électrique peut fonctionner selon une commande coordonnée avec d'autres systèmes de commande du véhicule, même pendant une période au cours de laquelle un courant d'actionnement d'un moteur électrique du système de direction assistée est limité.
Selon une caractéristique de la présente invention, un système de direction assistée électrique pour un véhicule comprend un capteur de direction pour détecter une opération de direction d'un volant du conducteur (un angle de rotation du volant) et une unité de commande de direc2866301 3 tion assistée, qui reçoit un signal d'ordre provenant d'une unité de commande globale du mouvement du véhicule, calcule un couple d'assistance de direction cible à partir d'un signal de direction provenant du capteur de direction et du signal d'ordre provenant de l'unité de commande globale du mouvement du véhicule, et actionne un moteur électrique d'assistance de direction conformément au couple d'assistance de direction cible cal-culé ci-dessus.
L'unité de commande de direction assistée calcule en outre un couple admissible pouvant être produit au moteur électrique d'assistance de direction, et fait fonctionner le moteur électrique d'assistance de direction au couple admissible, lorsque le couple admissible est inférieur au couple d'assistance de direction cible, c'est-à-dire lorsqu'un courant d'actionnement du moteur électrique doit être limité à cause d'une température accrue du moteur électrique et autres.
De plus, l'unité de commande de direction assistée transmet à l'unité de commande globale du mouvement du véhicule, l'information concernant le fonctionnement du moteur, selon laquelle le moteur électrique d'assistance de direction est actionné avec le courant d'actionnement limité.
Dans le système classique, lorsque le courant d'actionnement du moteur électrique d'assistance de direction est limité à cause de la température accrue du moteur électrique, et autres, la commande exigée pour l'unité de commande de direction assistée est remplacée par une ou plusieurs opérations des autres systèmes de commande, pour accomplir la commande complète correspondant au signal d'ordre provenant de l'unité de commande globale du mouvement du véhicule et appliqué à l'unité de commande de direction assistée.
Cependant, conformément à la présente invention, on fait fonctionner le moteur électrique d'assistance de direction au couple admissi- ble, même lorsqu'on doit faire fonctionner le moteur électrique avec le courant d'actionnement limité. De plus, la valeur de commande correspondant à une différence entre le couple d'assistance de direction cible et le couple admissible peut être mise en oeuvre par les autres systèmes de commande. Il en résulte qu'une commande optimale du véhicule peut être réalisée.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, l'unité de commande de direction assistée calcule le couple admissible sur la base de l'une au moins des grandeurs ou valeurs suivantes: une tension d'alimentation devant être appliquée à l'unité de commande de direction assistée, une température de l'unité de commande de direction assistée, ou une température d'une partie adjacente à l'unité de commande de direction assistée, une température du moteur électrique d'assistance de direction, un courant d'actionnement circulant à travers le moteur électrique d'assistance de direction, une vitesse de rotation du moteur électri- que d'assistance de direction, et une vitesse de marche du véhicule.
Lorsque la tension d'alimentation appliquée à l'unité de commande de direction assistée (au moteur électrique) est changée, par exemple, alors la grandeur de sortie (couple) admissible du moteur électrique actionné par une telle tension d'alimentation est changée de façon correspondante. Par conséquent, lorsque la tension d'alimentation est diminuée pour devenir inférieure à une valeur prédéterminée, le courant d'actionnement est limité en réponse à la tension d'alimentation diminuée, et en même temps une telle diminution de la grandeur de sortie du moteur électrique est transmise à l'unité de commande globale du mouvement du véhicule. Ensuite, les autres systèmes de commande compensent une partie de la commande qui ne peut pas être accomplie par le système de commande de direction assistée, de façon que le mouvement global du véhicule soit commandé, dans l'ensemble, d'une manière optimale, et ainsi il est possible d'éviter une impression désagréable pour le conducteur.
Avantageusement, l'invention comprend l'une au moins des caractéristiques suivantes: - l'information concernant le couple admissible à transmettre de l'unité de commande de direction assistée (7) à l'unité de commande globale du mouvement du véhicule (2) peut être remplacée par le couple d'assistance de direction qui est réellement produit par le moteur électrique d'assistance de direction (115).
- le système comprend en outre un capteur d'angle de braquage (138) pour détecter un angle réel des roues directrices (124), et en ce que l'unité de commande de direction assistée (7) calcule le couple d'assistance cible d'après l'angle réel des roues directrices (124).
- l'unité de commande de direction assistée (7) calcule le couple d'assistance cible d'après l'angle réel des roues directrices (124), sur la base d'une table définissant une relation entre l'angle réel des roues directrices et le couple d'assistance de direction.
