FR3073778A1

FR3073778A1 - Suspension active avec fonction d’anticipation d’obstacle sur la route

Info

Publication number: FR3073778A1
Application number: FR1760981A
Authority: FR
Inventors: Stephane Barale; Thomas Bourdauducq
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2019-05-24
Also published as: WO2019102091A1

Abstract

L'invention a pour objet un procédé de contrôle d'une suspension active d'un véhicule (2), comprenant les actions suivantes : détection, via la suspension, de l'état de la route (10) ; commande du niveau d'amortissement de la suspension en fonction de l'état de la route détecté, le niveau d'amortissement étant diminué lorsqu'un état dégradé de la route est détecté ; détection du profil de la route (10) devant les roues avant du véhicule ; et correction de la commande du niveau d'amortissement de la suspension, consistant en une réduction de la diminution du niveau d'amortissement lorsqu'un obstacle (12) est détecté dans le profil de la route (10) alors qu'un état dégradé de la route est détecté via la suspension.

Description

SUSPENSION ACTIVE AVEC FONCTION D’ANTICIPATION D’OBSTACLE SUR LA ROUTE

L’invention a trait au domaine des véhicules automobiles et de leur liaison au sol, plus particulièrement au domaine des suspensions actives ou pilotées.

Une suspension active ou pilotée présente la particularité de pouvoir adapter, de manière dynamique, le niveau d’amortissement en fonction de différents paramètres lorsque le véhicule est en mouvement. Une telle suspension est habituellement équipée de capteurs de débattement des roues par rapport à la caisse du véhicule, afin de pouvoir détecter l’état de la route et adapter le niveau d’amortissement en fonction de cet état. Une mauvaise route est détectée lorsque le contenu fréquentiel des signaux de ces capteurs est supérieur à la fréquence de coupure de la suspension. Dans ce cas, le niveau d’amortissement est réduit afin de limiter les remontées d’effort générant un inconfort pour les occupants du véhicule. Cependant, lorsque le véhicule rencontre une portion de route très localement accidentée, comme notamment un ralentisseur, notamment du type dos-d’âne, la remontée d’information des capteurs de la suspension ne permet pas d’adapter ladite suspension à ladite zone, en raison du temps de traitement de l’information et du temps de réponse des actuateurs d’ajustement de la suspension en relation avec le temps de passage sur la portion de route accidentée.

Le document de brevet publié US 5,347,457 divulgue une suspension active de véhicule, comprenant un détecteur du type ultrasonique disposé à l’avant de chacune des roues avant du véhicule et d’une unité de contrôle de la suspension configurée pour diminuer l’amortissement en cas de détection d’une protubérance sur la route, à l’avant d’une des roues avant.

Le document de brevet publié GB 2 494 528 A divulgue une suspension active de véhicule automobile du type tout-terrain, pourvue d’une caméra configurée pour détecter un sol accidenté à l’avant du véhicule, en vue d’augmenter la garde au sol et/ou modifier le niveau d’amortissement. Ce dernier peut être augmenté ou diminué en fonction de la vitesse du véhicule.

Le document de brevet publié DE 10 2014 208 318 A1 divulgue une suspension active de véhicule équipée également de moyens de détection de ralentisseurs, formant une surélévation locale et transversale de la route, ces moyens pouvant être optiques, tels qu’une caméra, ou encore du type radar. En cas de détection de ralentisseur à l’avant du véhicule, le niveau d’amortissement est augmenté en attaque, c’est-à-dire en compression, de manière à éviter que la suspension du véhicule se comprime au point d’arriver en butée et/ou le niveau d’amortissement est augmenté en détente de manière à éviter que la suspension du véhicule se détende au point d’arriver en butée.

Bien qu’abordant la détection d’obstacles ou protubérances sur la route à l’avant du véhicule, chacun des documents susmentionnés se limite à la gestion des protubérances sur la route sans considération de la gestion d’un état généralement dégradé d’une route.

L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer une gestion de suspension pilotée qui optimise le confort du véhicule lorsqu’il évolue sur une route dégradée et qu’il rencontre un obstacle formant une irrégularité singulière.

