WO2021156566A1 - Procédé de contrôle d'un système de direction assistée permettant de limiter un courant d'alimentation physique d'un moteur d'assistance lors d'un choc mécanique entre une crémaillère et une butée mécanique - Google Patents

Procédé de contrôle d'un système de direction assistée permettant de limiter un courant d'alimentation physique d'un moteur d'assistance lors d'un choc mécanique entre une crémaillère et une butée mécanique Download PDF

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WO2021156566A1
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supply current
control method
rack
shock
power steering
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PCT/FR2021/050191
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Arnaud Bouchet
Ghislain PONCET
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Jtekt Europe
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0469—End-of-stroke control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input

Definitions

  • TITLE Method for controlling an assisted steering system making it possible to limit a physical supply current of an assistance motor during a mechanical impact between a rack and a mechanical stop.
  • the invention relates to the field of power-assisted steering systems for a vehicle and more particularly to a control method limiting a physical supply current to an assistance motor during an impact between a rack and a mechanical stop.
  • a steering system comprises several elements including said steering wheel connected to a steering column, a rack, and two wheels each connected to a link.
  • the rack is the part making it possible to connect the steering wheel, via the steering column, to the wheels, via the connecting rods; that is to say that the rack transforms the forces exerted by the driver on the steering wheel into a rotation of the wheels of the vehicle.
  • the rack is movable in translation between two mechanical stops determining a first extreme position and a second extreme position of the rack.
  • An electric power assisted steering system in a vehicle uses an assistance motor, driven by a steering computer, to reduce the effort required by the driver on the steering wheel to turn the wheels of the vehicle.
  • the steering computer determines an assistance torque, hereinafter called the target torque.
  • the steering computer determines a target supply current of the assistance motor on the basis of the target torque.
  • the physical supply current is the actual current flowing through the assist motor.
  • the physical supply current is not controllable because the stresses are not controllable. Only the setpoint supply current, which is a digital signal, can be controlled.
  • the assistance motor exerts an assistance force, that is to say a motor torque, on the rack.
  • the rack then performs a translational movement so as to turn the wheels.
  • the motor torque is substantially equal to the target torque
  • the physical supply current is substantially equal to the target supply current.
  • torque designates a digital or analog signal representing a torque except in the case of the engine torque which does indeed correspond to a physical torque.
  • the over-current phenomenon results, on the one hand, from the consequences of a large variation in the rack speed and, on the other hand, from the consequences of an increase in the flywheel torque.
  • the steering computer control parameter is called the parameter making it possible to check the performance, stability and robustness of the steering computer.
  • the control parameters set can be gains such as for example proportional, integral or derivative gains.
  • the object of the invention is to remedy all or part of the aforementioned drawbacks, and in particular in the absence of the angle of the steering wheel, by proposing a method for controlling a power-assisted steering system of a vehicle comprising at least one steering computer, at least one steering wheel, at least one assistance motor consuming a physical supply current and exerting a motor torque on at least one rack, a movement of the at least one rack being limited by at least one mechanical stop , said method being intended to limit the physical supply current of the at least one assistance motor during an impact between the at least one rack and the at least one mechanical stop, said control method comprising:
  • the at least one steering computer determines a target torque of the at least one assistance motor
  • control method in which the at least one steering computer determines the set supply current of the at least one assistance motor; characterized in that the control method also comprises:
  • a detection step in which the at least one steering computer detects an impact between the at least one rack and the at least one mechanical stop;
  • a protection step emitting a protected signal to the control step when a shock is detected, so that the setpoint supply current determined by the control step is less than a maximum setpoint supply current.
  • the detection step makes it possible to detect a shock situation in which the rack undergoes a significant deceleration, that is to say greater than a determined threshold. For this, the detection step performs a comparison of a parameter representative of the acceleration of the rack with a predetermined threshold of said parameter.
  • the predetermined threshold depends on the parameter but also on a technology of the stop, such as for example its material of realization, and the gear ratios or reduction gains of the power-assisted steering system.
  • the predetermined threshold is chosen so as to be much higher than all other operating situations of the rack such as for example a maneuver commanded by the driver or during a disturbance coming from a road on which the vehicle is traveling.
  • the method according to the invention allows this by limiting the setpoint supply current to a maximum setpoint supply current.
  • the protection stage emits a protected signal when a shock is detected.
  • the target torque is replaced and / or supplemented by the protected signal so that the target supply current of the assistance motor determined by the control step is less than a maximum target supply current.
  • the protected signal corresponds to a limited setpoint torque.
  • One of the solutions is to replace, when a shock is detected, the setpoint torque transmitted to the control step by a limited setpoint torque.
  • the limited target torque is a predetermined value of the target torque.
  • the limited setpoint torque makes it possible to deceive the steering computer during the control step in order to accelerate reaching a normal setpoint supply current without exceeding the maximum setpoint supply current.
  • the protected signal corresponds to at least one control parameter of the piloting step.
  • the protection step transmits to the control step a control parameter thereof.
  • the detection step emits a shock signal when a shock is detected.
  • the shock signal informs of a shock situation of the rack on the mechanical stop.
  • the shock signal can be emitted when a shock is detected or, conversely, be cut off when a shock is detected.
  • the protected signal depends on the shock signal.
