L'objet de l'invention concerne plus précisément un système actif de compensation des vibrations mécaniques intervenant dans un véhicule entre les roues et le châssis du véhicule.

Afin d'améliorer le confort et la tenue de route des véhicules, il a été proposé dans l'état de la technique de mettre en oeuvre des suspensions actives permettant d'améliorer de façon sensible les performances par rapport aux suspensions passives classiques. Cependant, l'inconvénient majeur d'une suspension active qui limite sa mise en oeuvre, concerne la consommation en énergie qui peut atteindre des valeurs très importantes selon la nature du contrôle à effectuer et les dimensions du véhicule.

Le document WO 95/17313 propose un système régénératif pour contrôler la transmission d'une énergie vibratoire entre un premier élément et un second élément, comportant un organe de dissipation d'énergie interposé entre le premier et le second élément pour convertir l'énergie vibratoire reçue en une énergie de stockage destinée à être utilisée pour contrôler la transmission d'énergie entre les deux éléments. Ce système régénératif comporte également un accumulateur d'énergie relié à l'organe de dissipation d'énergie. Ce système régénératif comporte également des moyens de contrôle interposés entre l'organe de dissipation d'énergie et l'accumulateur pour contrôler la communication d'énergie entre l'accumulateur et ledit organe de dissipation d'énergie. Cependant, un tel système régénératif décrit par ce document ne permet pas de maîtriser le stockage ou le déstockage de l'énergie dans ou à partir de l'accumulateur et par suite, d'obtenir un amortissement des vibrations avec une consommation d'énergie limitée.

La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus en proposant un dispositif régénératif pour contrôler la transmission d'une énergie vibratoire entre un premier élément et un second élément, permettant de maîtriser le stockage et le déstockage d'énergie provenant d'un mouvement entre les deux éléments afin de permettre de suivre une loi déterminée d'amortissement des vibrations.

Pour atteindre un tel objectif, le système régénératif selon l'invention pour contrôler la transmission d'une énergie vibratoire entre un premier élément et un second élément comprend : au moins un organe de dissipation d'énergie interposé entre le premier élément et le second élément pour convertir l'énergie vibratoire reçue en une énergie de stockage destinée à être utilisée pour contrôler la transmission d'énergie entre les deux éléments, 'deux accumulateurs d'énergie reliés à l'organe de dissipation d'énergie, 'des interrupteurs commandés permettant de contrôler la communication entre les accumulateurs d'énergie et l'organe de dissipation d'énergie, 'des capteurs permettant de mesurer l'énergie des accumulateurs et l'énergie dissipée par l'organe de dissipation d'énergie, 'un capteur apte à mesurer les mouvements entre le premier et le second élément, 'et des moyens de calcul et de pilotage reliés aux capteurs de mesure, et aux interrupteurs commandés comportant : - des moyens de détermination d'une loi de commande du fonctionnement de l'organe de dissipation d'énergie, afin qu'il assure l'application d'une force optimale de contrôle, - des moyens de calcul de l'énergie, à partir des valeurs mesurées à des instants donnés, de la pression des accumulateurs et de l'énergie dissipée par l'organe de dissipation d'énergie, - des moyens de comparaison de l'énergie stockée disponible et d'une énergie théorique requise pour appliquer la loi de commande,

- et des moyens de pilotage du fonctionnement des interrupteurs commandés pour appliquer la loi de commande lorsque l'énergie stockée est supérieure à l'énergie théorique requise.

Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé pour contrôler la transmission d'une énergie vibratoire entre un premier élément et un second élément à l'aide d'un système régénératif comportant : 'au moins un organe de dissipation d'énergie interposé entre le premier élément et le second élément pour convertir l'énergie vibratoire reçue en une énergie de stockage destinée à être utilisée pour contrôler la transmission d'énergie entre les deux éléments, 'deux accumulateurs d'énergie reliés à l'organe de dissipation d'énergie, 'des interrupteurs commandés permettant de contrôler la communication entre les accumulateurs d'énergie et l'organe de dissipation d'énergie, 'des capteurs permettant de mesurer l'énergie dissipée par l'organe de dissipation d'énergie et l'énergie des accumulateurs, 'un capteur apte à mesurer les mouvements entre le premier et le second élément, et des moyens de calcul et de pilotage reliés aux capteurs de mesure, et aux interrupteurs commandés, le procédé consistant : à déterminer une loi de commande du fonctionnement de l'organe de dissipation d'énergie, afin qu'il assure l'application d'une force optimale de contrôle, à mesurer, à des instants tn, l'énergie des accumulateurs et l'énergie dissipée par l'organe de dissipation d'énergie, ainsi que les mouvements entre le premier et le second élément, à calculer, à partir des valeurs mesurées à un instant tn, l'énergie stockée à l'instant tn et la loi de commande à un instant tn+l, à calculer l'énergie théorique requise pour appliquer la loi de commande à l'instant tn+l, à comparer ladite énergie théorique requise et l'énergie stockée à l'instant tn,

