FR3070957B1 - Procede d’estimation d’une valeur des frottements - Google Patents
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Abstract
Procédé d'estimation d'une valeur des frottements s'exerçant sur un système de direction assistée d'un véhicule, au cours d'un braquage entrainant une traversée d'un angle ligne droite, ledit braquage étant réalisé avec une vitesse sensiblement uniforme comprise dans un intervalle prédéfini, et un angle d'un volant compris dans un intervalle prédéfini, comportant : - une étape d'acquisition (1) d'une pluralité de données (d) du véhicule dont d'au moins une valeur d'un effort d'un moteur d'assistance sur une crémaillère, et une valeur d'un effort du volant sur ladite crémaillère, - une étape d'estimation (4) de la valeur des frottements (f) en effectuant une moyenne de la somme des efforts du volant et des efforts du moteur d'assistance sur la crémaillère.
Description
L'invention est relative à un système de direction assistée d'un véhicule et plus particulièrement au calcul des frottements s'exerçant sur une crémaillère de direction assistée.
Un système de direction d'un véhicule permet à un conducteur de déterminer une trajectoire du véhicule en exerçant des efforts sur un volant. Généralement, un système de direction comprend plusieurs éléments dont un volant relié à une colonne de direction, une crémaillère, et deux roues chacune reliée à une biellette. La crémaillère est la pièce permettant de relier le volant, via la colonne de direction, aux roues, via les biellettes ; c'est-à-dire que la crémaillère transforme les efforts exercés par le conducteur sur le volant en une rotation des roues du véhicule.
Un système de direction assistée électrique d'un véhicule fait appel à un moteur d'assistance, piloté par un calculateur de direction, pour réduire les efforts à fournir par le conducteur pour tourner les roues du véhicule. En fonction des efforts exercés sur le volant, le moteur d'assistance commande la crémaillère de manière à faire tourner les roues.
Des éléments constitutifs du système de direction assistée électrique sont des éléments mécaniques ajustés les uns par rapport aux autres de manière à être en contact. Des tolérances lors de la production des véhicules entraînent que l'ajustement des éléments mécanique n'est pas exactement similaire entre deux véhicules d'une même série, c'est-à-dire entre deux véhicules ayant des caractéristiques similaires. Ainsi, lorsque deux véhicules d'une même série sont placés dans les mêmes conditions, une variation de l'ajustement des éléments mécanique entraîne une variation des valeurs de frottement lié au contact des éléments mécanique entre eux.
Les frottements s'exerçant sur le système de direction assistée sont aussi fonction, par exemple, d'un angle du volant, d'une vitesse du véhicule, d'une température du système de direction assistée.
Les différences des valeurs de frottement s'exerçant sur le système de direction assistée entre deux véhicules d'une même série peuvent entraîner des différences de ressenti de conduite par le conducteur entre les deux véhicules.
Des constructeurs automobiles souhaitent que la différence de ressenti entre deux véhicules d'une même série placés dans les même conditions soit la plus faible possible. Pour que le ressenti soit proche entre deux véhicules d'une même série placés dans les même conditions, les constructeurs ont déterminés que la valeur de certains critères, comme par exemple l'effort du volant ou l'hystérésis au volant, devaient être dans une plage prédéfinie.
Afin que ces critères soient dans la plage admissible prédéfinie, il est nécessaire d'estimer la valeur des frottements s'exerçant sur le système de direction assistée du véhicule.
Par la suite, on définit le Rack Force estimation (RFe) comme la somme des efforts exercés par le volant et par le moteur d'assistance sur la crémaillère.
Il existe une solution connue, décrite dans le brevet EP 3120124 au nom de la demanderesse, permettant d'estimer la valeur des frottements s'exerçant sur le système de direction assistée électrique d'un véhicule par la construction d'un modèle de frottement empirique à partir d'un nuage de points, chaque point associant une valeur mesurée du RFe à une valeur mesurée de frottement. Le modèle de frottement est une régression du nuage de points selon une loi de corrélation, qui a été préalablement définie dans le calculateur du système de direction assistée.
Cette solution présente l'avantage de fournir une estimation de la valeur des frottements sur une plage étendue du RFe. Cependant cette plage d'estimation n'est pas nécessaire pour respecter les critères des constructeurs automobiles.
