FR3131722A1 - Procédé de commande de décélération dans un robot de conduite d’un véhicule monté sur un banc d’essais à rouleaux et robot de conduite - Google Patents
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Abstract
Le procédé est mis en œuvre dans un robot de conduite (1) gérant le suivi d’une consigne de vitesse (CV) par un véhicule (2) monté sur un banc d’essais à rouleaux, le robot étant du type comprenant un actionneur de pédale de frein (11) couplé mécaniquement à une pédale de frein (PF) qui commande une pression de freinage (PH) dans un système de freinage hydraulique (21) du véhicule, et le robot fournissant une consigne de position de pédale (PP) pour une décélération du véhicule. Conformément à l’invention, le procédé comprend un traitement de correction de la consigne de position de pédale de frein, le traitement apportant une correction (PPc) établie de façon à linéariser une fonction de transfert entre la consigne de position de pédale et la pression de freinage induite dans le système de freinage hydraulique. Figure 2
Description
L’invention concerne de manière générale la conduite par robot d’un véhicule monté sur des moyens d’essai. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un procédé de commande de décélération dans un robot de conduite d’un véhicule monté sur un banc d’essais à rouleaux et à un robot de conduite mettant en œuvre le procédé susmentionné.
Les bancs d’essais à rouleaux sont utilisés par les constructeurs automobiles pour de nombreux cycles d’essais sur les véhicules pendant les phases de développement, de mise au point, de validation et d’homologation d’un véhicule. Ainsi, des cycles d’essais sur banc sont réalisés pour répondre aux procédures réglementaires d'homologation telles que les procédures WLTP (pour « Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedures » en anglais) prévoyant notamment la mesure de la consommation de carburant, de l'autonomie électrique et des rejets de CO2 et de polluants.
Des robots de conduite de véhicule sont utilisés habituellement pour la réalisation des cycles d’essais.
Dans l’état de la technique, il est connu des robots de conduite comprenant des actionneurs capables de piloter mécaniquement la pédale de frein, la pédale d’accélération et le levier de changement de vitesse. Ainsi, par la demande de brevet américain US5372035A, il est connu un robot de conduite assurant l’arrêt du moteur du véhicule en cas de panne de courant ou d’erreur de fonctionnement. Le robot comprend un actionneur de clé de contact capable de commander une rotation de la clé. Une source d’alimentation électrique de secours est prévue pour alimenter un actionneur de pédale d'accélérateur et ramener la pédale d'accélérateur à sa position de repos lorsque le robot doit commander un arrêt du moteur thermique. La demande de brevet européen EP0236518A1 décrit un dispositif d’actionnement automatique des organes de pilotage d’un véhicule. Le dispositif comprend un accrochage au niveau d’une traverse sous le siège conducteur et un maintien en pression prévu entre un bras et un appui d’assise.
Par ailleurs, dans sa demande de brevet français FR3100190A1, la demanderesse a proposé un robot de conduite de véhicule dans lequel un dialogue est établi entre un calculateur de commande du robot et un calculateur de contrôle moteur du véhicule. Les commandes d’accélération, pour le suivi d’une consigne de vitesse par le véhicule, sont réalisées à travers ce dialogue, ce qui permet de s’affranchir de la nécessité d’un actionneur couplé sur la pédale d’accélération du véhicule.
Pour les nouvelles générations de véhicule, les cycles d’essais sur banc à rouleaux réalisés notamment lors des phases de mise au point, de validation ou d’homologation peuvent comporter des gabarits de consigne en vitesse qui imposent des séquences de freinage à fort gradients. Avec les robots de conduite de l’état de la technique, comme ceux mentionnés ci-dessus, la limite d’adhérence entre les pneus du véhicule et les rouleaux du banc peut alors être atteinte pendant ces séquences de freinage et entrainer des blocages temporaires des roues du véhicule.
Ce phénomène de blocage des roues, intervenant avec les robots de l’état de la technique, est illustré à la .
