WO2009095627A1 - Dispositif et procede de commande de la repartition du couple moteur d'un vehicule a quatre roues motrices - Google Patents

Dispositif et procede de commande de la repartition du couple moteur d'un vehicule a quatre roues motrices Download PDF

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WO2009095627A1
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main gear
torque
potential
wheels
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Olivier Cayol
Stephane Guegan
Richard Pothin
Nicolas Romani
Philippe Saint-Loup
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Renault S.A.S.
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Definitions

  • the invention lies in the field of vehicles equipped with a controlled four-wheel drive system.
  • a two-wheel drive vehicle comprises a powertrain which delivers a driving torque to one of the two sets of wheels of the vehicle, said "train leading" or “main gear”, the another train being said to be “driven” or “secondary”.
  • the vehicle can optionally be "traction”, the front wheel train is then the main train, or "propulsion", the rear wheel train then being the main train.
  • a four-wheel drive vehicle further comprises an electromechanical actuator, for example a clutch, which allows in certain driving situations to transfer all or part of the engine torque from the main gear to the secondary gear.
  • an electromechanical actuator for example a clutch
  • the electromechanical actuator is systematically activated, that is to say electrically powered, when the vehicle is in a take-off situation, in order to prevent the wheels from slipping.
  • EP-I 188 597 It is also known from EP-I 188 597, a system and a method of controlling the forward / reverse torque distribution for a four-wheel drive vehicle, depending on the detection of a variation in tire diameter. due to wear or change of tires. This document does not mention the problems of consumption either.
  • US 5,752,211 discloses a control device that distributes the engine torque between the front and rear wheels of the vehicle, to reduce the torque transmitted to the secondary wheels and thus improve fuel consumption, but only when the vehicle is in a quasi-static taxiing phase, that is to say when it is traveling at a constant speed and in a straight line. This document does not address performance management during takeoff.
  • the object of the invention is therefore to provide a device and a method for controlling the distribution of the engine torque between the main gear and the secondary gear of a four-wheel drive vehicle, which make it possible to reach the performances expected in the driving phase. takeoff of the vehicle (ie start-up), while improving the energy consumption during these driving situations.
  • the invention aims to improve the overall consumption of energy, that is to say in electricity and fuel.
  • the invention relates to a device for controlling the distribution of the engine torque, supplied by the powertrain of a four-wheel drive vehicle, between the front and rear trains of this vehicle, one of these trains being the main gear, the other the secondary gear, this device comprising:
  • an electromechanical actuator for varying the distribution of said engine torque between the main gear and the secondary gear, in response to a control signal
  • said electronic means comprise: a device for calculating the potential ⁇ used by the main gear at the time of take-off of said vehicle, which calculates the ratio between the effort longitudinal Fx exerted on said vehicle and the sum of the vertical forces Fz pr exerted on the wheels of said main gear,
  • a torque transfer anticipation device which calculates a so-called "anticipation" torque setpoint to be transferred to the secondary train in order to anticipate the slipping of the main gear
  • a device for comparing said potential ⁇ with a threshold value d which delivers a control signal to the electromechanical actuator, so as to:
  • the threshold value d is a constant fixed according to the characteristics of the vehicle
  • the threshold value d is a variable, adjusted between a minimum value and a maximum value, as a function of the rate of slippage of the wheels of the main gear during take-off of the vehicle,
  • the threshold value d is a fixed constant depending on the characteristics of the vehicle and during subsequent take-offs this threshold value d is lowered if a sliding of the wheels of the main gear is detected or increased if the slip rate of the main wheels is low between the minimum and maximum values
  • R represents the radius under load of the wheel
  • J represents the inertia of the engine
  • W the engine speed
  • ⁇ is the filter constant of the derivative of the engine speed
  • Cme is the effective average engine torque
  • Rb is the ratio of the vehicle gearbox
  • - the main gear of the said vehicle is the front gear and the sum of the vertical forces F zpr exerted on the wheels of the main gear is equal to: hMa t L 2 Mg
  • h is the height of the center of gravity of the vehicle
  • M is the mass of the vehicle
  • t is the tangential acceleration of the vehicle
  • L is the wheelbase
  • L 2 is the distance from the center of gravity to the rear end of the vehicle
  • g represents the acceleration of gravity
  • the main gear of the said vehicle is the rear axle and the sum of the vertical forces F zpr exerted on the wheels of the said main gear is equal to:
  • h is the height of the center of gravity of the vehicle
  • M is the mass of the vehicle
  • t is the tangential acceleration of the vehicle
  • L is the wheelbase
  • Li is the distance from the center of gravity to the front end of the vehicle, and represents the acceleration of gravity
  • the device comprises means for recovering data relating to the engine torque, the gearbox ratio, the engine speed, the longitudinal acceleration and the lateral acceleration of the vehicle, the speed of the front and rear wheels of the vehicle
  • the invention also relates to a method for controlling the engine torque distribution, provided by the powertrain of a four-wheel drive vehicle, between the front and rear axles of this vehicle, one of these trains being the main train, the other the secondary train. According to the latter, it consists in: calculating the potential ⁇ used by the main gear at the time of take-off of said vehicle, which corresponds to the ratio between the longitudinal force F x exerted on said vehicle and the sum of the vertical forces Fz pr exerted on the wheels of said main gear,
  • FIG. 1 is a schematic view showing the structure of the control device according to the invention.
