FR2933660A3 - Systeme de restitution d'effort sur un organe de commande d'un systeme de direction a commande electrique. - Google Patents
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Abstract
Procédé de fonctionnement d'un système de restitution d'une action mécanique sur un premier organe de commande de direction d'une première direction de type électrique d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que le procédé comprend une phase de calculs de détermination des actions que ressentirait un conducteur s'il manipulait un deuxième organe de commande de direction d'une deuxième direction du type assistée.
Description
La présente invention concerne un procédé de fonctionnement d'un système de restitution d'un effort ou d'une action mécanique sur un organe de commande de direction d'un véhicule automobile. Elle concerne aussi un support de données comprenant des moyens logiciels de mise en oeuvre du procédé, un système de restitution fonctionnant conformément au procédé, un " système de direction à commande électrique comprenant un tel système de restitution et un véhicule automobile comprenant un tel système de restitution.
Historiquement, comme représenté à la figure 1, les systèmes 1 de direction des véhicules automobiles fonctionnaient exclusivement grâce aux efforts qu'exerçait le conducteur sur un volant 2 de direction. Ces efforts sur le volant étaient transmis à un arbre 3 appelé colonne de direction et muni à son extrémité d'un pignon 4 engrenant avec une crémaillère 5. La rotation de cette colonne entraînait donc un mouvement de translation de la crémaillère. Un système de timonerie à chaque extrémité de la crémaillère permettait d'orienter des roues du véhicule automobile en réponse à ce déplacement de la crémaillère.
II a ensuite été imaginé, en conservant la structure mécanique de base du système de direction décrit précédemment, d'ajouter des moyens hydrauliques ou électriques d'assistance à la manoeuvre du volant de direction pour améliorer l'agrément de conduite.
Pour aller encore plus loin dans l'optimisation de l'encombrement du système de direction, mais aussi autoriser de nouvelles prestations en termes d'interface homme-machine, de sécurité et d'agrément de conduite, il a été imaginé un système de direction à commande électrique dit Steer by wire , où la commande de direction est transmise par un signal électrique émis sur des fils électriques. Ainsi, la position angulaire du volant est traduite par un signal de commande transmis sur des fils MS\REN083FR.dpt électriques et commandant un moteur électrique agissant sur les roues pour les positionner dans la position de braquage correspondant: à la position du volant.
Dans un tel système, le conducteur ne ressent a priori aucun effort sur le volant lorsqu'il le manoeuvre car plus aucune action mécanique exercée sur le volant n'est transmise aux roues. Ces actions mécaniques de braquage des roues directrices sont pourtant nécessaires à la conduite du véhicule. Ainsi, pour remédier à ce problème, les systèmes de direction Steer by wire sont également équipés d'un système de restitution d'effort permettant d'appliquer des efforts sur le volant pour simuler les efforts qui seraient ressentis avec un autre type de système de direction, comme par exemple un système de direction classique.
Un système de restitution d'effort est donc un système d'application d'une action mécanique sur un organe de commande de direction. Il comprend donc un actionneur qui fournit au conducteur un effort représentatif du comportement du véhicule et un calculateur dans lequel est implémenté un algorithme qui calcule la valeur de cet effort en fonction de plusieurs paramètres (par exemple des efforts mesurés dans les biellettes de direction) et notamment en fonction de l'effort appliqué par le conducteur sur le volant de direction et qui permet de 1piloter en conséquence l'actionneur.