  • the protected signal limiting the reference supply current of the assistance motor is only emitted when a shock is detected.
  • control method comprises a timing step receiving the shock signal and transmitting an application signal to the protection step.
  • the timing step determines how the emission of the protected signal is to be achieved while a shock is detected.
  • the protection step transmits the protected signal when the application signal is present.
  • the timing step comprises an application time corresponding to a period during which the protected signal is emitted after the detection of a shock.
  • the application time is a period during which the protected signal is emitted after the shock signal has been detected.
  • the application time ensures that when a shock is detected, the protected signal will be emitted long enough to avoid the phenomenon of overcurrent, without however exceeding a certain duration which could jeopardize the safety of the process.
  • the timing step comprises an exclusion time corresponding to a period during which the protected signal cannot be emitted after the detection of a shock.
  • the exclusion time is a period during which the protected signal cannot be transmitted.
  • the exclusion time follows the application time.
  • the exclusion time limits the number of times the protected signal will be transmitted during a period of time. In this way, the safety of the process is preserved.
  • the detection step detects an impact by means of an acceleration of the assistance motor.
  • the acceleration of the assistance motor is obtained by deriving the speed of the assistance motor which is an easily measurable datum. Acceleration exhibits faster dynamics than speed. Thus it is practical to detect a shock by means of an acceleration threshold.
  • the invention also relates to an assisted steering system of a vehicle making it possible to implement a control method according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a power steering system
  • FIG. 2 is a schematic representation of a method according to the invention.
  • FIG. 3 is a graph showing a speed of a steering motor during an impact
  • FIG. 4 is a graph showing acceleration of the steering motor upon impact
  • FIG. 5 is a graph showing an angle of a steering wheel upon impact
  • FIG. 6 is a graph representing a target torque and a driving torque of the steering motor during the impact in the absence of the method according to the invention
  • FIG. 7 is a graph showing a physical supply current of the steering motor upon impact in the absence of the method according to the invention and a maximum physical supply current
  • FIG. 8 is a graph representing the target torque and the driving torque of the steering motor during the impact in the presence of the method according to the invention.
  • FIG. 9 is a graph representing the physical supply current of the steering motor during the impact in the presence of the method according to the invention and the maximum physical supply current.
  • the invention relates to a method for managing a power-assisted steering system 1 for a vehicle 2, and more particularly for a motor vehicle 2 intended for transporting people.
  • said power-assisted steering system 1 comprises a steering wheel 3 which allows a driver to maneuver said power-assisted steering system 1 by exerting a force, called “steering torque”. T3, on said flywheel 3.
  • the flywheel torque T3 is measured by means of a torque sensor 23.
  • Said flywheel 3 is preferably mounted on a steering column 4, guided in rotation on the vehicle 2, and which meshes, by means of a steering pinion 5, on a rack 6, which is itself guided in translation in a steering housing 7 fixed to said vehicle 2.
  • the ends of said rack 6 are each connected to a link 8, 9 connected to the knuckle holder of a steered wheel 10, 11, so that the longitudinal translational movement of the rack 6 makes it possible to modify the steering angle of the steered wheels.
  • An amplitude of the displacement of the rack 6 is limited by two mechanical stops B respectively positioned at a right end and a left end of the steering housing 7.
  • the steered wheels 10, 11 can moreover preferably also be driving wheels.
  • the assisted steering system 1 also comprises an assistance motor 12 intended to supply a motor torque T12, to assist the maneuvering of said assisted steering system 1.
  • the assistance motor 12 will preferably be an electric motor, with two operating directions, and preferably a rotary electric motor, of the brush or brushless type.
  • the assistance motor 12 can engage, where appropriate via a reduction gear type gearbox, or on the steering column 4 itself, to form a so-called “single pinion” mechanism, either directly on the steering rack 6, for example by means of a second pinion 13 separate from the steering pinion 5 which allows the steering column 4 to mesh with the rack 6, so as to form a so-called “toggle” mechanism.
  • double pinion as illustrated in FIG. 1, or even by means of a ball screw which cooperates with a corresponding thread of said rack 6, at a distance from said steering pinion 5.
  • the assisted steering system 1 also comprises a steering computer 20 which receives the flywheel torque T3 from the torque sensor 23 and which determines a setpoint supply current CM of the assistance motor 12.
  • a rotational speed ⁇ 12 of the assist motor 12 is determined by a motor speed or position sensor 24.
  • a control method 50 according to the invention, implemented by the steering computer 20, is described more precisely in FIG. 2.
  • the control method 50 comprises a determination step El in which the steering computer 20 determines a setpoint torque Ce.
  • the torque setpoint Ce corresponds to an assistance torque, and therefore to the motor torque T12, which must normally be applied by the assistance motor 12.
  • the control method 50 comprises a control step E2 in which the steering computer 20 determines the setpoint supply current CM of the assistance motor 12.
  • the steering computer 20 is degraded and / or disturbed.
  • the control method 50 comprises a detection step E3 in which the steering computer 20 detects an impact X between the rack 6 and a mechanical stop B.
  • the detection step E3 comprises a calculation phase PI of the value absolute acceleration
  • the detection step E3 comprises a marking phase P2 in which the absolute value of the acceleration
  • the method 50 considers that an impact X has occurred between the rack 6 and a mechanical stop B.
  • the detection step E3 then emits a signal of shock S.
