FR3081808A1

FR3081808A1 - Procede de bridage de vehicule

Info

Publication number: FR3081808A1
Application number: FR1854848A
Authority: FR
Inventors: Frederic Dupe
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2018-06-05
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2019-12-06

Abstract

a) une étape (S1) d'estimation, en condition de roulage du véhicule, du produit (SCx) de la surface frontale du véhicule par son coefficient de traînée ; b) une étape (S2) de validation et de stockage en mémoire du produit estimé à l'étape a) ; et c) une étape (S3) de détermination d'une valeur de bridage (CB) du véhicule en fonction du produit validé et stocké en mémoire à l'étape b).

Description

PROCÉDÉ DE BRIDAGE DE VÉHICULE [001] L’invention concerne de manière générale le domaine de la commande des groupes motopropulseurs de véhicule et notamment de ceux comprenant un moteur thermique. Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé de bridage de véhicule, en vitesse ou en puissance, pour la réduction des émissions polluantes, notamment, des véhicules transformés, c’est-à-dire, des véhicules fabriqués par des constructeurs automobiles et modifiés par la suite par des transformateurs commercialisant, par exemple, des camping-cars, des camions frigorifiques et autres.

[002] Dans le contexte de la réduction de la pollution atmosphérique, les constructeurs automobiles se doivent de satisfaire aux réglementations environnementales telles que les normes européennes d'émission, dites normes « Euro >>, qui imposent notamment de fortes baisses des limites acceptables pour les rejets polluants des véhicules.

[003] L’optimisation de la consommation en carburant du moteur thermique est un moyen efficace pour maîtriser la quantité des rejets polluants. La consommation en carburant du moteur thermique augmente avec la puissance de traction requise pour déplacer et stabiliser la vitesse du véhicule.

[004] A la Fig.1, il est montré un exemple d’une courbe Cpt qui montre l’accroissement du besoin en puissance de traction en fonction de la vitesse pour un véhicule automobile se déplaçant à vitesse stabilisée, en ligne droite et sur le plat. Des forces de frottement solide, dite de « résistance au roulement», et de frottement aérodynamique, dite de «traînée aérodynamique » s'opposent au déplacement du véhicule et doivent être compensées par la puissance de traction fournie par le moteur du véhicule. Comme visible à la Fig.1, la puissance de traction PT nécessaire pour maintenir le véhicule à vitesse stabilisée et égale à la somme de la puissance de résistance au roulement PF et de la puissance de traînée aérodynamique PA. La force de traînée aérodynamique, notée Ffa, est donnée par l’égalité ci-dessous :

[005] F_ad = (p.S.Cx.V²) /2 [006] dans laquelle, Vest la vitesse du véhicule, p est la densité de l'air, S est la surface frontale du véhicule, aussi appelée « maître couple », et Cxest le coefficient de traînée du véhicule.

[007] La force de traînée aérodynamique F_ad étant proportionnelle au carré de la vitesse V, cette force de traînée aérodynamique F_ad devient rapidement prépondérante avec l’augmentation de la vitesse, par rapport à la force de résistance au roulement. Le produit de la surface frontale S par le coefficient de traînée Cx, produit noté « SCx » par la suite, contribue proportionnellement à la force de traînée aérodynamique F_ad.

[008] Les véhicules fournis à un transformateur par un constructeur automobile ont une carrosserie limitée, formée généralement de la cabine avant reposant sur le châssis. Le constructeur ne maîtrise par la transformation des formes extérieures du véhicule qui sera faite par le transformateur. Il en découle une variabilité du SCx qui se répercute sur la puissance de traction nécessaire au roulage du véhicule et la consommation en carburant de celui-ci. Ainsi, par exemple, la puissance de traction nécessaire pour stabiliser la vitesse du véhicule peut varier du simple au double à 90 km/h, sous l’effet de la variabilité du SCx.