De tels systèmes de restitution d'effort sont par exemple décrits dans les demandes GB 2 392 145, EP 1 690 776 et EP 1 698 539. Ces systèmes sont intégrés à des systèmes de direction pouvant fonctionner selon deux modes : un premier mode de fonctionnement dans lequel la transmission de commande de direction se fait de l'organe de commande de direction aux roues directrices par le biais de signaux électriques sur des fils électriques et un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la MS\REN083FR.dpt transmission de commande de direction se fait mécaniquement de l'organe de commande de direction aux roues directrices par le biais de moyens de couplage mécanique, ces moyens étant désactivés dans le premier mode. Le deuxième mode de fonctionnement est mis en oeuvre en cas de défaillance des moyens permettant de mettre en oeuvre le premier mode de fonctionnement.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé de fonctionnement d'un système de restitution d'effort obviant aux inconvénients identifiés précédemment et permettant d'améliorer les procédés de fonctionnement des systèmes de restitution d'effort connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un procédé de fonctionnement d'un système de restitution d'effort simple et pratique à mettre au point et permettant au conducteur de ressentir des sensations nécessaire à la sécurité et/ou à l'agrément de conduite.
Le procédé selon l'invention régit le fonctionnement d'un système de restitution d'une action mécanique sur un premier organe de commande de direction d'une première direction de type électrique d'un véhicule automobile. Il est caractérisé en ce qu'il comprend une phase de calculs de détermination des actions que ressentirait un conducteur s'il manipulait un deuxième organe de commande de direction d'une deuxième direction du type assistée.
Le procédé peut comprendre une phase de pilotage d'un actionneur de façon à reproduire les actions que ressentirait un conducteur s'il manipulait un deuxième organe de commande de direction d'une deuxième direction du type assistée.
La phase de calculs peut comprendre une étape de calcul du gain d'assistance défini comme le rapport d'une action mécanique fournie par MS\REN083FR.dpt un dispositif d'assistance sur l'action mécanique exercée par le conducteur sur l'organe de commande de direction. La phase de calculs peut comprendre une étape de saturation du taux de 5 variation du gain. On peut considérer que le dispositif ne fournit aucune action mécanique d'assistance tant que l'intensité de l'action mécanique exercée par le conducteur est inférieure à une première valeur seuil. Le procédé peut comprendre une phase préliminaire de saisie de la première valeur seuil. Le procédé peut comprendre une phase préliminaire de saisie d'une 15 valeur d'un facteur de forme déterminant la valeur de l'action mécanique fournie par le dispositif d'assistance pour un premier ensemble de valeurs de l'action mécanique appliquée sur l'organe de commande de direction et/ou de saisie d'une valeur limite de gain d'assistance pour un deuxième ensemble de valeurs de l'action mécanique appliquée sur 20 l'organe de commande de direction et/ou de saisie d'une valeur limite du taux d'évolution du gain d'assistance. Selon l'invention, un support de données comprend des moyens logiciels de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement défini précédemment. 25 Selon l'invention, un système de restitution d'une action mécanique sur un organe de commande de direction d'une première direction de type électrique d'un véhicule automobile est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels et/ou logiciels de mise en oeuvre du procédé de 30 fonctionnement défini précédemment. MS\REN083FR.dpt 10 Les moyens matériels et/ou logiciels peuvent comprendre des moyens de calculs des actions que ressentirait un conducteur s'il manipulait un deuxième organe de commande de direction d'une deuxième direction du type assistée . Un véhicule automobile selon l'invention comprend un système de restitution défini précédemment.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, un mode 10 d'exécution du procédé de fonctionnement d'un système de direction électrique selon l'invention.
La figure 1 est un schéma d'un système de direction de véhicule connu de l'art antérieur et du type dans lequel les actions exercées sur le volant 15 de direction sont transmises aux roues.
La figure 2 est un schéma d'un système de direction électrique de véhicule selon l'invention.
20 La figure 3 est un schéma d'un algorithme du procédé de fonctionnement selon l'invention.
La figure 4 est un diagramme représentant le couple fourni par un dispositif d'assistance en fonction du couple exercé par le conducteur sur 25 un volant de direction dans les cas de quatre systèmes de direction assistée présentant des caractéristiques différentes.