Des courbes de consigne de vitesse CV et de vitesse de roulage mesurée VV du véhicule, ainsi qu’une courbe de commande de régulation CR intégrant des consignes d’accélération ACC et de décélération DEC sont montrées à la , ces courbes ayant été relevées dans le cadre d’une application pratique. La consigne de vitesse CV et la vitesse de roulage mesurée VV sont indiquées en kilomètre/heure (km/h). Dans la courbe de commande de régulation CR, les consignes d’accélération ACC et de décélération DEC sont représentées par les positions correspondantes, en pourcentage (%), de la pédale d’accélération et de la pédale de frein du véhicule, respectivement, un pourcentage positif étant attribué à la consigne d’accélération ACC et un pourcentage négatif étant attribué à la consigne de décélération DEC.
Le phénomène de blocage des roues est observé dans la zone désignée ZBR des courbes de la . Dans cette zone ZBR de freinage à forts gradients, le blocage des roues provoque des sorties du gabarit de consigne de vitesse, ce qui invalide le cycle d’essais pour non-conformité avec les exigences de l’essai et impacte négativement les résultats de celui-ci notamment pour la validation et l’optimisation énergétique.
Il est souhaitable de proposer un procédé et un robot de conduite de véhicule ne présentant pas les inconvénients susmentionnés de la technique antérieure, qui soient aptes à répondre aux contraintes imposées de coût, de temps d’installation et de mise en œuvre et qui soient compatibles avec différents types de véhicules à tester.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de commande de décélération mis en œuvre dans un robot de conduite gérant le suivi d’une consigne de vitesse de roulage de véhicule par un véhicule monté sur un banc d’essais à rouleaux, le robot de conduite étant du type comprenant un actionneur de pédale de frein couplé mécaniquement à une pédale de frein qui commande une pression de freinage dans un système de freinage hydraulique du véhicule, et le robot de conduite fournissant une consigne de position de pédale de frein pour une commande de décélération du véhicule. Conformément à l’invention, le procédé comprend un traitement de correction de la consigne de position de pédale de frein, le traitement apportant une correction établie de façon à linéariser une fonction de transfert entre la consigne de position de pédale de frein et la pression de freinage induite dans le système de freinage hydraulique.
Selon une caractéristique particulière du procédé, le traitement de correction comprend les étapes de a) déterminer, sur la base de mesures, un modèle représentatif d’une réponse en pression du système de freinage hydraulique en fonction de la position de la pédale de frein, b) définir une fonction linéaire entre une pression de freinage cible et la consigne de position de pédale de frein, et c) calculer une consigne corrigée de position de pédale de frein à l’aide du modèle déterminé à l’étape a) et de la fonction linéaire définie à l’étape b).
Selon une autre caractéristique particulière, le modèle est déterminé par régression polynomiale à partir des mesures et en discrétisant un polygone mathématique obtenu par intervalle de pression et une succession de sections de droite affine.
Selon encore une autre caractéristique particulière, la régression polynomiale est du quatrième ordre.
Selon encore une autre caractéristique particulière, la fonction linéaire est une droite affine ayant un coefficient de pente calibrable autorisant un ajustement d’une agressivité de freinage et un coefficient d’ordonnée à l’origine ajusté par rapport au début d’une plage de freinage efficace de position de pédale de frein.
L’invention concerne aussi un robot de conduite d’un véhicule monté sur un banc d’essais à rouleaux, le robot de conduite comprenant un calculateur de commande et étant du type comprenant un actionneur de pédale de frein couplé mécaniquement à une pédale de frein commandant une pression de freinage dans un système de freinage hydraulique du véhicule. Conformément à l’invention, le calculateur de commande comporte une mémoire stockant des instructions de programme pour la mise en œuvre du procédé tel que décrit brièvement ci-dessus.
L’invention concerne aussi un ensemble comprenant un véhicule monté sur un banc d’essais à rouleaux et un robot de conduite installé dans le véhicule, le robot de conduite étant un robot de conduite comme défini ci-dessus.
