FR2960501A1

FR2960501A1 - Procede et dispositif de controle de stabilite d'un vehicule

Info

Publication number: FR2960501A1
Application number: FR1054069A
Authority: FR
Inventors: Philippe Blaise; Emmanuel Charpin
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-12-02
Anticipated expiration: 2030-05-27
Also published as: CN102947149B; FR2960501B1; BR112012029608A2; WO2011148104A1; CN102947149A

Abstract

Dans un véhicule, notamment dans un véhicule automobile, comprenant un système d'antiblocage de roues (ABS), le dispositif comprend: - des capteurs (2) pour relever des vitesses de roues ; - un composant électronique (1, 5) câblé et/ou programmé pour analyser les valeurs de capteurs relevées de façon à détecter une situation d'instabilité du véhicule ; - un mécanisme (4, 7) de production de pression de freinage commandé par le composant électronique (1, 5) lorsqu'il détecte une situation d'instabilité potentielle du véhicule de façon à permettre au système d'antiblocage de roues (ABS) de maintenir le véhicule dans une situation de stabilité tout en diminuant sa vitesse sans nécessiter de commande de freinage par un conducteur du véhicule.

Description

Procédé et dispositif de contrôle de stabilité d'un véhicule

Le domaine de l'invention est celui de la stabilisation des véhicules, notamment les véhicules automobiles, et concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif de contrôle de stabilité qui exploite les possibilités de contrôle de stabilité existantes lorsque le véhicule freine sans qu'il existe une commande de pression hydraulique de freinage par ailleurs. Un conducteur de véhicule automobile est parfois amené à devoir freiner dans certaines conditions de conduite critiques qui résultent d'une chaussée mouillée ou glissante, d'une réaction de surprise du conducteur dû à un obstacle imprévu, d'un mauvais comportement d'autres usagers de la route. Pour éviter un blocage des roues au cours du freinage avec pour effet de rendre le véhicule incontrôlable, au risque de lui faire quitter la chaussée, divers systèmes de régulation du couple de freinage ont vu le jour. Parmi les systèmes existants, on peut citer le système ABS bien connu qui diminue temporairement 1' effet du couple freineur, sur chaque roue qui atteint un critère d'instabilité jusqu'à ce que la roue revienne à un état qui permet de garder le contrôle du véhicule.

Le système ABS "plus" décrit notamment dans le document FR2 925 0004, qui constitue une amélioration du système ABS de base, permet de contrôler la stabilité du véhicule lorsque le conducteur commande un freinage. Cependant, il peut exister des situations d'instabilité 30 du véhicule dans lesquelles le conducteur ne freine pas, par surprise ou par manque d'expérience. Le problème est que les systèmes de contrôle de freinage de type ABS connus, sont inopérants en absence de commande de freinage. 35 On connaît aussi les systèmes de type ESP qui agissent en absence de commande de freinage pour stabiliser le véhicule. Cependant les systèmes de ce type présentent l'inconvénient de nécessiter quatre valves ou électrovannes de plus que les systèmes de contrôle de freinage comme par 40 exemple ceux de type ABS. Cette nécessité de composants supplémentaires génèrent des surcoûts. Or si il a un coût, l'objectif qui demeure de réduire le nombre de victimes des accidents de la route, n'a pas de prix. Le problème qui surgit est alors celui de proposer des systèmes simples, robustes et efficaces qui permettent à moindre coût, de réduire le nombre de victimes des accidents de la route. Le but de l'invention est d'utiliser, voire d'améliorer les possibilités de stabilisation de véhicule offertes par les systèmes de contrôle de freinage sans nécessiter de commande de freinage par le conducteur. Pour atteindre le but fixé, un objet de l'invention est un procédé de contrôle de stabilité d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, au moyen d'un système d'antiblocage de roues, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes consistant à: - relever des valeurs de capteurs de vitesse des roues ; analyser les valeurs de capteurs relevées pour détecter une situation d'instabilité du véhicule ; - déclencher une production de pression de freinage si une situation d'instabilité du véhicule est détectée de façon à permettre au système d'antiblocage de roues de maintenir le véhicule dans une situation de stabilité sans commande de freinage par un conducteur du véhicule. Avantageusement, le procédé comprend des étapes 25 consistant à relever des valeurs de capteurs de volonté du conducteur. Particulièrement, les valeurs de capteurs de volonté du conducteur sont des valeurs de capteurs d'angle volant et/ou des valeurs de capteurs de position de pédale d'accélérateur. 30 Particulièrement aussi, le procédé comprend des étapes consistant à relever des valeurs de capteurs d'accélération du véhicule. Plus particulièrement, le procédé comprend des étapes consistant à estimer une accélération latérale du véhicule à 35 partir des valeurs de capteurs de vitesse relevées. De préférence, le procédé comprend des étapes consistant à sensibiliser ou désensibiliser un critère d'instabilité géré par le système d'antiblocage de roues en fonction d'une valeur d'accélération latérale relevée ou estimée.