L’invention a pour objet un procédé de contrôle d’une suspension active d’un véhicule, comprenant les actions suivantes : détection, via la suspension, de l’état de la route ; commande du niveau d’amortissement de la suspension en fonction de l’état de la route détecté, le niveau d’amortissement étant diminué lorsqu’un état dégradé de la route est détecté ; remarquable en ce que le procédé comprend, en outre, les actions suivantes : détection du profil longitudinal de la route devant les roues avant du véhicule ; et correction de la commande du niveau d’amortissement de la suspension, consistant en une réduction de la diminution du niveau d’amortissement lorsqu’un obstacle est détecté dans le profil longitudinal de la route alors qu’un état dégradé de la route est détecté via la suspension.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’obstacle présente une fréquence principale inférieure ou égale à 3Hz.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’obstacle présente une variation de hauteur supérieure à 50mm, préférentiellement supérieure à 70mm, plus préférentiellement supérieure à 90mm.

L’état dégradé de la route peut correspondre à un profil avec une fréquence principale supérieure à 3Hz et/ou inférieure à 40Hz.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’obstacle correspond, au choix, à au moins un des éléments suivants : ralentisseur, dos d’âne, variation de hauteur entre deux portions de route.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’action de détection du profil longitudinal de la route devant les roues avant du véhicule est réalisée par une caméra dirigée vers l’avant du véhicule et prenant des images de ladite route.

Selon un mode avantageux de l’invention, à l’action de détection du profil longitudinal de la route devant les roues avant du véhicule, deux bandes de roulement correspondant aux roues avant du véhicule sont analysées dans les images de la route.

Avantageusement, à l’action de détection du profil longitudinal de la route devant les roues avant du véhicule, plusieurs points de chacune des deux bandes de roulement, équidistants du véhicule, sont obtenus de manière itérative avec un intervalle de temps inférieur ou égal à 10ms.

Selon un mode avantageux de l’invention, à l’action de correction de la commande du niveau d’amortissement de la suspension, la réduction de la diminution du niveau d’amortissement est réalisée après la détection de l’obstacle, suivant un recalage temporel, de manière à ce que ladite réduction ait lieu lorsqu’au moins une des roues avant rencontre ledit obstacle. Le recalage temporel est avantageusement réalisé sur base de la distance d entre la ou les roues avant du véhicule et la zone de détection du profil de la route devant lesdites roues, et sur base de la vitesse du véhicule. La distance d est avantageusement supérieure à 2m et/ou inférieure à 8m, préférentiellement supérieure à 3m et/ou inférieure à 7m.

Selon un mode avantageux de l’invention, à l’action de correction de la commande du niveau d’amortissement de la suspension, la réduction de la diminution du niveau d’amortissement comprend une pondération, booléenne ou proportionnelle, d’une fonction de diminution d’amortissement lorsqu’un état dégradé de la route est détecté via la suspension.

Selon un mode avantageux de l’invention, la pondération comprend une portion progressive au début et/ou à la fin de ladite pondération.

L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant : une suspension active avec une unité de contrôle ; remarquable en ce que l’unité de contrôle est configurée pour exécuter le procédé selon l’invention.

Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent, sur un véhicule équipé d’une suspension active et évoluant sur une route dégradée, d’éviter des phénomènes de débattement importants de la suspension et, partant, des phénomènes de pompage, roulis et/ou tangages non désirables, et ce par des moyens simples à mettre en œuvre. La détection d’obstacles, c’est-à-dire de zones singulières de variation plus importante du profil de la route, peut être réalisée de plusieurs manières comme notamment par un ou plusieurs capteurs acoustiques ou optiques, tels que laser, lidar ou caméra, par des informations fournies par le véhicule précédent, par l’infrastructure environnante, telle que des panneaux connectés et/ou par un réseau d’information, tel que d’information routière via GPS. Les véhicules tendent actuellement à être équipés d’une caméra notamment pour la lecture automatique des panneaux de signalisation, une telle caméra pouvant également être utilisée pour prendre des images de la route en vue d’y détecter les obstacles.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels :

- La figure 1 est une représentation schématique d’un véhicule équipé d’une suspension active, conforme à l’invention ;

- La figure 2 est une représentation schématique d’un véhicule pourvu de moyens optiques de détection d’un obstacle sur le profil de la route, conformément à l’invention ;

- La figure 3 est une représentation schématique des points de lecture d’un obstacle sur le profil de la route ;

- La figure 4 est un grafcet illustrant la logique de contrôle de la suspension pilotée, conformément à l’invention ;

- La figure 5 illustre de manière schématique les signaux dans les différents modules illustrés à la figure 4.