En outre, un inconvénient de la solution décrite est que le modèle de frottement est dépendant de la loi de corrélation prédéfinie. Cela peut causer des erreurs inacceptables, supérieures à +/-30N, dans l'estimation de la valeur des frottements. L'invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités en proposant, un procédé d'estimation d'une valeur des frottements s'exerçant sur un système de direction assistée d'un véhicule, au cours d'un braquage entraînant une traversée d'un angle ligne droite, ledit braquage étant réalisé avec une vitesse sensiblement uniforme comprise dans un intervalle prédéfini, et un angle d'un volant compris dans un intervalle prédéfini, comportant: - une étape d'acquisition d'une pluralité de données du véhicule dont d'au moins une valeur d'un effort d'un moteur d'assistance sur une crémaillère, et une valeur d'un effort du volant sur ladite crémaillère, - une étape d'estimation de la valeur des frottements (f) en effectuant une moyenne de la somme des efforts du volant et des efforts du moteur d'assistance sur la crémaillère.
Un angle ligne droite est un angle du volant pour lequel le véhicule suit une trajectoire rectiligne.
On entend par un braquage entraînant une traversée d'un angle ligne droite, un braquage, c'est-à-dire une rotation du volant, permettant de faire varier la valeur de l'angle du volant de part et d'autre de l'angle ligne droite.
On entend par une vitesse de braquage sensiblement uniforme, une vitesse de rotation du volant sensiblement constante, donc ayant une accélération nulle ou inférieure à une valeur prédéfinie.
Ainsi, lorsque le braquage du véhicule entraîne la traversée de l'angle ligne droite, que ledit braquage est réalisé avec une vitesse sensiblement uniforme comprise dans un intervalle prédéfini, et que l'angle du volant est compris dans un intervalle prédéfini, un bilan des efforts s'exerçant sur la crémaillère permet d'estimer que le RFe est égale à la valeur des frottements. L'étape d'acquisition des données du véhicule permet de mettre à disposition de l'étape d'estimation de la valeur des frottements les données nécessaires pour réaliser ladite étape d'estimation.
Comme de multiples paramètres peuvent influencer la valeur du RFe de manière ponctuelle, l'étape d'estimation de la valeur des frottements effectue une moyenne du RFe lorsque les conditions sont validées. Ainsi, le calcul de la moyenne permet d'obtenir une valeur plus proche de la réalité qu'une valeur ponctuelle.
Selon une caractéristique de l'invention, la vitesse de braquage est comprise entre 5 et 20%.
Selon une caractéristique de l'invention, l'angle du volant est compris entre +/-2° par rapport à l'angle pour lequel le véhicule suit une trajectoire sensiblement rectiligne.
Selon une caractéristique de l'invention, une valeur d'éloignement angulaire par rapport à la dernière inversion de braquage est de 5°.
Selon une caractéristique de l'invention, le procédé d'estimation comprend une étape de calcul de la valeur des frottements nominaux par récurrence en fonction de la valeur des frottements.
La valeur des frottements nominaux est une fonction de la valeur des frottements nominaux précédemment calculée. Ainsi, le calcul de la valeur des frottements nominaux permet de filtrer des variations des valeurs des frottements calculées. Ces variations peuvent être très importantes. En effet, bien que les conditions soient remplies, beaucoup d'autres facteurs extérieurs non contrôlables peuvent affecter les données comme par exemple un revêtement particulier, une pente, ou une chaussée déformée.
La valeur des frottements nominaux est plus réaliste que la valeur des frottements.
Selon une caractéristique de l'invention, le procédé d'estimation comprend après l'étape d'acquisition d'une pluralité de données du véhicule, une étape de comparaison des données comparant au moins une température d'un calculateur, à une plage de valeurs prédéfinies.
Par exemple, la plage de valeurs prédéfinies est comprise entre 0 et 60°C.
Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de comparaison émet un signal de validation lorsque les données sont dans la plage de valeurs prédéfinies et/ou émet un signal d'invalidation lorsqu'au moins une donnée n'est pas dans la plage de valeurs prédéfinies.
Selon une caractéristique de l'invention, l'étape d'estimation de la valeur des frottements est effectuée lorsque l'étape de comparaison des données émet le signal de validation et/ou lorsque l'étape de comparaison des données n'émet pas le signal d'invalidation.
Ainsi, la valeur estimée des frottements est plus précise puisque les conditions pour effectuer l'estimation de la valeur des frottements sont plus nombreuses.