Le système de direction assistée de l'invention peut également comprendre: un volant de conducteur (210); un arbre d'entrée (211) accouplé au volant; un premier capteur d'angle de rotation (206) monté sur l'arbre d'entrée (211) pour détecter un angle de rotation de celui-ci; un arbre de sortie (213) accouplé fonctionnellement à l'arbre d'entrée (211) à sa première extrémité, et accouplé en outre à un dispositif de direction assistée incorporé dans un carter d'engrenage de direction (215) ; un second capteur d'angle de rotation (214) monté sur l'arbre de sortie (213) pour détecter un angle de rotation de celui-ci; une unité de changement de rapport de transfert (212) accouplée entre les arbres d'entrée et de sortie (211, 213), et ayant un moteur électrique et des engrenages réducteurs pour transmettre la rotation de l'arbre d'entrée (211) à l'arbre de sortie (213) et faire tourner en outre l'arbre de sortie (213) lorsque le moteur électrique est mis en rotation; et une unité de commande de rapport de transfert (203) accouplée aux premier et second capteurs d'angle de rotation (206, 214) et à une unité de commande globale du mouvement du véhicule (2), pour calculer un couple d'assistance cible sur la base d'un signal provenant du premier capteur d'angle de rotation (206) et d'un signal d'ordre provenant de l'unité de commande globale du mouvement du véhicule (2), et pour actionner le moteur électrique de l'unité de change- ment de rapport de transfert (212) conformément au couple d'assistance cible calculé ci-dessus; caractérisé en ce que l'unité de commande de rapport de transfert (203) calcule en outre un couple admissible que doit produire le moteur électrique, et fait fonctionner le moteur électrique au couple admissible, lorsque le couple admissible est inférieur au couple d'assistance cible; et l'unité de commande de rapport de transfert (203) transmet l'information concernant le couple admissible à l'unité de commande globale du mouvement du véhicule (2).
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre de mo- 35 des de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est un schéma synoptique montrant un système de commande de véhicule conforme à la présente invention; La figure 2 est une représentation schématique montrant un système de direction assistée électrique conforme à la présente invention; La figure 3 est une représentation schématique montrant une opération d'une unité de commande de direction assistée du système de direction assistée représenté sur la figure 2; La figure 4 est un organigramme montrant un processus du fonctionnement de l'unité de commande de direction assistée dans le cas de la limitation d'un courant d'actionnement qui est fourni à un moteur d'assistance de direction, selon un système classique; La figure 5 est de façon similaire un organigramme montrant un processus du fonctionnement de l'unité de commande de direction assis-15 tée dans le cas de la limitation d'un courant d'actionnement fourni à un moteur d'assistance de direction, selon la présente invention; La figure 6 est une représentation graphique montrant une rela- tion entre un couple cible et un couple, admissible en fonction du temps; La figure 7 est une représentation schématique d'un autre mode 20 de réalisation de la présente invention; et La figure 8 est une représentation montrant une relation entre un couple d'assistance de direction et un angle de braquage pour une roue directrice.
Un dispositif de commande globale de véhicule 1 comprend de multiples UCE (Unités de Commande Electroniques) de commande de véhicule, comme une UCE 3 pour une commande de stabilité du véhicule, une UCE 4 pour une commande de moteur, une UCE 5 pour une commande de transmission automatique, une UCE 6 pour une commande de suspension et une UCE 7 pour une commande de direction assistée élec- trique. Le dispositif de commande globale du véhicule, 1, comprend en outre une UCE 2 de commande globale du mouvement du véhicule, qui totalise les informations des UCE 3 à 7 ci-dessus, calcule un procédé de commande optimal, et envoie des signaux d'ordre aux UCE 3 à 7 respectives, conformément au procédé de commande optimal calculé.
Les UCE 3 à 7 respectives envoient ensuite des signaux de commande d'actionneurs aux actionneurs 8 à 12 respectifs, en réponse aux signaux d'ordre ci-dessus provenant de PUCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2. Une référence 8 désigne un actionneur pour un dispositif de freinage, une référence 9 désigne un actionneur pour des injecteurs, une référence 10 désigne un actionneur pour un dispositif de transmission automatique, une référence 11 désigne un actionneur pour un dispositif de réglage de force d'amortissement, et une référence 12 désigne un actionneur pour un dispositif de réglage d'angle de braquage de roue.