Le système 20 de direction électrique (dit aussi Steer by Wire) de véhicule automobile représenté à la figure 2 fonctionne selon le procédé 30 objet de l'invention. Ce système comprend principalement un système 22 de restitution d'effort ou d'action mécanique au niveau d'un organe 25 de MS\REN083FR.dpt5 commande de direction, comme .un volant, destiné à être manipulé par un conducteur et un système d'orientation 23 des roues directrices 28 du véhicule destiné à orienter les roues du véhicule en fonction de la position de l'organe de commande de direction. Le système de restitution d'effort comprend un calculateur 21 pilotant un actionneur 24, tel que par exemple un motoréducteur, mécaniquement lié à l'organe de commande de direction.
10 Le système d'orientation des roues comprend un calculateur 21 pilotant un actionneur 26, tel que par exemple un motoréducteur, mécaniquement lié à un pignon 27 engrenant avec une crémaillère et permettant d'exercer des efforts d'orientation ou de braquage des roues.
15 La représentation de la figure 2 ne constitue bien évidemment qu'un schéma fonctionnel. En effet, étant donnée les fonctions de sécurité assurées par le système de direction, celui-ci comprend des éléments redondants, notamment il comprend plusieurs calculateurs pilotant de mêmes éléments ou plusieurs calculateurs pilotant différents éléments 20 assurant les mêmes fonctions. De mêmes plusieurs capteurs peuvent être utilisés pour déterminer la valeur d'un paramètre influant le pilotage des actionneurs. Le système de direction peut aussi comprendre plusieurs actionneurs de restitution et/ou plusieurs actionneurs d'orientation. 25 Le ou les calculateurs pilotant le ou les actionneurs du système de restitution d'effort reçoivent en entrée différents signaux issus de moyens de détermination de la valeur de différents paramètres permettant de caractériser l'état de la direction et/ou du véhicule automobile. Ces 30 différents signaux sont fournis par des capteurs et/ou des estimateurs. Le ou les calculateurs pilotant le ou les actionneurs du système de MS\REN083FR.dpt5 restitution d'effort comprennent des moyens matériels et/ou logiciels de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement objet de l'invention, c'est-à-dire permettant de régir le fonctionnement du système de restitution conformément à l'invention, et en particulier conformément au mode d'exécution décrit plus bas. Notamment, ils comprennent des moyens matériels et/ou logiciels de mise en oeuvre des étapes ou phases définies dans les revendications. Les moyens logiciels peuvent notamment comprendre des programmes informatiques. En conséquence, les moyens logiciels évoqués dans ce paragraphe sont par exemple stockés sur un ou plusieurs supports de données 30 par exemple intégrés au calculateur. Les moyens matériels et/ou logiciels de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement objet de l'invention comprennent des moyens de calculs.
Le procédé de fonctionnement du système de restitution permet, à des essayeurs sur piste, de mettre au point facilement le système. Pour ce faire, le procédé de fonctionnement reproduit, dans les étapes de son algorithme, les phénomènes physiques influents le comportement d'un système de direction assistée tel que celui représenté à la figure 1. Dans ce cadre, le pilotage de l'actionneur tient compte des efforts fournis par un dispositif d'assistance de direction.
Dans un mode d'exécution du procédé de fonctionnement du système de restitution selon l'invention, le système de restitution utilise, pour reproduire les actions que ressentirait un conducteur s'il manipulait un organe de commande de direction d'une direction assistée (c'est-à-dire pour simuler le comportement d'une direction assistée électrique ou hydraulique), les valeurs de différents paramètres. En particulier, il utilise, pour déterminer les effets du dispositif d'assistance, la valeur du couple exercé par le conducteur sur l'organe de direction et/ou une valeur de couple en deça de laquelle on considère qu'il n'y a pas d'assistance et/ou MS\REN083FR.dpt des valeurs définissant un gain d'assistance. La première valeur peut être mesurée ou estimée.
