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4. EDC: Electronic Dampfer Control

4.1. Introduction

Les trains roulants modernes doivent être de plus en plus polyvalents tout en restant très performant. En effet, en achetant une voiture neuve digne du nom BMW, le client d’aujourd’hui est de plus en plus exigeant que ce soit au niveau de la sécurité, du confort de conduite, de la maniabilité ou encore de la sportivité. 

Les amortisseurs conventionnels non réglables ne peuvent satisfaire les attentes du client qu’au prix de certains compromis. Soit les amortisseurs ont une tendance sportive et leur tarage est dur mais alors le confort diminue, soit les amortisseurs sont plus souples et alors plus confortables mais moins sportifs. Il faut choisir sport ou confort !

Pour satisfaire aux exigences du client qui cherche à la fois des amortisseurs sport et confort, BMW a mis au point des systèmes d’amortisseurs à commande électronique continue. Parmi ces systèmes il y a l’EDC « electronic dampfer control » présent sur la nouvelle BMW Z4 (E89 en option).

4.2. Qu’est ce que l’EDC ?

Le système EDC est un système de réglage de dureté d’amortisseur entièrement automatique, capable de s’adapter aux différentes conditions de roulage. Des capteurs informent le système sur les conditions de roulage (style de conduite, chargement, état de la route,...). En tenant compte des informations données par les différents capteurs, le système régule en continu la loi d’amortissement des 4 amortisseurs sur base d’une cartographie. Cette cartographie se compose d’un nombre infini de courbes caractéristiques.

Le réglage en continu des amortisseurs est faisable de par le fait qu’une force d’amortissement (FD) peut être réglée pour n’importe quelle vitesse de piston (VK).

Le conducteur a en plus la possibilité de sélectionner un programme plutôt sport ou un programme plutôt confort des amortisseurs, à l'aide d’un «controller ». Il s’agit d’un bouton rotatif qui se situe au niveau de la console centrale.

4.3. Fonctionnement du système

En tant que partie intégrante du châssis, le système EDC a pour rôle de compenser les forces dynamiques qui agissent sur le véhicule durant la conduite. Les principales forces dynamiques qui agissent sur le véhicule sont les suivantes :

- forces verticales (irrégularités du revêtement routier)

- forces transversales (forces centrifuges, vent latéral)

- forces longitudinales (accélérations, freinages)

Ces forces entrainent des mouvements de caisse autour de 3 axes qui sont les suivants :

- axe transversal : tangage

- axe longitudinal : roulis

- axe vertical : lacet

Le rôle du châssis est d'absorber et de filtrer ces forces pour réduire leurs impacts sur le comportement dynamique du véhicule. Afin de palier un maximum aux effets indésirables de ces forces,  les amortisseurs variables à réglage continu (EDC) jouent un rôle considérable.   

Le rôle premier du système EDC est d’améliorer le confort de conduite tout en assurant une bonne sécurité routière. La stratégie adoptée par le système EDC consiste à rouler aussi longtemps que possible avec un tarage souple, synonyme de confort. Ce n’est qu’en cas de nécessité que l’EDC va agir sur les amortisseurs en rigidifiant l’amortissement (tarage plus ferme) afin de minimiser les mouvements indésirables du véhicule. 

La dureté des amortisseurs est modulée grâce à une électrovanne proportionnelle (à action progressive) qui offre une multitude  de possibilités au niveau du pilotage des amortisseurs. Des capteurs détectent l’état de fonctionnement du véhicule ainsi que l’état de la chaussée.

Ces capteurs envoient les informations au boîtier EDC qui les traite pour agir sur les actionneurs, électrovannes, servant à faire varier la dureté  des amortisseurs.

Les informations recueillies par l’EDC proviennent des capteurs suivants :

Schéma synoptique du système :

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4.4. Composants

1. boîtier électronique EDC

Le boitier électronique EDC est alimenté, via un relais qui intègre une protection contre l’inversion de polarité, par la borne 30. Le boîtier électronique fonctionne sous une plage de tension allant de +9 V à +16 V. Le boîtier EDC comporte plusieurs régulateurs qui ont pour rôle, suivant une stratégie de régulation bien spécifique, de convertir les signaux des capteurs en fonction d’une cartographie définie afin de commander les électrovannes de chaque amortisseur. Il y a 5 régulateurs dans le boîtier électronique : 

3 pour les dynamiques verticales, longitudinale et transversale .

1 pour la fonction report gauche/droite .

1 pour la compensation d’usure .

Le boitier électronique EDC reçoit les différentes informations des capteurs, ensuite il traite ces informations grâce aux 5 régulateurs pour enfin commander la dureté des amortisseurs via les électrovannes. L’envoi d’un faible courant aux électrovannes engendre un amortissement dur (tarage ferme) et au contraire l’envoi d’un courant élevé aux électrovannes engendre un amortissement mou (tarage souple).

Les valeurs de consigne des tensions de sortie sont prescrites par le microprocesseur via un signal rectangulaire modulé en largeur (signal PWM). Un circuit de coupure prévient toute surintensité en cas de surcharge.

Toutes les entrées analogiques sont protégées par des diodes contre les surtensions positives et négatives.