Dans le cas où un véhicule circule en ligne droite sur une sur-face de route gelée ayant un faible coefficient de friction du côté droit d'un véhicule, et sur une surface de route en asphalte ayant un coefficient de friction élevé du côté gauche du véhicule, un moment de rotation est produit par rapport à un centre de masse du véhicule lorsque le véhicule est accéléré en appuyant sur une pédale d'accélérateur. (Dans le cas d'un véhicule à roues avant motrices, le véhicule tend à être tourné vers le côté de la route ayant le coefficient de friction le plus élevé.) Lorsqu'une force de rotation (pivotement) est appliquée au véhicule dans une condition dans laquelle aucun couple de direction n'existe, PUCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, détermine que le véhicule n'est pas dans une condition de circulation en sécurité. En outre, I'UCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, calcule un coupe correcteur qui annulerait le mouvement de rotation et émet un signal d'ordre vers I'UCE de commande de direction assistée, 7, ou émet un signal d'ordre vers I'UCE de commande de stabilité du véhicule, 3, de façon que I'UCE de commande de stabilité du véhicule, 3, commande l'actionneur de frei-nage 8 pour appliquer une force de freinage à une roue avant du côté du faible coefficient de friction, ou émet un signal d'ordre vers I'UCE de commande de moteur, 4, de façon à couper l'injection de carburant par les injecteurs 10, afin d'annuler une force de propulsion du véhicule, ou émet un signal d'ordre vers I'UCE de commande de transmission automatique, 5, de façon à réduire un rapport de transmission afin de réduire la force de propulsion du véhicule qui est transmise aux roues motrices par le dispositif de transmission automatique. Ces commandes sont accom- plies sélectivement et/ou collectivement par I'UCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, en fonction de la condition de circulation du véhicule.
La figure 2 montre une représentation schématique du dispositif de direction assistée électrique, 101.
Un volant 110 est accouplé à une colonne de direction 112a à une extrémité inférieure de laquelle se trouve un capteur de couple 111. Une extrémité supérieure d'un arbre à pignon 112b est accouplée au capteur de couple 111 et une extrémité inférieure de l'arbre à pignon 112b est munie d'un pignon (non représenté).
Le pignon engrène avec une crémaillère 118 dans un carter d'engrenage de direction 116. Des premières extrémités d'une paire de biellettes 120 sont accouplées à la crémaillère 118, et leurs autres extrémités sont accouplées aux roues respectives (roues directrices) 124 par l'intermédiaire de bras à rotule 122.
Un moteur d'assistance de direction 115 est accouplé fonction- nellement à l'arbre à pignon 112b.
LUCE de commande de direction assistée (également appelée UCE-DA) 7 comprend une unité centrale (UC) 131, une mémoire vive (RAM) 132, une mémoire morte (ROM) 133, une unité d'entrée/sortie (E/S) 134 (une interface pour une entrée et une sortie), et une ligne bus 135 pour connecter ces composants les uns aux autres. L'UC 131 accomplit sa commande conformément à des programmes et des données mémorisés dans la mémoire morte 133 et la mémoire vive 132. La mémoire morte 133 comporte une zone de mémoire 133a pour les programmes, dans laquelle un programme de commande de direction 133p est stocké, et une zone de données 133b pour mémoriser des données, dans laquelle des données nécessaires pour le fonctionnement du programme de commande de di-rection 133p sont stockées.
Le capteur de couple 111 comprend une partie de détection de couple bien connue, ayant une barre de torsion, et autres. Lorsque la colonne de direction 112a est tournée, un couple correspondant à une telle rotation de la colonne de direction 112a est détecté, et une information concernant le couple détecté est émise vers I'UCE de commande de direction assistée 7.
Un capteur d'angle de rotation 109 comprend un résolveur bien 2866301 9 connu et autres. Le capteur d'angle de rotation 109 émet un signal correspondant à une rotation du moteur d'assistance de direction 115, et le signal est transmis de façon similaire à PUCE-DA 7. En outre, un capteur de courant de moteur 108, un capteur de tension de moteur 119 et un capteur de température de moteur 125 sont connectés de façon à détecter respectivement un courant électrique (d'actionnement) circulant dans le moteur 115, une tension électrique appliquée au moteur 115 et une température du moteur 115. Les informations détectées sont transmises à LUCE-DA 7.
Le système de direction assistée comprend en outre un capteur de vitesse du véhicule 117 ayant un dispositif de détection de vitesse bien connu, tel qu'un codeur angulaire, pour détecter une vitesse du véhicule. L'UCEDA 7 comprend en outre un capteur de température 136 pour détecter une température de l'UCE-DA 7, et un circuit de détection de ten- sion 137 pour détecter une tension d'alimentation appliquée à LUCE-DA 7.
L'UCE-DA 7 est connectée à PUCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, par un moyen de communication 144, de façon que PUCE-DA 7 et PUCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, soient en intercommunication.
Un capteur d'angle de braquage 138 ayant une partie de détection comprenant un codeur angulaire bien connu, est monté à une partie d'extrémité inférieure de l'arbre à pignon 112b. Le capteur d'angle de braquage 138 est connecté à PUCE-DA 7, de façon que l'information détectée soit appliquée à PUCE-DA 7.