Ainsi, en entrée du calculateur du système de restitution, on fournil: dans 5 l'exemple de la figure 3 : T SWA SFF_Est Driver : la valeur mesurée ou estimée du couple mécanique exercé par le conducteur sur l'organe de commande de direction (le volant), ce couple est aussi noté C et appelé couple conducteur . En sortie du calculateur, on obtient : T SWh_SFF_Est assistance : la valeur calculée ou simulée de couple fourni par le dispositif d'assistance dans le système de direction que le système de restitution selon l'invention cherche à simuler. 15 Pour mettre en oeuvre, les calculs des valeurs de sortie en fonction des valeurs d'entrée, le systéme de restitution d'effort, et en particulier le calculateur, utilise des paramètres définissant les caractéristiques du système de direction dont il faut reproduire le comportement. Il utilise 20 notamment les paramètres suivants : C_SWA SFF deadzone_assist : un seuil de couple exercé par le conducteur en deça duquel on considère qu'il n'y a pas d'assistance, CT SWh SFF R beta assist : la valeur d'un facteur de forme déterminant la valeur du couple fourni par le dispositif d'assistance pour 25 les faibles couples appliqués sur l'organe de commande de direction (aussi noté f3), CT_SWh_SFF_R_Gmax_assist : la valeur limite du gain déterminant la valeur du couple fourni par le dispositif d'assistance pour les couples importants appliqués sur l'organe de commande de direction (aussi noté 30 K), MS\REN083FR.dpt 10 C_SWA SFF_slope_up_assist : la valeur limite de la pente d'évolution du gain d'assistance qui est défini plus bas.
Pour obtenir cette valeur de sortie avec cette valeur d'entrée et les paramètres caractéristiques de la direction simulée, le système de restitution, et en particulier le calculateur, met en oeuvre les étapes de calculs ci-après.
Dans une première étape, représentée sur la figure 3 par un bloc 1110, on teste si le couple C appliqué par le conducteur sur l'organe de commande de direction est inférieur à la valeur C_SWA_SFF_deadzone_assist. Si tel est le cas, on considère que le dispositif d'assistance ne fournit pas d'effort d'assistance.
Dans le cas contraire, on fournit, dans une deuxième étape représentée par un bloc 120, à ce bloc, la valeur du couple C appliqué par le conducteur sur l'organe de commande de direction. Cette valeur permet avec les valeurs des paramètres K et 13 caractéristiques de la direction assistée de déterminer le gain d'assistance G de la direction assistée simulée, selon la formule suivante : Kxi3xC2 Ce gain est le coefficient permettant de relier le couple d'assistance fourni par le dispositif d'assistance au couple appliqué par le conducteur sur l'organe de commande de direction, ce gain étant le rapport du couple d'assistance fourni par le dispositif d'assistance sur ie couple appliqué par le conducteur sur l'organe de commande de direction. Sur les courbes de la figure 4, ce coefficient permet de relier les valeurs d'ordonnées aux valeurs d'abscisses.
Dans une troisième étape, représentée sur la figure 3 par un bloc 130, on MS\REN083FR.dpt G 1+r3xC2 sature l'évolution du gain d'assistance par la valeur C_SWA_SFF_slope_up_assist, ainsi le gain d'assistance ne peut évoluer trop rapidement et on modélise ainsi la puissance limitée du dispositif d'assistance. En sortie de bloc 130, on obtient le gain d'assistance éventuellement limité par la saturation.
Dans une quatrième étape, représentée sur la figure 3 par un bloc 140, on calcule, à partir du gain d'assistance, le couple d'assitance par la formule suivante : Couple d'assistance = G x C
Ainsi, dans une cinquième étape, le calculateur peut piloter l'actionneur du système de restitution en fonction de ce couple d'assistance de manière à reproduire ou à simuler les efforts que ressentirait un conducteur d'un véhicule équipé d'un système de direction assistée.
Les étapes de calculs précédentes présentent un avantage important : elles utilisent des paramètres physiques gain, facteur de forme, saturation du système de direction assistée. Ainsi, les essayeurs et metteurs au point du système de restitution peuvent aisément modifier ces caractéristiques de système de direction simplement en saisissant de nouvelles valeurs qui sont stockées dans le calculateur.
