FR2918320A1 - Wheel sliding control system for motor vehicle, has regulating units including arbitration module that calculates final control signal of torque of propulsion engine based on calculated intermediate signals - Google Patents
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Abstract
Description
-1- SYSTEME DE COMMANDE DE DEUX ROUES D'UN VEHICULE AUTOMOBILE-1- SYSTEM FOR CONTROLLING TWO WHEELS OF A MOTOR VEHICLE
ACTIONNABLES PAR UN SEUL ORGANEACTIONABLE BY ONE ORGAN
La présente invention concerne un système de commande du glissement de deux roues d'un véhicule automobile, les deux roues étant actionnables à l'aide d'un seul organe. The present invention relates to a control system of the sliding of two wheels of a motor vehicle, the two wheels being operable with a single member.
Un glissement d'une roue du véhicule peut apparaître lors de n'importe qu'elle phase de conduite d'un véhicule, et notamment lorsque le couple des roues est piloté par un couple délivré par un moteur de propulsion, comme cela est le cas par exemple d'une demande d'accélération du véhicule de la part du conducteur qui appuie sur une pédale d'accélération. Lors de telles situations, il est important pour la sécurité du véhicule que le glissement de roues soit maîtrisé, et cela à l'aide du seul organe d'actionnement des roues actif à ce moment, à savoir le moteur de propulsion. A slip of a wheel of the vehicle may appear during any phase of driving a vehicle, and in particular when the wheel torque is controlled by a torque delivered by a propulsion motor, as is the case for example a request for acceleration of the vehicle from the driver who presses an accelerator pedal. In such situations, it is important for the safety of the vehicle that the wheel slip is controlled, and this using the only active wheel actuator at this time, namely the propulsion engine.
On connaît des systèmes de commande du glissement de deux roues d'un véhicule montées sur un même essieu de celui-ci, à l'aide du couple délivré par le moteur. Dans ce type de systèmes, ces glissements des roues sont estimés en fonction de vitesses de rotation mesurées de celles-ci, une consigne de couple moteur calculée en fonction des glissements estimés et une commande unique du couple moteur, par exemple du type proportionnel intégrale, est mise en oeuvre en fonction de la consigne calculée, afin de réduire le glissement estimé le plus important. Toutefois, on observe qu'une loi de commande globale unique ne permet pas d'assurer des performances identiques pour un faible et un fort glissement subi par les roues. De plus, le glissement le plus important est commandé, sans tenir compte des autres glissements. Par ailleurs, l'architecture de ces systèmes est figée et ne permet donc pas de prendre en compte différentes phases de vie des roues, comme par exemple un anti-patinage, un antiemballement, ou différents cahiers des charges concernant l'agrément de conduite. Le but de la présente invention est de résoudre les problèmes susmentionnés en proposant un système de commande du glissement des deux roues qui permette de différentier les deux roues lors de la commande Two-wheel slip control systems of a vehicle mounted on the same axle thereof, using the torque delivered by the engine, are known. In this type of system, these wheel slips are estimated as a function of measured rotation speeds thereof, a motor torque setpoint calculated according to the estimated slippage and a single control of the engine torque, for example of the proportional integral type, is implemented according to the calculated setpoint, in order to reduce the largest estimated slip. However, it is observed that a single global control law does not ensure identical performance for a low and a strong slip undergone by the wheels. In addition, the largest slip is controlled, regardless of other slips. Moreover, the architecture of these systems is fixed and therefore does not allow to take into account different phases of life of the wheels, such as anti-slip, anti-packaging, or different specifications concerning the driving pleasure. The object of the present invention is to solve the aforementioned problems by proposing a two-wheel slip control system which makes it possible to differentiate the two wheels when ordering.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de commande du glissement de deux roues d'un véhicule automobile, les deux roues étant actionnables à l'aide d'un seul organe, -2- ledit système comportant des moyens d'acquisition d'une vitesse de rotation de chacune des deux roues et des moyens de pilotage dudit organe en fonction des vitesses acquises. Selon l'invention, les moyens de pilotage comportent : ^ pour chacune des roues, des moyens de calcul d'un signal intermédiaire de pilotage dudit organe apte à commander le glissement de la roue lorsqu'il est appliqué audit organe ; et ^ des moyens de calcul d'un signal final de pilotage dudit organe en fonction des signaux intermédiaires calculés. Ainsi, un calcul d'un signal de commande optimal du glissement de chacune des roues est mis en oeuvre à tout moment. Il devient alors possible de mettre en oeuvre, à n'importe quel moment, type de glissements ou phase de vie de roues, un arbitrage entre ces deux signaux de commande qui sont constamment présents. Par exemple, il peut être choisi de commander la roue qui glisse le plus pour des raisons de sécurité. Il est également possible de choisir de commander la roue qui glisse le moins pour des raisons d'agrément de conduite afin de favoriser une accélération du véhicule. Il est également possible de choisir un compromis entre ces deux situations en fonction d'un cahier des charges d'agrément de conduite/sécurité prédéterminé. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le système comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de calcul du signal intermédiaire comprennent un régulateur de la vitesse de rotation de la roue sur une consigne de vitesse de rotation prédéterminée ; - les moyens de calcul du signal final sont aptes à calculer celui-ci en fonction d'un type de glissement diagnostiqué des roues ; - les moyens de calcul du signal final sont aptes à calculer celui-ci en fonction de critères d'agrément et de sécurité de conduite prédéterminés ; - les moyens de calcul du signal final sont aptes à calculer celui-ci selon la relation : u = Kxmax(ud,ug)+(1-K)xmin(ud,ug) où u est le signal de pilotage final, ud et uQ sont les signaux intermédiaires de pilotage, et K est un paramètre de réglage prédéterminé compris entre 0 et 1 ; - des moyens de diagnostic d'un état de roulage de chacune des deux roues, et en ce que le paramètre K égal à 1 lorsqu'une des deux roues est dans un état de blocage produit par une perte d'adhérence consécutive à un freinage moteur ; -3- - des moyens de diagnostic d'un état de roulage de chacune des deux roues, et en ce que le paramètre K est inférieur à 0,5 lorsqu'au moins une des deux roues est diagnostiquée comme présentant un emballement ; - le paramètre K est égal à 0 ; - les moyens de diagnostic sont aptes à comparer des erreurs de régulation concernant les vitesses de rotation des deux roues, et en ce qu'un emballement important d'une des deux roues est diagnostiqué lorsque l'erreur de régulation correspondante est positive ; - des moyens de diagnostic d'un état de roulage de chacune des deux roues, et en ce 10 que le paramètre K est supérieur à 0,5 lorsque l'emballement important est diagnostiqué comme maîtrisé ; - le paramètre K est égal à 1 ; - l'emballement est diagnostiqué comme maîtrisé lorsque les erreurs de régulation associées aux deux roues sont négatives ; et 15 - ledit organe est un moteur de propulsion du véhicule. For this purpose, the subject of the invention is a system for controlling the sliding of two wheels of a motor vehicle, the two wheels being actuable by means of a single member, said system comprising means for acquisition of a rotational speed of each of the two wheels and means for controlling said member as a function of the speeds acquired. According to the invention, the control means comprise: for each of the wheels, means for calculating an intermediate control signal of said member adapted to control the sliding of the wheel when it is applied to said member; and means for calculating a final control signal of said member as a function of the calculated intermediate signals. Thus, a calculation of an optimum control signal of the sliding of each of the wheels is implemented at any time. It then becomes possible to implement, at any time, type of slip or phase of life of wheels, an arbitration between these two control signals that are constantly present. For example, it may be chosen to control the wheel that slides the most for security reasons. It is also possible to choose to control the wheel that slides the least for reasons of driving pleasure to promote acceleration of the vehicle. It is also possible to choose a compromise between these two situations according to a predetermined driving / safety approval specification. According to particular embodiments of the invention, the system comprises one or more of the following characteristics: the means for calculating the intermediate signal comprise a regulator of the speed of rotation of the wheel on a predetermined speed of rotation command; the means for calculating the final signal are able to calculate the latter as a function of a type of wheel slip diagnosed; the means for calculating the final signal are able to calculate it according to predetermined approval and driving safety criteria; the means for calculating the final signal are able to calculate the latter according to the equation: u = Kxmax (ud, ug) + (1-K) xmin (ud, ug) where u is the final control signal, ud and uQ are the intermediate driving signals, and K is a predetermined setting parameter between 0 and 1; means for diagnosing a rolling state of each of the two wheels, and in that the parameter K equal to 1 when one of the two wheels is in a blocking state produced by a loss of adhesion subsequent to a braking engine; Means for diagnosing a rolling state of each of the two wheels, and in that the parameter K is less than 0.5 when at least one of the two wheels is diagnosed as having a runaway; the parameter K is equal to 0; - The diagnostic means are able to compare control errors concerning the rotational speeds of the two wheels, and in that a significant runaway of one of the two wheels is diagnosed when the corresponding control error is positive; means for diagnosing a rolling state of each of the two wheels, and in that the parameter K is greater than 0.5 when the large runaway is diagnosed as being controlled; the parameter K is equal to 1; - the runaway is diagnosed as controlled when the regulation errors associated with the two wheels are negative; and 15 - said member is a propulsion engine of the vehicle.