Véhicule avec commande d'organes à couple négatif pour la régulation de sa propre dynamique.Vehicle with negative torque control for the regulation of its own dynamics.
L'invention concerne un véhicule automobile à roues pourvu d'un dispositif de commande destiné à réguler la dynamique longitudinale du véhicule, comme par exemple la vitesse. Classiquement, un véhicule automobile utilisant un système automatique de transmission pour réguler sa vitesse, agit par une augmentation de l'alimentation en carburant du moteur pour la régulation en côte, et par le frein moteur pour la régulation en descente.The invention relates to a motor vehicle with wheels provided with a control device for regulating the longitudinal dynamics of the vehicle, such as speed. Conventionally, a motor vehicle using an automatic transmission system to regulate its speed, acts by an increase in the engine fuel supply for coast control, and by the engine brake for downhill regulation.
Il est bien connu que la capacité de régulation par frein moteur en descente, pour un rapport de transmission fixé, est très réduite par rapport à la régulation en montée et que le seul degré de liberté consistant à changer le rapport de transmission de la boîte, lorsqu'il s'agit d'une boîte pilotée, présente des désagréments tels que du bruit créé par une augmentation du régime du moteur et des à-coups lors d'un changement du rapport de trans- mission.It is well known that the downhill engine brake control capacity, for a fixed transmission ratio, is very small compared to the uphill control and that the only degree of freedom of changing the transmission ratio of the gearbox, in the case of a piloted gearbox, there are inconveniences such as noise created by an increase in the engine speed and jolts during a change in the transmission ratio.
Il est connu également qu'une utilisation des freins de roues pour assister le frein moteur doit rester exceptionnelle et qu'une telle utilisation ne garantit pas non plus une régulation en douceur de la vitesse du véhicule en descente. Le problème technique posé est donc l'insuffisance du frein moteur à réguler efficacement et en douceur la vitesse d'un véhicule automobile en descente.It is also known that use of the wheel brakes to assist the engine brake must remain exceptional and that such use does not guarantee a smooth regulation of the speed of the vehicle downhill. The technical problem is therefore the lack of the engine brake to effectively and smoothly regulate the speed of a motor vehicle downhill.
Le but de l'invention est donc de permettre d'améliorer l'efficacité de la régulation de la vitesse du véhicule en décélération. A cet effet, l'invention a pour objet un véhicule automobile à roues destiné à réguler une dynamique longitudinale notamment la vitesse comprenant :The object of the invention is therefore to improve the efficiency of the regulation of the vehicle speed during deceleration. For this purpose, the subject of the invention is a wheeled motor vehicle intended to regulate a longitudinal dynamic, notably the speed comprising:
- une centrale de commande ;- a control unit;
- un moteur à combustion interne ; - une entrée pour un couple résistif ;an internal combustion engine; an input for a resistive torque;
- un dispositif de freinage des roues porté par un arbre de roue ;
- au moins un organe à couple négatif, externe au moteur et au dispositif de freinage des roues, apte à accroître le couple résistif du moteur, par action sur le moteur ;a braking device for the wheels carried by a wheel shaft; - At least one negative torque member, external to the motor and the wheel braking device, adapted to increase the resistive torque of the motor, by action on the motor;
- au moins un dispositif de pilotage associé à le ou chaque organe à couple négatif permettant d'activer le couplage du ou de chaque organe à couplage négatif au moteur, pour l'entraînement de l'organe à couple négatif par le moteur, caractérisé en ce que la centrale de commande comprend des moyens de commande du ou de chaque dispositif de pilotage du ou de chaque organe à couple négatif actionné en fonction de ladite entrée pour un couple résistif.at least one driving device associated with the or each negative torque member for activating the coupling of the or each negative coupling member to the motor, for driving the negative torque member by the motor, characterized in the control unit comprises means for controlling the or each control device of the or each negative-torque member actuated as a function of said input for a resistive torque.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le véhicule comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :According to particular embodiments, the vehicle comprises one or more of the following characteristics:
- le véhicule automobile comprend au moins deux organes à couple négatif, externes au moteur et au dispositif de freinage des roues, aptes à accroître le couple résistif du moteur, et les au moins deux organes à couple négatif sont commandables en fonction de ladite entrée pour un couple résistif ;the motor vehicle comprises at least two negative torque members, external to the motor and to the braking device of the wheels, capable of increasing the resistive torque of the motor, and the at least two negative torque members are controllable according to said input for a resistive couple;
