FR3093686A1 - Procédé de gestion de la puissance fournie aux roues d’un véhicule - Google Patents

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Abstract

Procédé de gestion de la puissance fournie par un moteur à au moins une roue, dite roue motrice, d’un véhicule qui comporte les étapes suivantes : a- mesure d’un paramètre représentatif de la vitesse de rotation d’une roue motrice du véhicule à des intervalles de temps réguliers, b- détermination d’une valeur maximale pour ledit paramètre, dite Vmax_n, à partir de la valeur maximale déterminée pour la mesure précédente, dite Vmax_n-1, augmentée d’un incrément prédéterminé, c- action sur le moteur en vue de limiter la puissance fournie par celui-ci tant que la valeur du paramètre mesuré reste supérieure à la valeur maximale Vmax_n déterminée à l’étape précédente. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Procédé de gestion de la puissance fournie aux roues d’un véhicule
L’invention relève du domaine de la gestion d’un moteur, et plus particulièrement de la gestion d’une transmission de puissance.
Dans certains cas particuliers, lors de la conduite d’un véhicule par un conducteur, il peut être préférable de ne pas délivrer aux roues toute la puissance demandée par le conducteur par action de ce dernier sur une commande appelée accélérateur. Ainsi par exemple pour une moto, ou bien un véhicule tout-terrain (connu aussi sous le sigle anglais ATV pour All Terrain Vehicle ou sous l’appellation « quad »), il peut arriver qu’une ou plusieurs roues motrices quittent le sol. Dans ce cas, il convient le plus souvent de limiter la puissance transmise pour éviter que la roue motrice ne touchant plus le sol vienne à tourner beaucoup trop vite. En limitant la vitesse d’une roue qui n’est plus en contact avec le sol, la maitrise du véhicule est plus aisée pour le conducteur lorsque la roue revient au contact du sol.
En outre, pour la mécanique, en limitant l’accélération d’une roue, on peut aussi limiter les risques de casse de la transmission du véhicule, notamment après le passage d’une bosse (ou plusieurs).
Il arrive aussi qu’en cas de forte accélération, sur une route, la (ou les) roue(s) avant se soulève(nt) plus ou moins causant alors une perte de contact avec le sol et rendant alors impossible le contrôle de la direction du véhicule en agissant sur les moyens de commande habituels (généralement un guidon).
Il existe des dispositifs et des procédés ayant pour but d’améliorer la maitrise d’un véhicule en limitant la transmission de puissance aux roues motrices. Ainsi il est par exemple connu de comparer la vitesse de rotation des roues d’un véhicule (motrice et non motrice) et d’agir en fonction de la différence de vitesse de rotation sur la puissance délivrée par le moteur aux roues motrices.
Une telle solution permet un meilleur contrôle du véhicule. Toutefois, il convient de prévoir un capteur, généralement non prévu à l’origine, pour la mesure de la vitesse de rotation d’une roue non motrice.
La présente invention a alors pour but de fournir un procédé, et le dispositif correspondant, permettant un contrôle de la puissance transmise aux roues motrices (ou à la roue motrice) d’un véhicule en vue d’un contrôle plus aisé du véhicule par son conducteur, sans avoir à rajouter de capteur spécifique sur le véhicule.
À cet effet, il est proposé un procédé de gestion de la puissance fournie par un moteur à au moins une roue, dite roue motrice, d’un véhicule.
Selon la présente invention, ce procédé comporte les étapes suivantes :
a- mesure d’un paramètre représentatif de la vitesse de rotation d’une roue motrice du véhicule à des intervalles de temps réguliers,
b- détermination d’une valeur maximale pour ledit paramètre, dite Vmax_n, à partir de la valeur maximale déterminée pour la mesure précédente, dite Vmax_n 1, augmentée d’un incrément prédéterminé,
c- action sur le moteur en vue de limiter la puissance fournie par celui-ci tant que la valeur du paramètre mesuré reste supérieure à la valeur maximale Vmax_n déterminée à l’étape précédente.
Avec un tel procédé, l’accélération de la roue motrice est bornée et de ce fait la roue motrice ne peut pas s’emballer lorsqu’elle n’est plus en appui sur le sol ou bien son patinage sur un sol glissant est limité. Inutile ici de prévoir un capteur pour mesurer la vitesse des autres roues. Ce procédé peut être mis en œuvre avec des capteurs disponibles sur le véhicule. Le procédé peut être adapté en fonction des capteurs présents.