Dans un mode de réalisation particulier, on déclenche la production de pression de freinage en activant un système d'aide au freinage d'urgence. Indépendamment du mode de réalisation choisi pour la production de pression de freinage, il est avantageux de déclencher une production de pression maximale de freinage si la situation d'instabilité du véhicule détectée est une situation d'urgence de façon à ralentir et à stabiliser le véhicule.

Un objet de l'invention est aussi un dispositif de contrôle de stabilité d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, comprenant un système d'antiblocage de roues, caractérisé en ce qu'il comprend: - des capteurs pour relever des vitesses de roues ; - un composant électronique câblé et/ou programmé pour analyser les valeurs de capteurs relevées de façon à détecter une situation d'instabilité ou d'urgence potentielle du véhicule ; - un mécanisme de production de pression de freinage commandé par le composant électronique lorsqu'il détecte une situation d'instabilité du véhicule de façon à permettre au système d'antiblocage de roues de maintenir le véhicule dans une situation de stabilité sans nécessiter de commande de freinage par un conducteur du véhicule.

Particulièrement, le mécanisme de production de pression de freinage appartient à un système d'aide au freinage d'urgence. Avantageusement, le dispositif comprend un capteur d'angle volant et/ou un capteur de déplacement de pédale d'accélérateur de façon à relever des valeurs de capteurs représentatives de la volonté du conducteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma représentant un agencement de freinage de véhicule automobile ; - les figures 2 et 3 sont des schéma blocs de commande du système de freinage ; - la figure 4 représente une évolution de véhicule automobile dans un virage; - la figure 5 représente une évolution de véhicule automobile dans une situation d'urgence.

L'agencement de freinage de véhicule automobile représenté sur le schéma de la figure 1, comprend de manière connue un maître cylindre qui génère une pression de serrage de frein sur chaque roue du véhicule lorsqu'il est actionné par un appui du conducteur sur une pédale de freinage.

Le véhicule représenté sur la figure 1 est équipé avec un système d'antiblocage de roues, parfois nommé Antiblocage de Sécurité (ABS) comprenant un groupe hydraulique 7 piloté par un calculateur 1 de régulation ABS. Chaque roue du véhicule est équipée d'un capteur 2 qui 15 mesure la vitesse de rotation de chaque roue. On rappelle que, lorsque le conducteur du véhicule effectue une commande de freinage, le système d'antiblocage de roues relève la vitesse de chaque roue et regule autant que de besoin, le couple de freinage de chaque roue en fonction 20 d'un critère d'instabilité. Le critère d'instabilité est détecté par exemple lorsqu'une roue décélère trop brutalement avec risque de blocage et par conséquent de perte d'adhérence à la route. La brutalité de décélération de rotation d'une roue est évaluée en fonction du véhicule, notamment de son 25 inertie, du type de pneumatique et éventuellement d'autres paramètres. Généralement, le système d'antiblocage de roues agit sur le serrage de freins en réduisant la pression de freinage qui résulte d'une commande du conducteur, en fermant une électrovanne du groupe hydraulique 7 qui est associée à la 30 roue. Le système d'antiblocage de roues n'agit pas en absence de pression hydraulique pour serrer les freins. Dans le dispositif de l'invention, les capteurs 2 sont utilisés pour relever les vitesses de roues également en absence de pression hydraulique pour serrer les freins, 35 notamment en permanence sans nécessairement une commande de freinage par un conducteur du véhicule. Un capteur 3 qui mesure un angle de rotation du volant de direction, permet de relever des valeurs de capteurs représentatives de volonté du conducteur en termes de guidage 40 du véhicule.