La figure 1 illustre un véhicule 2 équipé d’une suspension pilotée 4, la suspension et le véhicule étant conformes à l’invention.

La suspension pilotée 4 comprend, classiquement, quatre amortisseurs pilotés 6 reliés électriquement à une unité de contrôle 8. L’unité de contrôle peut en effet commander individuellement, pour chacune des roues, le niveau d’amortissement, en attaque (c’est-à-dire en compression) et/ou en détente. Chacun des amortisseurs 6 comprend avantageusement un capteur d’enfoncement de l’amortisseur, renseignant sur les débattements des quatre roues, et ce individuellement. Une variante est la présence de capteurs de débattement entre la roue et la caisse, pour chacune des roues. Des accéléromètres (non représentés) peuvent être prévus.

La suspension pilotée 4 est configurée pour commander le niveau d’amortissement des quatre roues en fonction de la détection d’une zone de variation singulière du profil de la route, ou obstacle, correspondant à une zone basse fréquence, conformément à ce qui va être décrit en relation avec les figures 2 à 5.

La figure 2 illustre le véhicule 2 évoluant sur une route 10 présentant une surélévation 12, telle qu’un ralentisseur. Cette zone de variation singulière du profil de la route peut être détectée par des moyens optiques, tels que des caméras 14, disposés à l’avant du véhicule et configurés pour détecter le profil de la route. Plus spécifiquement, le profil de la route est avantageusement détecté sur deux bandes de roulement 16 situées à l’avant des deux roues avant du véhicule. Les caméras 14 sont logées dans les projecteurs, étant toutefois entendu que d’autres configurations sont possibles, comme notamment une seule caméra disposée en haut du parebrise, sur la face intérieure.

La figure 3 illustre schématiquement la détection de l’obstacle 12 sur une des bandes de roulement 16 de la figure 2. On peut observer qu’une série de points 18 à la surface de la bande de roulement 16, à une distance c/du véhicule, sont identifiés. Plus spécifiquement, ce sont les hauteurs ou composantes suivant une direction verticale z des points et leurs distances par rapport à la roue correspondante qui sont utiles. Lorsque la distance d est une constante correspondant à une longueur, seules les composantes verticales sont récoltées et transmises. A l’inverse, si la distance d est fonction de la vitesse du véhicule, comme par exemple exprimée en secondes, celle-ci pourra être associée à la composante verticale et ainsi transmise à l’unité de contrôle. Plus spécifiquement encore, une série de points 18 peuvent être considérés, répartis de manière homogène sur la largeur de la bande 16, et une valeur moyenne correspondant au point 20 en est déduite. Avantageusement, le nombre de points 18 est tel que la distance entre deux points voisins est inférieure ou égale à 10mm. La bande de roulement est avantageusement égale ou légèrement plus large que la largeur de la roue correspondante, typiquement de 10%. Cela permet de tenir compte de l’erreur de positionnement de la lecture et des variations de trajectoire du conducteur entre le moment de l’émission et le moment du franchissement.

Au fur et à mesure que le véhicule avance, la détection et mesure des paramètres des points 18 et 20 est itérée à intervalle régulier. Cet intervalle est avantageusement inférieur ou égal à 10ms. A la figure 3, on peut observer les points de ces mesures itératives avec, en l’occurrence, un intervalle de 10ms.

Les figures 4 et 5 illustrent le principe de fonctionnement de prise en compte de la détection d’une zone de variation singulière au niveau du profil de la route dans la gestion de l’amortissement piloté, conformément à l’invention.