D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
En référence à la , il est décrit ci-dessous l’architecture générale et le fonctionnement d’une forme de réalisation particulière 1 d’un robot de conduite selon l’invention.
Dans cet exemple de réalisation, le robot de conduite 1 est installé dans un véhicule 2 à transmission automatique de type essence, Diesel ou hybride. Le véhicule 2 est monté sur un banc d’essais à rouleaux (non représenté) typiquement pour un ou plusieurs cycles d’essais. Le robot de conduite 1 commande le véhicule 2 de façon à faire suivre à celui-ci un gabarit de consigne de vitesse qui est spécifique au cycle d’essais.
Comme visible à la , le robot de conduite 1 comprend essentiellement un calculateur de commande 10 et un actionneur 11 pour la pédale de frein PF du véhicule 2. Dans cet exemple de réalisation, le calculateur de commande 10 est relié à un calculateur de contrôle moteur 20 du véhicule 2 à travers une liaison bidirectionnelle de communication de données LA établie typiquement à travers le réseau de communication de données du véhicule 2. Le calculateur de contrôle moteur 20 est ici un calculateur dit de « développement » qui équipe le véhicule pour les besoins du cycle d’essais. Le calculateur de contrôle moteur 20 réalise à l’identique toutes les fonctions remplies par le calculateur normal du véhicule et héberge une interface logicielle INT autorisant un dialogue avec le calculateur de commande 10 du robot de conduite 1. Ce dialogue avec le calculateur de contrôle moteur 20 permet, dans cette forme particulière de réalisation, de minimiser l’interfaçage mécanique entre le robot 1 et le véhicule 2, en limitant celui-ci à la pédale de frein PF. De plus, le dialogue avec le calculateur de contrôle moteur 20 facilite une adaptation autonome du robot de conduite au véhicule à piloter, que celui-ci soit un véhicule essence, Diesel, hybride ou un véhicule électrique.
Le calculateur de commande 10 héberge un module logiciel de robot de conduite ROB, implanté dans une mémoire MEM. Le module logiciel de robot de conduite ROB comprend essentiellement deux sous-modules fonctionnels REG1 et REG2 qui implémentent respectivement un régulateur principal et un régulateur auxiliaire (désignés aussi REG1 et REG2 par la suite). Le régulateur principal REG1 est chargé du suivi général de la consigne de vitesse CV du cycle d’essais. Le régulateur auxiliaire REG2 est piloté par le régulateur principal REG1 et est chargé de commander la décélération du véhicule 2 via le système de freinage hydraulique 21 de celui-ci.
Le régulateur principal REG1 est en communication de données avec le calculateur de contrôle moteur 20 du véhicule 2 à travers la liaison de communication de données LA. Le régulateur principal REG1 réalise une boucle de régulation de vitesse et fournit une commande de régulation CR. La commande de régulation CR comprend une consigne d’accélération ACC et une consigne de décélération DEC qui commandent respectivement l’accroissement et la réduction de la vitesse de roulage du véhicule 2. Les consignes ACC et DEC sont calculées à partir d’une erreur entre la consigne de vitesse CV et la vitesse de roulage mesurée VV du véhicule 2. Les consignes ACC et DEC sont transmises respectivement au calculateur de contrôle moteur 20, via l’interface logicielle INT et la liaison de communication de données LA, et au régulateur auxiliaire REG2. La vitesse de roulage mesurée VV est fournie au régulateur principal REG1 par le calculateur de contrôle moteur 20 via l’interface logicielle INT et la liaison de communication de données LA.
Dans le calculateur de contrôle moteur 20, la consigne d’accélération ACC est exploitée par une stratégie de commande d’un groupe motopropulseur GMP du véhicule 2 de façon à déterminer une consigne de couple moteur adéquate.
