FR2911107A1

FR2911107A1 - Procede et dispositif de commande d'une cremaillere de direction d'un vehicule automobile

Info

Publication number: FR2911107A1
Application number: FR0752568A
Authority: FR
Inventors: Jannick Auvinet; Thierry Philippe; Guillaume Torres
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2007-01-08
Filing date: 2007-01-08
Publication date: 2008-07-11
Anticipated expiration: 2027-01-08
Also published as: FR2911107B1; WO2008107577A2; WO2008107577A3

Abstract

Le dispositif de commande d'une crémaillère de direction d'un véhicule automobile comprend un premier moyen (CM) apte à délivrer un premier signal (S1) représentatif de la position angulaire du volant et des moyens de traitement (MT) possédant une entrée connectée à la sortie du premier moyen et aptes à déterminer un signal de consigne de position de la crémaillère (SCC). Il comprend en outre des moyens de prétraitement (MPT) connectés à la sortie du premier moyen (CM) et aptes à moyenner temporellement une partie (P2) du premier signal fréquentiellement située dans une plage de moyennes fréquences et à remplacer ladite première partie par la première partie temporellement moyennée (SM) et délivrer ainsi à ladite entrée des moyens de traitement un premier signal modifié (S1M).

Description

Procédé et dispositif de commande d'une crémaillère de direction d'un

véhicule automobile. L'invention concerne la commande d'une crémaillère de direction 5 d'un véhicule automobile. L'invention s'applique avantageusement mais non limitativement aux véhicules à direction électrique ayant une direction découplée (volant vis-à-vis des roues). Cela étant, l'invention s'applique également à des véhicules équipés 10 de système AFS (Active Front Steering selon une dénomination anglo-saxonne bien connue de l'homme du métier) ou bien à quatre roues directrices. Les véhicules à direction électrique permettent de fournir de nouvelles prestations en termes de sécurité, de plaisir de conduite, 15 d'espace habitacle, ... De tels prototypes à direction découplée (volant vis-à-vis des roues) permettent de s'affranchir des contraintes mécaniques liant la position des roues vis-à-vis du volant. Ainsi, on peut choisir la démultiplication entre les roues et le volant, et ce dans la limite de la performance des 20 actionneurs et de l'acceptabilité par les conducteurs. Actuellement les roues ont pour consigne de suivre au mieux la consigne de position volant (dans la limite de la bande passante de l'actionneur et de la boucle d'asservissement). Ceci assure un bon comportement du véhicule en termes de tenue de cap et de précision de 25 direction notamment. Ainsi, pour un véhicule en courbe (vitesse véhicule constante et angle volant non nul) toute variation de l'angle volant est suivie à la crémaillère. Cependant, pour de petites variations de l'angle volant autour de cette position, la crémaillère effectue également de petites 30 variations en position. Ceci est gênant et perturbant car il est courant, pour un conducteur, d'avoir de faibles mouvements au volant sans qu'il y ait une réelle volonté de braquer les roues. Tout choix de déphasage dans la consigne est inutile pour régler ce problème. En effet, un tel déphasage revient à appliquer la consigne du conducteur avec un retard et le phénomène décrit ci-avant persistera avec même la possibilité de dégrader le comportement du véhicule, en particulier dans le cas de fort déphasage. L'invention vise à remédier aux inconvénients précités.