On expliquera en référence à la figure 3 une commande que l'UCE-DA 7 exerce pour le moteur d'assistance de direction 115. L'UC 131 de l'UCE-DA 7 exécute le programme de commande de direction stocké dans la mémoire morte 133, conformément au couple de direction détecté par le capteur de couple 111 et à la vitesse du véhicule détectée par le capteur de vitesse du véhicule 117. L'UC 131 calcule ainsi un couple d'assistance, dans une partie de calcul de couple d'assistance 140, d'après une table dans laquelle est définie une relation entre la vitesse du véhicule, le couple de direction et le couple d'assistance que doit générer le moteur d'assistance de direction 115. De plus, l'UC 131 calcule une valeur de courant de base 10, qui est nécessaire pour le moteur d'assis- 2866301 10 tance de direction 115 pour produire le couple d'assistance calculé ci-dessus.
Ensuite, une partie de conversion couple - courant 142 de I'UCE-DA 7 calcule une valeur de courant de correction Il, qui est néces- saire pour que le moteur d'assistance de direction 115 génère le couple de correction reçu de I'UCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, par l'intermédiaire du moyen de communication 144.
L'UCE-DA 7 calcule un écart entre l'angle de correction, qui est reçu de I'UCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, par l'intermédiaire du moyen de communication 144, et un angle de direction présent du volant, qui est obtenu à partir de l'angle de rotation détecté par le capteur d'angle de rotation 109. Ensuite, une partie de conversion angle - courant 143 de I'UCE-DA 7 calcule un couple qui annulerait l'écart ci-dessus, et calcule en outre une valeur de courant de correction I2 qui est nécessaire pour que le moteur d'assistance de direction 115 génère le couple.
Une partie de calcul de courant de moteur 141 de I'UCE-DA 7 calcule une somme de la valeur de courant de base IO précitée, de la va-leur de courant de correction I1 et de la valeur de courant de correction I2, et fait de cette somme une valeur de courant d'ordre finale.
Un circuit d'actionnement de moteur 114 calcule une tension à appliquer au moteur d'assistance de direction 115 sur la base de la valeur de courant d'ordre finale, et finalement le moteur d'assistance de direction 115 est actionné par une telle tension de commande.
On expliquera tout d'abord, en référence à la figure 4, un processus classique exécuté par PUCE-DA 7 pour calculer la valeur de courant d'ordre, pour permettre de mieux comprendre la présente invention.
A une étape S1, une tension d'alimentation détectée par le circuit de détection de tension 137, un courant du moteur détecté par le cap- teur de courant du moteur 108, une température de I'UCE-DA7 détectée par le capteur de température 136, et une température du moteur détectée par le capteur de température du moteur 125 sont lus et appliqués à I'UCE-DA 7.
A une étape S2, il est respectivement déterminé si chacune des 35 grandeurs ou valeurs détectées est à l'intérieur d'une plage de fonctionnement normale prédéterminée, dans laquelle aucune limitation de courant n'est nécessaire.
Dans un cas où, à l'étape S2, toutes ces grandeurs ou valeurs détectées sont respectivement à l'intérieur des plages de fonctionnement 5 normales, le processus est terminé.
D'autre part, dans un cas où, à l'étape S2, l'une quelconque de ces grandeurs ou valeurs détectées n'est pas à l'intérieur des plages de fonctionnement normales, le processus de limitation de courant est accompli à une étape S3.
Finalement, à une étape S4, PUCE-DA émet vers l'autre UCE (PUCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2) un signal transmettant l'information selon laquelle le courant du moteur est limité.
On expliquera en référence à la figure 5 un processus exécuté par PUCE-DA 7 pour calculer la valeur de courant d'ordre, conformément 15 au mode de réalisation de la présente invention.
A une étape S11, une tension d'alimentation détectée par le circuit de détection de tension 137, un courant du moteur détecté par le capteur de courant du moteur 108, une tension du moteur détectée par le capteur de tension du moteur 119, une température de PUCE-DA 7 détec- tée par le capteur de température 136, un angle de braquage détecté par le capteur d'angle de braquage 138 pour la roue directrice 124, une valeur de rotation du moteur d'assistance de direction 115 fournie par le capteur d'angle de rotation 109, et une température du moteur détectée par te capteur de température du moteur 125, sont lus et appliqués à PUCE- DA 7.
Ensuite, une puissance de sortie du moteur d'assistance de di-rection 115 est calculée sur la base du courant et de la tension détectés du moteur. De plus, la rotation du moteur d'assistance de direction 115 est calculée sur la base de l'angle de braquage de la roue directrice 124.