  • the control method 50 also comprises a time delay step E4 which emits an application signal SA from the shock signal S so as to guarantee the safety of the control method 50. More specifically the time delay step E4 emits the signal. application SA during an application time Ta when a shock X is detected by the detection step E3, in other words when the shock signal S is emitted.
  • the application time Ta is less than 50 ms and preferably less than 10 ms.
  • the timing step E4 prevents transmission of the application signal SA during an exclusion time Te after the end of the application time Ta.
  • the exclusion time is less than 10 s and preferably less than 5 s.
  • the control method 50 comprises a protection step E5 which receives the setpoint torque Ce and the application signal SA and which sends a protected signal SP and the setpoint torque Ce to the control step E2 when the application signal SA is issued.
  • the protection step E5 does not interfere with the determination step El and only transmits the setpoint torque Ce.
  • the protected signal SP comprises a setpoint torque C3 limited to a predetermined value and a control parameter of the piloting step E2.
  • FIGS 3 to 9 illustrate certain parameters of the steering system 1 during an X impact occurring at 0.5s.
  • FIG. 3 represents the speed of rotation ⁇ 12 of the assistance motor 12 as a function of time T.
  • the shock X the speed of rotation ⁇ 12 decreases significantly. Indeed, the rack 6 is stopped in its movement by the stop B. Then the speed of rotation ⁇ 12 has a rebound before stabilizing at about 0.52s. The rebound is linked to a nature of the mechanical stop, that is to say its elasticity.
  • FIG. 4 represents the acceleration 012 of the assistance motor 12 as a function of time T. This is the derivative of the speed of rotation ⁇ 12. Thus, 012 acceleration decreases significantly to a minimum before recovering, rebounding and stabilizing at around 0.52s.
  • FIG. 5 represents a steering wheel angle Q3 of the steering wheel 3 as a function of time T. before the impact X, the driver turns the steering wheel 3, the steering wheel angle Q3 increases. During the impact, the elasticity of the stopper B allows the driver to turn the steering wheel further, the steering wheel angle Q3 increases a little further up to a maximum value of elasticity before stabilizing at a maximum rotation value of 540 °.
  • FIG. 6 illustrates the engine torque T12 and the setpoint torque Ce as a function of time T when the control method 50 according to the invention is not present in the steering computer 20.
  • the assistance motor 12 should achieve a motor torque T12 equal to 5.2Nm corresponding to the reference torque Ce.
  • the motor torque T12 supplied by the assistance motor 12 exhibits an increase then a decrease before stabilizing at the setpoint torque Ce. This phenomenon is linked to shock X.
  • FIG. 7 illustrates the AC physical supply current of the assistance motor 12 as a function of time T when the control method 50 according to the invention is not present in the steering computer 20.
  • the physical supply current CA presents a curve substantially similar to that of the motor torque T12 illustrated in figure 6. In other words, after shock X, the AC physical supply current increases sharply, exceeding the maximum AC max physical supply current then decreases before falling. stabilize. When increasing, the AC physical supply current goes through a maximum exceeding the maximum physical supply current CAm ax , which corresponds to an over-current phenomenon in the power steering system 1.
  • FIG. 8 illustrates the engine torque T12 as a function of time T when the control method 50 according to the invention is present in the steering computer 20.
  • the assistance motor 12 should produce an engine torque T12 having a operates as requested by the limited torque setpoint C3 emitted by the protection step E5.
  • the motor torque T12 supplied by the assistance motor 12 exhibits a very slight increase and then a decrease before increasing again to stabilize at the limited setpoint torque C3.
  • FIG. 8 also illustrates the application time Ta of the protected signal SP followed by the exclusion time Te during which the protected signal SP cannot be transmitted.
  • FIG. 9 illustrates the AC physical supply current of the assistance motor 12 as a function of time T when the control method 50 according to the invention is present in the steering computer 20.
  • the AC physical supply current has a curve substantially similar to that of the T12 engine torque.
  • control method 50 thus makes it possible to avoid the appearance of an overcurrent phenomenon without requiring knowledge of the flywheel angle Q3 of the flywheel 3.
  • the invention is not limited to the modes of. embodiment described and shown in the accompanying figures. Modifications remain possible, in particular from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without thereby departing from the scope of protection of the invention.

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Abstract

Procédé de contrôle (50) d'un système de direction assistée (1) d'un véhicule (2) destiné à limiter le courant d'alimentation physique (CA) de l'au moins un moteur d'assistance (12) lors d'un choc (X) entre au moins une crémaillère (6) et au moins une butée mécanique (B), ledit procédé de contrôle (50) comprenant : - une étape de détermination (E1) dans laquelle l'au moins un calculateur de direction (20) détermine un couple consigne (Cc) de l'au moins un moteur d'assistance (12); - une étape de pilotage (E2) dans laquelle l'au moins un calculateur de direction (20) détermine le courant d'alimentation consigne (CM) de l'au moins un moteur d'assistance (12); caractérisé en ce que le procédé de contrôle (50) comprend également : - une étape de détection (E3) dans laquelle l'au moins un calculateur de direction (20) détecte un choc (X) entre l'au moins une crémaillère (6) et l'au moins une butée mécanique (B); - une étape de protection (E5) émettant un signal protégé (SP) vers l'étape de pilotage (E2) lorsqu'un choc (X) est détecté, de sorte que le courant d'alimentation consigne (CM) déterminé par l'étape de pilotage (E2) soit inférieur à un courant d'alimentation consigne maximum.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de contrôle d'un système de direction assistée permettant de limiter un courant d'alimentation physique d'un moteur d'assistance lors d'un choc mécanique entre une crémaillère et une butée mécanique.