- le ou chaque organe à couple négatif est un organe choisi dans le groupe consistant en un alternateur piloté, une charge couplée à un alter- nateur, un compresseur de climatisation, un ventilateur, un organe directement lié à un groupe motopropulseur et un dispositif à récupération d'énergie cinétique ;the or each negative torque member is a member selected from the group consisting of a controlled alternator, a load coupled to an alternator, an air conditioning compressor, a fan, a member directly connected to a powertrain and a device kinetic energy recovery;
- la centrale de commande comprend une unité d'allocation de consignes à couples négatif apte à : - recevoir ladite entrée pour un couple résistif ; et- The control unit comprises a negative torque setpoint allocation unit adapted to: - receive said input for a resistive torque; and
- déterminer une allocation de consignes de couples négatifs à fournir par les organes à couple négatif en fonction de ladite entrée et des états des organes à couple négatif ;determining an allocation of negative torque setpoints to be provided by the negative torque members as a function of said input and the states of the negative torque members;
- l'unité d'allocation des ressources à couple négatif est en outre apte à :the negative torque resource allocation unit is furthermore able to:
- recevoir une autorisation d'activation des organes à couple négatif en entrée ;
- recevoir des télémesures de paramètres d'état du ou de chaque organe à couple négatif en une entrée ; et- receive an authorization to activate negative input torque devices; receiving telemetry of state parameters of the or each negative-torque member at an input; and
- recevoir des télémesures de paramètres d'état du véhicule autres que les paramètres d'état des organes à couple négatif en une entrée ;receiving telemetry of vehicle state parameters other than the state parameters of the negative torque members into an input;
- la centrale de commande est apte à convertir les consignes allouées de couples négatifs à fournir par les organes à couple négatif en des consignes locales aptes à être traités directement et respectivement par les dispositifs de pilotage des organes à couple négatif selon un format local respectif ;the control unit is able to convert the setpoints allocated negative pairs to be provided by the negative torque members into local instructions able to be processed directly and respectively by the drive devices of the negative torque members according to a respective local format;
- les consignes locales sont des grandeurs numériques ou analogiques.- the local instructions are digital or analog quantities.
- le véhicule comprend au moins un dispositif de mesure locale, associé respectivement à la ou chaque organe à couple négatif, apte à : - mesurer le couple négatif exercé effectivement par l'organe de couple négatif associé ; etthe vehicle comprises at least one local measuring device, associated respectively with the or each negative-torque member, capable of: measuring the negative torque effectively exerted by the associated negative torque member; and
- envoyer à la centrale de commande une mesure locale selon le même format local de la consigne locale associé à l'organe à couple négatif , et - la centrale de commande est apte à recevoir la mesure locale, la comparer à la consigne locale, à élaborer une commande locale selon le format local à destination du dispositif de pilotage associé à l'organe à couple négatif.- send to the control unit a local measurement according to the same local format of the local instruction associated with the negative torque member, and - the control unit is able to receive the local measurement, compare it to the local instruction, to develop local control according to the local format for the driving device associated with the negative torque member.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple en se référant au dessin annexé, sur lequel la figure unique est un diagramme en bloc d'un véhicule automobile prévu pour réguler sa propre vitesse.The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example with reference to the appended drawing, in which the single figure is a block diagram of a motor vehicle intended to regulate its own speed.
Un véhicule automobile conçu pour réguler sa propre vitesse longitudinale est représenté de manière schématique dans la figure. Le véhi- cule automobile comprend des roues motrices 2 (une seule roue est représentée), entraînées par un moteur à combustion interne 4 au travers d'une chaîne de transmission 6 classique. Cette dernière comporte un arbre pri-
maire 8 en sortie du moteur 4, une boîte de transmission 10 à engrenages et un arbre secondaire 12 en sortie de la boîte de transmission 10.A motor vehicle designed to regulate its own longitudinal speed is shown schematically in the figure. The motor vehicle comprises drive wheels 2 (only one wheel is shown), driven by an internal combustion engine 4 through a conventional transmission chain 6. The latter comprises a primary tree mayor 8 at the output of the engine 4, a gearbox 10 and a secondary shaft 12 at the output of the gearbox 10.