Du fait que l'arbre à pignon 112b est tourné d'un angle prédéterminé et à une vitesse qui est réduite d'un rapport prédéterminé à partir de la vitesse de rotation du moteur d'assistance de direction 115, et la roue directrice 124 est braquée d'un angle prédéterminé qui est déterminé par la rotation de l'arbre à pignon 112b, la rotation du moteur d'assistance de direction 115 peut être calculée en retour à partir de l'angle de braquage de la roue 2866301 12 directrice 124.
A une étape S12, il est déterminé si n'importe lesquelles des grandeurs détectées (la tension d'alimentation, le courant du moteur, la tension du moteur, la température de PUCE, la température du moteur, la rotation du moteur et la puissance de sortie du moteur d'assistance de direction) sont respectivement à l'intérieur d'une plage de fonctionnement prédéterminée.
Dans le cas où toutes ces grandeurs détectées sont respective-ment à l'intérieur des plages de fonctionnement normales, le courant du 10 moteur (I) est calculé conformément à un processus normal.
Dans le cas où l'une quelconque de ces grandeurs détectées n'est pas à l'intérieur de la plage correspondante de fonctionnement normale, le courant du moteur (I) devant être appliqué au moteur d'assis-tance de direction 115 est limité à une grandeur prédéterminée.
Une valeur limite supérieure de la limitation de courant du moteur d'assistance de direction 115 varie en fonction d'une condition concernant celui ou ceux de ces paramètres de limitation de courant (la tension d'alimentation, le courant du moteur, la température de PUCE, la température du moteur et la rotation du moteur) qui n'est pas à l'intérieur de sa plage de fonctionnement normale, ou qui ne sont pas à l'intérieur de leurs plages de fonctionnement normales. Par exemple, dans le cas où plus de deux de ces paramètres de limitation de courant ne sont pas à l'intérieur de leurs plages de fonctionnement normales, la plus petite va-leur est sélectionnée comme la valeur limite supérieure de la limitation de courant.
Ensuite, le processus passe à une étape S14 (Une étape S13 sera expliquée ultérieurement.).
A cette étape S14, un angle de braquage admissible ainsi qu'un couple d'assistance sont calculés. Du fait que le couple d'assistance et le courant du moteur (I) ont une relation prédéterminée dépendant d'une caractéristique du moteur d'assistance de direction 115, le couple d'assis-tance peut être calculé sur la base du courant du moteur (I). En outre, le couple d'assistance (T) et l'angle de braquage (6) ont une relation prédéterminée, comme représenté sur la figure 8. Par conséquent, lorsque le couple d'assistance admissible est T2, l'angle de braquage admissible 2866301 13 devient 02.
Selon une variante, l'angle de braquage admissible peut être calculé sur la base d'une table mémorisée dans la mémoire morte 133 ou la mémoire vive 132, dans laquelle une relation entre l'angle de braquage et le couple d'assistance est prédéterminée.
A une étape S15, le couple d'assistance (T) calculé ci-dessus, devant êtreappliqué au moteur d'assistance de direction 115, ainsi que l'angle de braquage pour la roue directrice 124, sont envoyés à I'UCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, par l'intermédiaire du moyen de communication 144. Ensuite, l'UCE 2 émet vers PUCE-DA 7 un signal d'ordre qui est calculé dans I'UCE 2 sur la base de l'information ci-dessus concernant le couple d'assistance (T) et l'angle de braquage.
Selon une variante, le couple d'assistance admissible et l'angle de braquage de la roue directrice 124 peuvent être calculés à partir d'une puissance de sortie admissible du moteur d'assistance de direction 115, qui est calculée à partir du courant du moteur (I) et de la tension du moteur devant être appliquée au moteur d'assistance de direction 115.
De façon générale, une puissance de sortie (P) d'un moteur électrique est égale à un produit ou une valeur intégrée d'une force contreélectromotrice (E) et d'un courant du moteur (I), et elle est proportionnelle à une valeur intégrée d'un couple d'assistance et d'une vitesse de rotation du moteur électrique. Les relations ci-dessus sont exprimées par les for-mules mathématiques suivantes: P=Vm.I (1) co = E/K = (Vrn R. I) /K (2) Dans les formules ci-dessus, R est une résistance interne du moteur électrique, et K est une constante de la force contreélectromotrice du moteur électrique. co est une vitesse angulaire de rotation du moteur électrique. Vm est une tension appliquée au moteur électrique, et I est un courant appliqué au moteur électrique.
Pour le processus constituant une variante, à l'étape S13, la puissance de sortie admissible du moteur d'assistance de direction 115 est calculée d'après la formule (1) ci-dessus, et la vitesse angulaire de rotation peut être calculée d'après la formule (2).
2866301 14 La relation entre la puissance de sortie (P) du moteur électrique, le couple (T) généré par le moteur (= le couple d'assistance) et la vitesse angulaire de rotation (co) peut être exprimée par la formule sui-vante: P=T.co Par conséquent, le couple d'assistance admissible (T) peut être calculé d'après les valeurs de la puissance de sortie admissible (P) du moteur électrique (le moteur d'assistance de direction 115) et de la vitesse angulaire de rotation (co).