L'invention concerne le domaine des systèmes de direction assistée d'un véhicule et plus particulièrement un procédé de contrôle limitant un courant d'alimentation physique d'un moteur d'assistance lors d'un choc entre une crémaillère et une butée mécanique.
Un système de direction d'un véhicule a pour objet de permettre à un conducteur de contrôler une trajectoire du véhicule en exerçant un effort sur un volant. Généralement, un système de direction comprend plusieurs éléments dont ledit volant relié à une colonne de direction, une crémaillère, et deux roues chacune reliée à une biellette. La crémaillère est la pièce permettant de relier le volant, via la colonne de direction, aux roues, via les biellettes ; c'est-à-dire que la crémaillère transforme les efforts exercés par le conducteur sur le volant en une rotation des roues du véhicule. La crémaillère est mobile en translation entre deux butées mécaniques déterminant une première position extrême et une seconde position extrême de la crémaillère.
Un système de direction assistée électrique d'un véhicule fait appel à un moteur d'assistance, piloté par un calculateur de direction, pour réduire les efforts à fournir par le conducteur sur le volant pour tourner les roues du véhicule. Notamment en fonction des efforts exercés sur le volant, c'est-à-dire le couple volant, le calculateur de direction détermine un couple d'assistance, par la suite appelé couple consigne. Ensuite, le calculateur de direction détermine un courant d'alimentation consigne du moteur d'assistance sur la base du couple consigne. A partir du courant d'alimentation consigne et des contraintes s'exerçant sur le moteur d'assistance, ce dernier consomme un courant d'alimentation physique. En d'autres termes, le courant d'alimentation physique est le courant réel circulant dans le moteur d'assistance. Le courant d'alimentation physique n'est pas contrôlable car les contraintes ne sont pas contrôlables. Seul le courant d'alimentation consigne qui est un signal numérique est contrôlable.
Enfin, le moteur d'assistance exerce un effort d'assistance, c'est-à-dire un couple moteur, sur la crémaillère. La crémaillère réalise alors un mouvement de translation de manière à faire tourner les roues. Dans le cas d'un bon fonctionnement, le couple moteur est sensiblement égal au couple consigne, et le courant d'alimentation physique est sensiblement égal au courant d'alimentation consigne.
Dans la suite de la description, le terme « couple » désigne un signal numérique ou analogique représentant un couple sauf dans le cas du couple moteur qui correspond bien à un couple physique.
Lorsque la crémaillère est proche d'une butée mécanique, un couple volant supplémentaire de la part du conducteur amène la crémaillère en contact avec ladite butée mécanique. Lorsque ledit couple volant supplémentaire est élevé, le couple consigne est également important augmentant ou maintenant une vitesse d'approche de la crémaillère jusqu'à produire un choc mécanique avec butée. Le choc mécanique expose le système de direction assistée à un phénomène de sur-courant, c'est-à-dire une augmentation rapide du courant d'alimentation physique du moteur d'assistance au-delà d'un courant d'alimentation physique maximum, dégradant le calculateur de direction et/ou perturbant la surveillance du bon fonctionnement de ce dernier.
Plus précisément, le phénomène de sur-courant résulte d'une part, des conséquences d'une forte variation de la vitesse crémaillère et d'autre part, des conséquences d'une augmentation du couple volant.
Lors d'une forte variation de la vitesse crémaillère, correspondant à une décélération de la vitesse crémaillère lors du choc, les conséquences sont une chute soudaine de la force contre électromotrice au borne du moteur d'assistance ce qui est perçue comme une perturbation de tension non compensée qui finalement augmente le courant d'alimentation physique.
Il existe une solution connue permettant de contrer les conséquences d'une forte variation de la vitesse crémaillère en modifiant des paramètres de contrôle du calculateur de direction de sorte à anticiper et rejeter ces perturbations de tension. On appel paramètre de contrôle du calculateur de direction, les paramètres permettant de contrôler une performance, une stabilité et une robustesse du calculateur de direction. Dans le cas d'un asservissement en boucle fermée, les paramètres de contrôle réglés peuvent être des gains comme par exemple des gains proportionnels, intégral ou dérivés.
Cependant, cette solution engendre des effets de bords non souhaités tels qu'une diminution de la robustesse et de marges de stabilité du système de direction.
Les conséquences de l'augmentation du couple volant sont liés au choc mécanique. En effet, la crémaillère étant reliée au volant par la colonne de direction, un arrêt brutal de la crémaillère entraîne un couple volant important, donc une augmentation du couple consigne, qui induit une augmentation du courant d'alimentation consigne et finalement une augmentation du courant d'alimentation physique du moteur d'assistance.
Il existe des solutions permettant de réduire le choc mécanique entre la crémaillère et une butée mécanique en diminuant le couple consigne à l'approche de ladite butée mécanique. Cette solution, bien qu'efficace, nécessite de connaître un angle du volant ce qui n'est pas le cas dans tous les systèmes de direction.