Dans le régulateur auxiliaire REG2, la consigne de décélération DEC commande la décélération du véhicule 2 par une action mécanique sur sa pédale de frein PF, par l’intermédiaire de l’actionneur 11. La pédale de frein 21 commande la pression de freinage PH dans le système de freinage hydraulique 21 du véhicule 2, pression hydraulique PH qui actionne les freins BK du véhicule 2.
L’actionneur de pédale de frein 11 est ici un actionneur à vérin commandé électriquement. Le régulateur auxiliaire REG2 réalise une boucle de régulation pour piloter l’actionneur 11 et produit une commande d’actionneur CA, typiquement un signal à modulation de largeur d’impulsion (MLI) dit « PWM » en anglais pour « Pulse Width Modulation », à partir d’une erreur entre une consigne de position de pédale PPc et une information de recopie de position de pédale RPP fournie par l’actionneur 11. Le régulateur auxiliaire REG2 fournit au régulateur principal REG1 une information APP d’acquittement de position pour la pédale de frein PF.
Conformément au procédé de l’invention, la consigne de position de pédale PPc est une consigne corrigée qui est déterminée à partir d’une première consigne de position de pédale PP. Une position PP0 de la pédale de frein PF correspondant au début d’actionnement du freinage est prise en compte pour déterminer la consigne de position de pédale. Cette position PP0 est détectée automatiquement par le processus du régulateur auxiliaire REG2, par l’apparition d’une pression de freinage PH strictement positive, par exemple supérieure à un certain seuil, qui est estimée suffisante pour un début d’actionnement des freins BK dans le système de freinage hydraulique 21.
La première consigne de position de pédale PP est déterminée conformément à l’état de la technique, à partir de la consigne de décélération DEC fournie par le régulateur principal REG1. Les consignes de position de pédale PP et PPc sont exprimées ici en pourcentage de la course de la pédale de frein PF. Ainsi, par exemple, une valeur de 0% affectée à la consigne de position de pédale représente une pédale de frein PF totalement relâchée et une valeur de 100% affectée à la consigne de position de pédale représente une pédale de frein PF totalement enfoncée.
Dans la présente invention, la correction apportée permet de linéariser la fonction de transfert entre la première consigne de position de pédale de frein PP et la pression de freinage (PH) induite dans le système de freinage hydraulique 21. Cette correction est calibrable et permet une adaptation automatique de la caractéristique d’évolution en pression du système de freinage hydraulique en fonction du véhicule sous test. Il est ainsi possible d’optimiser le suivi du gabarit de consigne de vitesse. La linéarisation appliquée sur la réponse en pression du système de freinage hydraulique permet au robot de conduite d’assurer un suivi de consigne de vitesse conforme aux exigences du cycle d’essais, y compris en présence d’un freinage à la limite de l’adhérence entre les pneus du véhicule et les rouleaux du banc d’essais.
Comme visible à la , la correction de la consigne de position de pédale est assurée par un sous-module logiciel de correction MOD_SW qui est implanté dans la mémoire MEM du calculateur de commande 10. Le sous-module logiciel de correction MOD_SW est intégré dans le régulateur auxiliaire REG2. Le sous-module logiciel de correction MOD_SW autorise la mise en œuvre du procédé selon l’invention par l’exécution d’instructions de code de programme par un processeur (non représenté) du calculateur de commande 10.
Le traitement de correction de la consigne de position de pédale conformément au procédé de l’invention est maintenant décrit en détail ci-dessous en référence plus particulièrement aux Figs.3 à 6. Ce traitement de correction est désigné COR par la suite.
Comme montré à la , le traitement de correction COR comprend essentiellement trois étapes principale S1 à S3.
L’étape S1 est une étape dite « d’apprentissage » qui est exécutée par le processus de traitement au début de chaque cycle d’essais. L’étape S1 a pour objet de modéliser la réponse en pression du système de freinage hydraulique 21 en fonction de la position PP de la pédale de frein PF.