Enfin, l'angle de braquage admissible (8) pour la roue directrice 124 peut être calculé d'après la figure 8.
Dans le processus de calcul ci-dessus, la vitesse angulaire de rotation (co) peut être calculée, en variante, comme une valeur différentiée de la vitesse de rotation du capteur d'angle de rotation 109 (c'est-à-dire une variation des angles de rotation au cours d'un intervalle de temps uni-té) .
Dans l'opération ci-dessus, l'angle de braquage admissible (02 sur la figure 8) et le couple d'assistance admissible (T2 sur la figure 8) sont appliqués à PUCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2. Selon une variante de procédé, chacune d'une valeur d'excédent (02 - 81) pour l'angle de braquage et (T2 - Ti) pour le couple d'assistance sur la figure 8, peut être appliquée à I'UCE 2.
La figure 6 montre le couple admissible (le couple que peut produire le moteur d'assistance de direction 115) et le couple de correction cible (une somme du couple basé sur le signal d'ordre provenant de I'UCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, et d'un couple de demande calculé sur la base de l'information provenant du capteur de couple 111), en fonction du temps. Pendant une période B, dans laquelle la limitation du courant appliqué au moteur est nécessaire à cause d'une augmentation de la température du moteur, et autres, le couple de correction cible est limité par le couple admissible, comme représenté sur la figure 6. Le couple insuffisant dans la période B est compensé par d'autres systèmes de commande. Dans les périodes A ou C, dans lesquelles aucune limitation de courant pour le moteur n'est nécessaire, le couple de correction cible n'est pas limité par le couple admissible.
2866301 15 Dans un système classique, aucune opération ou aucun processus pour la commande de direction assistée n'est accompli, et aucun signal d'ordre n'est émis par PUCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, pendant la période B. Même si le signal d'ordre est appliqué au dispositif de commande de direction assistée (PUCE 7 pour la commande de direction assistée), aucun processus ultérieur n'est réellement accompli, du fait que la limitation de courant pour le moteur est exécutée.
Au contraire, conformément à la présente invention, il est possible de faire fonctionner continuellement le moteur d'assistance de direc- tion 115 à l'intérieur de la plage du couple admissible. Une différence entre le couple admissible et le couple de correction cible peut être compensée par les autres systèmes de commande. Il en résulte qu'il est possible de minimiser une impression désagréable qu'un conducteur ressent au cours de la conduite.
L'opération ci-dessus est expliquée pour le cas où la température du moteur est augmentée jusqu'à une valeur supérieure au-delà de la plage de fonctionnement normale, et de ce fait le courant d'actionnement du moteur d'assistance de direction (115) est limité par le couple admissible. Une telle limitation de courant est cependant également nécessaire dans d'autres situations.
Par exemple, une température de l'unité de direction assistée (7) ou une température d'une partie adjacente à l'unité de direction assistée (7) est changée par une température d'un circuit d'alimentation de l'unité (7) . Lorsque la température du circuit d'alimentation est augmen- tée, la puissance qu'il est possible de fournir atteint sa limite critique. De ce fait, la puissance fournie au moteur d'assistance de direction (115) doit être réduite.
Lorsqu'une valeur excessive du courant d'actionnement est fournie au moteur d'assistance de direction (115), la température du mo- teur est également augmentée. Par conséquent, la limitation du courant est également nécessaire dans un tel cas.
Le système de direction assistée change le couple d'assistance du moteur en fonction d'une vitesse du véhicule, même lorsque l'angle de braquage des roues 124 est le même. Ainsi, lorsque la vitesse du véhicule est élevée, le couple d'assistance du moteur est faible, tandis que lorsque la vitesse du véhicule est basse, le couple d'assistance du moteur est élevé. Du fait que le couple produit par le moteur électrique et le courant d'actionnement du moteur électrique ont une certaine relation, le couple nécessaire que doit produire le moteur électrique est diminué en proportion de l'augmentation de la vitesse du véhicule. De ce fait, le courant d'actionnement du moteur électrique est limité (réduit) à une valeur pour laquelle le moteur électrique produit le couple nécessaire.
Comme dans les cas ci-dessus, dans lesquels le courant d'actionnement du moteur d'assistance de direction 115 est limité, une diffé- rence entre le couple admissible et le couple de correction cible peut être compensée par les autres systèmes de commande. Il en résulte qu'il est possible de minimiser une impression désagréable que ressent un conducteur dans la conduite.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, l'information concernant le couple admissible calculé que produit le moteur d'assistance de direction 115 est transmise à I'UCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, de façon que toute différence entre le couple cible et le couple admissible puisse être compensée par d'autres systèmes de commande. Il est également possible d'envoyer à I'UCE de commande globale du mouvement du véhicule, 2, une information concernant le couple d'assistance réellement appliqué au dispositif de direction assistée, au lieu de l'information concernant le couple admissible calculé.