Dans une forme de réalisation préférée d’un procédé décrit ci-dessus, la valeur maximale Vmax_n à l’étape b est déterminée comme étant la valeur minimale entre,
d’une part, la valeur maximale déterminée pour la mesure précédente, dite Vmax_n-1, augmentée d’un incrément prédéterminé et
d’autre part la valeur mesurée du paramètre augmentée d’une incertitude de mesure.
De cette manière, si une mesure du paramètre est erronée, par exemple dû à un effet d’oscillations des valeurs mesurées (ou en anglais jittering), cette valeur erronée ne viendra pas perturber le fonctionnement du procédé et limiter de manière intempestive la puissance délivrée par le moteur.
Il est aussi avantageux de ne pas limiter la puissance disponible au moment même du démarrage. Il est alors proposé qu’à l’étape b, Vmax_n prend une valeur dite Vlim correspondant à une valeur prédéterminée du paramètre mesuré dans la mesure où le paramètre mesuré est inférieur à ladite valeur Vlim.
Selon une variante de réalisation du procédé décrit ci-dessus, le paramètre mesuré peut être une vitesse de roue motrice tandis que dans une autre variante, ce paramètre sera par exemple le régime (ou vitesse de rotation) du moteur. Dans cette dernière variante, l’incrément est alors avantageusement prédéterminé en fonction d’un rapport de transmission entre le moteur et la au moins une roue motrice.
Le procédé décrit ici est particulièrement bien adapté au cas où il est appliqué à un moteur à combustion interne. Dans ce cas, l’action sur le moteur en vue de limiter sa puissance est par exemple une action visant à retarder la combustion dans le moteur et/ou une action visant à limiter voire couper l’alimentation en carburant du moteur.
La présente invention concerne en outre :
- un produit programme d’ordinateur, comprenant une série d’instructions de code pour la mise en œuvre d’un procédé de gestion de la puissance un moteur à combustion interne comme décrit ci-dessus, quand il est mis en œuvre par un calculateur,
- un dispositif de gestion électronique d’un moteur de véhicule automobile comportant un support d’enregistrement non transitoire sur lequel est enregistré un programme informatique pour la mise en œuvre de chacune des étapes d’un procédé décrit plus haut lorsque ce programme est exécuté par un processeur, et
- un moteur à combustion interne qui comporte un dispositif de gestion électronique tel que défini au point précédent.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse du dessin annexé, sur lequel :
Fig. 1
montre un organigramme selon un mode de réalisation de l’invention ; et
Fig. 2
montre un autre organigramme selon un autre mode de réalisation de l’invention.
Le dessin et la description ci-après contiennent, pour l’essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
Le procédé qui va être décrit est destiné plus particulièrement à la gestion d’un moteur à combustion interne d’un véhicule tout terrain, par exemple une moto ou bien un véhicule à quatre roues connu sous le nom de « quad » ou « motoquad ».
Ce procédé a pour but de faciliter la conduite d’un tel véhicule et aussi de limiter les risques de casse de la transmission du véhicule et dans certains cas l’usure excessive des pneus.
En effet, avec des véhicules tout terrain il peut arriver au passage d’une bosse par exemple, qu’une ou plusieurs roues motrices quittent le sol. Les roues n’étant alors plus soumises à un couple résistant, elles prennent de la vitesse car le moteur continue de leur fournir de l’énergie. Si la vitesse devient trop importante par rapport à la vitesse du véhicule, lorsque les roues (ou la roue) reviennent en contact avec le sol, cela peut provoquer un choc au niveau de la transmission du véhicule.
Dans d’autres cas, en phase de démarrage par exemple, si le moteur est assez puissant et que « trop » de puissance est transmise aux roues motrices, alors ces roues peuvent être amenées à patiner ou bien le véhicule peut se cabrer et rouler uniquement sur sa (ses) roue(s) arrière (appelé aussi wheeling).
Pour éviter ces divers phénomènes, il est proposé ici de manière originale de limiter l’accélération de la (des) roue(s) motrice(s) du véhicule.