En référence à la figure 4, un module de détection de basse fréquence 22 récolte les données du profil de la route telles qu’obtenues suivant ce qui précède. Ce module de détection de basse fréquence 22 reçoit également des données relatives à la vitesse du véhicule et éventuellement des données relatives à une vitesse de déploiement ou de compression, dite de pompage, de la suspension. Sur base de ces données, une variation basse fréquence du profil de la route pourra être détectée sur base de divers paramètres. A titre d’exemple, la fréquence est inférieure ou égale à 3Hz et/ou la variation du profil est supérieure ou égale à 50mm. D’autres paramètres et critères peuvent être considérés dans la mesure où ils permettent d’identifier une zone de variation singulière du profil de la route.

L’état de détection, c’est-à-dire un état avantageusement booléen relatif à la détection d’une zone de variation singulière du profil de la route, ou d’obstacle, est transmis à un module de pondération 24. La distance entre l’obstacle et la ou les roues concernées est également transmise au module de pondération 24. En cas d’état positif de détection d’obstacle, le module de pondération 24 va émettre un coefficient de pondération avec un retard, ou recalage dans le temps, déterminé de manière à n’être actif, essentiellement, que lorsque la ou roues concernées du véhicule roulent sur l’obstacle en question.

Le coefficient de pondération est ensuite transmis à un module 26 de contrôle du niveau d’amortissement en fonction de l’état de la route détecté avantageusement par d’autres moyens que les moyens de détection de l’obstacle, en l’occurrence par détection des débattements de la suspension. Lorsque l’état de la route est détecté par ces moyens comme étant dégradé, une fonction de commande du niveau d’amortissement correspondant à une route dégradée est activée, cette fonction consistant à réduire l’amortissement de la suspension, essentiellement parce que les fréquences générées par une route dégradée sont au-dessus de la fréquence de coupure de la suspension. II est par conséquent intéressant de diminuer le niveau d’amortissement. Une route dégradée présente typiquement des fréquences supérieures ou égales à 3Hz, voire 4Hz et/ou inférieures ou égales à 40Hz et plus. En d’autres termes, le filtrage naturel de la suspension opère et un amortissement réduit est favorable.

Le fait que le véhicule rencontre un obstacle tel que détecté par le module de détection basse fréquence 22, alors que la fonction associée à une route dégradée, c’est-à-dire une fonction où l’amortissement est réduit, va alors générer des débattements importants et, partant, des phénomènes de pompage, en principe indésirables et inconfortables. Pour ces raisons, la fonction de contrôle de la suspension, associée à une route dégradée, va être pondérée lorsque la ou les roues concernées rencontrent l’obstacle. Par pondération, on entend que l’effet de diminution de l’amortissement va être réduit, voire annulé, durant cette phase. En d’autres termes, la pondération va permettre à la suspension de conserver un certain niveau d’amortissement lorsque le véhicule roule sur l’obstacle, tout en conservant l’activation d’une fonction d’amortissement active pour route dégradée.

Toujours en référence à la figure 4, on peut observer que les mesures de l’invention peuvent être aisément implémentées sur une architecture existante de contrôle de suspension pilotée. En effet, seuls les modules de détection de basse fréquence 22 et le module de pondération 24 sont rajoutés. Le module de pondération de l’état de la route 26 peut être mis en œuvre sous la forme d’une interface entre la partie conventionnelle de l’unité de contrôle de la suspension et la nouvelle partie comprenant les modules de détection de basse fréquence 22 et de pondération 24.

A la figure 5, on peut observer l’évolution temporelle des signaux dans les différents modules illustrés à la figure 4. Au module de détection de basse fréquence 22, on peut observer deux courbes relatives au profil de la route, à savoir une première courbe 28 correspondant à ce qui est effectivement mesuré par la suspension et une deuxième courbe 30 correspondant au profil anticipé par les moyens de détection du profil de la route devant les roues avant du véhicule, en l’occurrence par la ou les caméras embarquées. En observant la courbe 30, on peut observer, de part et d’autre de la partie centrale 30.1, des parties 30.2 et 30.3 de variations de moindre amplitude et plus grande fréquence. Ces parties 30.2 et 30.3 correspondent à un état dégradé de la route alors que la partie centrale 30.1 correspond à un obstacle.

Toujours au module de détection 22, on peut également observer l’évolution de l’état de détection qui passe d’un état bas à un état haut, et ce dès le début de la partie centrale 30.1 de la courbe 30, avec toutefois un retard dans le temps tconfirmation de confirmation de détection d’un obstacle.