L'invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités, et notamment en l'absence de l'angle du volant, en proposant un procédé de contrôle d'un système de direction assistée d'un véhicule comprenant au moins un calculateur de direction, au moins un volant, au moins un moteur d'assistance consommant un courant d'alimentation physique et exerçant un couple moteur sur au moins une crémaillère, un mouvement de l'au moins une crémaillère étant limité parau moins une butée mécanique, ledit procédé étant destiné à limiter le courant d'alimentation physique de l'au moins un moteur d'assistance lors d'un choc entre l'au moins une crémaillère et l'au moins une butée mécanique, ledit procédé de contrôle comprenant :
- une étape de détermination dans laquelle l'au moins un calculateur de direction détermine un couple consigne de l'au moins un moteur d'assistance;
- une étape de pilotage dans laquelle l'au moins un calculateur de direction détermine le courant d'alimentation consigne de l'au moins un moteur d'assistance ; caractérisé en ce que le procédé de contrôle comprend également :
- une étape de détection dans laquelle l'au moins un calculateur de direction détecte un choc entre l'au moins une crémaillère et l'au moins une butée mécanique;
- une étape de protection émettant un signal protégé vers l'étape de pilotage lorsqu'un choc est détecté, de sorte que le courant d'alimentation consigne déterminé par l'étape de pilotage soit inférieur à un courant d'alimentation consigne maximum.
L'étape de détection permet de détecter une situation de choc dans laquelle la crémaillère subit une décélération importante, c'est-à-dire supérieure à un seuil déterminé. Pour cela, l'étape de détection réalise une comparaison d'un paramètre représentatif de l'accélération de la crémaillère avec un seuil prédéterminé dudit paramètre.
Le seuil prédéterminé dépend du paramètre mais aussi d'une technologie de la butée, comme par exemple son matériau de réalisation, et des démultiplications ou gains de réduction du système de direction assistée. Le seuil prédéterminé est choisi de manière à être bien supérieur à toutes autres situations de fonctionnement de la crémaillère comme par exemple une manœuvre commandée par le conducteur ou lors d'une perturbation venant d'une route sur laquelle circule le véhicule.
Il existe plusieurs manières de s'assurer que le courant d'alimentation physique ne dépassera pas un courant d'alimentation physique maximum. Le procédé selon l'invention permet cela en limitant le courant d'alimentation consigne à un courant d'alimentation consigne maximum.
L'étape de protection émet un signal protégé lorsqu'un choc est détecté. Autrement dit, le couple consigne est remplacé et/ou complété par le signal protégé de manière à ce que le courant d'alimentation consigne du moteur d'assistance déterminé par l'étape de pilotage soit inférieur à un courant d'alimentation consigne maximum.
Ainsi, les conséquences d'une forte variation de la vitesse crémaillère entraînant une chute brusque de la force contre électromotrice et les conséquences de l'augmentation du couple volantsont indirectement compensée par une réduction du courant d'alimentation consigne, ce qui permet une diminution du courant d'alimentation physique circulant dans le moteur d'assistance. Le phénomène de sur-courant est donc évité.
Selon une caractéristique de l'invention, le signal protégé correspond à un couple consigne limité.
Il existe plusieurs manières de s'assurer que le courant d'alimentation consigne ne dépassera pas le courant d'alimentation consigne maximum. L'une des solutions est de remplacer, lorsque qu'un choc est détecté, le couple consigne transmis à l'étape de pilotage par un couple consigne limité. Le couple consigne limité est une valeur prédéterminée du couple consigne.
Ainsi, le couple consigne limité permet de leurrer le calculateur de direction lors de l'étape de pilotage afin d'accélérer une atteinte d'un courant d'alimentation consigne normal sans dépasser le courant d'alimentation consigne maximum.
Selon une caractéristique de l'invention, le signal protégé correspond à au moins un paramètre de contrôle de l'étape de pilotage.
Lorsque qu'un choc est détecté, l'étape de protection transmet à l'étape de pilotage un paramètre de contrôle de celle-ci.
Ainsi, pendant une durée limitée et dans la situation particulière d'un choc, les conséquences d'une forte variation de la vitesse crémaillère sont atténués en modifiant au moins un paramètre de contrôle du calculateur de direction. De cette manière, il est possible d'accélérer une atteinte d'un courant d'alimentation physique normal sans dépasser le courant d'alimentation physique maximum. Comme la modification du paramètre de contrôle est réalisé de manière très limitée dans le temps, il n'y a pas d'effet de bords perceptibles par le conducteur du véhicule. Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de détection émet un signal de choc lorsqu'un choc est détecté.
Ainsi le signal de choc informe d'une situation de choc de la crémaillère sur la butée mécanique.
Le signal de choc peut être émis lorsqu'un choc est détecté ou, à l'inverse, être coupé lorsqu'un choc est détecté.
Selon une caractéristique de l'invention, le signal protégé dépend du signal de choc. Ainsi le signal protégé limitant le courant d'alimentation consigne du moteur d'assistance n'est émis que lorsqu'un choc est détecté.
Selon une caractéristique de l'invention, le procédé de contrôle comprend une étape de temporisation recevant le signal de choc et émettant un signal d'application vers l'étape de protection.
L'étape de temporisation détermine comment l'émission du signal protégé doit être réalisé alors qu'un choc est détecté.