Un capteur 6 qui mesure un déplacement de pédale d'accélérateur, permet de relever des valeurs de capteurs représentatives de volonté du conducteur en termes d'accélération mais aussi de décélération du véhicule.

Les valeurs de capteurs relevées sont communiquées par un bus 9 à un composant électronique câblé ou programmé pour analyser les valeurs de capteurs relevées de façon à détecter une situation d'instabilité potentielle du véhicule. Dans le domaine de l'automobile, le bus 9 est par exemple un bus de réseau en zone de contrôle (CAN pour Controler Area Network en anglais). Le composant électronique est par exemple un calculateur central 5 du réseau ou le calculateur 1 de régulation ABS qui héberge un programme agencé pour exécuter le procédé expliqué à présent en référence aux figures 2 et 3.

Le procédé de contrôle de stabilité du véhicule automobile présenté sur la figure 2, utilise par exemple un système d'antiblocage de roues de type ABS "plus". Lorsque le conducteur commande un freinage du véhicule, le calculateur de régulation ABS 11 relève des valeurs de capteurs 12 de vitesse des roues. En régulation ABS, le calculateur 11 dispose ici d'une estimation 22 de l'accélération latérale Ay à partir des valeurs de vitesses de roues relevées. La valeur d'accélération latérale Ay est traitée de façon à reconnaître une trajectoire courbe en régulation ABS lorsque le sens de l'accélération latérale AY reste constant avec une amplitude minimale déterminée dans un intervalle de temps minimal déterminé, et un changement de file en régulation ABS lorsque le sens de l'accélération latérale AY change avec une amplitude minimale déterminée dans l'intervalle de temps minimal déterminé. La détection de trajectoire courbe établit ainsi la présence et la direction du virage à droite ou à gauche. La détection de changement de file établit quant à elle une succession de deux virages de directions opposées.

Le calculateur 11 dispose aussi de critères 23 d'instabilité des roues à partir desquels, en combinaison avec l'accélération latérale Ay, il commande un régulateur de glissement 24 qui agit automatiquement sur des actionneurs de freins 21 alimentés en pression hydraulique à partir d'un générateur de pression 34 qui comprend un maître cylindre sur lequel agit manuellement un pied du conducteur par appui sur une pédale de frein. Le procédé de contrôle de stabilité du véhicule automobile, selon l'invention, présenté sur la figure 3, améliore le procédé présenté sur la figure 2 en ce que, le calculateur de régulation ABS 11, relevant en permanence les valeurs de capteurs 12 de vitesse des roues, notamment sans commande de freinage, déclenche une production de pression de freinage si une situation d'instabilité, réelle ou potentielle, du véhicule est détectée en pilotant un générateur de pression 14 qui comprend un maître cylindre actif. Le dispositif de l'invention comprend alors un mécanisme 4, 7 de production de pression de freinage commandé par l'un des composants électroniques 1, 5 lorsqu'il détecte une situation d'instabilité potentielle du véhicule de façon à permettre au système d'antiblocage de roues ABS de maintenir le véhicule dans une situation de stabilité sans nécessiter de commande de freinage par un conducteur du véhicule.