Le moteur à combustion 4 est pourvu d'une entrée de commande moteur 14 servant à commander l'alimentation en carburant du moteur 4. Les roues 2 sont pourvues d'un dispositif de freinage 16 classique, ici des freins à disques, ayant une entrée de commande de frein 18 permettant de commander les freins 16.The combustion engine 4 is provided with a motor control input 14 for controlling the supply of fuel to the engine 4. The wheels 2 are provided with a conventional braking device 16, here disc brakes, having an input brake control unit 18 for controlling the brakes 16.
Le véhicule comprend également des organes auxiliaires entraînés par le moteur qui constituent des organes à couple négatif 22, 26, 28, 30, ici au nombre de quatre, permettant de contribuer à l'obtention d'un couple résistif, résistant au couple moteur des roues.The vehicle also comprises auxiliary members driven by the motor which constitute negative torque members 22, 26, 28, 30, here four in number, making it possible to contribute to obtaining a resistive torque, resistant to the driving torque of the motors. wheels.
Le premier organe à couple négatif est ici un ventilateur 22 servant à la ventilation d'un habitacle du véhicule. Le ventilateur 22 comprend de manière classique, une hélice et un moteur électrique d'entraînement non représentés. Le moteur électrique du ventilateur 22 est alimenté en énergie au travers d'un générateur de tension 24 par un premier alternateur, non représenté. Le premier alternateur est couplé à un arbre de l'ensemble formé par le moteur à combustion interne 4 et la chaîne de transmission 6. De plus, le moteur électrique est commandable en vitesse par son entrée d'alimentation en tension.The first negative torque member here is a fan 22 used for ventilation of a passenger compartment of the vehicle. The fan 22 comprises conventionally, a propeller and a drive motor not shown. The electric motor of the fan 22 is supplied with energy through a voltage generator 24 by a first alternator, not shown. The first alternator is coupled to a shaft of the assembly formed by the internal combustion engine 4 and the transmission chain 6. In addition, the electric motor is speed-controllable by its voltage supply input.
Le deuxième organe à couple négatif est un dispositif à récupération d'énergie cinétique 26, couplé à un deuxième alternateur, non représenté, servant à charger une batterie de traction électrique également non représentée. Le troisième organe à couple négatif est ici un compresseur de climatisation à pression de sortie réglable 28, permettant de comprimer un liquide du circuit de climatisation et ainsi accroître la capacité du liquide à extraire de la chaleur.The second negative torque member is a kinetic energy recovery device 26, coupled to a second alternator, not shown, for charging an electric traction battery also not shown. The third negative torque member here is an adjustable output pressure air conditioning compressor 28, for compressing a liquid of the air conditioning circuit and thus increase the capacity of the liquid to extract heat.
L'arbre du compresseur est directement relié à un arbre de l'ensemble formé par le moteur à combustion interne 4 et la chaîne de transmission 6.
Le quatrième organe à couple négatif est un jeu d'ampoules d'éclairages 30 à consommation constante alimenté par une batterie auxiliaire, non représentée ici couplée électriquement au deuxième alternateur.The compressor shaft is directly connected to a shaft of the assembly formed by the internal combustion engine 4 and the transmission chain 6. The fourth negative torque member is a set of constant consumption light bulbs 30 powered by an auxiliary battery, not shown here electrically coupled to the second alternator.
Chaque organe à couple négatif 22, 26, 28, 30 est commandé par un dispositif de pilotage d'organe à couple négatif, respectivement 24, 32, 34, 36.Each negative torque member 22, 26, 28, 30 is controlled by a negative torque member control device, respectively 24, 32, 34, 36.