  • FIG. 1 is a flowchart showing the various steps of the control method implemented using the aforementioned device.
  • the control device comprises an electro-mechanical actuator 2, which allows to vary the distribution of the engine torque supplied by the powertrain of the vehicle, between the main gear and the secondary train of said vehicle, and this, according to a control signal where "set torque Cc" provided by electronic computing means 1.
  • These means are for example an electronic central unit, such as a computer of edge.
  • the central unit 1 receives a number of signals corresponding to operating data of the vehicle.
  • the collection of these data has been represented in the diagram by the block 3.
  • These data are in particular: the engine torque, the ratio of the gearbox and the engine speed, (provided for example by the engine control); the values of the longitudinal and lateral acceleration of the vehicle (provided by an accelerometer); the speed of the vehicle Vv and the speed of the wheels V R , (provided by speed sensors), the speed of the wheels to determine the turning radius R BRA of the vehicle.
  • the central unit 1 comprises a calculator 4 of the longitudinal force
  • R represents the radius under load of the wheel
  • J represents the inertia of the engine
  • W the engine speed
  • ⁇ is the filter constant of the derivative of the engine speed
  • Cme is the effective average engine torque
  • Rb is the ratio of the gearbox.
  • This estimation method is based on the assumption that the braking forces are zero since the vehicle is in the take-off phase. In addition, to ensure that the vehicle is in this situation, it is possible to measure the pressure inside the braking circuit to check that it is zero and / or to check the state of the switch connected to the brake pedal.
  • the vertical forces F Z1J on the front and rear axles are estimated by taking into account the longitudinal and lateral dynamic load reports and the static load by the following equations:
  • F Z7 711 K ⁇ -h JM ⁇ Ja hMa t L +, - L 2 - M ⁇ -
  • Ki and K 2 are vehicle parameters giving the distribution of the longitudinal load reports between the front and the rear
  • bi and X> 2 represent the front and rear tracks of the vehicle
  • M represents the mass of the vehicle
  • h represents the height of the center of gravity of the vehicle
  • a c represents the centripetal acceleration and t is the tangential acceleration
  • L represents the wheelbase
  • Li and L 2 represent the distance from the center of gravity respectively to the front and rear axle of the vehicle
  • g represents the acceleration of gravity (or gravity constant).
  • the central unit 1 also calculates, as shown in block 6, the torque setpoint called "anticipation torque".
  • Block 6 is a calculator of the anticipation torque setpoint which calculates the setpoint of the torque to be transferred to the secondary train, in order to anticipate the slippage of the main gear. This method of calculation does not take into consideration the aspects of power consumption or fuel of the vehicle. There are to date several methods for calculating this anticipation torque which are well known to those skilled in the art and which will not be described here in more detail.
  • One possible solution is to distribute the torque according to the load on each train of the vehicle.
  • this torque value can be modulated according to adjustment parameters and / or by analyzing the driving situation, such as the speed of the vehicle or the detection of a turn.
  • Block 7 is a calculator of the potential ⁇ used on the main gear. This potential can be calculated for example from the equation:
  • F zpr in which F zpr represents the vertical force on the main gear.
  • the main gear shall be the front gear and F zpr shall correspond to the sum of F z n and F z i 2
  • the main gear in the case of a "propulsion"
  • the main gear will be the rear axle and F zpr will be the sum of F z2 i and F z22 .
  • This threshold d represents the value beyond which the control device authorizes the transmission of the engine torque or a part thereof to the secondary train.
  • the threshold d is a fixed constant a priori. For this value to be optimal, it is calculated according to the power of the powertrain and the characteristics of the vehicle, such as its mass.
  • the threshold d is a variable whose value is adjusted between a minimum value and a predetermined maximum value, as a function of the slip rate of the wheels of the main gear, during the take-off of the vehicle.