et, dans le cas où l'énergie stockée est supérieure à l'énergie théorique requise, à appliquer la loi de commande en pilotant le fonctionnement des interrupteurs commandés afin d'assurer le stockage ou déstockage de l'énergie dans ou à partir des accumulateurs d'énergie.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.

La Fig. 1 est un schéma illustrant un système régénératif conforme à l'invention selon une version hydraulique.

La Fig. 2 représente un algorithme simplifié mis en oeuvre par le système régénératif conforme à l'invention.

La Fig. 2A est un algorithme explicitant le pilotage des interrupteurs de commande mis en oeuvre dans le cadre de l'invention.

Les Fig. 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B sont des schémas illustrant différentes phases de fonctionnement du système régénératif conforme à l'invention.

La Fig. 7 est un schéma d'un système régénératif conforme à l'invention du type électromagnétique.

La Fig. 1 illustre un exemple de réalisation d'un système régénératif 1 conforme à l'invention de type hydraulique permettant de contrôler la transmission d'une énergie vibratoire entre un premier élément I et un second élément II. Dans le cadre de la mise en oeuvre d'un système régénératif équipant un véhicule automobile, le système régénératif 1 permet de contrôler la transmission d'énergie vibratoire entre une roue 1 et le châssis II du véhicule.

Le système régénératif 1 comporte au moins un organe de dissipation d'énergie 3 interposé entre le premier élément 1 et le second élément II, pour convertir l'énergie vibratoire reçue en une énergie de stockage destinée à être utilisée pour contrôler la transmission d'énergie entre les deux éléments 1 et II. Dans l'exemple de réalisation hydraulique illustré à la Fig. 1, l'organe de dissipation d'énergie 3 est réalisé par un vérin hydraulique comportant un piston 4 délimitant de part et d'autre une chambre de détente 5 et une chambre de compression 6.

Le système régénératif 1 comporte également deux accumulateurs d'énergie A, B reliés à l'organe de dissipation d'énergie 3. Dans l'exemple de réalisation illustré à

la Fig. 1, les deux accumulateurs d'énergie A, B sont constitués par deux accumulateurs hydrauliques A, B à membranes, reliés chacun à la chambre de détente 5 et à la chambre de compression 6, l'un étant en surpression et l'autre en dépression. Chaque accumulateur hydraulique A, B comporte une membrane 9 de séparation entre un gaz jouant le rôle d'accumulateur d'énergie et l'huile sous pression apte à être emmagasinée dans l'accumulateur ou à être restituée par l'accumulateur.

Le système régénératif 1 comporte également des interrupteurs commandés lli permettant de contrôler la communication entre les accumulateurs d'énergie A, B et l'organe de dissipation d'énergie 3. Dans l'exemple de réalisation illustré à la Fig. 1, les interrupteurs commandés lli sont constitués par des obturateurs commandés tels que des servovalves permettant de contrôler la communication entre les accumulateurs d'énergie A, B et les chambres de détente 5 et de compression 6 du vérin. Ainsi, les circuits de communication entre l'accumulateur A et les chambres de détente 5 et de compression 6 sont respectivement équipés d'obturateurs 11A5, 11A6 tandis que les circuits de communication entre l'accumulateur B et les chambres de détente 5 et de compression 6 sont respectivement équipés d'obturateurs libs, 11B6.

Selon une variante préférée de réalisation, un circuit de communication 12 est réalisé entre les chambres de détente 5 et de compression 6 du vérin. Ce circuit de communication 12 est équipé d'un obturateur commandé les dont le fonctionnement est piloté pour assurer la communication directe entre les chambres 5,6, dans un mode de fonctionnement semi-actif comme cela sera expliqué dans la suite de la description.

Le système régénératif 1 comporte également des capteurs non représentés permettant de mesurer l'énergie des accumulateurs A, B et l'énergie dissipée par l'organe de dissipation d'énergie 3. Dans l'exemple de réalisation illustré à la Fig. 1, ces capteurs de mesure sont constitués par des capteurs de pression permettant de mesurer la pression de chaque accumulateur hydraulique A, B et des chambres de détente 5 et de compression 6.