Le procédé de contrôle de stabilité du véhicule, présenté en référence à la figure 3 comprend des étapes consistant, avec ou sans commande de freinage par le conducteur, à: - relever les valeurs de capteurs 12 de vitesse des 25 roues ; relever des valeurs de capteurs de volonté du conducteur qui comprennent des valeurs de capteurs 13 d'angle volant et/ou des valeurs de capteurs 16 de position de pédale d'accélérateur ; 30 analyser les valeurs de capteurs relevées pour détecter une situation d'instabilité potentielle du véhicule ; - déclencher une production de pression de freinage si une situation d'instabilité du véhicule est détectée de façon à permettre au système d'antiblocage de roues ABS de maintenir 35 le véhicule dans une situation de stabilité. Pour la production de pression de freinage, on peut par exemple équiper préalablement le véhicule avec un système mécanique disponible du marché tel qu'un système mécanique d'aide au freinage d'urgence (AFU). On rappelle que l'aide au 40 freinage d'urgence est un système d'assistance au freinage obligatoire et réglementaire dans de nombreux pays pour les véhicules équipés d'ABS dans sa version mécanique. Nommé AFU (Assistance au Freinage d'Urgence) en France ou BA ou BAS (Braking Assistance System) en pays anglo-saxon, ce système a été développé suite à des études qui montrent qu'en situation d'urgence, le conducteur n'appuie que très rarement aussi fort que possible sur la pédale de frein. Ce système existant est équipé des moyens mécaniques nécessaires pour mettre la pression maximale de freinage lorsqu'il détecte un passage anormalement rapide de la pédale d'accélérateur à la pédale de frein. Le véhicule étant équipé d'ABS, le conducteur n'en perd pas le contrôle. Dans une première version du système AFU, c'est la vitesse d'enfoncement de la pédale de frein qui est mesurée pour décider d'activer un freinage d'urgence. Dans une mise en oeuvre de l'invention, c'est la détection d'une situation d'instabilité ou d'urgence du véhicule qui est exploitée pour activer le système mécanique d'aide au freinage d'urgence (AFU).

Optionnellement, le procédé de l'invention comprend des étapes consistant à relever des valeurs de capteurs 17 d'accélération du véhicule. Le procédé utilise alors par exemple un bi capteur qui mesure une accélération longitudinale et une accélération transversale ou un tri capteur qui mesure de plus une accélération verticale, de sorte que l'estimation d'accélération transversale à partir des capteurs de vitesse de rotation de roue n'est plus nécessaire. Les valeurs de capteurs relevées permettent une mesure de la position de l'angle volant et un calcul de la vitesse et de l'accélération du véhicule de façon à reconnaître une situation d'instabilité qui nécessite de stabiliser le véhicule et une situation d'urgence qui nécessite de stabiliser et de freiner le véhicule en fonction de la volonté du conducteur, de la vitesse du véhicule, de la valeur de l'accélération latérale AY et du comportement en vitesse des quatre roues. Le procédé est amélioré par des étapes supplémentaires qui consistent à sensibiliser ou désensibiliser un critère d'instabilité géré par le système d'antiblocage de roues ABS en fonction de la valeur d'accélération latérale Ay relevée ou estimée. Ces étapes supplémentaires permettent une adaptation et une meilleure utilisation du critère d'instabilité ABS pour chaque roue. Désensibiliser le critère d'instabilité d'une roue de façon raisonnable, permet à la roue d'acquérir davantage de glissement et donc de traînée. Inversement, sensibiliser le critère d'instabilité d'une roue, permet à la roue d'acquérir davantage de stabilité mais limite la force de freinage. L'intérêt est de piloter (augmenter ou réduire) la traînée de freinage sur les roues de manière indépendante, afin de stabiliser et/ou de ralentir le véhicule. La figure 4 explique comment le procédé et le dispositif de l'invention sont utilisés pour stabiliser le véhicule. Quatre positions successives du véhicule sont représentées en partant de la droite vers la gauche. Dans la première position, à droite de la figure, le conducteur tourne le volant pour amorcer un virage. Un premier graphique dans la partie supérieure gauche de la figure, porte la vitesse du véhicule en abscisse et l'angle de rotation du volant de direction en ordonnée. Une droite de pente décroissante en fonction de la vitesse, donne une limite de stabilité du véhicule. A faible vitesse, le véhicule reste stable pour une valeur élevée de l'angle de rotation du volant. A grande vitesse, une faible valeur de l'angle de rotation du volant suffit à déstabiliser le véhicule. Les couples de valeurs de vitesse du véhicule et d'angle du volant en dessous de la droite, sont représentatifs d'une situation stable du véhicule. Inversement, les couples de valeurs de vitesse du véhicule et d'angle du volant au dessus de la droite, sont représentatifs d'une situation instable du véhicule. Un deuxième graphique dans la partie supérieure centrale de la figure, porte en abscisse le temps au cours duquel le véhicule évolue dans le virage et en ordonnée, l'accélération latérale Ay de rotation du volant de direction. Une ligne droite horizontale donne une limite supérieure au-delà de laquelle une valeur d'accélération latérale risque de provoquer une situation instable du véhicule. Une ligne brisée représente l'accélération latérale Ay estimée ou mesurée à chaque instant de la progression du véhicule dans le virage.