Dans cette étape S1 du traitement COR, le processus commande tout d’abord un actionnement en « aller / retour » de la position PP de la pédale de frein PF et enregistre, sur une multitude de points de mesure, les pressions de freinage PH correspondantes dans le système de freinage hydraulique 21. La position PP0 susmentionnée de la pédale de frein PF correspondant au début d’actionnement du freinage est relevée également à ce moment-là.
La courbe RP montré à la montre un exemple de relevé de mesure de la réponse en pression du système de freinage hydraulique 21 sur un « aller/retour » de la pédale de frein PF. La pression de freinage mesurée PH est indiquée en bar et la position PP de la pédale de frein PF en pourcentage (%).
A partir du relevé de mesure RP, et en excluant les positions en dessous de PP0 correspondant à une pression de freinage PH non effective, le processus calcule par régression polynomiale, typiquement d’ordre 4, un polygone mathématique correspondant à la courbe C1 de la . Ce polygone mathématique est la réponse en pression modélisée du système de freinage hydraulique 21 en fonction de la position de la pédale de frein PF. Le processus calcule ensuite, à partir du polygone mathématique obtenu, un modèle effectif, noté PH=f(PP) de la réponse en pression modélisée du système de freinage hydraulique 21. Comme représenté dans l’agrandissement AG à la , le modèle PH=f(PP) est obtenu en discrétisant le polygone susmentionné par intervalle de pression de freinage Ip, par exemple Ip= 1 bar, par une succession de sections de droite affine (…, Sn-1, Sn, Sn+1, …) couvrant l’ensemble de la portion utile du polygone. Ainsi, chaque section de droite affine (…, Sn-1, Sn, Sn+1, …) est définie par une équation de droite affine (…, PH=an-1.PP+bn-1, PH=an.PP+bn, PH=an+1.PP+bn+1, …), ce qui facilite le calcul d’inversion du polygone pour calculer la position PP de la pédale de frein PF à partir de la pression de freinage PH dans le système de freinage hydraulique 21.
A l’étape S2, le processus détermine une fonction linéaire de pression de freinage cible PHc=f(PP) sous la forme d’une droite affine PHc=Ac.PP+Bc, dont un exemple est représenté par la courbe C2 à la . Le coefficient calibrable de pente Ac permet de définir un freinage plus ou moins agressif. Le coefficient d’ordonnée à l’origine Bc est calculé en fonction du coefficient Ac pour obtenir des pressions de freinage strictement positives à partir du début d’une plage de freinage efficace de position de pédale de frein, c’est-à-dire, à partir de la position PP0 susmentionnée de la pédale de frein PF. La calibration du coefficient Ac permet de régler de manière optimale l’agressivité du freinage, en définissant une pente d’attaque en pression adéquate, par exemple, sensiblement égale à Ac=0,4.
L’étape S3 concerne le calcul par le processus de la consigne corrigée de position de pédale de frein PPc pour la consigne de position de pédale de frein PP déduite à partir de la commande de décélération DEC fournie par le régulateur principal REG1.
En référence plus particulièrement à la , dans cette étape S3, en considérant une consigne de position de pédale de frein PP1 découlant d’une commande de décélération DEC1, le processus calcule en premier lieu une pression de freinage cible PHc1=Ac.PP1+Bc correspondant à la consigne PP1 par application de la fonction linéaire de pression de freinage cible PHc=f(PP) déterminée à l’étape S2 (courbe C2). Le modèle PH=f(PP) de la réponse en pression du système de freinage hydraulique (courbe C1) est ensuite utilisé pour calculer une consigne corrigée de position de pédale de frein PPc1 correspondante. Ce calcul fait appel à la fonction inverse PP=f-1(PH) du modèle et est exécuté sans difficulté par le processus compte-tenu de la discrétisation du modèle. Ainsi, en référence aussi à la , en considérant par exemple que c’est la section de droite affine Sndu modèle, ayant pour équation PH=an.PP+bn, qui correspond à la pression de freinage cible PHc1, la consigne corrigée de position de pédale de frein PPc1 est obtenue par l’égalité de fonction inverse PPc1=(PHc1-bn)/an.