Selon une caractéristique de l'invention, le procédé d'estimation comprend une étape d'estimation d'un coefficient de fiabilité des données du véhicule et de la valeur estimée des frottements.
Le coefficient de fiabilité des données du véhicule et de la valeur estimée des frottements est une valeur estimée à partir de cartographies et d'abaques prédéfinis pour chaque donnée.
Selon une caractéristique de l'invention, le calcul de la valeur des frottements nominaux est pondéré par au moins le coefficient de fiabilité des données du véhicule et de la valeur estimée des frottements.
Ainsi, il y a une pondération de la valeur des frottements nominaux en fonction du coefficient de fiabilité. Plus le coefficient de fiabilité est faible, plus le calcul de la valeur des frottements nominaux permet de filtrer les variations des valeurs de frottements calculées.
La pondération des frottements nominaux par le coefficient de fiabilité permet de donner plus d'importance aux valeurs de frottement les plus fiables.
Selon une caractéristique de l'invention, le calcul de la valeur des frottements nominaux est pondéré par un coefficient de moyenne.
Le coefficient de moyenne a un effet de filtrage sur les valeurs des frottements nominaux. Ce coefficient est évolutif pendant une période de fonctionnement du véhicule. Cela permet de modifier un compromis entre rapidité et stabilité du calcul de la valeur des frottements nominaux en fonction de la période de fonctionnement du véhicule.
Selon une caractéristique de l'invention, l'étape d'acquisition d'une pluralité de données du véhicule comprend une phase de traitement des données du véhicule.
Ainsi, la phase de traitement assure une extraction des données du véhicule à partir de données brutes reçues. La phase de traitement réalise notamment une suppression des composantes dynamiques des données brutes reçues, par une application d'un filtre passe-bas.
Selon une caractéristique de l'invention, la phase de calcul de la valeur des frottements nominaux est effectuée lorsque l'étape de comparaison des données n'émet pas le signal de validation, et/ou lorsque l'étape de comparaison des données émet le signal d'invalidation.
Ainsi, l'estimation de la valeur des frottements nominaux se réalise lorsque les conditions ne sont plus validées. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation de la présente invention, donné à titre d'exemple non limitatif et expliqué avec en référence à la figure 1 annexée, qui est une représentation schématique des étapes mises en œuvre lors du procédé selon l'invention.
La figure 1 illustre un procédé selon l'invention mettant en œuvre un algorithme basé sur un bilan d'effort s'exerçant sur un système de direction assistée d'un véhicule.
Le système de direction assistée du véhicule comprend un volant relié à une colonne de direction, une crémaillère, un moteur d'assistance, un calculateur de direction et deux roues chacune reliée à une biellette.
Le véhicule suit une trajectoire qui est notamment fonction d'une vitesse dudit véhicule, d'une vitesse de rotation du volant et d'un angle du volant. La vitesse de rotation du volant est aussi appelée vitesse de braquage.
Dans le système de direction assistée, le moteur d'assistance exerce une force Fmoteur sur la crémaillère. De même lorsqu'un conducteur tourne le volant pour tourner les roues du véhicule, le volant exerce une force FVOiant via la colonne de direction sur la crémaillère. En outre, la crémaillère est reliée aux roues au moyen de biellettes qui exerce une force sur celle-ci Fbieiiette. Pour finir, on sépare les frottements s'exerçant sur le système de direction en une force de frottement sec —¥ —> /sec, et une force de frottement visqueux /visqueux.
Les frottements secs sont les frottements dépendants des forces appliquées sur le système de direction assistée. Ils sont les frottements minimums s'exerçant sur le système de direction assistée. Les frottements secs seront assimilés aux frottements f par la suite.
Les frottements visqueux sont dépendants de la vitesse de braquage du volant.
Ainsi, le bilan d'effort s'écrit dans un repère de la crémaillère:
Avec M : la masse du système de direction assistée et a : l'accélération s'exerçant sur le système de direction assistée, c'est-à-dire l'accélération de la rotation du volant.
En prenant comme hypothèse que la vitesse de braquage est sensiblement uniforme, c'est-à-dire que la vitesse de rotation du volant est sensiblement constante, la valeur de l'accélération du volant s'exerçant sur le système de direction assistée est négligeable. Ainsi, dans l'équation ci-dessus, a = 0.