Le premier dispositif de pilotage 24 d'organe, associé en l'espèce à l'organe accessoire 22, est ici le générateur de tension évoqué ci-dessus, alimenté par la premier alternateur. Le générateur de tension 24 est branché en sortie à l'entrée en alimentation du moteur électrique classique. La sortie en tension du générateur de tension 24 est commandable par une entrée auxiliaire 38 en tension.The first device control device 24, in this case associated with the accessory member 22, is here the voltage generator mentioned above, powered by the first alternator. The voltage generator 24 is connected at the output to the power input of the conventional electric motor. The voltage output of the voltage generator 24 is controllable by an auxiliary input 38 voltage.
Le deuxième dispositif de pilotage 32 d'organe, associé ici au dispositif de récupération d'énergie cinétique 26, est ici un premier relais commandable par une entrée 40 en tension, apte à connecter le deuxième alternateur à la batterie de traction électrique en fonction de la valeur de la tension d'entrée 40.The second device control device 32, here associated with the kinetic energy recovery device 26, is here a first relay controllable by a voltage input 40, able to connect the second alternator to the electric traction battery as a function of the value of the input voltage 40.
Le troisième dispositif de pilotage 34 d'organe, associé au compresseur de climatisation 28, comprend une électrovanne, commandée par une entrée 42 d'un signal numérique d'incrémentation/décrémentation de l'ouverture de la vanne.The third device control device 34, associated with the air conditioning compressor 28, comprises a solenoid valve, controlled by an input 42 of a digital signal for incrementation / decrementation of the opening of the valve.
Le quatrième dispositif de pilotage 36 d'organe, associé au jeu d'ampoules électriques 30, est ici un deuxième relais électromécanique, commandé par une entrée 44 en tension, apte à activer la connexion de Ii- gne d'alimentation à l'ensemble des ampoules.The fourth device control device 36, associated with the set of electric bulbs 30, here is a second electromechanical relay, controlled by a voltage input 44, able to activate the power supply connection to the assembly. light bulbs.
Les dispositifs de pilotage des organes à couple négatif 24, 32, 34, 36 sont commandés en entrée par une centrale de commande 46, en fonction d'une entrée 48 pour un couple résistif déterminé.The control devices of negative-torque members 24, 32, 34, 36 are input-controlled by a control unit 46, as a function of an input 48 for a determined resistive torque.
La centrale de commande 46 est aussi pourvue d'une première entrée 50 d'activation de commande, d'une deuxième entrée 52 de fourniture de paramètres d'état des organes à couple négatif et d'une troisième entrée 54 de fourniture de paramètres d'état du reste du véhicule, comme la vitesse et l'alimentation du moteur.
La centrale de commande 46 comprend une unité d'allocation 56 des consignes de couple négatif 22, 26, 28, 30 à fournir par les organes à couple négatif selon un algorithme (ou une cartographie ) prenant en compte des disponibilités et des capacités de couple négatif de chacun des organes 22, 26, 28, 30 ainsi que la demande de couples résistif à fournir en entrée 48.The control unit 46 is also provided with a first control activation input 50, a second input 52 for supplying state parameters of the negative-torque members and a third input 54 for supplying control parameters. status of the rest of the vehicle, such as speed and engine power. The control unit 46 comprises an allocation unit 56 of the negative torque setpoints 22, 26, 28, 30 to be provided by the negative torque members according to an algorithm (or mapping) taking into account availabilities and torque capacities. negative of each of the members 22, 26, 28, 30 as well as the resistive torque request to be input 48.
La centrale de commande 46 comprend de plus des unités de conversion 58, 60, 62, 64 des consignes, associées respectivement aux organes à couple négatif 22, 26, 28, 30 et issues de l'unité d'allocation 56, en des consignes locales, associées respectivement aux précédents organes, selon des formats locaux respectifs.The control unit 46 further comprises conversion units 58, 60, 62, 64 setpoints, respectively associated with the negative torque members 22, 26, 28, 30 and from the allocation unit 56, in instructions local, respectively associated with the previous organs, according to respective local formats.