Dans le mode de réalisation d’un procédé de gestion de l’accélération d’un véhicule illustré sur la figure 1, il est proposé de mesurer à intervalles de temps réguliers la vitesse VS d’une roue motrice. De manière classique, un capteur sur le véhicule donne cette vitesse. Ce capteur peut fournir soit une vitesse de rotation ou bien directement une vitesse linéaire qui correspond à la vitesse du véhicule. On supposera par la suite que ce capteur est celui qui est utilisé pour indiquer la vitesse du véhicule à son conducteur et que la vitesse VS est alors une vitesse linéaire correspondant à la vitesse du véhicule, dans des conditions « normales » de conduite, c’est-à-dire lorsque les roues du véhicule, au moins les roues motrices, sont en appui sur le sol.
Les mesures de VS se font par exemple à un intervalle de temps, ou période, de l’ordre du dixième de seconde, par exemple tous les 100 ms. L’idée du procédé décrit ci-après est de comparer la mesure qui vient d’être faite par rapport à la mesure précédente et d’agir si cette vitesse qui vient d’être mesurée est trop importante par rapport à la vitesse mesurée juste avant (par exemple 100 ms avant).
Une vitesse appelée VSmax_n est déterminée pour être comparée à la vitesse VS mesurée.
VSmax_n est déterminée à partir de plusieurs données.
Tout d’abord, on prévoit, dans un mode de réalisation préféré, que le procédé agit sur la puissance délivré par le moteur uniquement si la vitesse du véhicule est supérieure à une limite appelée VSlim.
Ainsi, au démarrage du véhicule, et tant que sa vitesse est en-dessous d’un seuil, la vitesse VSmax_n prendra la valeur VSlim. De la sorte, lorsque n est petit, juste après un démarrage ou un arrêt, VSmax_n=VSlim.
Plus tard, lorsque le véhicule a pris de la vitesse, VSmax_n est déterminée à partir de la vitesse VSmax_n-1 déterminée à l’issue de la mesure de vitesse faite juste précédemment, c’est-à-dire une période (100 ms dans l’exemple numérique ci-dessus) plus tôt. À partir de cette valeur VSmax_n-1, on détermine une valeur maximale pour VS au-dessus de laquelle on souhaite agir sur la puissance fournie par le moteur. On peut vouloir par exemple limiter l’accélération à environ 1G, soit 9,8 ms-2. Pour faciliter les calculs, on prendra par exemple une accélération maximale souhaitée de 10 ms-2. Il s’agit ici bien entendu juste d’un exemple numérique illustratif et non limitatif. L’accélération maximale sera choisie en fonction de divers critères dépendant pour la plupart du véhicule. Avec cet exemple numérique et une période de 100 ms, on obtiendra une augmentation de vitesse maximale sur une période, ou VSinc, de 10 ms-2*100 ms soit 1 ms-1.
En conclusion, on n’agira pas sur le moteur si la vitesse VSmax_n n’est pas supérieure à VSmax_n-1 d’au moins 1 ms-1.
Il est apparu qu’il convient aussi de tenir compte d’une mesure de la vitesse VS qui serait erronée. Il existe en effet une incertitude sur la valeur mesurée, comme pour toute mesure. Pour éviter qu’une erreur de mesure sur VS vienne déclencher intempestivement une action sur la puissance fournie par le moteur, une compensation (offset en anglais) est prévue. Cette compensation, appelée VSoff est rajoutée à la mesure de vitesse VS effectuée.
Au final, pour tenir compte du fait que l’action sur la puissance fournie par le moteur ne se fait pas à basse vitesse et pour tenir compte des erreurs de mesures (connues aussi sous le nom anglais « jittering » ou oscillations), la formule donnant VSmax_n est la suivante :
VSmax_n=max[ min(VSmax_n-1 + VSinc ; VS + VSoff) ; VSlim]
Si la vitesse mesurée VS est alors supérieure à la valeur VSmax_n déterminée ici, il est prévu d’agir sur la puissance du moteur pour limiter la transmission de cette puissance à la (aux) roue(s) motrice(s). Une action, schématisée sur la figure 1 par une case ACT est alors réalisée.