Le système régénératif 1 comporte également un capteur non représenté, apte à mesurer les mouvements entre le premier 1 et le second II éléments. Dans le cas de la

variante illustrée à la Fig. 1, un tel capteur de mesure est apte à mesurer les mouvements du piston 4 du vérin.

Le système régénératif 1 selon l'invention comporte aussi des moyens 13 de calcul et de pilotage reliés aux capteurs de mesure et aux interrupteurs commandés lli. Ces moyens de calcul et de pilotage 13 sont adaptés pour utiliser au mieux la puissance injectée par les mouvements du véhicule afin d'obtenir une commande optimale sans avoir recours à une source d'énergie extérieure. Ces moyens de calcul et de pilotage 13 mettent ainsi en oeuvre un algorithme permettant d'appliquer la commande sur le vérin 4 en incluant l'aspect régénératif.

Les moyens de calcul et de pilotage 13 comportent : - des moyens de détermination d'une loi de commande du fonctionnement de l'organe de dissipation d'énergie 3 afin qu'il assure l'application d'une force optimale de contrôle, - des moyens de calcul de l'énergie à partir des valeurs mesurées à des instants donnés, de la pression des accumulateurs et de l'énergie dissipée par l'organe de dissipation d'énergie 3, - des moyens de comparaison de l'énergie stockée disponible et d'une énergie théorique requise pour appliquer la loi de commande, - et des moyens de pilotage du fonctionnement des interrupteurs commandés lli pour appliquer la loi de commande lorsque l'énergie stockée est supérieure à l'énergie théorique requise. Lorsque l'énergie stockée est inférieure à l'énergie théorique requise, ces moyens pilotent en ouverture l'obturateur commandé 1156 en mode de fonctionnement semi-actif.

Le procédé qui est mis en oeuvre par les moyens de calcul et de pilotage 13 est décrit de façon détaillée en relation de la Fig. 2.

Le procédé tient compte de l'état dynamique initial (au démarrage) et de l'énergie initialement disponible dans l'accumulateur notée Eo (étape 100). D'une manière générale, En correspond à l'énergie à l'instant tn, Xn à l'état du système à tn, , n à un paramètre tenant compte de la contrainte associée aux conditions d'équilibre du système à l'instant tn et Fn à un terme de gestion de l'accumulateur dépendant de l'instant tn.

Ce procédé consiste dans une étape 101 à déterminer une loi de commande Un du fonctionnement de l'organe de dissipation d'énergie afin qu'il assure l'application d'une force optimale de contrôle. Le contrôle optimal vise à respecter notamment - l'état d'équilibre du système contrôlé, - les limitations énergétiques du système régénératif dans la mesure où l'énergie disponible stockée dans l'accumulateur notée E (t) est comprise entre une valeur d'énergie minimale Emin (positive) et une valeur d'énergie maximale Emax que l'accumulateur peut stocker, - et de la nature du contrôle appliqué à savoir semi-actif ou régénératif (Dans le cas d'un contrôle semi-actif, la force délivrée est limitée d'une manière continue par les caractéristiques du dispositif amortissant, soit ! Fopt ! < Flax) Le procédé de contrôle repose sur la minimisation explicite d'un critère énergétique tout en tenant compte des contraintes de fonctionnement du système régénératif exposées ci-dessus.

Il est utilisé une fonction logique pour l'accumulateur qui définit à chaque instant s'il est ou non connecté avec l'organe de dissipation d'énergie. Cette fonction indicatrice de l'état général du système est notée b (t) et il est considéré que b (t) = 1 en fonctionnement régénératif (l'organe de dissipation d'énergie est dépendant énergétiquement de l'accumulateur) tandis que b (t) = 0 en fonctionnement semi-actif.

II est également pris en considération le terme de gestion de l'accumulateur r (t) qui est un paramètre tenant compte de la contrainte énergétique exprimée ci- dessus et permettant de tester E (t) telle que : Emin < E (t)/Emax- Il est également pris en compte un paramètre , (t) qui tient compte de la contrainte liée aux conditions d'équilibre du système. b (t), IF (t) et X (t) sont susceptibles de varier à chaque pas de temps ti, avec i = 0, 1..., n, n+1.

Les paramètres suivants sont également définis : B : Matrice d'état, R : Matrice de pondération de la puissance consommée, T : Matrice de pondération liée à l'optimisation.