De plus, en prenant comme hypothèse que le véhicule suit une trajectoire sensiblement rectiligne, on peut considérer que l'angle du volant est égal à l'angle ligne droite. Ainsi, l'effort exercé par les biellettes Fbieiiette sur la crémaillère est négligeable. Ainsi, dans l'équation ci-dessus, Fbieiiette = 0.
En outre, avec l'hypothèse d'une vitesse de braquage faible, la force de frottement visqueux Fvisqueux est également négligeable. Ainsi, dans l'équation ci- dessus, fvisqueux = 0.
Finalement, avec les hypothèses ci-dessus, le bilan d'effort s'écrit :
Ou aussi, RFe = f
On en déduit que lorsque la vitesse de braquage est faible et sensiblement uniforme, et que le véhicule suit une trajectoire sensiblement rectiligne, une mesure du RFe fournit directement une estimation de la valeur des frottements s'exerçant sur le système de direction assistée.
Ces hypothèses sont validées lorsque le volant effectue une traversée d'un angle ligne droite, à vitesse faible et constante, autour de l'angle ligne droite.
La traversée de l'angle ligne droite peut être une succession de braquage.
La figure 1 représente le procédé selon l'invention basé sur l'algorithme décrit ci-dessus mettant en œuvre une étape d'acquisition 1 d'une pluralité de données d du véhicule, une étape de d'estimation 4 de la valeur des frottements f, une étape de calcul 5 de la valeur des frottements nominaux fn, une étape de comparaison 2 des données d, une étape d'estimation 3 d'un coefficient de fiabilité £ des données d du véhicule et de la valeur estimée des frottements f. L'étape d'acquisition 1 d'une pluralité de données d du véhicule permet de mettre à disposition des différentes étapes du procédé les données d nécessaires pour réaliser le calcul de la valeur des frottements f du système de direction assistée. L'étape d'acquisition 1 d'une pluralité de données d du véhicule comprend une phase de traitement des données d du véhicule. La phase de traitement réalise notamment la suppression des composantes dynamiques des données brutes reçues, par une application d'un filtre passe-bas. L'étape d'acquisition 1 d'une pluralité de données d du véhicule reçoit des données brutes et émet des données d. Les données brutes sont la vitesse du véhicule, l'angle du volant, la vitesse de braquage, la force exercée par le moteur d'assistance sur la crémaillère, la force du volant exercée sur la crémaillère, et une température du calculateur de direction. Les données d sont la vitesse du véhicule, l'angle du volant, la vitesse de braquage, la force exercée par le moteur d'assistance sur la crémaillère, la force du volant exercée sur la crémaillère, la température du calculateur de direction et aussi l'accélération du volant, le RFe, et une dérivée angulaire du RFe. L'étape de comparaison 2 des données d permet de déterminer des périodes pendant lesquelles des conditions sont validées. L'étape de comparaison 2 des données d reçoit en entrée les données d et compare chacune des données d à un intervalle prédéfini spécifique. Par exemple, la vitesse de braquage doit être compris dans un intervalle de 5 et 20%, l'angle du volant doit être compris dans un intervalle de +/- 2°, la température du calculateur doit être compris entre 0°C et 60°C et une valeur d'éloignement angulaire par rapport à la dernière inversion de braquage doit être d'environ 5°. Lorsque l'ensemble de ces données d est compris dans l'intervalle correspondant, l'étape de comparaison 2 des données d émet un signal de validation V. L'étape d'estimation 4 de la valeur des frottements f calcule la valeur des frottements f en réalisant une moyenne du RFe lorsque l'étape de comparaison 2 émet le signal de validation y. L'étape de d'estimation 4 de la valeur des frottements f reçoit en entrée les données d, et le signal de validation y et émet la valeur des frottements f. L'étape d'estimation du coefficient 3 de fiabilité jd des données d du véhicule et de la valeur estimée des frottements f attribue un poids à chaque donnée d et à la valeur des frottements f en fonction d'une variation de ladite donnée d et de ladite valeur des frottements f. Le poids est déterminé en fonction de cartographies et d'abaques prédéfinis. Le coefficient de fiabilité ja des données d du véhicule et de la valeur estimée des frottements f est ensuite calculé à partir des poids attribués. L'étape d'estimation du coefficient 3 de fiabilité ja des données d du véhicule et de la valeur estimée des frottements f reçoit en entrée les données d, la valeur des frottements f et émet le coefficient de fiabilité ja des données d et de la valeur estimée des frottements f. L'étape de calcul 5 de la valeur des frottements nominaux fn effectue une moyenne pondérée par le coefficient de fiabilité ja des données du véhicule et filtrée par un coefficient de moyenne w.