2. Les électrovannes

Le boîtier EDC commande les actionneurs par la masse. Les électrovannes des amortisseurs ont une relativement faible résistance (+- 2,2 Ohm par vanne à température ambiante). Le courant de commande variant entre 0 et 2A selon l’amortissement souhaité, il faut appliquer à l’entrée de la vanne un signal d’assez forte intensité sous une faible tension. Pour la commande de la vanne on ne peut pas dépasser 2A sans quoi les électrovannes risqueraient de s’endommager. Les électrovannes de chaque essieu sont montées en série. Le signal qui commande les électrovannes est un signal carré.

Les amortisseurs variables sont donc commandés 2 par 2 (en série), essieu par essieu.

Voici le montage série des électrovannes EDC de l'essieu arrière :

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3. Capteurs d’accélération verticale

Les trois capteurs d'accélération verticale ont  une plage de mesure de 2,5 g. Ils sont disposés dans les passages de roue, au niveau des dômes d'amortisseur avant gauche et droit et au niveau du dôme d'amortisseur arrière droit. 

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4. Capteurs d’angle de braquage

Le capteur d’angle de braquage est un capteur optique comme celui-ci :

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Le rôle de la diode électroluminescente est de projeter de la lumière sur le disque codé. Elle est soudéedirectement sur le circuit imprimé. Le capteur optique se compose de la diode électroluminescente, du dispositif de guidage de la lumière et de la caméra à lignes.

La caméra à lignes est montée en dessous du disque codé. Elle convertit les signaux optiques produits par le disque codé qui traverse le disque codé en signaux électriques (codes binaires). Avec ces signaux, le capteur d’angle de braquage peut très précisément renseigner la position de la colonne de direction aux différents boîtiers électronique du véhicule.

5. Capteurs de vitesse

Il s’agit de capteurs actifs, ils permettent de détecter le sens de rotation et la vitesse de rotation de chaque roue. Voici à quoi cela ressemble :

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Le signal de vitesse de rotation est fonction de la fréquence. Plus la roue tourne vite plus la fréquence du signal sera importante.

L'aimant permanent qui se trouve à l'intérieur du capteur de vitesse de roue génère un champ magnétique. Les lignes du champ magnétique traversent à angle droit la couche de l'élément sensible du capteur. La déviation des lignes de champ par la couronne incrémentale créé des variations de résistance dans la couche ferromagnétique mince de l'élément sensible du capteur.

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6. Amortisseur variables à réglage électronique

Il s’agit d’amortisseurs de type bitube à gaz, à l'avant comme à l'arrière. Ils ont été développés par la société Mannesmann Sachs Boge. 

Ce sont des amortisseurs à action progressive programmés selon une certaine cartographie.  Chaque amortisseur intègre au niveau du piston une électrovanne à commande électronique (distributeur proportionnel). Lors des mouvements de débattement de la suspension, cette électrovanne est traversée alternativement, d'un côté puis de l'autre, par l'huile contenue dans l'amortisseur.

L'électrovanne de régulation génère entre les côtés inférieur et supérieur du piston une chute de pression proportionnelle au débit d'huile qui traverse la vanne. Dans l'amortisseur on retrouve  une soupape de fond. Cette soupape détermine l'allure et la position de la loi d'amortissement inférieure de compression en s’ouvrant ou se fermant avec la vanne principale selon les conditions de roulage.

Remarque : En cas de défaillance du boîtier électronique et après la coupure du contact, les électrovannes ne sont pas sous tension, les amortisseurs se trouvent automatiquement dans la position de tarage ferme.

Vue en coupe d'un amortisseur

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7. Electrovanne à action progressive

Lorsqu’il n’y a pas de tension, la résistance hydraulique de la vanne est maximale : la vis (1) comprime le ressort (6). La dureté de l'amortisseur est alors maximale (tarage ferme). Le ressort exerce une pression maximale sur l'induit (7) et  sur la vanne d'amortissement principale (3). La vanne d’amortissement (3) agit à son tour avec une certaine pression sur la bague flottante (5) qui, en appuyant en bas sur son siège, oppose une résistance à l'écoulement de l'huile. 

Lors de la  mise sous tension de la bobine (2), l'induit (7) se déplace vers le haut en s'opposant à la force du ressort ce qui facilite l’écoulement de l’huile à travers l’amortisseur. La souplesse maximale est déterminée par l'action conjuguée de la soupape additionnelle (4) et de la soupape de fond conventionnelle (non représentée).

Fonctionnement de l’amortisseur :

Phase de détente

La tige de piston se déplace vers le haut, l'huile s'écoule dans le sens représenté par la flèche. En raison des forces hydrauliques qui agissent, la bague flottante presse la vanne d'amortissement principale vers le haut.

Phase de compression

La tige de piston se déplace vers le bas, l'huile s'écoule dans le sens représenté par la flèche. Les forces hydrauliques qui agissent poussent la vanne d'amortissement principale vers le haut. La bague flottante repose en bas sur le siège.

4.5. Comparaison de l’amortissement par rapport à la concurrence

Grâce à ce schéma l’avantage sur la concurrence qu’offre l’EDC sur la nouvelle Z4 devient évident. Avec un seul type d’amortisseur, BMW offre à la fois la voiture ayant le comportement le plus sport tout en restant (en mode confort) une des voitures les plus confortables de sa gamme.