  • the block 9 comprises the comparator 91 of the potential ⁇ and the threshold d and the control switch 92 of the electromechanical actuator 2.
  • the step E1 corresponds to the acquisition of the data in the block 3, the steps E2 and E3 to the computations respectively of the longitudinal force F x and of the vertical force F z , the step E4 to the computation the anticipation torque setpoint of the block 6 and the steps E5 and E6 respectively to the calculation of the potential ⁇ and to the determination of the threshold d.
  • steps E2 to E4 could be performed simultaneously or in a different order. It is the same for step E6.
  • step E7 the comparator 91 checks whether the potential value ⁇ is less than or equal to the threshold d. If this is the case, then step E8, during which the switch 92 of the actuator is not activated and the setpoint torque Cc transferred to the secondary train is zero. In other words, the vehicle operates in this case in "two-wheel drive (2 x 4)" mode.
  • step E9 the switch 92 is activated and the value of the reference torque Cc to be transferred to the secondary train is that of the anticipation torque calculated during step E4.
  • the management of the comparison of the potential ⁇ with this threshold value d can be as follows, for example.
  • a first theoretical threshold value is set. If during take-off a slip of the wheels of the main gear is detected, then it means that the threshold d was too high and therefore a lower value is selected.
  • the value of potential ⁇ will be compared to this new lowered threshold and if we observe again a sliding of the wheels of the main gear, this value will be lowered again, without exceeding a minimum value initially set.
  • this threshold value d will be progressively raised up to at a predetermined maximum value and / or as long as the slip level is acceptable. This optimizes the energy consumption.
  • the method and the device according to the invention have many advantages and in particular allow a better strategy of the distribution of the engine torque, so as to achieve the expected performance for the vehicle in take-off phase, while improving its energy consumption .
  • the calculation of potential ⁇ used is performed from the longitudinal and lateral acceleration sensors of the vehicle and thus takes into account the inclinations of the road.
  • the front axle is less loaded and the risk of slipping is greater. It should then be made to work in 4 x 4 mode. Conversely, when descending, this risk of slipping is lower and the two-wheel drive mode is sufficient.
  • comparing the potential value ⁇ to a variable threshold makes it possible to further improve the distribution of the torque and to better adjust the performance / energy consumption compromise.
  • the aforementioned device can be used on a four-wheel drive vehicle of the "front-wheel drive” or "propulsion” type.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif et un procédé de commande de la répartition du couple moteur, entre le train principal et le train secondaire d'un véhicule à quatre roues motrices. Ce dispositif comprend un actionneur électro-mécanique (2) pour faire varier la répartition dudit couple entre le train principal et le train secondaire, en réponse à un signal de commande fourni par des moyens électroniques de calcul (1). Conformément à l'invention, il comprend : - un dispositif (7) de calcul du potentiel μ utilisé par le train principal au moment du décollage dudit véhicule, - un dispositif de calcul (6) du couple d'anticipation à transférer sur le train secondaire pour anticiper le glissement du train principal, - un dispositif de comparaison (91) dudit potentiel μ avec un seuil d, qui active ledit actionneur (2) pour qu'il délivre ledit couple d'anticipation au train secondaire, lorsque ledit potentiel μ est supérieur audit seuil d, et qui le désactive dans le cas contraire.

Description

L'invention se situe dans le domaine des véhicules équipés d'un système à quatre roues motrices piloté.
Plus précisément, elle concerne un dispositif et un procédé de commande de la répartition du couple moteur entre les trains avant et arrière d'un véhicule à quatre roues motrices.
De nombreuses études sont réalisées aujourd'hui sur ce type de véhicule, afin d'améliorer les prestations telles que le confort des passagers, le comportement du véhicule en fonction des différentes situations de conduite, le franchissement d'obstacles et également la phase de "décollage" (ou démarrage) du véhicule.
Pour mémoire, on rappelle ci-après qu'un véhicule à deux roues motrices comprend un groupe motopropulseur qui délivre un couple moteur à l'un des deux trains de roues du véhicule, dit "train menant" ou "train principal", l'autre train étant dit "mené" ou "secondaire". Le véhicule peut au choix être "à traction", le train de roues avant étant alors le train principal, ou "à propulsion", le train de roues arrières étant alors le train principal.
Un véhicule à quatre roues motrices comprend en outre un actionneur électro-mécanique, par exemple un embrayage, qui permet dans certaines situations de conduite, de transférer tout ou partie du couple moteur, du train principal vers le train secondaire.