[009] Afin de respecter les réglementations environnementales, il est nécessaire de brider le véhicule, en vitesse véhicule ou en puissance moteur. Le fait de ne pas maîtriser le SCx final du véhicule une fois transformé pose un problème pour les constructeurs automobiles qui doivent brider les véhicules. Si le bridage est réalisé de manière sévère par le constructeur automobile, le véhicule après transformation peut avoir une vitesse maximale ou une puissance maximale sensiblement inférieure à celle permise par la réglementation. Dans le cas contraire, le véhicule transformé risque de ne pas être conforme à la réglementation sur les émissions de polluants.

[0010] Par le brevet américain US9437058B2, il est connu de limiter la vitesse d’un véhicule électrique en fonction de certaines conditions incluant le coefficient de traînée du véhicule. Le but recherché est ici de réduire la consommation électrique du véhicule et d’améliorer ainsi son autonomie.

[0011] Il est souhaitable de proposer un procédé de bridage de véhicule qui soit adapté pour le bridage, en vitesse et/ou en puissance, des véhicules transformés, de manière à maîtriser les émissions polluantes dans le respect des réglementations environnementales.

[0012] Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de bridage de véhicule comprenant :

a) une étape d’estimation, en condition de roulage du véhicule, du produit de la surface frontale du véhicule par son coefficient de traînée ;

b) une étape de validation et de stockage en mémoire du produit estimé à l'étape a) ; et

c) une étape de détermination d'une valeur de bridage du véhicule en fonction du produit validé et stocké en mémoire à l'étape b).

[0013] Selon un mode de réalisation particulier, dédié au bridage en vitesse du véhicule, la valeur de bridage déterminée à l'étape c) est une valeur de bridage en vitesse.

[0014] Selon un autre mode de réalisation particulier, dédié au bridage en puissance du véhicule, la valeur de bridage déterminée à l'étape c) est une valeur de bridage en puissance.

[0015] Selon une caractéristique particulière, l’estimation du produit réalisée à l'étape a) est réalisée au moyen d'un observateur.

[0016] Selon une autre caractéristique particulière, l'observateur est un filtre de Kalman.

[0017] Selon encore une autre caractéristique particulière, l’estimation du produit réalisée à l'étape a) est réalisée en excluant des périodes de freinage du véhicule.

[0018] Selon encore une autre caractéristique particulière, l'observateur privilégie des phases de roulage à vitesse constante, ou à faible accélération, et/ou des phases de roulage à vitesse élevée pour l’estimation du produit réalisée à l'étape a).

[0019] Selon encore une autre caractéristique particulière, l'étape b) comprend une validation de l'estimation du produit réalisée à l'étape a) lorsqu'une ou plusieurs conditions de roulage prédéterminées sont satisfaites, les conditions de roulage prédéterminées comprenant une vitesse du véhicule qui est supérieure à un seuil de vitesse prédéterminé pendant une durée prédéterminée.

[0020] Selon d'autres aspects, l'invention concerne aussi une unité électronique de commande comportant une mémoire stockant des instructions de programme pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit brièvement ci-dessus, et un véhicule comprenant cette unité électronique de commande.

[0021] D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

la Fig.1 montre des courbes représentant l’évolution en fonction de la vitesse des puissances de traction, de résistance au roulage et de traînée aérodynamique ; et la Fig.2 est un schéma de principe montrant le traitement réalisé par un module logiciel pour la mise en oeuvre d’un mode de réalisation particulier du procédé de bridage de véhicule selon l’invention.

[0022] En référence à la Fig.2, le procédé de bridage de véhicule selon l’invention est typiquement mis en oeuvre au moyen d’un module logiciel 1, qui est implanté dans une mémoire ME d’une unité électronique de commande ECU du véhicule. Typiquement, l’unité ECU est l’unité de contrôle moteur qui a à charge la commande du moteur thermique et de ses différents organes et accessoires fonctionnels. Le module logiciel 1 autorise la mise en oeuvre du procédé de bridage de véhicule selon l’invention par l’exécution d’instructions de code de programme par un processeur de l’unité ECU.