Le procédé selon l’invention a été testé par l’entité inventive avec des résultats positifs concluants sur différents types de véhicules, à savoir, des véhicules thermiques conventionnels, ainsi que des véhicules hybrides et tout électrique. La montre à titre d’exemple illustratif, pour un véhicule conventionnel, les courbes de consigne de vitesse CV et de vitesse de roulage mesurée VV du véhicule, ainsi que la courbe de commande de régulation CR intégrant les consignes d’accélération ACC et de décélération DEC. Ces courbes montrent un suivi satisfaisant de la consigne de vitesse dans une zone ZBR’ de forte décélération, sans apparition du phénomène de blocage des roues observé avec les robots de conduite de la technique antérieure.
L’invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites 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 (7)
- Procédé de commande de décélération mis en œuvre dans un robot de conduite (1) gérant le suivi d’une consigne de vitesse de roulage de véhicule (CV) par un véhicule (2) monté sur un banc d’essais à rouleaux, ledit robot de conduite (1) étant du type comprenant un actionneur de pédale de frein (11) couplé mécaniquement à une pédale de frein (PF) qui commande une pression de freinage (PH) dans un système de freinage hydraulique (21) dudit véhicule (2), et ledit robot de conduite (1) fournissant une consigne de position de pédale de frein (PP) pour une commande de décélération (DEC) dudit véhicule (2), caractérisé en ce qu’il comprend un traitement de correction (S1 à S3) de ladite consigne de position de pédale de frein (PP), ledit traitement apportant une correction (PPc) établie de façon à linéariser (C2) une fonction de transfert entre ladite consigne de position de pédale de frein (PP) et la pression de freinage (PH) induite dans ledit système de freinage hydraulique (21).
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit traitement de correction (S1 à S3) comprend les étapes de a) déterminer, sur la base de mesures, un modèle (C1) représentatif d’une réponse en pression dudit système de freinage hydraulique (21) en fonction de la position de ladite pédale de frein, b) définir une fonction linéaire (C2) entre une pression de freinage cible (PHc) et ladite consigne de position de pédale de frein (PP), et c) calculer une consigne corrigée de position de pédale de frein (PPc) à l’aide dudit modèle (C1) déterminé à l’étape a) et de ladite fonction linéaire (C2) définie à l’étape b).
- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, à l’étape a), ledit modèle (C1) est déterminé par régression polynomiale à partir desdites mesures et en discrétisant un polygone mathématique obtenu par intervalle de pression (Ip) et une succession de sections de droite affine (Sn).
- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite régression polynomiale est du quatrième ordre.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite fonction linéaire (C2) est une droite affine ayant un coefficient de pente calibrable (Ac) autorisant un ajustement d’une agressivité de freinage et un coefficient d’ordonnée à l’origine (Bc) ajusté par rapport au début (PP0) d’une plage de freinage efficace de position de pédale de frein.
- Robot de conduite (1) d’un véhicule (2) monté sur un banc d’essais à rouleaux, ledit robot de conduite (1) comprenant un calculateur de commande (10) et étant du type comprenant un actionneur de pédale de frein (11) couplé mécaniquement à une pédale de frein (PF) commandant une pression de freinage (PH) dans un système de freinage hydraulique (21) dudit véhicule (2), caractérisé en ce que ledit calculateur de commande (10) comporte une mémoire (MEM) stockant des instructions de programme pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
- Ensemble comprenant un véhicule (2) monté sur un banc d’essais à rouleaux et un robot de conduite (1) installé dans ledit véhicule, caractérisé en ce que le robot de conduite (1) est un robot de conduite selon la revendication 6.
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2022
- 2022-01-10 FR FR2200136A patent/FR3131722B1/fr active Active
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