Un troisième graphique dans la partie supérieure droite de la figure, porte en abscisse une vitesse V et en ordonnée, un écart de tolérance (offset en anglais) acceptable pour considérer le véhicule dans une situation stable. Une ligne brisée donne l'écart de tolérance qui décroît en fonction de la vitesse. Dans la première position du véhicule qui s'engage dans le virage, à droite de la figure 4, le conducteur commence à tourner le volant avec un angle qui est supposé rester encore suffisamment faible pour répondre à la condition de stabilité du premier graphique. L'accélération latérale Ay sur le deuxième graphique augmente en restant toutefois encore en dessous de la limite de stabilité donnée par la ligne horizontale.

Dans la deuxième position du véhicule maintenant engagé dans le virage, en partie centrale droite de la figure 4, on suppose que la valeur d'accélération latérale Ay atteint la ligne horizontale du deuxième graphique et/ou que l'écart de tolérance donné par la ligne brisée du troisième graphique.

Quatre quatrièmes graphiques sont associés chacun à une roue du véhicule. Chaque quatrième graphique porte en abscisse une vitesse v et en ordonnée un pourcentage de glissement G% de la roue à laquelle le graphique est associé. Le critère d'instabilité de la roue, est représenté par une ligne droite à pente décroissante en fonction de la vitesse v de la roue. Une faible vitesse v de roue autorise un pourcentage de glissement plus élevé qu'une plus forte vitesse de roue. Dans la deuxième position du véhicule dans laquelle on suppose que les conditions d'instabilité données par tout ou partie des graphiques sont réunies sans commande de freinage de la part du conducteur, le procédé de l'invention active un freinage piloté. Dans la troisième position du véhicule en partie centrale gauche de la figure 4, le freinage activé par le procédé, permet au système de régulation ABS "plus" en place de stabiliser le véhicule. Dans la quatrième position à gauche de la figure 4, le véhicule sort du virage. L'étape du procédé consistant à analyser les valeurs de capteurs relevées ne détecte plus une situation d'instabilité du véhicule et désactive en conséquence le freinage piloté. Bien entendu, un freinage commandé par le conducteur reste possible à tout moment. La figure 5 permet d'expliquer des étapes du procédé consistant à déclencher une production de pression maximale de freinage si la situation d'instabilité potentielle du véhicule détectée est une situation d'urgence de façon à ralentir le véhicule. Les graphiques sont les mêmes que ceux de la figure 4. Trois positions successives du véhicule sont représentées en partant de la droite vers la gauche. Dans la première position, en bas au centre droite de la figure 5, le conducteur tourne brusquement le volant, par exemple pour éviter un obstacle. Les conditions données par les graphiques sur les conditions d'angle volant, de glissement G%, de critères d'instabilité des roues et de tolérance en fonction de la vitesse sont alors réunies pour une activation du freinage piloté à pression maximale, constamment dans la deuxième position jusqu'à la troisième position en sortie de la fonction pour laquelle le véhicule s'arrête ou se récupère en trajectoire à ligne droite. Dans le dispositif déjà décrit ci-dessus en référence à la figure 1, le système d'antiblocage de roues ABS, les capteurs 2 pour relever des vitesses de roues, le capteur 3 d'angle volant et/ou le capteur 6 de déplacement de pédale d'accélérateur pour relever des valeurs de capteurs représentatives de volonté du conducteur, le composant électronique matérialisé par le calculateur 1 d'ABS ou le calculateur central 5 de bus CAN, spécifiquement câblé et/ou programmé pour analyser les valeurs de capteurs relevées de façon à détecter une situation d'instabilité potentielle du véhicule, et le mécanisme 4 de production de pression de freinage commandé par le composant électronique, permet de mettre en oeuvre le procédé qui vient d'être décrit de façon à permettre au système d'antiblocage de roues ABS de maintenir le