Ici, le format local exigé à l'entrée 38 du générateur de tension 24 et déterminé par le premier convertisseur 58, est une tension analogique dont la valeur est comprise entre 0 et 9 volts. Le format local requis par le relais 32 déterminé et fourni par le deuxième convertisseur 60, est une impulsion en tension de 12 volts d'énergie suffisante pour faire commuter le relais 32.Here, the local format required at the input 38 of the voltage generator 24 and determined by the first converter 58, is an analog voltage whose value is between 0 and 9 volts. The local format required by the relay 32 determined and supplied by the second converter 60, is a voltage pulse of 12 volts of energy sufficient to switch the relay 32.
Le format local déterminé et fourni par le troisième convertisseur 62 en entrée de l'électrovanne se présente sous la forme d'un signal numé- rique TTL en entrée dite « série ».The local format determined and supplied by the third converter 62 at the input of the solenoid valve is in the form of a digital signal TTL at the input called "series".
Le format local déterminé par le quatrième convertisseur 64 au relais 36 est analogue à celui fourni par le deuxième convertisseur 32.The local format determined by the fourth converter 64 to the relay 36 is similar to that provided by the second converter 32.
Les consignes locales obtenues respectivement en sortie des convertisseurs 60 et 64 constituent des commandes directes, dites à boucle ouverte, des dispositifs de commande 32 et 36.The local setpoints respectively obtained at the output of the converters 60 and 64 constitute direct commands, called open-loop control devices 32 and 36.
Les consignes locales obtenues respectivement en sortie des convertisseurs 58 et 62 constituent des consignes locales fournies respectivement en entrée à des servomécanismes 66 et 68, intégrés dans la centrale de commande 46 et associés respectivement aux organes à couple négatif 22 et 30.The local setpoints respectively obtained at the output of the converters 58 and 62 constitute local setpoints respectively inputted to servomechanisms 66 and 68, integrated in the control unit 46 and associated respectively with the negative torque members 22 and 30.
Le dispositif de commande du véhicule comprend ici deux dispositifs de mesure locale 70, 80 des couples négatifs exercés effectivement et respectivement par les organes à couple négatif 22 et 30. Les dispositifs de
mesure permettent de fournir respectivement des signaux de mesure en entrée des servomécanismes 66 et 68.The vehicle control device here comprises two local measurement devices 70, 80 of the negative pairs actually exerted and respectively by the negative torque members 22 and 30. measurement can respectively provide measurement signals input servo mechanisms 66 and 68.
Le premier dispositif de mesure 70, associé à l'organe accessoire de ventilation 22 est ici un tachymètre suivi d'un convertisseur de format de mesure. Le deuxième dispositif de mesure 80, associé au compresseur de climatisation 28 est un capteur de position de l'ouverture de la vanne suivi d'un convertisseur de format de mesure.The first measuring device 70, associated with the accessory ventilation member 22, is here a tachometer followed by a measurement format converter. The second measuring device 80, associated with the air conditioning compressor 28 is a position sensor of the opening of the valve followed by a measurement format converter.
En fonctionnement, le véhicule est en descente et son alimentation en carburant est alors coupé. Un ordre de fourniture de couple résistif est fourni en entrée 48 de la centrale de commande 46 afin d'aider le frein moteur. L'ordre de fourniture est validé via la première entrée 50 par l'ordre d'activation de la centrale de commande 46. La centrale de commande 46 et alors autorisée à déterminer à envoyer des commandes appropriées aux divers organes à couple négatif afin de satisfaire la demande de couple ré- sistif.In operation, the vehicle is descending and its fuel supply is then cut. A resistive torque supply command is provided at the input 48 of the control unit 46 to assist the engine brake. The supply order is validated via the first input 50 by the activation command of the control unit 46. The control unit 46 and then authorized to determine to send appropriate commands to the various negative torque members in order to satisfy the demand for resistive torque.
La centrale de commande 46, par son unité d'allocation 56 de consignes de couple négatif reçoit sur sa deuxième entrée 52 des informations indiquant les disponibilités et capacités en couple négatif de chacun des organes à couple négatif 22, 26, 28, 30. L'unité de commande 46 reçoit également sur sa troisième entrée 54 un état de la vitesse du véhicule et de l'alimentation en carburant du moteur.The control unit 46, by its allocation unit 56 of negative torque setpoints receives on its second input 52 information indicating the availability and negative torque capacity of each of the negative torque members 22, 26, 28, 30. L control unit 46 also receives on its third input 54 a state of the vehicle speed and the fuel supply of the engine.