Les paramètres B, R et T fournissent une hiérarchie dans les critères à prendre en compte dans l'opération de minimisation.

Cette opération de minimisation permet la détermination d'un gain de commande noté Ksag.

A l'étape 101, l'énergie des accumulateurs A, B et l'énergie dissipée par l'organe de dissipation d'énergie 3 est mesurée à chaque instant ti. De même, à chaque instant ti, les mouvements entre le premier 1 et le second II élément sont mesurés.

Dans une étape 102, l'énergie stockée à l'instant tn et la loi de commande à un instant tn+i sont calculés à partir des valeurs mesurées à l'instant tn. L'énergie théorique requise est également calculée pour appliquer la loi de commande à un instant tn+l. Pour le calcul de l'énergie théorique requise, il est utilisé les coefficients de pondération Ilux et fluu.

Lors d'une étape 103, l'énergie théorique requise à l'instant t,, +, est comparée à l'énergie stockée à l'instant tn et comprise entre les valeurs Emin et Emax.

Dans le cas où l'énergie stockée ne correspond pas à l'énergie théorique requise, l'organe de dissipation d'énergie 3 est commandé en fonctionnement semi- actif (étape 104).

Dans le cas où l'énergie stockée est supérieure à l'énergie théorique requise, la loi de commande est appliquée en pilotant le fonctionnement des interrupteurs commandés afin d'assurer le stockage ou déstockage de l'énergie dans ou à partir des accumulateurs d'énergie A, B (étape 105). Les différents paramètres sont incrémentés à un pas de temps consécutif n+1 (étape 106).

Le procédé selon l'invention vise à maîtriser le stockage et le déstockage d'énergie dans les accumulateurs A, B. La gestion de l'énergie dépend des différentes phases de fonctionnement du système régénératif.

La Fig. 2A permet d'expliciter le pilotage des interrupteurs afin d'assurer le stockage ou le déstockage de l'énergie dans ou à partir des accumulateurs d'énergie.

Pour une force optimale Fopt destinée à être appliquée (étape 200), il est procédé à un test (étape 201) pour déterminer si la puissance disponible est suffisante. Dans le cas d'une réponse négative, les conditions de déstockage sont vérifiées (étape 202). Si les conditions de déstockage sont réunies, les interrupteurs

de déstockage sont pilotés selon les consignes (étape 203) et les consignes de pilotage des interrupteurs sont appliquées (étape 204).

Dans le cas où la puissance disponible est suffisante, les conditions de stockage sont vérifiées (étape 206). Si les conditions de stockage sont réunies, les interrupteurs de stockage sont pilotés selon les consignes (étapes 207) et les consignes de pilotage des interrupteurs sont appliquées (étape 204). Dans le cas où les conditions de stockage ou de déstockage ne sont pas réunies, le système est commandé en fonctionnement semi-actif (étape 208) et les consignes de pilotage des interrupteurs sont appliquées (étape 204). Dans ce cas, les interrupteurs 11A5, 11A6, 11B5, 11B6 sont fermés tandis que l'interrupteur 1156 est ouvert.

La description qui suit donne les différentes conditions de stockage et de déstockage de l'énergie en fonction de la force optimale Fopt à appliquer et du sens y du mouvement du piston.

Ainsi, le procédé selon l'invention consiste à assurer le stockage de l'énergie dans l'accumulateur en surpression lorsque le produit de la force optimale Fopt à appliquer par le sens y du mouvement du piston 4 est positif.

Le stockage de l'énergie dans l'accumulateur en surpression est assuré si la condition suivante est vérifiée P2 2 Ps 2 Pd 2 P1 avec P2, Ps, Pd, Pl, les pressions respectivement dans la chambre de compression 6 du vérin, dans l'accumulateur en surpression, dans l'accumulateur en dépression et dans la chambre de détente 5 du vérin.

Selon une autre caractéristique préférée de réalisation, le stockage de l'énergie dans l'accumulateur en surpression est assuré si la condition suivante est vérifiée I Fopt I > Sp (PS-Pd) avec Fopt, la force optimale à appliquer ; Sp la section efficace du piston et Ps, Pd ; les pressions respectivement des accumulateurs en surpression et dépression.

Conformément à l'invention, le stockage de l'énergie est assuré lorsque le produit de la force optimale à appliquer Fopt, par le sens y du mouvement du piston 4 est positif.