En effet, si le signal protégé est émis de manière erratique, suite à une défaillance par exemple, cela peut dégrader la sûreté du procédé.
Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de protection émet le signal protégé lorsque le signal d'application est présent.
Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de temporisation comprend un temps d'application correspondant à une période pendant laquelle le signal protégé est émis après la détection d'un choc.
Le temps d'application est une durée pendant laquelle le signal protégé est émis après que le signal de choc a été détecté.
Ainsi le temps d'application assure que lorsqu'un choc est détecté, le signal protégé sera émis suffisamment longtemps pour éviter le phénomène de sur-courant, sans toutefois dépasser une certaine durée qui pourrait remettre en cause la sûreté du procédé.
Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de temporisation comprend un temps d'exclusion correspondant à une période pendant laquelle le signal protégé ne peut pas être émis après la détection d'un choc.
Le temps d'exclusion est une durée pendant laquelle le signal protégé ne peut pas être émis. Le temps d'exclusion suit le temps d'application.
Ainsi le temps d'exclusion limite le nombre de fois que le signal protégé sera émis pendant une période de temps. De cette manière, la sûreté du procédé est préservée. Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de détection détecte un choc au moyen d'une accélération du moteur d'assistance.
L'accélération du moteur d'assistance est obtenue par dérivation de la vitesse du moteur d'assistance qui est une donnée facilement mesurable. L'accélération présente une dynamique plus rapide que la vitesse. Ainsi il est pratique de détecter un choc au moyen d'un seuil d'accélération.
L'invention porte également sur un système de direction assistée d'un véhicule permettant de mettre en œuvre un procédé de contrôle selon l'invention.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation selon la présente invention, donné à titre d'exemple non limitatif et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
[Fig. 1] est une représentation schématique d'un système de direction assistée ;
[Fig. 2] est une représentation schématique d'un procédé selon l'invention ;
[Fig. 3] est un graphique représentant une vitesse d'un moteur de direction lors d'un choc ;
[Fig. 4] est un graphique représentant une accélération du moteur de direction lors du choc ;
[Fig. 5] est un graphique représentant un angle d'un volant lors du choc ;
[Fig. 6] est un graphique représentant un couple consigne et un couple moteur du moteur de direction lors du choc en l'absence du procédé selon l'invention ;
[Fig. 7] est un graphique représentant un courant d'alimentation physique du moteur de direction lors du choc en l'absence du procédé selon l'invention et un courant d'alimentation physique maximum;
[Fig. 8] est un graphique représentant le couple consigne et le couple moteur du moteur de direction lors du choc en présence du procédé selon l'invention ;
[Fig. 9] est un graphique représentant le courant d'alimentation physique du moteur de direction lors du choc en présence du procédé selon l'invention et le courant d'alimentation physique maximum.
L'invention concerne un procédé de gestion d'un système 1 de direction assistée pour un véhicule 2, et plus particulièrement pour un véhicule 2 automobile destiné au transport de personnes.
De façon connue en soi, et tel que cela est visible sur la figure 1, ledit système de direction assistée 1 comprend un volant 3 qui permet à un conducteur de manœuvrer ledit système de direction assistée 1 en exerçant un effort, dit « couple volant » T3, sur ledit volant 3. Le couple volant T3 est mesuré au moyen d'un capteur de couple 23. Ledit volant 3 est de préférence monté sur une colonne de direction 4, guidée en rotation sur le véhicule 2, et qui engrène, au moyen d'un pignon de direction 5, sur une crémaillère 6, qui est elle-même guidée en translation dans un carter de direction 7 fixé audit véhicule 2.
De préférence, les extrémités de ladite crémaillère 6 sont reliées chacune à une biellette 8, 9 raccordée au porte-fusée d'une roue directrice 10, 11, de telle sorte que le déplacement longitudinal en translation de la crémaillère 6 permet de modifier l'angle de braquage des roues directrices. Une amplitude du déplacement de la crémaillère 6 est limitée par deux butées mécaniques B respectivement positionnées à une extrémité droite et une extrémité gauche du carter de direction 7.
Les roues directrices 10, 11 peuvent par ailleurs de préférence être également des roues motrices.
Le système de direction assistée 1 comprend également un moteur d'assistance 12 destiné à fournir un couple moteur T12, pour assister la manœuvre dudit système de direction assistée 1.
Le moteur d'assistance 12 sera de préférence un moteur électrique, à double sens de fonctionnement, et préférentiellement un moteur électrique rotatif, de type brush ou brushless.
Le moteur d'assistance 12 peut venir en prise, le cas échéant par l'intermédiaire d'un réducteur de type réducteur à engrenage, soit sur la colonne de direction 4 elle-même, pour former un mécanisme dit « à simple pignon », soit directement sur la crémaillère de direction 6, au moyen par exemple d'un second pignon 13 distinct du pignon de direction 5 qui permet à la colonne de direction 4 d'engrener sur la crémaillère 6, de sorte à former un mécanisme dit « à double pignon », tel que cela est illustré sur la figure 1, ou bien encore au moyen d'une vis à billes qui coopère avec un filetage correspondant de ladite crémaillère 6, à distance dudit pignon de direction 5.