La phase de calculs de détermination des actions que ressentirait un conducteur s'il manipulait un deuxième organe de commande de direction d'une deuxième direction du type assistée peut être activée uniquement dans certaines conditions, notamment dans certaines conditions de roulage du véhicule. Dans d'autres conditions, elle peut être désactivée car, par exemple, la prise en compte de ces calculs modifierait très peu le pilotage de l'actionneur dans ces conditions.. Les MS\REN083FR.dpt moyens de calculs utilisés pour calculer ces actions peuvent alors être utilisés à d'autres fins.
Le système de restitution selon l'invention et le procédé de fonctionnement de ce système sont décrits appliqués à un véhicule automobile. Néanmoins, ils peuvent être appliqués dans le domaine du jeu et de la simulation à un véhicule automobile virtuel. MS\REN083FR.dpt
Claims (11)
- Revendications: 1 Procédé de fonctionnement d'un système (22) de restitution d'une action mécanique sur un premier organe (25) de commande de direction d'une première direction (20) de type électrique d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que le procédé comprend une phase de calculs de détermination des actions que ressentirait un conducteur s'il manipulait un deuxième organe de commande de direction (2) d'une deuxième direction (1) du type assistée.
- 2. Procédé de fonctionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé comprend une phase de pilotage d'un actionneur de façon à reproduire les actions que ressentirait un conducteur s'il manipulait un deuxième organe de commande de direction (2) d'une deuxième direction (1) du type assistée.
- 3. Procédé de fonctionnement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la phase de calculs comprend une étape de calcul du gain d'assistance (G) défini comme le rapport d'une action mécanique (T_SWh_SFF_Est_assistance) fournie par un dispositif d'assistance sur l'action mécanique (C) exercée par le conducteur sur l'organe (2) de commande de direction.
- 4. Procédé de fonctionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phase de calculs comprend une étape de saturation du taux de variation du gain.
- 5. Procédé de fonctionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on considère que le dispositif ne fournit aucune action mécanique d'assistance tant que l'intensité de l'action mécanique exercée par le conducteur (C) est inférieure à une première valeur seuil (C_SWA_SFF_deadzone_assist). MS\REN083FR.dpt
- 6. Procédé de fonctionnement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une phase préliminaire de saisie de la première valeur seuil (C_SWA_SFF_deadzone_assist).
- 7. Procédé de fonctionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une phase préliminaire de saisie d'une valeur (CT_SWh_SFF_R_beta_assist) d'un facteur de forme déterminant la valeur de l'action mécanique fournie par le dispositif d'assistance pour un premier ensemble de valeurs de l'action mécanique appliquée sur l'organe de commande de direction et/ou de saisie d'une valeur limite (CT_SWh_SFF_R_Gmax_assist) de gain d'assistance pour un deuxième ensemble de valeurs de l'action mécanique appliquée sur l'organe de commande de direction et/ou de saisie d'une valeur limite (C_SWA SFF_slope_up_assist) du taux d'évolution du gain d'assistance.
- 8. Support (30) de données comprenant des moyens logiciels de mise 20 en oeuvre du procédé de fonctionnement selon l'une des revendications précédentes.
- 9. Système de restitution (22) d'une action mécanique sur un organe (25) de commande de direction d'une première direction (20) de 25 type électrique d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels (21, 30) et/ou logiciels de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement selon l'une des revendications 1 à 7. 30
- 10. Système de restitution selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens matériels et/ou logiciels comprennent des moyens de calculs des actions que ressentirait un MS\REN083FR.dptconducteur s'il manipulait un deuxième organe de commande de direction (2) d'une deuxième direction (1) du type assistée .
- 11. Véhicule automobile comprenant un système de restitution (22) 5 selon la revendication 9 ou 10. MS~REN083FR.dpt
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| FR0803891A Withdrawn FR2933660A3 (fr) | 2008-07-08 | 2008-07-08 | Systeme de restitution d'effort sur un organe de commande d'un systeme de direction a commande electrique. |
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