[0023] Il est maintenant décrit les étapes de traitement du procédé de bridage de véhicule selon l’invention qui sont exécutées par le module logiciel 1. Le procédé comprend trois étapes de traitement principales, référencées S1 à S3. Les étapes S1, S2 et S3 sont respectivement une étape d’estimation du SCx du véhicule, une étape de validation et stockage en mémoire du SCx estimé et une étape de détermination de la valeur de bridage en fonction du SCx estimé. Dans le mode de réalisation décrit ici, la valeur de bridage est la vitesse maximale de bridage du véhicule. Dans un autre mode de réalisation, cette valeur de bridage sera la puissance maximale de bridage que pourra fournir le moteur thermique MT du véhicule.

[0024] Conformément à l’invention, l’estimation du SCx réalisée à l’étape S1 est effectuée pendant le roulage du véhicule. L’estimation du SCx repose sur une modélisation mathématique et sur l’utilisation d’un observateur KAL tel qu’un filtre de Kalman.

[0025] Dans la modélisation mathématique retenue, il est considéré la dynamique longitudinale du véhicule représentée par l’équation suivante, qui exprime l’égalité entre la variation de quantité de mouvement du véhicule et la somme des forces s’appliquant sur celui-ci :

[0026] m.a = F_w — F_rr — F_g - F_aCj (1 ) [0027] Dans l’égalité (1) ci-dessus, m et a sont respectivement la masse et l’accélération longitudinale du véhicule et F_w, F_rr, F_g et F_ad sont respectivement la force de traction à la roue, la force de résistance au roulement, la force due à l’effet de la pente et la force de traînée aérodynamique.

[0028] Les hypothèses suivantes ont été faites :

Le mouvement du véhicule est principalement longitudinal et les forces latérales ne sont donc pas considérées ;

Le glissement, ou patinage, entre les roues et la surface de la route est considéré comme étant nul ;

Les freins ne sont pas activés, car il est difficile de connaître avec précision la force de freinage réelle exercée par les freins ; et

Les effets du vent latéral, du vent intermittent et les rafales de vent ne sont pas pris en compte.

[0029] Compte tenu de l’hypothèse ci-dessus d’absence de patinage des roues, la force de traction à la roue F_w peut être calculée avec l’égalité suivante :

[0030] F_w = (Te. ωβ. η)/ν(2) [0031] dans laquelle, Te, ωβ, η et V sont respectivement le couple moteur, le régime moteur, l’efficacité globale de la chaîne cinématique et la vitesse du véhicule.

[0032] La force de résistance au roulement F_rr est donnée par l’égalité suivante :

[0033] F_rr = m.g.Crr(3) [0034] dans laquelle, g et C_rr sont respectivement l’accélération de la pesanteur et le coefficient de résistance au roulement.

[0035] La force F_g due à l’effet de la pente est donnée par l’égalité suivante :

[0036] F_g = m.g.sin(a)(4) [0037] dans laquelle, a est l’angle de la pente par rapport à l’horizontale.

[0038] La force de traînée aérodynamique F_ad est donnée par l’égalité suivante :

[0039] F_ad = (S.Cx.p.V²)/ 2 (5) [0040] dans laquelle S, p et Cx sont respectivement la surface frontale du véhicule, la densité de l’air et le coefficient de traînée aérodynamique.

[0041 ] Le SCx du véhicule peut être déduit de l’égalité (5) ci-dessus :

[0042] SCx = 2.F_ad/ (p. V²) (6) [0043] La force de traînée aérodynamique F_ad est calculée à partir de l’égalité (1), en utilisant les forces F_w, F_rret F_g déterminées avec les égalités (2) à (4).