Le système de direction assistée 1 comprend également un calculateur de direction 20 qui reçoit le couple volant T3 du capteur de couple 23 et qui détermine un courant d'alimentation consigne CM du moteur d'assistance 12.
En outre, une vitesse de rotation Ô12 du moteur d'assistance 12 est déterminée par un capteur de vitesse 24 ou de position moteur.
Un procédé de contrôle 50 selon l'invention, mis en œuvre par le calculateur de direction 20, est décrit plus précisément en figure 2.
Le procédé de contrôle 50 comprend une étape de détermination El dans laquelle le calculateur de direction 20 détermine un couple consigne Ce. Le couple consigne Ce correspond à un couple d'assistance, et donc au couple moteur T12, devant normalement être appliqué par le moteur d'assistance 12.
Le procédé de contrôle 50 comprend une étape de pilotage E2 dans laquelle le calculateur de direction 20 détermine le courant d'alimentation consigne CM du moteur d'assistance 12.
A partir du courant d'alimentation consigne CM et des contraintes s'exerçant sur le moteur d'assistance 12, ce dernier consomme un courant d'alimentation physique CA. Lorsque le courant d'alimentation physique CA du moteur d'assistance 12 est supérieur à un courant d'alimentation physique maximum CAmax, le calculateur de direction 20 est dégradé et/ou perturbé.
Le procédé de contrôle 50 comprend une étape de détection E3 dans laquelle le calculateur de direction 20 détecte un choc X entre la crémaillère 6 et une butée mécanique B. Pour cela, l'étape de détection E3 comprend une phase de calcul PI de la valeur absolue de l'accélération | Q 121 du moteur d'assistance 12 à partir de la dérivation de la vitesse de rotation Ô12 du moteur d'assistance 12. Puis l'étape de détection E3 comprend une phase de repérage P2 dans laquelle la valeur absolue de l'accélération | Q1 1 du moteur d'assistance 12 est comparée avec un seuil prédéfini. Lorsque laquelle la valeur absolue de l'accélération | Q1 1 du moteur d'assistance 12 dépasse le seuil prédéfini, le procédé 50 selon l'invention considère qu'un choc X a eu lieu entre la crémaillère 6 et une butée mécanique B. L'étape de détection E3 émet alors un signal de choc S.
Le procédé de contrôle 50 comprend également une étape de temporisation E4 qui émet un signal d'application SA à partir du signal de choc S de sorte à garantir une sûreté du procédé de contrôle 50. Plus précisément l'étape de temporisation E4 émet le signal d'application SA pendant un temps d'application Ta lorsqu'un choc X est détecté par l'étape de détection E3, autrement dit lorsque le signal de choc S est émis. Le temps d'application Ta est inférieur à 50ms et préférentiellement inférieur à 10ms. En outre, l'étape de temporisation E4 empêche une émission du signal d'application SA pendant un temps d'exclusion Te après la fin du temps d'application Ta. Le temps d'exclusion est inférieur à 10s et préférentiellement inférieur à 5s.
Le procédé de contrôle 50 comprend une étape de protection E5 qui reçoit le couple consigne Ce et le signal d'application SA et qui émet un signal protégé SP et le couple consigne Ce vers l'étape de pilotage E2 lorsque le signal d'application SA est émis. Lorsque le signal d'application SA est absent, l'étape de protection E5 n'interfère pas avec l'étape de détermination El et transmet uniquement le couple consigne Ce. Le signal protégé SP comprend un couple consigne limité C3 à une valeur prédéterminée et un paramètre de contrôle de l'étape de pilotage E2.
Les figures 3 à 9 illustrent certains paramètre du système de direction 1 lors d'un choc X se produisant à 0.5s.
La figure 3 représente la vitesse de rotation Ô12 du moteur d'assistance 12 en fonction du temps T. Lors du choc X, la vitesse de rotation Ô12 diminue de manière importante,. En effet, la crémaillière 6 est stoppée dans son mouvement par la butée B. Puis la vitesse de rotation Ô12 présente un rebond avant de se stabilise à environ 0.52s. Le rebond est lié à une nature de la butée mécanique, c'est-à-dire son élasticité.
La figure 4 représente l'accélération 012 du moteur d'assistance 12 en fonction du temps T. Il s'agit de la dérivée de la vitesse de rotation Ô12. Ainsi, l'accélération 012 diminue de manière importante jusqu'à un minimum avant de remonter, de présenter un rebond et de se stabiliser à environ 0.52s.
La figure 5 représente un angle volant Q3 du volant 3 en fonction du temps T. avant le choc X, le conducteur tourne le volant 3, l'angle volant Q3 augmente. Lors du choc, l'élasticité de la butée B permet au conducteur de tourner encore le volant, l'angle volant Q3 augmente encore un peu jusqu'à une valeur maximale d'élasticité avant de se stabiliser à une valeur maximale de rotation de 540°.
La figure 6 illustre le couple moteur T12 et le couple consigne Ce en fonction du temps T lorsque le procédé de contrôle 50 selon l'invention n'est pas présent dans le calculateur de direction 20. Dans la figure 6, le moteur d'assistance 12 devrait réaliser un couple moteur T12 égal à 5.2N.m correspondant au couple consigne Ce. Cependant, le couple moteur T12 fourni par le moteur d'assistance 12 présente une augmentation puis une diminution avant de se stabiliser au couple consigne Ce. Ce phénomène est lié au choc X.