Les Fig. 3A, 3B illustrent le cas où la force optimale à appliquer Fopt et le sens y du mouvement du piston 4 sont tous les deux positifs. La Fig. 3A représente le cas

où l'accumulateur A est en surpression tandis que l'accumulateur B est en dépression. Dans ce cas, les obturateurs 11A5, 11B6 et 1156 sont fermés tandis que les obturateurs 11A6, llB5 sont ouverts. La Fig. 3B représente le cas où l'accumulateur B est en surpression tandis que l'accumulateur A est en dépression. Dans ce cas, les obturateurs 11A6, 11B5, 1156 sont fermés tandis que les obturateurs 11A5, 11B6 sont ouverts.

Les Fig. 4A et 4B illustrent le cas où la force optimale à appliquer Fopt et le sens y du mouvement du piston 4 sont tous les deux négatifs de sorte que le produit de la force optimale Fopt par le sens y est positif. La Fig. 4A représente le cas où l'accumulateur A est en surpression tandis que l'accumulateur B est en dépression.

Dans ce cas, les obturateurs 11A6, 11B5, et 1156 sont fermés tandis que les obturateurs 11A5 et 11B6 sont ouverts. La Fig. 4B représente le cas ou l'accumulateur B est en surpression tandis que l'accumulateur A est en dépression. Dans ce cas, les obturateurs 11A5, 11B6 et 1156 sont fermés tandis que les obturateurs 11A6 et lias sont ouverts.

Le procédé selon l'invention vise également à assurer le déstockage de l'énergie à partir de l'accumulateur en surpression lorsque le produit de la force optimale à appliquer par le sens du déplacement du piston 4 est négatif.

Le déstockage de l'énergie à partir de l'accumulateur en surpression est assuré si la condition suivante est vérifiée Ps2P1 2P22Pd avec Psn Pl, P2, Pd les pressions respectivement dans l'accumulateur en surpression, dans la chambre de détente du vérin, dans la chambre de compression du vérin et dans l'accumulateur en dépression.

Selon une autre caractéristique préférée de réalisation, le déstockage de l'énergie à partir de l'accumulateur en dépression est assuré si la condition suivante est vérifiée | Fopt I < Sp (Ps-Pd) avec Fopt, la force optimale à appliquer ; Sp la section efficace du piston et Ps, Pd ; les pressions respectivement des accumulateurs en surpression et dépression.

Conformément à l'invention, le déstockage de l'énergie est assuré lorsque le produit de la force optimale à appliquer Fopt, par le sens y du mouvement du piston 4 est négatif.

Les Fig. 5A, 5B illustrent le cas où la force optimale à appliquer Fopt est négative et le sens y du mouvement du piston 4 est positif. La Fig. 5A représente le cas où l'accumulateur A est en surpression tandis que l'accumulateur B est en dépression. Dans ce cas, les obturateurs 11A6, 11B5 et 1156 sont fermés tandis que les obturateurs llm, 11B6 sont ouverts. La Fig. 5B représente le cas où l'accumulateur B est en surpression tandis que l'accumulateur A est en dépression. Dans ce cas, les obturateurs 11A5, 11B6, 1156 sont fermés tandis que les obturateurs 11A6, 11B5 sont ouverts.

Les Fig. 6A et 6B illustrent le cas où la force optimale à appliquer Fopt est positive et le sens y du mouvement du piston 4 est négatif de sorte que le produit de la force optimale Fopt par le sens y est négatif. La Fig. 6A représente le cas où l'accumulateur A est en surpression tandis que l'accumulateur B est en dépression.

Dans ce cas, les obturateurs 11A5, 11B6, et 1156 sont fermés tandis que les obturateurs 11A6 et 11B5 sont ouverts. La Fig. 6B représente le cas ou l'accumulateur B est en surpression tandis que l'accumulateur A est en dépression. Dans ce cas, les obturateurs 11A6, 11B5 et 1156 sont fermés tandis que les obturateurs 11A5 et 11B6 sont ouverts.

La Fig. 7 illustre une autre variante de réalisation du système régénératif 1 selon l'invention du type électromagnétique. Ce système régénératif 1 comporte en tant qu'organe de dissipation d'énergie 3, une résistance électrique variable R et en tant qu'accumulateurs d'énergie A, B deux bobines d'induction. Les interrupteurs commandés 11 ; sont des interrupteurs électroniques et les capteurs de mesure sont des capteurs de mesure d'intensité. Les moyens de calcul et de pilotage 13 fonctionnent de manière similaire à la version hydraulique telle que décrite ci-dessus.

L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.