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D.A.E Dossier Technique DIRECTION ASSISTEE ELECTRIQUE Station de mesure Capteur

D.A.E Dossier Technique DIRECTION ASSISTEE ELECTRIQUE Station de mesure Capteur de couple Calculateur Capteur de Vitesse Prise diagnostique Régime Moteur DOSSIER TECHNIQUE Dossier technique : Direction assistée électrique Page 1 TABLE DES MATIERES MISE EN SITUATION ___________________________________________________________________ 2 1.1.1. Présentation________________________________________________________________ 2 1.1.2. Fonction globale du système___________________________________________________ 2 1.1.3. Caractéristiques_____________________________________________________________ 2 1.1.4. Fonctionnement_____________________________________________________________ 3 1.1.5. Instrumentation de la station ___________________________________________________ 3 DIAGRAMME FAST ____________________________________________________________________ 4 SADT ________________________________________________________________________________ 5 Niveau A0 ______________________________________________________________________ 5 Niveau A1 ______________________________________________________________________ 7 Niveau A3 _____________________________________________________________________ 10 Implantation __________________________________________________________________________ 14 Architecture __________________________________________________________________________ 15 Twingo en situation de Virage ___________________________________________________________ 16 Cahier des Charges ____________________________________________________________________ 17 Mise en Œuvre de la Direction assitée_______________________________________________________ 19 Réalisation d’une mesure_________________________________________________________________ 19 Exploitation des courbes _________________________________________________________________ 20 .PROBLEME TECHNIQUE: Pour une sécurité et un confort de conduite accrus, la commande de pivotement des roues d’un véhicule automobile peut être assistée. La RENAULT TWINGO est le premier véhicule en France équipé d'une direction assistée électrique. Ce dispositif doit répondre aux mêmes exigences géométriques et dynamique qu'une direction assistée classique. On se propose dans ce TP de vérifier que les performances globales du système électrique correspondent au cahier des charges Dossier technique : Direction assistée électrique Page 2 1. MISE EN SITUATION 1.1. Présentation Le mécanisme de direction assistée électrique de TWINGO est décrit par le schéma du document 1 . Celui-ci représente l’implantation sur le véhicule des différents constituants. Le document 2 permet de mettre en évidence, en plus du classique système mécanique de direction (volant, colonne de direction, pignon, crémaillère...), l'ensemble d'assistance. Ce dernier est constitué d’un moto-réducteur (un moteur électrique plus un réducteur de vitesse) accouplé à la colonne de direction . Un calculateur permet, à partir de paramètres mesurés sur le véhicule, de mettre en service le moto-réducteur pour assister le conducteur dans ses manoeuvres de parking ou à basse vitesse. 1.2. Fonction globale du système 1.3. Caractéristiques L’assistance est réalisée par l’intermédiaire du moto-réducteur : - en fonction du couple au volant : Le système doit assister le conducteur dès la mise en rotation du volant. Un capteur informe le calculateur de l’intensité du couple exercé sur le volant . Le moto réducteur est alors commandé en fonction du couple exercé par l’utilisateur. - en fonction de la vitesse du véhicule : Une assistance élevée offre un confort de manoeuvre à l’arrêt ou à faible vitesse. Elle n’est plus nécessaire à haute vitesse car les braquages sont réduits et l’effort au volant ne doit pas être trop assisté pour des raisons de sécurité de conduite. D’ailleurs, à partir du seuil de vitesse (environ 70 km/h) où le confort de la direction traditionnelle est suffisant, le moteur électrique n’est plus alimenté . Le calculateur, à partir des informations couple au volant et vitesse du véhicule, assurera une assistance variable en commandant le moto réducteur. ORIENTER LES ROUES Roues non orientées Roues orientées DAEV Consigne volant Vitesse véhicule Présence énergie Dossier technique : Direction assistée électrique Page 3 1.4. Fonctionnement Le système doit assister le conducteur dès la mise en rotation du volant. Le couple d’assistance Cmot, fourni par le moto-réducteur, s’ajoutera au couple exercé par le conducteur Cvol pour former le couple effectivement transmis par la colonne de direction aux roues Ccol. Cvol Moteur Réducteur Crémaillère Volant Colonne et pignon Cmot Ccol Système de direction Roues Ccol Cvol Cmot = + + + Symbole de sommation Lorsque un couple est exercé sur le volant, celui-ci est transmis mécaniquement à la crémaillère et l’information correspondante est transmise au calculateur par l’intermédiaire d’un capteur. Le calculateur détermine alors la puissance électrique à fournir au moteur électrique en fonction du couple au volant et de la vitesse du véhicule. 