La figure 7 illustre le courant d'alimentation physique CA du moteur d'assistance 12 en fonction du temps T lorsque le procédé de contrôle 50 selon l'invention n'est pas présent dans le calculateur de direction 20. Le courant d'alimentation physqiue CA présente une courbe sensiblement similaire à celle du couple moteur T12 illustré en figure 6. Autrement dit, après le choc X, le courant d'alimentation physique CA augmente fortement, dépassant le courant d'alimentation physique maximum CAmax puis diminue avant de se stabiliser. Lors de l'augmentation, le courant d'alimentation physique CA passe par un maximum dépassant le courant d'alimentation physique maximum CAmax, ce qui correspond à un phénomène de sur-courant dans le système de direction assistée 1. La figure 8 illustre le couple moteur T12 en fonction du temps T lorsque le procédé de contrôle 50 selon l'invention est présent dans le calculateur de direction 20. Dans ce cas, le moteur d'assistance 12 devrait réaliser un couple moteur T12 présentant une marche comme cela est demandé par le couple consigne limité C3 émis par l'étape de protection E5. De cette manière, le couple moteur T12 fourni par le moteur d'assistance 12 présente une très légère augmentation puis une diminution avant de ré-augmenter pour se stabiliser au couple consigne limité C3. La figure 8 illustre également le temps d'application Ta du signal protégé SP suivi du temps d'exclusion Te pendant lequel le signal protégé SP ne peut pas être émis. La figure 9 illustre le courant d'alimentation physique CA du moteur d'assistance 12 en fonction du temps T lorsque le procédé de contrôle 50 selon l'invention est présent dans le calculateur de direction 20. Le courant d'alimentation physique CA présente une courbe sensiblement similaire à celle du couple moteur T12. Autrement dit, après le choc X, le courant d'alimentation physique CA présente une très légère augmentation mais décroît rapidement grâce à une réduction quasi simultanée du courant d'alimentation consigne CM. De cette manière, le dépassement du courant d'alimentation physique maximum CAmax est quasi inexistant et le phénomène de sur courant n'apparaît pas.
Le procédé de contrôle 50 selon l'invention permet ainsi d'éviter l'apparition d'un phénomène de sur-courant sans nécessiter de connaître angle volant Q3 du volant 3. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle (50) d'un système de direction assistée (1) d'un véhicule (2) comprenant au moins un calculateur de direction (20), au moins un volant (3), au moins un moteur d'assistance (12) consommant un courant d'alimentation physique (CA) et exerçant un couple moteur (T12) sur au moins une crémaillère (6), un mouvement de l'au moins une crémaillère (6) étant limité par au moins une butée mécanique (B), ledit procédé (50) étant destiné à limiter le courant d'alimentation physique (CA) de l'au moins un moteur d'assistance (12) lors d'un choc (X) entre l'au moins une crémaillère (6) et l'au moins une butée mécanique (B), ledit procédé de contrôle (50) comprenant :
- une étape de détermination (El) dans laquelle l'au moins un calculateur de direction (20) détermine un couple consigne (Ce) de l'au moins un moteur d'assistance (12);
- une étape de pilotage (E2) dans laquelle l'au moins un calculateur de direction (20) détermine le courant d'alimentation consigne (CM) de l'au moins un moteur d'assistance (12) ; caractérisé en ce que le procédé de contrôle (50) comprend également :
- une étape de détection (E3) dans laquelle l'au moins un calculateur de direction (20) détecte un choc (X) entre l'au moins une crémaillère (6) et l'au moins une butée mécanique (B);
- une étape de protection (E5) émettant un signal protégé (SP) vers l'étape de pilotage (E2) lorsqu'un choc (X) est détecté, de sorte que le courant d'alimentation consigne (CM) déterminé par l'étape de pilotage (E2) soit inférieur à un courant d'alimentation consigne maximum.
2. Procédé de contrôle (50) selon la revendication 1, dans lequel le signal protégé (SP) correspond à un couple consigne limité (C3).
3. Procédé de contrôle (50) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le signal protégé (SP) correspond à au moins un paramètre de contrôle de l'étape de pilotage (E2).
4. Procédé de contrôle (50) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de détection (E2) émet un signal de choc (S) lorsqu'un choc (X) est détecté.
5. Procédé de contrôle (50) selon la revendication 4, dans lequel le signal protégé (SP) dépend du signal de choc (S).
6. Procédé de contrôle (50) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, comprenant une étape de temporisation (E4) recevant le signal de choc (S) et émettant un signal d'application (SA) vers l'étape de protection (E5).
7. Procédé de contrôle (50) selon la revendication 6, dans lequel l'étape de temporisation (E5) comprend un temps d'application (Ta) correspondant à une période pendant laquelle le signal protégé (SP) est émis après la détection d'un choc (X).
8. Procédé de contrôle (50) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel l'étape de temporisation (E5) comprend un temps d'exclusion (Te) correspondant à une période pendant laquelle le signal protégé (SP) ne peut pas être émis après la détection d'un choc (X).
9. Procédé de contrôle (50) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de détection (E3) détecte un choc (X) au moyen d'une accélération (Q12) du moteur d'assistance (12).
10. Système de direction assistée (1) d'un véhicule (2) permettant de mettre en œuvre un procédé de contrôle (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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