[0044] Les différents calculs nécessaires à l’estimation du SCx font appel à des grandeurs constantes connues sur un roulage du véhicule et à des grandeurs variables qui sont soit déjà disponibles dans l’unité ECU, soit mesurées ou estimées pour le besoin de l’estimation du SCx.

[0045] Ainsi, la masse mdu véhicule, l’accélération g de la pesanteur, le coefficient de résistance au roulement, et l’efficacité globale η de la chaîne cinématique ont des valeurs connues et/ou constantes sur un roulage du véhicule.

[0046] Les grandeurs variables comprennent l’angle de pente a, le couple moteur Te, le régime moteur ωβ, la vitesse \/du véhicule, l’accélération longitudinale a et la densité p de l’air. On notera que ces grandeurs variables, comme par exemple le couple moteur Te, le régime moteur ωβ, la vitesse \/du véhicule, l’accélération longitudinale a, pourront déjà être disponibles car utilisées par différentes stratégies de commande implémentées dans l’unité ECU. Des capteurs CAP ou des estimateurs seront utilisés pour déterminer les grandeurs qui ne sont pas déjà disponibles. La densité p de l’air peut être estimée en prenant en compte les mesures des capteurs de température et pression ambiante.

[0047] A l’étape S1, les informations variables comprenant le couple moteur Te, le régime moteur ωβ, la vitesse \/du véhicule, l’accélération longitudinale a du véhicule et la puissance prélevée par les accessoires P_ac sont fournies à l’observateur qui délivre une estimation convergente de SCx obtenue par calcul récursif. Un signal de freinage SF est utilisé pour suspendre le calcul récursif de l’observateur lors d’un freinage du véhicule, par exemple, par un appui du conducteur sur une pédale de frein PF.

[0048] De manière générale, l’estimation du SCx interviendra dans deux situations de conduite courantes qui sont les phases de conduite avec accélération et les phases de conduite à vitesse constante.

[0049] Dans le cas d’une phase de conduite avec une forte accélération à vitesse faible, la force d'inertie liée à la masse domine la demande de charge, la résistance au roulement et la traînée aérodynamique ne représentant alors qu'une petite partie de la demande de charge totale. Il en résulte dans ce cas un rapport signal sur bruit de valeur faible pour la détermination de la résistance au roulement et de la traînée aérodynamique.

[0050] Dans le cas d’une phase de conduite à vitesse constante, la force inertielle est faible. Le couple moteur est alors majoritairement utilisé pour contrer la traînée aérodynamique et la résistance au roulement. Dans un véhicule à fort SCx, tel qu’un véhicule utilitaire léger (VUL), un camping-car, un camion frigorifique ou autres, l’effort pour contrer la traînée aérodynamique est prépondérant lorsque la vitesse est élevée, comme cela apparaît dans les courbes de la Fig. 1. Il en résulte dans ces cas un rapport signal sur bruit de valeur élevée pour la détermination de la résistance au roulement et de la traînée aérodynamique, ce qui favorable à une estimation précise du SCx.

[0051] On notera que l’observateur pourra privilégier les phases de roulage à vitesse constante, ou à faible accélération, et/ou à vitesse élevée pour estimer le SCx.

[0052] L’étape S2 comprend la vérification d’une ou plusieurs conditions de roulage COND prédéterminées et le stockage en mémoire de l’estimation du SCx fournie par l’observateur KAL lorsque ces conditions COND sont satisfaites. La satisfaction des conditions de roulage COND garantit une convergence suffisante de l’estimation du SCx qui devient alors proche de sa valeur réelle.

[0053] Dans cet exemple de réalisation, la condition de roulage COND est une condition sur la vitesse V du véhicule qui doit avoir été supérieure à un seuil de vitesse VS prédéterminé pendant au moins une durée Dvs prédéterminée. Le seuil de vitesse pourra, par exemple, être choisi égal à 90 km/h, VS = 90 km/h, et la durée égale à 600 secondes, Dvs = 600 s. Ainsi, dans cet exemple, si la vitesse Vest restée supérieure à 90 km/h pendant au moins une durée de 600 s, l’estimation du SCx fournie par l’observateur KAL est validée et stockée en mémoire dans l’unité ECU.