1.5. Instrumentation de la station L'ensemble de direction est instrumenté pour permettre son fonctionnement dans des conditions voisines du réel et pour enregistrer plusieurs grandeurs physiques. Un récepteur à effort variable ou pivot freiné permet de simuler la résistance au pivotement du contact des roues avec le sol. Un dispositif commandé par un potentiomètre permet de simuler la vitesse de déplacement du véhicule . Enfin, un ensemble de capteurs enregistre les grandeurs physiques mises en jeu dans le système (déplacements, efforts ...) en fonction du temps. Dossier technique : Direction assistée électrique Page 4 DIAGRAMME FAST DE LA DAEV (Function Analysis System Technique) ORIENTER LES ROUES Adapter l'énergie Assister la manoeuvre Transformer le mouvement Adapter l'effort Comparer consigne rotation volant avec rotation roues (∆α) Mesurer (∆α) ou couple associé C = k∆α Mesurer vitesse véhicule V Traiter ∆α et V Gérer énergie électrique Commander moteur Transformer énergie Adapter énergie Assurer sécurité Désaccoupler moto-réducteur Limiter échauffement du moteur ⎬ Crémaillère, Biellettes, Pivots de roue Volant, Colonne + Pignon, DAEV Barre de torsion Capteur de rotation ou de couple Capteur de vitesse Calculateur Moteur électrique Réducteur Embrayage Calculateur Fonctions Solutions techniques Pourquoi ? Comment ? ⎬ Dossier technique : Direction assistée électrique Page 5 DIAGRAMME SADT DE LA DAEV Niveau A0 : Vitesse du véhicule Roues non orientées Acquérir des informations A1 Capteurs de couple et de vitesse. CAN. Gérer numériquement le fonctionnement A2 Moteur CC, embrayage + colonne de direction+… Assister l’orientation des roues Roues orientées Direction assistée électrique Energie Info. couple volant : Mot_cv Info. Vitesse : f Commande du CAN : Horl etValid Couple au volant A3 Communiquer le couple d’assistance A4 Microcontrôleur et programme. CNA + Pont en H avec commande PWM Info. couple d’assistance : Mot_ca Commande du CNA : SAD et Cde_conv Présence de l’énergie électrique DC Ce embrayage Vers tous les actigrammes Dossier technique : Direction assistée électrique Page 6 Description des fonctions et des signaux A1 : : A Ac cq qu ué ér ri ir r l le es s i in nf fo or rm ma at ti io on ns s. . E En nt tr ré ée es s : : Cv : couple volant (l'unité de couple est le Newton-mètre (N.m)). Horl : signal rectangulaire périodique. Valid : signal d'activation de la conversion (couple volant). V : vitesse du véhicule en km/h. S So or rt ti ie es s : : Mot_cv : mot binaire série, image du couple volant. f : signal de fréquence proportionnelle à la vitesse. Schéma structurel de la carte 1 A A2 2 : :G Gé ér re er r n nu um mé ér ri iq qu ue em me en nt t l le e f fo on nc ct ti io on nn ne em me en nt t. . E En nt tr ré ée es s : : Mot_cv : mot binaire série, image du couple volant. f : signal de fréquence proportionnelle à la vitesse. S So or rt ti ie es s : : Horl : signal rectangulaire périodique. Valid : signal d'activation de la conversion. Cde_conv : signal d'activation de la conversion (couple d'assistance). SAD : signal de synchronisation pour l'acquisition des données. Mot_ca : mot binaire série, image du couple d'assistance. Dossier technique : Direction assistée électrique Page 7 Cde_embrayage : commande d'activation de l'embrayage lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à 70 km/h. A3 : Communiquer le couple d’assistance. E En nt tr ré ée es s : : Cde_conv : signal d'activation de la conversion (couple d'assistance). SAD : signal de synchronisation pour l'acquisition des données. Mot_ca : mot binaire série, image du couple d'assistance. S So or rt ti ie e : : Ica : courant image du couple d'assistance nécessaire au fonctionnement du moteur. A A4 4 : : A As ss si is st te er r l l’ ’o or ri ie en nt ta at ti io on n d de es s r ro ou ue es s. . E En nt tr ré ée es s : : Ica : courant image du couple d'assistance nécessaire au fonctionnement du moteur. Cde_embrayage : commande d'activation de l'embrayage lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à 70 km/h. S So or rt ti ie e : : Ca : couple d'assistance effectif sur la colonne. Diagramme SADT de niveau A1 : Capter le couple au volant A11 Convertir le courant en tension A12 Filtrer la tension A13 Convertir l’information Analogique en information Numérique A14 Couple au volant Mot_cv Capter la vitesse du véhicule A15 Vitesse du véhicule f Icv Vcv Vcvf Energie électrique 5V DC Capteur de couple Can TLC TLC04 Dossier technique : Direction assistée électrique Page 8 Description des fonctions et des signaux A A1 11 1 : : C Ca ap pt te er r l le e c co ou up pl le e a au u v vo ol la an nt t. . R Rô ôl le e : : D Capter le couple volant et en obtenir une grandeur physique sous la forme d’un courant. E En nt tr ré ée e : : Cv : couple volant. S So or rt uploads/s1/ dossier-dae-v2.pdf