La figure 7 montre un autre mode de réalisation de la présente invention, dans lequel une référence 211 désigne un arbre d'entrée (la colonne de direction) qui est accouplé à son extrémité supérieure au volant et à son extrémité inférieure à une unité de changement de rapport de transfert 212. Un arbre de sortie 213 (l'arbre à pignon) est accouplé à son extrémité supérieure à l'unité de changement de rapport de transfert 212, et est accouplé à son extrémité inférieure à un pignon (non repré- senté) incorporé dans un carter d'engrenage de direction 215. Le pignon engrène avec une crémaillère 216 dans le carter d'engrenage de direction 215. Bien que ceci ne soit pas représenté sur le dessin, chaque extrémité de la crémaillère 216 est reliée fonctionnement à une roue directrice 217 par l'intermédiaire d'une biellette et d'un bras à rotule.
Un dispositif de direction assistée électrique est incorporé dans 2866301 17 le carter d'engrenage de direction 215.
Un premier capteur d'angle de rotation 206 est monté sur l'arbre d'entrée 211 (la colonne de direction) pour détecter un angle de rotation de l'arbre d'entrée 211. Un second capteur d'angle de rotation 214 est monté sur l'arbre de sortie 213 pour détecter un angle de rotation de l'arbre de sortie 213, et détecter ainsi un angle de braquage de la roue directrice 217, le second capteur d'angle de rotation 214 comprenant un résolveur. Le second capteur d'angle de rotation 214 peut être incorporé dans le carter d'engrenage de direction 215.
Les angles de rotation des arbres d'entrée et de sortie 211 et 213, détectés par les capteurs respectifs 206 et 214, sont transmis à une unité de commande de rapport de transfert 203, à laquelle une information concernant une vitesse du véhicule et une vitesse de rotation du moteur du véhicule sont appliquées à partir d'un réseau local de véhicule 207. L'unité de commande 203 émet un signal de commande vers l'unité de changement de rapport de transfert 212.
L'unité de changement de rapport de transfert 212 comprend un moteur sans balai bien connu et des engrenages réducteurs, et change l'angle de rotation de l'arbre de sortie 213 en fonction du signal de corn-20 mande provenant de l'unité de commande de rapport de transfert 203, en actionnant le moteur sans balai.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, l'unité de commande de rapport de transfert 203 calcule un angle de rotation cible pour l'arbre de sortie 213, conformément à la vitesse du véhicule provenant du réseau local de véhicule 207 et à l'angle de rotation de l'arbre d'entrée 211 pro-venant du premier capteur d'angle de rotation 206. Ensuite, un signal d'ordre de moteur en modulation d'impulsions en largeur (MIL), correspondant à l'angle de rotation cible, est émis par l'unité de commande de rapport de transfert 203 vers l'unité de changement de rapport de trans- fert 212, de façon à faire tourner le moteur. Il en résulte que l'arbre de sortie 213 est tourné d'un tel angle qui est une somme d'un angle de rotation de l'arbre d'entrée 211 (le volant 210) et d'un angle de rotation du moteur de l'unité de changement de rapport de transfert 212. L'angle de braquage de la roue directrice 217 est ainsi commandé en correspon- dance avec la rotation de l'arbre de sortie 214.
2866301 18 L'angle de rotation de l'arbre de sortie 213 est détecté par le second capteur d'angle de rotation 214 et son angle détecté est transmis à l'unité de commande de rapport de transfert 203, l'unité de commande 203 calculant un angle de braquage réel de la roue directrice 217, de fa- çon que l'unité de commande de rapport de transfert 203 exerce, dans son asservissement, une commande pour faire en sorte que l'angle de braquage devienne égal à la valeur cible.
De la même manière que dans le premier mode de réalisation de la présente invention, il peut devenir nécessaire dans certains cas de limi- ter un courant d'actionnement appliqué au moteur sans balai de l'unité de changement de rapport de transfert 212, lorsqu'une tension d'alimentation est diminuée, une température du moteur est augmentée, et autres. Lorsqu'une telle situation se produit, l'unité de commande de rapport de transfert 203 calcule un couple admissible que doit générer le moteur sans ba- lai, et fait fonctionner celui-ci à un tel couple admissible; et l'information concernant ce fonctionnement avec la limitation de courant est transmise à une UCE de commande globale du mouvement du véhicule (non représentée sur la figure 7), de façon qu'une différence entre la valeur cible et la valeur admissible pour commander l'unité de changement de rapport de transfert puisse être compensée par d'autres systèmes de commande du véhicule. Il en résulte qu'il est possible de parvenir globalement à une commande harmonisée du véhicule.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'inven- tion.