[0054] L’étape S3 détermine une consigne de bridage CB du véhicule en fonction de l’estimation mémorisée du SCx, CB = f(SCx). La fonction de bridage f(SCx) sera implémentée typiquement au moyen d’une cartographie.

[0055] Dans cet exemple de réalisation, la consigne de bridage CB est une consigne de bridage de vitesse. La consigne de bridage de vitesse CB est ici fournie en entrée à un limiteur de vitesse 2 du véhicule. Le limiteur de vitesse 2 reçoit aussi en entrée une consigne de vitesse CV, déduite notamment de la position d’une pédale d’accélérateur AC du véhicule, et fournit en sortie une consigne de vitesse effective CVe qui sera inférieure ou égale à la consigne de bridage de vitesse CB.

[0056] Dans le cas d’un mode de réalisation dédié au bridage de la puissance du moteur MT, la consigne de bridage CB sera une consigne de bridage de puissance qui sera fournie à l’unité de contrôle moteur pour limiter la puissance maximale que pourra fournir le moteur MT.

[0057] On notera que l’invention est adaptée aussi pour des applications où serait requis 10 un double bridage, à savoir, un bridage de vitesse et un bridage de puissance. Deux consignes de bridage seront alors déterminées à l’étape S3.

[0058] La présente invention permet d’adapter la prestation de vitesse maximale et/ou de puissance maximale du véhicule au plus près des valeurs autorisées par les réglementations.

[0059] Bien entendu, l’invention ne se limite pas aux modes de réalisation particuliers qui ont été décrits ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l’invention.

Claims

Revendications

1. Procédé de bridage de véhicule comprenant :

a) une étape (S1) d’estimation, en condition de roulage dudit véhicule, du produit (SCx) de la surface frontale (S) dudit véhicule par son coefficient de traînée (Cx) ;

b) une étape (S2) de validation et de stockage en mémoire dudit produit (SCx) estimé à l'étape a) ; et

c) une étape (S3) de détermination d'une valeur de bridage (CB) dudit véhicule en fonction dudit produit (SCx) validé et stocké en mémoire à l'étape b).
2. Procédé selon la revendication 1, de bridage en vitesse dudit véhicule, caractérisé en ce que ladite valeur de bridage (CB) déterminée à l'étape c) est une valeur de bridage en vitesse.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, de bridage en puissance dudit véhicule, caractérisé en ce que ladite valeur de bridage (CB) déterminée à l'étape c) est une valeur de bridage en puissance.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’estimation dudit produit (SCx) réalisée à l'étape a) est réalisée au moyen d'un observateur (KAL).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit observateur (KAL) est un filtre de Kalman.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l’estimation dudit produit (SCx) réalisée à l'étape a) est réalisée en excluant des périodes de freinage (SF) du véhicule.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit observateur (KAL) privilégie des phases de roulage à vitesse constante, ou à faible accélération, et/ou des phases de roulage à vitesse élevée pour l’estimation dudit produit (SCx) réalisée à l'étape a).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'étape b) comprend une validation de ladite estimation dudit produit (SCx) réalisée à l'étape a) lorsqu'une ou plusieurs conditions de roulage prédéterminées (COND) sont satisfaites, lesdites conditions de roulage prédéterminées comprenant une vitesse (V) dudit véhicule qui est supérieure à un seuil de vitesse prédéterminé (VS) pendant une durée prédéterminée (Dvs).
9. Unité électronique de commande (ECU) comportant une mémoire (ME) stockant des

5 instructions de programme pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Véhicule caractérisé en ce qu'il comprend une unité électronique de commande selon la revendication 9.