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec l'unique figure annexée qui est une vue schématique d'un système selon l'invention. 20 Sur la figure, il est représenté un système 10 de commande du glissement de deux roues d'un véhicule automobile montées sur un même essieu de celui-ci, au moyen d'un couple moteur CM délivré par un moteur de propulsion du véhicule. Le système 10 comprend des moyens 12, 14 d'acquisition d'une vitesse de rotation 9d , 9g de chacune des roues ainsi qu'un premier module 16, connecté aux moyens 12, 14 25 d'acquisition. Le module 16 calcule une consigne 9c de vitesse de rotation en fonction des vitesses mesurées et de données en provenance d'autres organes du véhicule. Plus particulièrement, le module 16 détermine l'occurrence et le degré de glissement subi par les roues et calcule la consigne 9c pour réduire ou annuler les glissements de celles- ci. Ce module 16 est classique et ne sera pas expliqué plus en détail par la suite. Dans le cadre 30 de l'invention, tout type de calcul de consigne convient. Selon l'invention, le système 10 comporte également, pour chacune des roues, un second module 18, 20 de calcul, connecté aux moyens 12, 14 d'acquisition de la vitesse de -4- rotation de celle-ci et au premier module 16 de calcul de la consigne de vitesse de rotation 9, . Le second module 18, 20 calcule en fonction de la consigne 9ca et de la mesure 9d , 9g de la vitesse de rotation, un signal de commande intermédiaire ud, ug du couple moteur G. Plus particulièrement, le second module 18, 20 de calcul comporte un régulateur consistant en un soustracteur 22, 24 formant une erreur de régulation d , cg, égale à la différence de la consigne de vitesse 9c et la vitesse mesurée 9d , 9g reçues en entrée, et un bloc 26, 28 mettant en oeuvre une loi de régulation de la vitesse mesurée sur la vitesse de consigne, par exemple du type proportionnelle intégrale. Le signal de commande ud , ug ainsi calculé a pour effet, s'il est effectivement appliqué au moteur, d'annuler l'erreur de régulation d , cg, et donc de commander le glissement de la roue. Un second module 18, 20 de calcul fournit donc un signal de commande la roue qui lui est associée et cela de manière découplée vis-à-vis de l'autre roue. A chaque instant, le système 10 détermine donc un signal qui, s'il est appliqué au moteur, commande de manière optimale le glissement de la roue, c'est-à-dire utilise le couple moteur CM au seul profit de la commande du glissement de cette roue. Le système 10 comporte enfin un module 30 d'arbitrage connecté aux seconds modules de calcul 18, 20 et déterminant en fonction des signaux de commande intermédiaires ud , ug un signal de commande final u du couple moteur G. The present invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example, and made in relation to the single appended figure which is a schematic view of a system according to the invention. In the figure, there is shown a system 10 for controlling the sliding of two wheels of a motor vehicle mounted on the same axle thereof, by means of a motor torque CM delivered by a propulsion engine of the vehicle. The system 10 comprises means 12, 14 for acquiring a rotation speed 9d, 9g of each of the wheels and a first module 16, connected to the acquisition means 12, 14. The module 16 calculates a setpoint 9c of speed of rotation as a function of the measured speeds and of data coming from other organs of the vehicle. More particularly, the module 16 determines the occurrence and the degree of slip undergone by the wheels and calculates the setpoint 9c to reduce or cancel the sliding thereof. This module 16 is conventional and will not be explained in more detail later. In the context of the invention, any type of setpoint calculation is suitable. According to the invention, the system 10 also comprises, for each of the wheels, a second module 18, 20 for calculation, connected to the means 12, 14 for acquiring the speed of rotation thereof and to the first module 16 for calculating the rotation speed reference 9,. The second module 18, 20 calculates as a function of the reference 9ca and the measurement 9d, 9g of the rotational speed, an intermediate control signal ud, ug of the engine torque G. More particularly, the second module 18, 20 calculation comprises a regulator consisting of a subtractor 22, 24 forming a regulation error d, cg, equal to the difference of the speed reference 9c and the measured speed 9d, 9g received at the input, and a block 26, 28 implementing a law regulating the speed measured on the set speed, for example of integral proportional type. The control signal ud, ug thus calculated has the effect, if it is actually applied to the motor, to cancel the control error d, cg, and thus to control the sliding of the wheel. A second module 18, 20 calculating therefore provides a control signal the wheel associated therewith and that decoupled vis-à-vis the other wheel. At each instant, the system 10 thus determines a signal which, if it is applied to the motor, optimally controls the sliding of the wheel, that is to say uses the motor torque CM only for the benefit of the control of the motor. sliding of this wheel. The system 10 finally comprises an arbitration module 30 connected to the second calculation modules 18, 20 and determining, as a function of the intermediate control signals ud, ug a final control signal u of the engine torque G.
