Le fonctionnement de l'ESP sur les voitures

Résumé du document

Nous avons vu que l'ESP est capable de freiner les roues du véhicule unes à unes afin de le remettre sur la bonne trajectoire. Encore faut-il qu'il sache quelle est justement la bonne trajectoire, c'est-à-dire celle désirée par le conducteur.
C'est pourquoi sur les véhicules équipés d'ESP, on place derrière le volant un capteur d'angle volant.

L'angle volant est directement relié à l'angle de braquage des roues du train avant, de manière proportionnelle, le coefficient de proportionnalité variant d'une voiture à l'autre.
On pourrait penser que le capteur d'angle volant suffit à prédire une trajectoire.
Cependant les choses ne sont pas si simples : en virage, un pneu subit un effort latéral qui le déforme, et l'angle réel d'appui du pneu sur la route devient différent de l'angle de braquage des pneus : la différence est appelée angle de dérive.
L'angle de dérive dépend de la déformation des pneus, qui elle-même dépend de la force latérale subie et donc, pour un virage donné, de la vitesse à laquelle le virage est parcouru.
Pour un même braquage du volant, une voiture ne suit donc pas la même trajectoire selon sa vitesse. L'ESP doit donc prendre en compte la vitesse du véhicule pour calculer la trajectoire théorique à suivre. Cette vitesse est mesurée à l'aide des 4 capteurs de vitesses des roues, qui servent d'ailleurs aussi à détecter le dérapage longitudinal partiel ou total en cas de freinage ou d'accélération trop violents, utiles aux systèmes ABS et ASR dont nous parlerons brièvement à la fin de ce rapport.

Pour compliquer encore les choses, lors d'un braquage du volant, il y a un temps de réponse avant que le véhicule se mette sur la trajectoire désirée, dépendant de son moment d'inertie par rapport à l'axe vertical passant par son centre de gravité et de son empattement (distance entre les essieux avant et arrière).

L'ESP possède donc un algorithme qui diffère d'un véhicule à l'autre pour calculer un lacet théorique et une accélération latérale théorique à partir des informations en provenance des capteurs de vitesse des roues et du capteur d'angle volant.
Ensuite, pour savoir si le véhicule se comporte conformément aux souhaits du conducteur ou si au contraire il est en train sortir de sa trajectoire à cause d'un manque d'adhérence, l'ESP doit comparer les informations de lacet et d'accélération latérale théoriques aux informations de lacet et d'accélération réelles.
D'où le besoin de 2 autres capteurs qui sont le capteur de lacet et le capteur d'accélération latérale (...)

Extraits

[...] Les blocs hydrauliques d'ESP régulent des pressions pouvant aller jusqu'à 200 bars à une fréquence de 150 fois par seconde. En raison de ces fortes sollicitations, la durée de vie d'une ESP n'est comprise qu'entre 50 et 150 heures. Néanmoins, même pour une utilisation quotidienne de la voiture, celui-ci ne fonctionne que quelques minutes par an. Dans les futurs modèles de blocs hydrauliques, le nombre de pistons de la pompe devrait passer à 6 pistons au lieu de 2 afin de réduire les vibrations dans la pédale de frein et le bruit des régulations. [...]

[...] Il y a risque de sortie de route ou du moins de dériver sur la voie réservée aux véhicules en sens inverse et provoquer un accident. Dans le second cas, lors d'un virage, les pneus arrière n'ont plus assez d'adhérence pour résister à la force centrifuge, ce qui les pousse à glisser latéralement : le train arrière ‘décroche'. Cela fait brutalement pivoter la voiture qui se trouve alors en survirage, elle a tendance à se diriger vers l'intérieur du virage et risque une sortie de route ou un ‘tête-àqueue'. [...]

[...] Lorsque la lame mobile se déplace, les capacités formées entre elle-même et ses deux lames voisines varient. Une mesure de ces capacités permet donc de remonter au déplacement de la masse, et donc à l'accélération. Les capacités créés sont très faibles, c'est pourquoi on utilise un grand nombre de lames le long de la masse. Capteur d'accélération à une dimension de type MEMS pour mesurer accélération latérale 3.4 Capteur de lacet Les capteurs de lacet utilisés de nos jours sont eux aussi de technologie MEMS. Les deux capteurs sont d'ailleurs souvent réunis dans le même boîtier. [...]

[...] L'angle de dérive dépend de la déformation des pneus, qui elle-même dépend de la force latérale subie et donc, pour un virage donné, de la vitesse à laquelle le virage est parcouru. Pour un même braquage du volant, une voiture ne suit donc pas la même trajectoire selon sa vitesse. L'ESP doit donc prendre en compte la vitesse du véhicule pour calculer la trajectoire théorique à suivre. Cette vitesse est mesuré à l'aide des 4 capteurs de vitesses des roues, qui servent d'ailleurs aussi à détecter le dérapage longitudinal partiel ou total en cas de freinage ou d'accélération trop violents, utiles aux systèmes ABS et ASR dont nous parlerons brièvement à la fin de ce rapport. [...]

[...] ci Les capteurs d'angle volant, de lacet et d'accélération utilisent le bus CAN LAS (Liaison Au d'accélération Sol), tandis que les capteurs de vitesse des roues envoient les mesures sur fils dédiés apteurs dédiés Capteurs et effecteurs Dans cette partie, nous allons détailler le fonctionnement des capteurs et des effecteurs utilisés dans le système ESP Capteurs de vitesse de roue Selon l'âge des modèles, on trouve des capteurs passifs ou actifs : Les capteurs passifs sont des capteurs inductifs : une roue crantée qui tourne avec la roue permet de moduler le champ magnétique d'un aimant permanent et d'induire une tension dans une bobine, de fréquence proportionnelle à la vitesse. Le principal inconvénient est que la tension délivrée dépend de la vitesse, en dessous d'une certaine vitesse celle-ci est trop faible pour être mesurée. Ce genre de capteur ne marche donc qu'au dessus de 3km/h. [...]