Dans l'état de la technique, l'actionneur électro-mécanique est systématiquement activé, c'est-à-dire alimenté électriquement, lorsque le véhicule est en situation de décollage, afin d'éviter que les roues ne patinent.
Or, dans un certain nombre de cas, notamment en cas de démarrage du véhicule en terrain plat, dur et par temps sec, le passage en mode "4 x 4" n'est absolument pas indispensable mais est par contre source d'une surconsommation d'énergie électrique et donc de carburant.
On connaît déjà d'après le document EP 1 275 549, un dispositif et un procédé de commande qui permettent de répartir le couple moteur entre les trains avant et arrière d'un véhicule à quatre roues motrices, en fonction de différents paramètres, tels la vitesse des roues, le régime moteur ou la position de la pédale d'accélérateur. Ce dispositif permet d'améliorer la performance du véhicule en optimisant le glissement, mais les aspects concernant la consommation ne sont absolument pas évoqués dans ce document.
On connait également d'après le document EP-I 188 597, un système et une méthode de commande de la répartition avant/arrière du couple pour un véhicule à quatre roues motrices, en fonction de la détection d'une variation de diamètre des pneus due à l'usure ou au changement des pneus. Ce document n'évoque pas non plus les problèmes de consommation.
Enfin, le document US 5 752 211 décrit un dispositif de commande qui permet de distribuer le couple moteur entre les roues avant et arrières du véhicule, afin de diminuer le couple transmis aux roues secondaires et améliorer ainsi la consommation de carburant, mais ce, uniquement lorsque le véhicule est en phase de roulage quasi statique, c'est-à-dire lorsqu'il roule à vitesse constante et en ligne droite. Ce document ne s'intéresse pas à la gestion des performances en phase de décollage.
L'invention a donc pour but de fournir un dispositif et un procédé de commande de la répartition du couple moteur entre le train principal et le train secondaire d'un véhicule à quatre roues motrices, qui permettent d'atteindre les performances attendues en phase de décollage du véhicule (c'est-à-dire de démarrage), tout en améliorant la consommation d'énergie lors de ces situations de conduite.
L'invention vise à améliorer la consommation globale d'énergie, c'est-à-dire en électricité et en carburant.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de commande de la répartition du couple moteur, fourni par le groupe motopropulseur d'un véhicule à quatre roues motrices, entre les trains avant et arrière de ce véhicule, l'un de ces trains étant le train principal, l'autre le train secondaire, ce dispositif comprenant :
- un actionneur électro-mécanique pour faire varier la répartition dudit couple moteur entre le train principal et le train secondaire, en réponse à un signal de commande,
- des moyens électroniques de calcul qui produisent ledit signal de commande.
Conformément à l'invention, lesdits moyens électroniques comprennent : - un dispositif de calcul du potentiel μ utilisé par le train principal au moment du décollage dudit véhicule, qui calcule le rapport entre l'effort longitudinal Fx qui s'exerce sur ledit véhicule et la somme des efforts verticaux Fzpr exercés sur les roues dudit train principal,
- un dispositif d'anticipation du transfert de couple qui calcule une consigne de couple dit "d'anticipation" à transférer sur le train secondaire pour anticiper le glissement du train principal,
- un dispositif de comparaison dudit potentiel μ avec une valeur de seuil d, qui délivre un signal de commande à l'actionneur électro-mécanique, de façon à :
• activer ledit actionneur pour que celui-ci délivre ledit couple d'anticipation au train secondaire, lorsque ledit potentiel μ est supérieur audit seuil d,
• désactiver l'actionneur pour que le couple transmis au train secondaire soit nul, lorsque ledit potentiel μ est inférieur ou égal audit seuil d. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison :
- la valeur de seuil d est une constante fixée en fonction des caractéristiques du véhicule,
- la valeur de seuil d est une variable, ajustée entre une valeur minimale et une valeur maximale, en fonction du taux de glissement des roues du train principal lors du décollage du véhicule,
- lors du premier décollage du véhicule, la valeur de seuil d est une constante fixée en fonction des caractéristiques du véhicule et lors des décollages suivants cette valeur de seuil d est abaissée si un glissement des roues du train principal est détecté ou augmentée si le taux de glissement des roues du train principal est faible et ce, entre les dites valeurs minimale et maximale,
- l'effort longitudinal Fx est égal :
Figure imgf000005_0001