L’action pour limiter la puissance transmise en direction des roues motrices peut être de diverse nature. L’homme du métier connait divers moyens pour arriver à une telle limitation. Il est proposé ici d’agir sur le moteur, et non pas par exemple sur des freins. Plusieurs actions sont possibles. On peut par exemple tout simplement couper l’alimentation du moteur (en carburant ou en électricité). Si le moteur est un moteur à combustion interne, on peut aussi agir sur les réglages du moteur pour retarder la combustion au sein du moteur. Si le moteur comporte plusieurs cylindres, on peut agir sur certains cylindres, alternativement ou pas. Les possibilités d’action à la portée de l’homme du métier sont nombreuses.
La figure 2 illustre une variante de réalisation du procédé illustré sur la figure 1 et décrit ci-dessus.
La principale différence dans cette variante est que la mesure effectuée n’est pas une mesure directement liée à la vitesse du véhicule, ou d’une roue motrice du véhicule, mais est dans l’exemple choisi ici, un régime moteur.
La quasi-totalité des moteurs de véhicule comportent un arbre de sortie qui tourne à une vitesse donnée (appelée aussi régime) mesurée généralement en tours par minute. Ce mouvement est alors transmis à au moins une roue motrice (dans le cas d’un véhicule terrestre) par l’intermédiaire d’une transmission qui permet de faire tourner ladite roue à une vitesse de rotation différente de celle du moteur. On définit ainsi un rapport de transmission qui est le rapport entre la vitesse de la roue et celle de l’arbre de sortie du moteur. Ce rapport, appelé R par la suite, peut prendre quelques valeurs précises (cas d’une boite de vitesses) ou bien varier dans une plage donnée (transmission continument variable).
Il est donc possible de mettre en œuvre un procédé similaire à celui décrit en relation avec la figure 1, en mesurant le régime moteur, appelé N, à intervalles de temps réguliers, ou périodes, pour limiter si nécessaire la puissance transmise à la (ou aux) roue(s) motrice(s). Dans tout moteur, il est nécessaire d’avoir un capteur pour mesurer la vitesse de rotation du moteur. En outre, le rapport de transmission R est le plus souvent connu également.
À partir du régime moteur, on définit aussi une valeur Nlim en dessous de laquelle on ne souhaite pas agir sur la puissance en sortie du moteur. Alors que VSlim est de préférence une constante, on aura ici de préférence une valeur Nlim dépendant du rapport de transmission (Nlim=f(R)).
De la même manière, la variation de régime sur une période, c’est-à-dire entre deux mesures consécutives de la vitesse de rotation du moteur, est dans cette variante de réalisation une fonction du rapport de transmission. Soit Ninc la variation de régime maximale sur une période, on aura donc Ninc=g(R).
Enfin, pour tenir compte de l’incertitude de mesure sur le régime moteur N, on détermine ici aussi une valeur de compensation appelée Noff qui peut être une constante ou bien être aussi une variable dépendant du rapport de transmission R.
De même que pour la première variante de réalisation, on détermine une valeur Nmax_n par la formule suivante :
Nmax_n=max[ min(Nmax_n-1 + Ninc ; N + Noff) ; Nlim]
avec Ninc, Nlim et éventuellement Noff qui sont des grandeurs variables dépendant du rapport de transmission R engagé au moment où la mesure est réalisée.
Comme expliqué plus haut, à faible régime, la valeur Nmax_n prendra la valeur Nlim. Tant que le régime reste inférieur à Nlim, aucune action n’est alors faite sur le moteur en vue de limiter la puissance fournie.
Lorsque le régime N mesuré vient à dépasser la valeur calculée Nmax_n, alors une action en vue de limiter la puissance du moteur transmise à la (aux) roue(s) motrice(s) est engagée. Les actions sont ici les mêmes que celles évoquées plus haut en relation avec la figure 1.
Comme il ressort de la description qui précède, le procédé proposé ici (qui peut prendre plusieurs variantes, même autres que les deux décrites ci-dessus) ne nécessite pas d’avoir de capteur supplémentaire par rapport aux capteurs généralement présents sur un véhicule, par exemple un véhicule de type tout terrain (ou ATV, sigle anglais pour All Terrain Vehicle).
De manière originale, il est proposé ici de limiter l’accélération des roues motrices. Cette limitation est faite de préférence à partir de la connaissance de la vitesse du véhicule ou bien à partir de son régime moteur et du rapport de transmission engagé.