Claims (6)
1. Système de direction assistée électrique pour un véhicule, comprenant: un moteur électrique d'assistance de direction (115) pour appliquer un couple d'assistance de direction à un arbre à pignon (112b) relié fonctionnellement à des roues directrices (124); un capteur de direction (111) pour détecter une opération de direction d'un volant de conducteur (110); et une unité de commande de direction assistée (7) pour recevoir un signal d'ordre provenant d'une unité de commande globale du mouvement du véhicule (2), pour calculer un couple d'assistance cible à partir d'un signal de direction provenant du capteur de direction (111) et du signal d'ordre, et pour actionner le moteur électrique d'assistance de direction (115) conformément au couple d'assistance cible calculé ci-dessus; caractérisé en ce que l'unité de commande de direction assistée (7) calcule en outre un couple admissible que doit produire le moteur électrique d'assistance de direction (115), l'unité de commande de direction assistée (7) actionne le moteur électrique d'assistance de direction (115) au couple admissible, lorsque le couple admissible est inférieur au couple d'assistance cible, et l'unité de commande de direction assistée (7) transmet l'information concernant le couple admissible à l'unité de commande globale du mouvement du véhicule (2).
2. Système de direction assistée électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande de direction assistée (7) calcule le couple admissible que doit produire le moteur électrique d'assistance de direction (115), sur la base de l'un au moins des paramètres suivants: une tension d'alimentation pouvant être appliquée à l'unité de commande de direction assistée (7); une température de l'unité de commande de direction assistée (7) ou d'une partie adjacente à cette dernière; une température du moteur électrique d'assistance de direction 2866301 20 (115); un courant d'actionnement circulant à travers le moteur électrique d'assistance de direction (115); une vitesse de rotation du moteur électrique d'assistance de direction (115); et une vitesse de marche du véhicule.
3. Système de direction assistée électrique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'information concernant le couple admissible à transmettre de l'unité de commande de direction assistée (7) à l'unité de commande globale du mouvement du véhicule (2) peut être remplacée par le couple d'assistance de direction qui est réellement produit par le moteur électrique d'assistance de direction (115).
4. Système de direction assistée électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur d'angle de braquage (138) pour détecter un angle réel des roues directrices (124), et en ce que l'unité de commande de direction assistée (7) calcule le couple d'assistance cible d'après l'angle réel des roues directrices (124).
5. Système de direction assistée électrique selon la revendication 4, caractérisé en outre en ce que l'unité de commande de direction assistée (7) calcule le couple d'assistance cible d'après l'angle réel des roues directrices (124), sur la base d'une table définissant une relation entre l'angle réel des roues directrices et le couple d'assistance de direction.
6. Système de direction assistée électrique pour un véhicule comprenant: un volant de conducteur (210); un arbre d'entrée (211) accouplé au volant; un premier capteur d'angle de rotation (206) monté sur l'arbre d'entrée (211) pour détecter un angle de rotation de celui-ci; un arbre de sortie (213) accouplé fonctionnellement à l'arbre d'entrée (211) à sa première extrémité, et accouplé en outre à un dispositif de direction assistée incorporé dans un carter d'engrenage de direction (215); un second capteur d'angle de rotation (214) monté sur l'arbre de sortie (213) pour détecter un angle de rotation de celui-ci; une unité de changement de rapport de transfert (212) accouplée entre les arbres d'entrée et de sortie (211, 213), et ayant un moteur électrique et des engrenages réducteurs pour transmettre la rotation de l'arbre d'entrée (211) à l'arbre de sortie (213) et faire tourner en outre l'arbre de sortie (213) lorsque le moteur électrique est mis en rotation; et une unité de commande de rapport de transfert (203) accouplée aux premier et second capteurs d'angle de rotation (206, 214) et à une unité de commande globale du mouvement du véhicule (2), pour calculer un couple d'assistance cible sur la base d'un signal provenant du premier capteur d'angle de rotation (206) et d'un signal d'ordre provenant de l'unité de commande globale du mouvement du véhicule (2), et pour actionner le moteur électrique de l'unité de change-ment de rapport de transfert (212) conformément au couple d'assistance cible calculé ci-dessus; caractérisé en ce que l'unité de commande de rapport de transfert (203) calcule en outre un couple admissible que doit produire le moteur électrique, et fait fonctionner le moteur électrique au couple admissible, lorsque le couple admissible est inférieur au couple d'assistance cible; et l'unité de commande de rapport de transfert (203) transmet l'information concernant le couple admissible à l'unité de commande globale du mouvement du véhicule (2).
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