dans laquelle R représente le rayon sous charge de la roue, J représente l'inertie du moteur, W le régime moteur, τ est la constante de filtrage de la dérivée du régime moteur, Cme est le couple moyen effectif moteur et Rb est le rapport de la boîte de vitesses du véhicule, - le train principal dudit véhicule est le train avant et la somme des efforts verticaux Fzpr exercés sur les roues dudit train principal est égale à : hMat L2Mg
dans laquelle h représente la hauteur du centre de gravité du véhicule, M représente la masse du véhicule, at l'accélération tangentielle du véhicule, L représente l'empattement, L2 représente la distance du centre de gravité au train arrière du véhicule, g représente l'accélération de la pesanteur,
- le train principal dudit véhicule est le train arrière et la somme des efforts verticaux Fzpr exercés sur les roues dudit train principal est égale à :
_ hMat L1Mg
dans laquelle h représente la hauteur du centre de gravité du véhicule, M représente la masse du véhicule, at l'accélération tangentielle du véhicule, L représente l'empattement, Li représente la distance du centre de gravité au train avant du véhicule, g représente l'accélération de la pesanteur,
- le dispositif comprend des moyens de récupération des données concernant le couple moteur, le rapport de la boîte de vitesses, le régime moteur, l'accélération longitudinale et l'accélération latérale du véhicule, la vitesse des roues avant et arrière du véhicule, le rayon de braquage et la vitesse du véhicule, L'invention concerne également un procédé de commande de la répartition du couple moteur, fourni par le groupe motopropulseur d'un véhicule à quatre roues motrices, entre les trains avant et arrière de ce véhicule, l'un de ces trains étant le train principal, l'autre le train secondaire. Conformément à celui-ci, il consiste à - calculer le potentiel μ utilisé par le train principal au moment du décollage dudit véhicule, qui correspond au rapport entre l'effort longitudinal Fx qui s'exerce sur ledit véhicule et la somme des efforts verticaux Fzpr exercés sur les roues dudit train principal,
- calculer une consigne de couple dit "d'anticipation" à transférer sur le train secondaire pour anticiper le glissement du train principal,
- comparer ledit potentiel μ avec une valeur de seuil d, et délivrer un signal de commande à l'actionneur électro-mécanique (2) dudit véhicule, de façon à : • activer ledit actionneur (2) pour que celui-ci délivre ledit couple d'anticipation au train secondaire, lorsque ledit potentiel μ est supérieur audit seuil d,
• désactiver l'actionneur (2) pour que le couple transmis au train secondaire soit nul, lorsque ledit potentiel μ est inférieur ou égal audit seuil d.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence au dessin annexé, qui en représente, à titre indicatif mais non limitatif, un mode de réalisation possible. Sur ce dessin :
- la figure 1 est une vue schématique représentant la structure du dispositif de commande conforme à l'invention, et
- la figure 2 est un organigramme représentant les différentes étapes du procédé de commande mise en œuvre à l'aide du dispositif précité. En se reportant à la figure 1 on peut voir que le dispositif de commande conforme à l'invention comprend un actionneur électro -mécanique 2, qui permet de faire varier la répartition du couple moteur fourni par le groupe motopropulseur du véhicule, entre le train principal et le train secondaire dudit véhicule, et ce, en fonction d'un signal de commande où "couple de consigne Cc" fourni par des moyens électroniques de calcul 1. Ces moyens sont par exemple une unité centrale électronique, telle qu'un ordinateur de bord.
L'unité centrale 1 reçoit un certain nombre de signaux correspondant à des données de fonctionnement du véhicule. Le recueil de ces données a été représenté sur le schéma par le bloc 3. Ces données sont notamment : le couple- moteur, le rapport de la boîte de vitesses et le régime moteur, (fournies par exemple par le contrôle moteur) ; les valeurs de l'accélération longitudinale et latérale du véhicule, (fournies par un accéléromètre) ; la vitesse du véhicule Vv et la vitesse des roues VR, (fournies par des capteurs de vitesse), la vitesse des roues permettant de déterminer le rayon de braquage RBRA du véhicule. L'unité centrale 1 comprend un calculateur 4 de l'effort longitudinal
Fx s'exerçant sur le véhicule et un calculateur 5 des efforts verticaux FZ1J s'exerçant sur le train principal et le train secondaire de ce même véhicule.
Le calcul de l'effort longitudinal Fx peut se faire à partir de la relation suivante :
Figure imgf000008_0001
dans laquelle R représente le rayon sous charge de la roue, J représente l'inertie du moteur, W le régime moteur, τ est la constante de filtrage de la dérivée du régime moteur, Cme est le couple moyen effectif moteur et Rb est le rapport de la boîte de vitesses.