Ce module 30 d'arbitrage reçoit également en entrée des données de diagnostic en provenance d'autres systèmes de commande du glissement des roues, tels que par exemple un système d'anti-patinage, qui diagnostique un emballement d'une roue consécutivement à une perte d'adhérence lors d'une phase d'accélération ou un blocage d'une roue consécutivement à une perte d'adhérence lors d'une phase de freinage par le moteur, et un système d'anti- blocage de roue, qui diagnostique un blocage d'une roue consécutivement à une perte d'adhérence lors d'une phase de freinage par des freins équipant les roues, comme cela est connu en soi. De préférence, le module 30 d'arbitrage calcule le signal de commande final selon la relation : u = Kxmax(ud,ug)+(1-K)xmin(ud,ug) où K est un paramètre de réglage prédéterminé compris entre 0 et 1. -5- Ainsi, l'existence des signaux de commande intermédiaire ud , ug permet tout type d'arbitrage entre la roue qui glisse le moins et la roue qui glisse le plus par un choix approprié du paramètre K. Ce choix K est réalisé en fonction de critères de sécurité et d'agrément de conduite ainsi que de phase de vie du véhicule, à savoir le diagnostic des roues effectué par les systèmes d'anti-patinage et d'anti-blocage des roues. Ainsi, dans le cas où un emballement des roues est diagnostiqué suite à une perte d'adhérence lors d'une accélération (on parlera de mode ASR ), le choix de K=0 a pour effet de réguler la vitesse de la roue qui glisse le plus, c'est-à-dire la roue présentant la plus faible adhérence sur une chaussée sur laquelle roule le véhicule. Ainsi, le choix de K=0 entraîne une réduction importante et rapide du couple moteur CM et donc une sécurité accrue. Dans le mode ASR, le choix de K=1 a pour effet de réguler la roue qui glisse le moins, c'est-à-dire la roue présente la plus forte adhérence sur la chaussée, et entraîne donc une réduction modérée et lente du couple moteur CM et donc une motricité accrue. This arbitration module also receives, as input, diagnostic data from other wheel slip control systems, such as, for example, an anti-skid system, which diagnoses a runaway of a wheel consecutively loss of adhesion during an acceleration phase or a blockage of a wheel following a loss of adhesion during a braking phase by the engine, and an anti-lock wheel system, which diagnostics a blockage of a wheel following a loss of grip during a braking phase by brakes equipping the wheels, as is known per se. Preferably, the arbitration module 30 calculates the final control signal according to the equation: u = Kxmax (ud, ug) + (1-K) xmin (ud, ug) where K is a predetermined setting parameter between 0 and 1. Thus, the existence of the intermediate control signals ud, ug allows any type of arbitration between the wheel that slides the least and the wheel that slides the most by an appropriate choice of the parameter K. This choice K is carried out according to criteria of safety and driving pleasure as well as the life phase of the vehicle, namely the wheel diagnosis performed by anti-skid and anti-lock wheel systems. Thus, in the case where a racing wheel is diagnosed following a loss of grip during acceleration (we speak ASR mode), the choice of K = 0 has the effect of regulating the speed of the wheel that slides the most, that is to say the wheel having the lowest grip on a road on which rolls the vehicle. Thus, the choice of K = 0 results in a significant and rapid reduction of the motor torque CM and therefore increased safety. In the ASR mode, the choice of K = 1 has the effect of regulating the wheel that slides the least, that is to say the wheel has the strongest grip on the road, and therefore causes a moderate and slow reduction of motor torque CM and therefore increased motor skills.