À partir d’une accélération maximale prédéterminée, une vitesse maximale admissible est calculée (ou un régime maximal admissible) et si la mesure réalisée dépasse la valeur maximale calculée, une action est entreprise pour limiter la puissance transmise à la (aux) roue(s) motrice(s). Pour un moteur à combustion interne, l’action peut être une limitation, voire coupure, de l’alimentation en carburant ou bien une modification du moment où se réalise la combustion.
Avec ce procédé il est possible de limiter l’accélération d’une roue motrice lors d’un passage sur une bosse, lorsque la roue quitte le contact avec le sol. Le moteur ne va pas s’emballer et entrainer avec lui la roue motrice. L’accélération de la roue reste limitée si bien que sa vitesse de rotation n’augmente de façon contrôlée et n’accumule pas par inertie trop d’énergie de telle sorte que le risque de casse de la transmission (qui doit absorber cette énergie) est lui aussi limité lorsque la roue motrice revient en appui sur le sol.
Sur un terrain avec peu d’adhérence, la mise en œuvre de ce procédé permet aussi de limiter l’accélération de la roue motrice par rapport à la vitesse du véhicule. Ceci permet un meilleur contrôle du véhicule sur un tel terrain.
Au démarrage, en général lorsque le premier rapport de boite de vitesses est engagé, l’accélération peut être forte (couple important transmis à la (aux) roue(s) motrice(s)) et le procédé permet alors de limiter l’usure du (des) pneu(s) correspondant(s) en évitant le patinage ainsi que de lever la (les) roue(s) avant de manière incontrôlée.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-dessus à titre d’exemple illustratif non limitatif mais elle concerne également toute variante de réalisation à la portée de l’homme du métier.

Claims (9)

  1. Procédé de gestion de la puissance fournie par un moteur à au moins une roue, dite roue motrice, d’un véhicule, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
    a- mesure d’un paramètre représentatif de la vitesse de rotation d’une roue motrice du véhicule à des intervalles de temps réguliers,
    b- détermination d’une valeur maximale pour ledit paramètre, dite Vmax_n, à partir de la valeur maximale déterminée pour la mesure précédente, dite Vmax_n-1, augmentée d’un incrément prédéterminé,
    c- action sur le moteur en vue de limiter la puissance fournie par celui-ci tant que la valeur du paramètre mesuré reste supérieure à la valeur maximale Vmax_n déterminée à l’étape précédente.
  2. Procédé de gestion de la puissance fournie par un moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur maximale Vmax_n à l’étape b est déterminée comme étant la valeur minimale entre,
    d’une part, la valeur maximale déterminée pour la mesure précédente, dite Vmax_n-1, augmentée d’un incrément prédéterminé et
    d’autre part la valeur mesurée du paramètre augmentée d’une incertitude de mesure.
  3. Procédé de gestion de la puissance fournie par un moteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’à l’étape b, Vmax_n prend une valeur dite Vlim correspondant à une valeur prédéterminée du paramètre mesuré dans la mesure où le paramètre mesuré est inférieur à ladite valeur Vlim.
  4. Procédé de gestion de la puissance fournie par un moteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le paramètre mesuré est une vitesse de roue motrice.
  5. Procédé de gestion de la puissance fournie par un moteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le paramètre mesuré est une vitesse de rotation du moteur, et en ce que l’incrément est prédéterminé en fonction d’un rapport de transmission entre le moteur et la au moins une roue motrice.
  6. Procédé de gestion de la puissance fournie par un moteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moteur est un moteur à combustion interne et en ce que l’action sur le moteur en vue de limiter sa puissance est une action visant à retarder la combustion dans le moteur et/ou une action visant à limiter voire couper l’alimentation en carburant du moteur.
  7. Produit programme d’ordinateur, comprenant une série d’instructions de code pour la mise en œuvre d’un procédé de gestion de la puissance un moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 à 6, quand il est mis en œuvre par un calculateur.
  8. Dispositif de gestion électronique d’un moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte un support d’enregistrement non transitoire sur lequel est enregistré un programme informatique pour la mise en œuvre de chacune des étapes d’un procédé selon l’une des revendications 1 à 6 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
  9. Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de gestion électronique selon la revendication 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20130092468A1 (en) * 2011-10-14 2013-04-18 Polaris Industries Inc. Primary clutch electronic cvt

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