Cette méthode d'estimation est basée sur l'hypothèse que les efforts de freinage sont nuls puisque le véhicule est en phase de décollage. De plus, pour s'assurer que le véhicule est bien dans cette situation, il est possible de mesurer la pression à l'intérieur du circuit de freinage pour vérifier qu'elle est nulle et/ou de contrôler l'état de l'interrupteur relié à la pédale de frein.
Les efforts verticaux FZ1J sur les trains avant et arrière sont estimés en tenant compte des reports de charge dynamiques longitudinaux et latéraux et de la charge statique par les équations suivantes :
F Z7711 = Kι -h JM Λ Ja hMat L + , — L2 —M§ —
211 bλ c IL IL
Fzl2 = +^hMa -^ + ^
212 B1 c IL IL
K7 . - , hMa, LMg
F221 = 2-hMac + '- + -L^-
221 b2 c IL IL
K7 . - , hMa, LMg
F711 = +—LhMa + '-+ 1 6
222 b2 c IL IL
Dans ces équations, les deux indices i,j mentionnés après Z désignent pour le premier les roues avant/arrière et pour le second la gauche/la droite. Ainsi, Fzn désigne l'effort vertical qui s'exerce sur la roue avant gauche et Fz22 l'effort vertical qui s'exerce sur la roue arrière droite.
Dans ces équations, Ki et K2 sont des paramètres du véhicule donnant la répartition des reports de charge longitudinaux entre l'avant et l'arrière, bi et X>2 représentent les voies avant et arrière du véhicule, M représente la masse du véhicule, h représente la hauteur du centre de gravité du véhicule, ac représente l'accélération centripète et at l'accélération tangentielle, L représente l'empattement, Li et L2 représentent la distance du centre de gravité respectivement au train avant et arrière du véhicule, g représente l'accélération de la pesanteur (ou constante de gravité).
Par ailleurs, l'unité centrale 1 calcule également, comme représenté dans le bloc 6, la consigne de couple dite "couple d'anticipation".
Le bloc 6 est un calculateur de la consigne de couple d'anticipation qui calcule la consigne du couple à transférer vers le train secondaire, afin d'anticiper le glissement du train principal. Ce mode de calcul ne prend pas en considération les aspects de consommation électrique ou de carburant du véhicule. II existe à ce jour plusieurs méthodes pour calculer ce couple d'anticipation qui sont bien connues de l'homme du métier et qui ne seront pas décrites ici plus en détail. Une solution possible consiste à répartir le couple en fonction de la charge présente sur chaque train du véhicule. De plus, cette valeur de couple peut-être modulée en fonction de paramètres de réglage et/ou par l'analyse de la situation de conduite, comme la vitesse du véhicule ou la détection d'un virage.
Le bloc 7 est un calculateur du potentiel μ utilisé sur le train principal. Ce potentiel peut être calculé par exemple à partir de l'équation :
μ = F"
Fzpr dans laquelle Fzpr représente l'effort vertical sur le train principal. Dans le cas d'un véhicule 4 x 4 de type "traction", le train principal sera le train avant et Fzpr correspondra à la somme de Fzn et Fzi2, dans le cas d'une "propulsion", le train principal sera le train arrière et Fzpr correspondra à la somme de Fz2i et Fz22.
En d'autres termes, dans le cas d'une traction : hMat L2Mg
L L et dans le cas d'une propulsion : hMat L1Mg
L L
Comme cela décrit ultérieurement le potentiel μ est ensuite comparé à un seuil d. Le calculateur de ce seuil d est représenté sur le bloc 8. Ce seuil d représente la valeur au-delà de laquelle le dispositif de commande autorise la transmission du couple moteur ou une partie de celle-ci vers le train secondaire.
Conformément à un premier mode de réalisation de l'invention, le seuil d est une constante fixée a priori. Pour que cette valeur soit optimale, elle est calculée en fonction de la puissance du groupe motopropulseur et des caractéristiques du véhicule, telles que sa masse.
Selon un second mode de réalisation de l'invention, le seuil d est une variable dont la valeur est ajustée entre une valeur minimale et une valeur maximale prédéterminée, en fonction du taux de glissement des roues du train principal, lors du décollage du véhicule.
Le bloc 9 comprend le comparateur 91 du potentiel μ et du seuil d et l'interrupteur 92 de commande de l'actionneur électromécanique 2.
Le procédé de commande mis en œuvre dans le dispositif qui vient d'être décrit est représenté sous forme d'organigramme à la figure 2.
Sur cette figure, l'étape El correspond à l'acquisition des données dans le bloc 3, les étapes E2 et E3 aux calculs respectivement de l'effort longitudinal Fx et de l'effort vertical Fz, l'étape E4 au calcul de la consigne de couple d'anticipation du bloc 6 et les étapes E5 et E6 respectivement au calcul du potentiel μ et à la détermination du seuil d.