Au module de pondération, l’état de détection d’un obstacle qui vient d’être décrit est intégré dans la pondération avec un recalage dans le temps, sur base de la distance (exprimée suivant une longueur physique) entre l’obstacle et la ou les roues, et sur base de la vitesse du véhicule, de manière à ce que la pondération s’opère dès que la ou les roues du véhicule rencontrent l’obstacle. Le temps de maintien de la pondération correspond avantageusement à la durée de l’état haut de détection de l’obstacle. En l’occurrence, la pondération est booléenne en ce que le facteur de pondération passe de 1 à 0 lorsque la ou les roues roulent sur l’obstacle. II est également envisageable de prévoir une pondération proportionnelle ou étagée, notamment en fonction de la variation de hauteur de l’obstacle. II est également intéressant de noter que malgré le caractère booléen de la pondération illustrée à la figure 5, le début et la fin de la pondération peuvent présenter un profil progressif. Cela permet d’éviter de variations abruptes du niveau d’amortissement, ce qui est favorable aux actuateurs ainsi que pour le confort durant cette phase de transition.

Le module de pondération de la fonction d’état de la route 26 montre l’évolution du niveau d’amortissement. On peut observer que le niveau d’amortissement est inférieur au niveau nominal, représenté par la droite horizontale supérieure en trait interrompu, conformément à une fonction de détection de route dégradée. On peut 5 également observer que durant la période de roulage du véhicule sur l’obstacle, le niveau d’amortissement remonte à son niveau nominal, afin d’éviter des phénomènes de pompage, essentiellement dus à la faible fréquence et l’amplitude de la sollicitation.

Claims

Revendications

1. Procédé de contrôle d’une suspension active (4) d’un véhicule (2), comprenant les actions suivantes :

- détection, via la suspension (4), de l’état de la route (10) ;

- commande (26) du niveau d’amortissement de la suspension (4) en fonction de l’état de la route détecté, le niveau d’amortissement étant diminué lorsqu’un état dégradé de la route est détecté ;

caractérisé en ce que le procédé comprend, en outre, les actions suivantes :

- détection du profil longitudinal de la route (10) devant les roues avant du véhicule ; et

- correction de la commande (26) du niveau d’amortissement de la suspension, consistant en une réduction (24) de la diminution du niveau d’amortissement lorsqu’un obstacle (12) est détecté dans le profil longitudinal de la route (10) alors qu’un état dégradé de la route est détecté via la suspension.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’obstacle (12) présente une fréquence principale inférieure ou égale à 3Hz.
3. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l’obstacle (12) présente une variation de hauteur supérieure à 50mm.
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’obstacle (12) correspond, au choix, à au moins un des éléments suivants : ralentisseur, dos d’âne, variation de hauteur entre deux portions de route.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’action de détection du profil longitudinal de la route (10) devant les roues avant du véhicule (2) est réalisée par une caméra (14) dirigée vers l’avant du véhicule et prenant des images de ladite route.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’à l’action de détection du profil longitudinal de la route (10) devant les roues avant du véhicule (2), deux bandes de roulement (16) correspondant aux roues avant du véhicule sont analysées dans les images de la route (10).
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’à l’action de correction de la commande du niveau d’amortissement de la suspension, la réduction de la diminution du niveau d’amortissement est réalisée après la détection de l’obstacle (12), suivant un recalage temporel, de manière à ce que ladite réduction ait lieu lorsqu’au moins une des roues avant rencontre ledit obstacle.
8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’à l’action de correction de la commande du niveau d’amortissement de la suspension (4), la réduction de la diminution du niveau d’amortissement comprend une pondération (24), booléenne ou proportionnelle, d’une fonction (26) de diminution d’amortissement lorsqu’un état dégradé de la route est détecté via la suspension (4).
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pondération (24) comprend une portion progressive au début et/ou à la fin de ladite pondération.
10. Véhicule automobile (2) comprenant une suspension active (4) avec une unité de contrôle (8) ;

caractérisé en ce que l’unité de contrôle (8) est configurée pour exécuter le procédé selon l’une des revendications 1 à 9.