Selon un aspect de l'invention, il est prévu d'adapter la consigne de position crémaillère en effectuant une pondération de l'angle volant mesuré en fonction de l'angle volant moyen. Les composantes basses et hautes fréquences du signal représentatif de l'angle volant sont appliquées alors telles quelles tandis que le signal moyennes fréquences subit un traitement, en l'espèce une moyenne temporelle sur une durée donnée. Ceci permet de conserver le signal basses fréquences non responsable de la gêne identifiée ci-avant, de conserver le signal hautes fréquences indispensable pour toute stratégie de sécurité active (où les fréquences du signal position volant sont élevées) et de moyenner la commande sur de faibles amplitudes pour des fréquences moyennes. Ainsi, selon un aspect de l'invention, il est proposé un procédé de commande d'une crémaillère de direction d'un véhicule automobile, comprenant une délivrance d'un premier signal représentatif de la position angulaire du volant et une détermination d'un signal de consigne de position de la crémaillère au moins à partir du premier signal. Selon une caractéristique générale de cet aspect de l'invention, on effectue en outre une moyenne temporelle d'une partie du premier signal fréquentiellement située dans une plage de moyennes fréquences et on remplace ladite première partie par la première partie temporellement moyennée de façon à obtenir un premier signal modifié au moins à partir duquel on détermine ledit signal de consigne de position de la crémaillère. Selon un mode de mise en oeuvre, l'obtention du premier signal modifié comprend une séparation d'une part des composantes moyennes fréquences et d'autre part des composantes basses et hautes fréquences du premier signal, et une recomposition du signal à partir des composantes basses et hautes fréquences et de la partie temporellement moyennée.

La durée sur laquelle on moyenne ladite première partie est choisie en fonction notamment de l'application désirée, de la fréquence de calcul du calculateur embarqué, ainsi que d'autres critères liés à la sécurité et à la perceptibilité de l'effet par le conducteur.

Cela étant, une fourchette acceptable pour une telle durée est comprise entre environ 5ms et environ 50ms. En effet, il a été observé qu'en général en dessous de 5ms le conducteur ne percevait pas d'amélioration par rapport à l'art antérieur tandis que des périodes supérieures à 50ms devenaient trop longues, notamment sur le plan de la sécurité. A titre indicatif, une durée comprise entre 12 et 20ms permet d'arriver à un compromis tout à fait acceptable. La plage de moyennes fréquences du premier signal dépend également de l'application envisagée mais aussi des critères de caractérisation d'un conducteur lambda . A titre indicatif, si l'on considère que le domaine de fréquences de pilotage (c'est-à-dire le domaine fréquentiel du signal d'angle volant) d'un conducteur lambda est généralement compris entre 0 et 2,5Hz on pourra choisir comme plage de moyennes fréquences une plage comprise entre environ 0,5Hz et environ 1Hz.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de commande d'une crémaillère de direction d'un véhicule automobile, comprenant un premier moyen apte à délivrer un premier signal représentatif de la position angulaire du volant et des moyens de traitement possédant une entrée connectée à la sortie du premier moyen et apte à déterminer un signal de consigne de position de la crémaillère. Selon une caractéristique générale de cet aspect de l'invention, le dispositif de commande comprend en outre des moyens de prétraitement connectés à la sortie du premier moyen et apte à moyenner temporellement une partie du premier signal fréquentiellement située dans une plage de moyennes fréquences et à remplacer ladite première partie par la première partie temporellement moyennée et délivrer ainsi à ladite entrée des moyens de traitement un premier signal modifié. Selon un mode de réalisation, les moyens de prétraitement comportent un étage de séparation apte à séparer d'une part les composantes moyennes fréquences et d'autre part les composantes basses et hautes fréquences du premier signal, un module apte à moyenner temporellement ladite première partie du premier signal et un étage de recomposition, connecté à l'étage de séparation et au module moyenneur, et apte à élaborer ledit signal modifié. Les moyens de prétraitement sont par exemple aptes à moyenner ladite première partie sur une durée comprise entre 5ms et 50ms. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de mise en oeuvre et de réalisation, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un exemple schématique d'une direction découplée, - la figure 2 illustre schématiquement un mode de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, et, - la figure 3 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif de commande selon l'invention. Sur la figure 1, la direction DR du véhicule comporte un train avant TRAV muni d'une crémaillère CRM commandée par un moteur MDR. Par ailleurs, un calculateur CAL embarqué dans le véhicule reçoit de la part d'un capteur situé au niveau du volant VL un premier signal S1 représentatif de la position angulaire du volant et délivre au moteur MDR un signal SCC qui est un signal de consigne de position de la crémaillère. Par ailleurs, dans l'exemple décrit ici, un moteur restituteur MRST est couplé au volant par l'intermédiaire de pignons de façon à créer un effort de réaction sur le volant perceptible par le conducteur lorsque celui-ci tourne le volant. Le premier signal S1, encore appelé angle volant mesuré, est un signal dont le spectre fréquentiel s'étend sur une plage de fréquences allant typiquement de 0 à 2,5Hz pour un conducteur lambda . Comme illustré sur la figure 2 , le signal S1 comporte une première partie P l située fréquentiellement dans le domaine des basses fréquences, une deuxième partie P2 située fréquentiellement dans le domaine des moyennes fréquences et une troisième partie P3 fréquentiellement située dans le domaine des hautes fréquences.