De préférence, le module 30 d'arbitrage reçoit également en entrée les erreurs de régulation d , cg , et réalise en fonction de celles-ci un diagnostic complémentaire de l'état de roulage des roues. Le module 30 d'arbitrage met ainsi en oeuvre, lorsque le mode ASR est diagnostiqué, la loi de sélection suivante pour le paramètre K : K 0,5 , et de préférence K = 0, si cg < 0 ou d < 0 . Ce choix privilégie la sécurité à la recherche de motricité. En effet, si la vitesse de rotation mesurée 9d , 9g d'au moins une des roues est supérieure à la consigne de vitesse 9c , cela signifie que le glissement de cette au moins une roue est important, c'est-à-dire nécessite d'être réduit ; et ^ K > 0,5, et de préférence K = 1, si cg 0 et d 0 . Ce choix privilégie une reprise de la motricité, et plus particulièrement, lorsque K = 1, l'établissement rapide d'un niveau de glissement qui maximise la motricité. Le fait que les deux erreurs de régulation soient positives signifie en effet que le glissement important diagnostiqué en mode ASR est à présent atténué de manière suffisante pour permettre un meilleur agrément de conduite, à savoir une motricité plus élevée. Dans le cas où un blocage d'une roue est diagnostiqué consécutivement à une perte d'adhérence lors d'une phase de freinage avec le moteur (on parlera de mode MSR ), le -6- choix de K = 0 a pour effet de réguler la vitesse de la roue qui glisse le moins, ce qui entraîne une augmentation modérée et lente du couple moteur CM , et le choix de K = 1 a pour effet de réguler la vitesse de la roue qui glisse le plus, ce qui entraîne une augmentation importante et rapide du couple moteur G. Preferably, the arbitration module 30 also receives as input the control errors d, cg, and carries out as a function thereof an additional diagnosis of the rolling condition of the wheels. The arbitration module thus implements, when the ASR mode is diagnosed, the following selection law for the parameter K: K 0.5, and preferably K = 0, if cg <0 or d <0. This choice favors safety in search of motor skills. Indeed, if the measured rotation speed 9d, 9g of at least one of the wheels is greater than the speed reference 9c, this means that the sliding of this at least one wheel is important, that is to say requires to be reduced; and ^ K> 0.5, and preferably K = 1, if cg 0 and d 0. This choice favors a resumption of motor skills, and more particularly, when K = 1, the rapid establishment of a slip level that maximizes motor skills. The fact that the two regulation errors are positive means that the significant slip diagnosed in ASR mode is now sufficiently attenuated to allow a better driving pleasure, namely a higher traction. In the case where a locking of a wheel is diagnosed following a loss of adhesion during a braking phase with the engine (we will speak of MSR mode), the choice of K = 0 has the effect of regulate the speed of the wheel that slips the least, resulting in a moderate and slow increase in the engine torque CM, and the choice of K = 1 has the effect of regulating the speed of the wheel that slides the most, resulting in a large and rapid increase in engine torque G.
De préférence, lorsque le mode MSR est diagnostiqué, le module 30 d'arbitrage sélectionne K = 1 pour assurer la stabilité du véhicule. En effet dans le mode MSR, la priorité est de limiter le plus efficacement possible un glissement plutôt que de réguler celui-ci de manière précise autour d'une valeur de consigne prédéterminée. De plus, lorsque le mode MSR est diagnostiqué et qu'en autre le système d'anti- patinage est activé, le module 30 d'arbitrage sélectionne K = 0 afin de réguler le glissement observé sur un niveau suffisant pour optimiser la composante de freinage moteur. Ceci a donc pour effet de réduire l'action de la commande glissement en mode MSR pour que cette commande n'interfère pas avec l'anti-blocage des roues. En effet une interférence des ces deux types de commande peut se révéler dangereuse dans certaines situations. Preferably, when the MSR mode is diagnosed, the arbitration module selects K = 1 to ensure the stability of the vehicle. Indeed, in the MSR mode, the priority is to limit as effectively as possible a slip rather than regulate it precisely around a predetermined setpoint value. In addition, when the MSR mode is diagnosed and in addition the anti-skid system is activated, the arbitration module selects K = 0 to regulate the slip observed to a level sufficient to optimize the braking component. engine. This has the effect of reducing the action of the sliding control in MSR mode so that this command does not interfere with the anti-lock wheels. Indeed interference of these two types of control can be dangerous in certain situations.
Bien entendu, d'autres modes de réalisation sont possibles. Of course, other embodiments are possible.
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FR (1) | FR2918320A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102102591A (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-22 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Speed control systems and methods for internal combustion engines |
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DE4106202A1 (en) * | 1990-02-27 | 1991-08-29 | Mitsubishi Motors Corp | SYSTEM FOR CONTROLLING THE POWER OUTPUT OF A MOTOR VEHICLE |
US5957991A (en) * | 1996-04-15 | 1999-09-28 | Nissan Motor Co., Ltd. | Vehicle drive torque controller |
WO2001028802A1 (en) * | 1999-10-16 | 2001-04-26 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for protecting differential gearboxes of a motor vehicle |
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2007
- 2007-07-02 FR FR0756232A patent/FR2918320A1/en active Pending
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