L'unité d'allocation des consignes détermine ensuite les valeurs des consignes de couple négatif, associée respectivement aux organes à couple négatif 22, 26, 28, 30, en fonction des informations reçues sur les deuxième et troisième entrées 52, 54 selon un algorithme (ou une cartographie ) de distribution de ressources en couple négatif à fournir par les organes associés 22, 26, 28, 30.The setpoint allocation unit then determines the values of the negative torque setpoints associated respectively with the negative torque members 22, 26, 28, 30, as a function of the information received on the second and third inputs 52, 54 according to an algorithm (or a mapping) distribution of negative torque resources to be provided by the associated members 22, 26, 28, 30.
Le fait de disposer d'au moins une ressource à couple négatif commandable en fonction d'une demande de couple résistif permet ainsi d'accroître le couple négatif disponible et rend le freinage par frein moteur plus efficace.Having at least one negative torque resource controllable according to a resistive torque demand thus makes it possible to increase the negative torque available and makes braking by motor brake more efficient.
De plus, le fait que la valeur de couple négatif présenté par un organe à couple négatif est plus faible qu'un frein classique de roue, confère
une certaine granularité à la dynamique de freinage qui tout en l'étendant ne l'étend pas de manière brutale, sans à-coups ce qui est le propre d'une régulation de qualité.In addition, the fact that the negative torque value exhibited by a negative torque member is lower than a conventional wheel brake, confers a certain granularity to the braking dynamics which, while extending it, does not extend it in a brutal way, without jerks, which is the characteristic of a regulation of quality.
Les deux avantages décrits ci-dessus se trouvent encore renfor- ces par le fait de disposer d'au moins deux, voire un nombre élevé d'organes à couple négatif de faible amplitude de couple comparé à un freinage de roues classique.The two advantages described above are further enhanced by having at least two or even a large number of negative torque members of low torque amplitude compared to conventional wheel braking.
En outre, la possibilité pour certains organes à couple négatif, ici l'organe accessoire de ventilation 22 et l'électrovanne à ouverture variable 28, de régler de manière continue ou quasi continue la valeur de couple négatif, confère encore plus de granularité à la dynamique de régulation par la mise à disposition de niveaux de commande en couple négatif plus fin.In addition, the possibility for certain negative torque members, here the accessory ventilation member 22 and the variable opening solenoid valve 28, to adjust continuously or almost continuously the negative torque value, gives even more granularity to the dynamic regulation by the provision of control levels in negative torque finer.
Les consignes de couple négatif étant ainsi déterminées, elles sont formatées par les convertisseurs de consignes 58, 60, 62, 64 de couple en des consignes locales.The negative torque setpoints being thus determined, they are formatted by the setpoint converters 58, 60, 62, 64 of torque in local instructions.
Les consignes locales issues de 60 et 64 sont exploitées directement comme commandes par les dispositifs de commande 32 et 36 en boucle ouverte.The local instructions from 60 and 64 are used directly as commands by the control devices 32 and 36 in open loop.
Les consignes locales issues de 58 et 64 servent respective- ment de référence aux servomécanismes 66 et 68. Chaque servomécanisme 66, 68 contrôle respectivement en boucle fermée l'exécution de la consigne locale en comparant la mesure de couple négatif réalisé respectivement par l'organe de couple négatif 22, 28 à la consigne locale et corrige par une commande, issue respectivement du dispositif de commande de l'organe 24, 34, la variation éventuelle constatée.
The local setpoints from 58 and 64 respectively serve as a reference for the servomechanisms 66 and 68. Each servomechanism 66, 68 respectively controls in closed loop the execution of the local setpoint by comparing the negative torque measurement made respectively by the device negative torque 22, 28 to the local setpoint and corrected by a command, respectively output of the control device of the member 24, 34, the possible variation found.