A titre indicatif, la plage basses fréquences s'étend entre 0 et 0,5Hz tandis que la plage moyennes fréquences s'étend entre 0.5 et 1Hz et la plage hautes fréquences s'étend entre 1Hz et 2,5Hz. Sur une route droite et en l'absence de bruit de signal, le signal S1 est essentiellement constitué d'un signal à OHz. Par contre, lors d'une conduite en montagne ou d'une conduite en ville, et, dans ce dernier cas, selon le type de conduite du conducteur, le signal S1 comprend des composantes hautes fréquences. En fait, le spectre fréquentiel de ce signal S1 est représentatif de la fréquence d'actionnement du volant par le conducteur. A partir du premier signal S1 on va recomposer un signal modifié S1M qui va être utilisé pour élaborer le signal de consigne de position de la crémaillère SCC (figure 3). Pour la recomposition 21 (figure 2) du signal, les parties Pl et P3 du premier signal, c'est-à- dire les composantes basses et hautes fréquences sont conservées telles quelles tandis que la partie P2 du signal c'est-à-dire celle s'étalant dans la plage de moyennes fréquences, est temporellement moyennée de façon à fournir un signal moyenné SM qui va être utilisé dans la recomposition 21 aux fins de délivrer le signal modifié SlM. Dans l'art antérieur, pour de petites variations de l'angle volant autour d'une position donnée de cet angle, la crémaillère effectue également de petites variations en position ce qui crée une gêne pour le conducteur comme expliqué ci-avant.

La recomposition 21 explicitée sur la figure 2 permet de conserver le signal basses fréquences de l'angle volant, non responsable de cette gêne, et de conserver le signal hautes fréquences, indispensable pour toute stratégie de sécurité active. Par contre, la moyenne temporelle de la partie P2 du signal S1, c'est-à-dire celle située fréquentiellement dans la plage moyennes fréquences, permet de diminuer la gêne précitée. La plage fréquentielle dans laquelle s'applique le calcul de moyenne dépend du conducteur. Celle-ci est globalement identique pour tous les conducteurs. I1 a été observé qu'une plage comprise entre environ 0,5Hz et environ 1Hz était une plage convenable. En effet, il convient préférentiellement de ne pas traiter une trop grande plage car dans ce cas on pourrait empiéter sur le domaine basses fréquences ou sur le domaine hautes fréquences au risque de dégrader ainsi le confort et/ou la sécurité du conducteur.