On notera que les étapes E2 à E4 pourraient être effectuées simultanément ou ans un ordre différent. Il en est de même pour l'étape E6.
Au cours de l'étape E7, le comparateur 91 vérifie si la valeur de potentiel μ est inférieure ou égale au seuil d. Si tel est le cas, on passe alors à l'étape E8, au cours de laquelle l'interrupteur 92 de l'actionneur n'est pas activé et le couple de consigne Cc transféré au train secondaire est nul. En d'autres termes, le véhicule fonctionne dans ce cas en mode "deux roues motrices (2 x 4)".
Dans le cas contraire, c'est-à-dire si μ est supérieur au seuil d, on passe à l'étape E9, l'interrupteur 92 est activé et la valeur du couple de consigne Cc à transférer au train secondaire est celle du couple d'anticipation calculé au cours de l'étape E4.
En effet, si la valeur du potentiel μ est supérieure à l'adhérence, les roues du véhicule patinent. Cette valeur d'adhérence est cotée de 0 à 1 : 0 correspondant à une adhérence nulle, 0,4 à l'adhérence observée sur une route enneigée, 0,7 à l'adhérence sur une route humide et 1 à l'adhérence sur route sèche. Dans la mesure où la valeur de l'adhérence n'est pas connue, le fait de comparer μ à une valeur seuil d comprise entre 0 et 1 permet de vérifier si l'on se trouve dans une situation où les roues du train principal risquent de patiner, ou si ce risque n'existe pas. L'enchaînement d'étapes illustré sur la figure 2 est ensuite recommencé à chaque nouveau décollage du véhicule.
Dans le cas où la valeur de seuil d est une variable, la gestion de la comparaison du potentiel μ avec cette valeur seuil d peut être la suivante, par exemple. Au démarrage du véhicule, une première valeur de seuil d théorique est fixée. Si lors du décollage, un glissement des roues du train principal est détecté, alors cela signifie que le seuil d était trop élevé et par conséquent une valeur plus faible est sélectionnée. Lors du décollage suivant, la valeur de potentiel μ sera comparée à ce nouveau seuil d abaissé et si l'on observe de nouveau un glissement des roues du train principal, cette valeur sera abaissée de nouveau, sans toutefois dépasser une valeur minimale initialement fixée.
Lorsque les glissements deviennent suffisamment faibles et si pendant un certain temps les performances du véhicule sont jugées satisfaisantes, c'est-à-dire que le taux de glissement est faible en phase de décollage, alors cette valeur de seuil d sera remontée progressivement jusqu'à une valeur maximale prédéterminée et/ou tant que le niveau du glissement est acceptable. On optimise ainsi la consommation d'énergie.
Le procédé et le dispositif conforme à l'invention présentent de nombreux avantages et permettent notamment une meilleure stratégie de la répartition du couple moteur, de façon à atteindre les performances attendues pour le véhicule en phase de décollage, tout en améliorant sa consommation d'énergie.
La consommation d'énergie électrique est moindre qu'avec les dispositifs de l'état de la technique, puisque dans tous les cas où il est détecté que le risque de glissement est faible, l'actionneur électromécanique n'est pas activé. La consommation de carburant est donc également plus faible, car le véhicule est plus souvent en mode "deux roues motrices" (mode 2 x 4) qu'en mode "quatre roues motrices" (mode 4 x 4).
De plus, le calcul de potentiel μ utilisé est effectué à partir des capteurs d'accélération longitudinale et latérale du véhicule et prend donc en compte les inclinaisons de la route. Ainsi, pour un véhicule du type traction avant, qui se trouve en situation de montée d'une pente, le train avant est moins chargé et le risque de glissement est plus important. Il convient alors de le faire fonctionner en mode 4 x 4. Inversement, lors de la descente, ce risque de glissement est moindre et le mode deux roues motrices est suffisant.
Enfin, le fait de comparer la valeur de potentiel μ à un seuil d variable permet d'améliorer encore la répartition du couple et d'ajuster au mieux le compromis performance/consommation d'énergie.
On notera que le dispositif précité peut être utilisé sur un véhicule à quatre roues motrices du type "traction avant" ou de type "propulsion".