Le coefficient de moyenne w est évolutif pendant une période de fonctionnement du véhicule. Cela permet de modifier un compromis entre rapidité et stabilité du calcul de la valeur des frottements nominaux en fonction de la période de fonctionnement du véhicule. L'étape de calcul 5 de la valeur des frottements nominaux fn s'effectue lorsque le signal de validation y disparait. L'étape de calcul 5 de la valeur des frottements nominaux fn reçoit en entrée le signal de validation y, la valeur des frottements f, le coefficient de fiabilité jd des données et de la valeur estimée des frottements f et émet la valeur des frottements nominaux fn.
La valeur des frottements nominaux fn est déterminée par apprentissage du procédé puisque chaque nouvelle valeur calculée fait référence à la valeur précédente fn-i. Ainsi, la valeur des frottements nominaux fn est plus précise que la valeur des frottements f.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation d'une valeur des frottements s'exerçant sur un système de direction assistée d'un véhicule, au cours d'un braquage entraînant une traversée d'un angle ligne droite, ledit braquage étant réalisé avec une vitesse sensiblement uniforme comprise dans un intervalle prédéfini, et un angle d'un volant compris dans un intervalle prédéfini, comportant : - une étape d'acquisition (1) d'une pluralité de données (d) du véhicule dont d'au moins une valeur d'un effort d'un moteur d'assistance sur une crémaillère, et une valeur d'un effort du volant sur ladite crémaillère, - une étape d'estimation (4) de la valeur des frottements (f) en effectuant une moyenne de la somme des efforts du volant et des efforts du moteur d'assistance sur la crémaillère.
- 2. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon la revendication 1, dans lequel la vitesse de braquage est comprise entre 5 et 20%.
- 3. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'angle du volant est compris entre +/-2° par rapport à l'angle pour lequel le véhicule suit une trajectoire sensiblement rectiligne.
- 4. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une valeur d'éloignement angulaire par rapport à la dernière inversion de braquage est de 5°.
- 5. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de calcul (5) de la valeur des frottements nominaux (fn) par récurrence en fonction de la valeur des frottements (f).
- 6. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant après l'étape d'acquisition (1) d'une pluralité de données (d) du véhicule, une étape de comparaison (2) des données (d) comparant au moins une température d'un calculateur, à une plage de valeurs prédéfinies.
- 7. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon la revendication 6, dans lequel l'étape de comparaison (2) émet un signal de validation (v) lorsque les données (d) sont dans la plage de valeurs prédéfinies et/ou émet un signal d'invalidation lorsqu'au moins une donnée (d) n'est pas dans la plage de valeurs prédéfinies.
- 8. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon la revendication 7, dans lequel l'étape d'estimation (4) de la valeur des frottements (f) est effectuée lorsque l'étape de comparaison (2) des données (d) émet le signal de validation (v) et/ou lorsque l'étape de comparaison des données n'émet pas le signal d'invalidation.
- 9. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, comprenant une étape d'estimation (3) d'un coefficient de fiabilité (p) des données du véhicule et de la valeur estimée des frottements (f).
- 10. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon la revendication 9, dans lequel le calcul de la valeur des frottements nominaux (fn) est pondéré par au moins le coefficient de fiabilité (p) des données (d) du véhicule et de la valeur estimée des frottements (f).
- 11. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon les revendications 9 ou 10, dans lequel le calcul de la valeur des frottements nominaux (fn) est pondéré par un coefficient de moyenne (w).
- 12. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape d'acquisition (1) d'une pluralité de données (d) du véhicule comprend une phase de traitement des données (d) du véhicule.
- 13. Procédé d'estimation de la valeur des frottements d'un système de direction assistée d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, dans lequel la phase de calcul (5) de la valeur des frottements nominaux (fn) est effectuée lorsque l'étape de comparaison (2) des données (d) n'émet pas le signal de validation (v), et/ou lorsque l'étape de comparaison des données émet le signal d'invalidation.
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