véhicule dans une situation de stabilité sans nécessiter de commande de freinage par un conducteur du véhicule. Le mécanisme 4 de production de pression de freinage appartient par exemple à un système d'aide au freinage d'urgence AFU dont les moyens de génération de pression sont alors commandés par l'instruction de déclencher la production de pression, émise depuis le circuit électronique. En option, l'utilisation d'un bi ou d'un tri capteur reste possible et envisageable afin d'en améliorer encore le 5 niveau de performance. Le dispositif décrit reste compatible et ouvert à des systèmes de freinages automatiques en lui couplant un radar. L'avantage supplémentaire procuré est alors celui d'éviter les collisions par l'arrière ou tout au moins de diminuer la 10 vitesse d'impact.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle de stabilité d'un véhicule, notamment un véhicule automobile, au moyen d'un système d'antiblocage de roues (ABS), caractérisé en ce qu'il comprend des étapes actives sans nécessiter de commande de freinage par un conducteur du véhicule et consistant à: a)- relever des valeurs de capteurs (12) de vitesse des roues ; b)- analyser les valeurs de capteurs relevées pour détecter une situation d'instabilité du véhicule ; c)- déclencher une production de pression de freinage si une situation d'instabilité du véhicule est détectée de façon à permettre au système d'antiblocage de roues (ABS) de maintenir le véhicule dans une situation de stabilité tout en en diminuant la vitesse.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre à l'étape a) une étape consistant à . - relever des valeurs de capteurs (13, 16) de volonté du conducteur. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites valeurs de capteurs de volonté du conducteur sont des valeurs de capteurs (13) d'angle volant et/ou des valeurs de capteurs (16) de position de pédale d'accélérateur. 5. Procédé selon la revendication 2 ou 3, 30 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à . - relever des valeurs de capteurs (17) d'accélération du véhicule. 35 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à : - estimer une accélération latérale (Ay) du véhicule à partir des valeurs de capteurs de vitesse relevées. 406. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à . sensibiliser ou désensibiliser un critère d'instabilité géré par le système d'antiblocage de roues (ABS) en fonction d'une valeur d'accélération latérale (Ay) relevée ou estimée. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on déclenche la production de pression de freinage en activant un système d'aide au freinage d'urgence (AFU). 8. Procédé selon l'une des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à : - déclencher une production de pression maximale de freinage si la situation d'instabilité du véhicule détectée est une situation d'urgence de façon à ralentir le véhicule. 20 9. Dispositif de contrôle de stabilité d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, comprenant un système d'antiblocage de roues (ABS), caractérisé en ce qu'il comprend: 25 - des capteurs (2) pour relever des vitesses de roues ; - un composant électronique (1, 5) câblé et/ou programmé pour analyser les valeurs de capteurs relevées de façon à détecter une situation d'instabilité du véhicule ; - un mécanisme (4, 7) de production de pression de 30 freinage commandé par le composant électronique (1, 5) lorsqu'il détecte une situation d'instabilité du véhicule de façon à permettre au système d'antiblocage de roues (ABS) de maintenir le véhicule dans une situation de stabilité tout en diminuant la vitesse sans nécessiter de commande de freinage 35 par un conducteur du véhicule. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le mécanisme (4, 7) de production de pression de freinage appartient à un système d'aide au freinage d'urgence 40 (AFU) .11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur (3) d'angle volant et/ou un capteur (6) de déplacement de pédale d'accélérateur de façon à relever des valeurs de capteurs représentatives de volonté du conducteur.