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande de la répartition du couple moteur, fourni par le groupe motopropulseur d'un véhicule à quatre roues motrices, entre les trains avant et arrière de ce véhicule, l'un de ces trains étant le train principal, l'autre le train secondaire, ce dispositif comprenant : - un actionneur électro -mécanique (2) pour faire varier la répartition dudit couple moteur entre le train principal et le train secondaire, en réponse à un signal de commande,
- des moyens électroniques de calcul (1) qui produisent ledit signal de commande, ce dispositif de commande étant caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques (1) comprennent :
- un dispositif (7) de calcul du potentiel μ utilisé par le train principal au moment du décollage dudit véhicule, qui calcule le rapport entre l'effort longitudinal Fx qui s'exerce sur ledit véhicule et la somme des efforts verticaux FZpr exercés sur les roues dudit train principal,
- un dispositif d'anticipation du transfert de couple (6) qui calcule une consigne de couple dit "d'anticipation" à transférer sur le train secondaire pour anticiper le glissement du train principal,
- un dispositif de comparaison (91) dudit potentiel μ avec une valeur de seuil d, qui délivre un signal de commande à l'actionneur électromécanique (2), de façon à :
• activer ledit actionneur (2) pour que celui-ci délivre ledit couple d'anticipation au train secondaire, lorsque ledit potentiel μ est supérieur audit seuil d, • désactiver l'actionneur (2) pour que le couple transmis au train secondaire soit nul, lorsque ledit potentiel μ est inférieur ou égal audit seuil d.
2. Dispositif de commande selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la valeur de seuil d est une constante fixée en fonction des caractéristiques du véhicule.
3. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de seuil d est une variable, ajustée entre une valeur minimale et une valeur maximale, en fonction du taux de glissement des roues du train principal lors du décollage du véhicule.
4. Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que lors du premier décollage du véhicule, la valeur de seuil d est une constante fixée en fonction des caractéristiques du véhicule et en ce que lors des décollages suivants cette valeur de seuil d est abaissée si un glissement des roues du train principal est détecté ou augmentée si le taux de glissement des roues du train principal est faible et ce, entre les dites valeurs minimale et maximale.
5. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'effort longitudinal Fx est égal :
Figure imgf000014_0001
dans laquelle R représente le rayon sous charge de la roue, J représente l'inertie du moteur, W le régime moteur, τ est la constante de filtrage de la dérivée du régime moteur, Cme est le couple moyen effectif moteur et Rb est le rapport de la boîte de vitesses du véhicule.
6. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le train principal dudit véhicule est le train avant et en ce que la somme des efforts verticaux Fzpr exercés sur les roues dudit train principal est égale à : hMat L2Mg
L L dans laquelle h représente la hauteur du centre de gravité du véhicule, M représente la masse du véhicule, at l'accélération tangentielle du véhicule, L représente l'empattement, L2 représente la distance du centre de gravité au train arrière du véhicule, g représente l'accélération de la pesanteur.
7. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le train principal dudit véhicule est le train arrière et en ce que la somme des efforts verticaux Fzpr exercés sur les roues dudit train principal est égale à :
_ hMat L1Mg
dans laquelle h représente la hauteur du centre de gravité du véhicule, M représente la masse du véhicule, at l'accélération tangentielle du véhicule, L représente l'empattement, Li représente la distance du centre de gravité au train avant du véhicule, g représente l'accélération de la pesanteur.
8. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de récupération des données concernant le couple moteur, le rapport de la boîte de vitesses, le régime moteur, l'accélération longitudinale et l'accélération latérale du véhicule, la vitesse des roues avant et arrière du véhicule, le rayon de braquage et la vitesse du véhicule.
9. Procédé de commande de la répartition du couple moteur, fourni par le groupe motopropulseur d'un véhicule à quatre roues motrices, entre les trains avant et arrière de ce véhicule, l'un de ces trains étant le train principal, l'autre le train secondaire, caractérisé en ce qu'il consiste à - calculer le potentiel μ utilisé par le train principal au moment du décollage dudit véhicule, qui correspond au rapport entre l'effort longitudinal Fx qui s'exerce sur ledit véhicule et la somme des efforts verticaux Fzpr exercés sur les roues dudit train principal,
- calculer une consigne de couple dit "d'anticipation" à transférer sur le train secondaire pour anticiper le glissement du train principal,
- comparer ledit potentiel μ avec une valeur de seuil d, et délivrer un signal de commande à l'actionneur électro-mécanique (2) dudit véhicule, de façon à :
• activer ledit actionneur (2) pour que celui-ci délivre ledit couple d'anticipation au train secondaire, lorsque ledit potentiel μ est supérieur audit seuil d,
• désactiver l'actionneur (2) pour que le couple transmis au train secondaire soit nul, lorsque ledit potentiel μ est inférieur ou égal audit seuil d.
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