Un dispositif de commande DCD, permettant de mettre en oeuvre une telle recomposition, est illustré schématiquement sur la figure 3. Plus précisément, un capteur CM, de structure classique et connu en soi, permet de mesurer l'angle volant et délivre le premier signal S1. Le dispositif de commande DCD comporte des moyens de prétraitement MPT comportant ici un filtre coupe bande FCB supprimant la partie P2 du signal S1 pour ne délivrer que les parties Pl et P3. La sortie du filtre coupe bande FCB est délivrée à une première entrée d'un soustracteur STR dont l'autre entrée reçoit le premier signal S1. En conséquence, la sortie du soustracteur délivre la partie P2 du signal S1 c'est-à-dire la partie moyennes fréquences. Cette partie P2 est moyennée sur une durée T dans un module moyenneur MMY. Un additionneur ADD, dont une entrée est connectée à la sortie du filtre coupe bande FCB et dont l'autre entrée est connectée à la sortie du module moyenneur MMY permet de recomposer le signal et de délivrer le premier signal modifié S1M. Des moyens de traitement MT de structure classique et connus en soi, utilisent ce premier signal modifié S1M ainsi que d'autres signaux, par exemple ici deux autres signaux data 1 et data 2 pour élaborer, en fonction d'une stratégie choisie de démultiplication, le signal de consigne de position de crémaillère SCC. Les deux signaux data 1 et data 2 peuvent être par exemple la vitesse de lacet et la vitesse longitudinale du véhicule. La loi de démultiplication utilisée dans les moyens de traitement MT est par exemple mémorisée dans une mémoire sous forme de cartographie ou de diagramme. L'homme du métier pourra trouver de nombreux exemples de telles lois de démultiplication dans l'art antérieur, par exemple dans la demande de brevet européen n 1 508 503.

Les moyens de prétraitement MPT ainsi que les moyens de traitement MT sont par exemple réalisés sous forme logicielle au sein du calculateur embarqué CAL. La durée T sur laquelle est effectuée la moyenne du signal issu du 5 soustracteur STR est par exemple de l'ordre de 12 à 20ms pour une fréquence de travail du calculateur de lkHz. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits mais en embrasse toutes les variantes. Ainsi, on aurait pu remplacer le soustracteur STR par un filtre passe 10 bande permettant d'obtenir directement la partie P2 du signal S1.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de commande d'une crémaillère de direction d'un véhicule automobile, comprenant une délivrance d'un premier signal (Si) représentatif de la position angulaire du volant et une détermination d'un signal de consigne de position de la crémaillère (SCC) au moins à partir du premier signal, caractérisé par le fait qu'on effectue en outre une moyenne temporelle (20) d'une partie (P2) du premier signal fréquentiellement située dans une plage de moyennes fréquences, on remplace ladite première partie par la première partie temporellement moyennée de façon à obtenir un premier signal modifié (S1M) au moins à partir duquel on détermine ledit signal de consigne de position de la crémaillère.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'obtention du premier signal modifié comprend une séparation d'une part des composantes moyennes fréquences et d'autre part des composantes basses et hautes fréquences du premier signal, et une recomposition (21) de signal à partir des composantes basses et hautes fréquences et de la partie temporellement moyennée (SM).

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on moyenne (20) ladite première partie sur une durée (T) comprise entre environ 5 ms et 50 ms.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la plage de moyennes fréquences du premier signal est comprise entre environ 0,5 Hz et environ 1 Hz.

5. Dispositif de commande d'une crémaillère de direction d'un véhicule automobile, comprenant un premier moyen (CM) apte à délivrer un premier signal (Sl) représentatif de la position angulaire du volant et des moyens de traitement (MT) possédant une entrée connectée à la sortie du premier moyen et aptes à déterminer un signal de consigne deposition de la crémaillère (SCC), caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens de prétraitement (MPT) connectés à la sortie du premier moyen (CM) et aptes à moyenner temporellement une partie (P2) du premier signal fréquentiellement située dans une plage de moyennes fréquences et à remplacer ladite première partie par la première partie temporellement moyennée (SM) et délivrer ainsi à ladite entrée des moyens de traitement un premier signal modifié (S1M).

6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les moyens de prétraitement (MPT) comportent un étage de séparation (FCB, STR) apte à séparer d'une part les composantes moyennes fréquences et d'autres part les composantes basses et hautes fréquences du premier signal, un module (MMY) apte à moyenner temporellement ladite première partie du premier signal et un étage de recomposition (ADD), connecté à l'étage de séparation et au module moyenneur, apte à élaborer ledit signal modifié.

7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel les moyens de prétraitement (MPT) sont aptes à moyenner ladite première partie sur une durée comprise entre environ 5 ms et 50 ms.

8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel la 20 plage de moyennes fréquences du premier signal est comprise entre environ 0,5 Hz et environ 1 Hz.