Brevet FR2816892A1 — publié le 20020524

L'invention concerne un procédé de régulation adaptative de la vitesse d'un véhicule, équipé d'un système de régulation de vitesse et de distance, alors qu'il est en situation de dépassement d'un véhicule cible circulant dans la même direction, dans le but d'améliorer la sécurité et le confort du conducteur. Actuellement, les systèmes de gestion automatique de la motricité d'un véhicule fonctionnent selon deux modes : un premier mode de régulation de vitesse suivant une consigne demandée par le conducteur, et un second mode de régulation de distance selon une consigne de distance relative avec le véhicule cible suivi. Lors d'un dépassement de ce véhicule cible par le véhicule régulé, la cible est progressivement perdue, faisant basculer le système A. C. C. -"Adaptative Cruise Control"-d'un mode de régulation de distance à un mode de régulation de vitesse. Avec les systèmes actuels, ce changement de mode est mal ressenti par les conducteurs en raison du fait que le passage à la régulation de vitesse seule induit un"trou"d'accélération inconfortable avec la sensation que le véhicule"s'écroule", surtout lors de dépassements dans les situations de trafic dense. La demande de brevet européen publiée au nom de FORD, sous le numéro EP 0897824, concerne plus spécifiquement la commande du moteur lors d'une transition entre une régulation de vitesse et une régulation de distance, en situation de dépassement. La solution proposée est un artifice d'anticipation visant à afficher au tableau de bord un voyant informant le conducteur de l'entrée en régulation de distance alors que ce mode n'est pas enclenché réellement. Le temps pendant lequel ce voyant est allumé, bien que le système ne soit pas réellement en régulation de distance, correspond à un temps raisonnable pendant lequel le conducteur peut évaluer l'opportunité d'un dépassement et l'effectuer. Dans le cas où il effectue ce dépassement pendant ce laps de temps, il reste en consigne de vitesse durant tout le dépassement sans jamais être passé par un mode de régulation de distance. Cette solution n'est qu'un artifice et non une loi spécifique appliquée lors d'un dépassement de cible. La demande de brevet européen publiée au nom de VOLKSWAGEN, sous le numéro EP 0989012, aborde l'adaptation des lois de régulation de distance et de vitesse à la situation de conduite et à la reconnaissance du style de conduite. Des modules de détection permettent de reconnaître différentes catégories d'environnement et/ou de conducteurs dans le but de choisir la loi de commande de l'A. C. C. la mieux adaptée à la situation reconnue. La situation de dépassement d'un véhicule cible est mentionnée en tant que situation particulière à détecter, mais cette demande de brevet ne précise en aucune façon comment est réalisée cette détection, ni comment la loi de commande de l'accélération du véhicule est ensuite adaptée à la reconnaissance de cette situation. Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose de générer des lois de commande de l'accélération du véhicule régulé en distance et en vitesse, qui soient adaptées à la situation de déboîtement et différentes selon le mode de régulation A. C. C. engagé dépendant du caractère calme, dynamique ou sportif du conducteur. Pour cela, l'objet de l'invention est un procédé de régulation adaptative de la vitesse d'un véhicule en situation de dépassement d'un autre véhicule cible circulant dans la même direction, équipé d'un système embarqué de régulation de vitesse et de distance par un contrôle électronique de l'accélération comprenant notamment une interface de commande avec le conducteur, caractérisé en ce que, à partir de la détection dudit dépassement, l'accélération du véhicule régulé est une fonction linéaire du temps, de ta tonne : )-cc-+/o la valeur de l'accélération à l'origine yo ainsi que la pente PACC de la courbe dépendant du caractère de conduite du conducteur, et en ce que cette accélération est annulée quand la vitesse du véhicule vA (t) atteint la consigne de vitesse VACC fixée par le conducteur en régulation de vitesse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, illustrée par les figures suivantes qui sont : - la figure 1 : le schéma d'une situation de suivi d'un véhicule cible par un véhicule en régulation de distance ; - les figures 2 à 4 : les schémas de trois situations de dépassement d'un véhicule cible par un véhicule en régulation de vitesse, selon l'invention ; - la figure 5 : le synoptique du procédé de régulation adaptative de la vitesse d'un véhicule en situation de dépassement ; la figure 6 : trois exemples de profils de vitesse générés pour un véhicule régulé selon le procédé de l'invention. Les éléments portant les mêmes références sur les différentes figures remplissent les mêmes fonctions en vue des mêmes résultats. L'objet de l'invention consistant à gérer l'accélération du véhicule régulé dans les situations particulières de dépassement d'un véhicule cible, il est avant tout nécessaire de reconnaître de tels dépassements. Cette reconnaissance peut se faire à l'aide de la mise en marche du clignotant gauche-pour une conduite normalement à droite-par le conducteur désirant déboîter suivant les règles élémentaires du code de la route. La régulation par A. C. C. étant prévue pour une utilisation sur autoroute, cette première condition est toujours vraie en dehors des zones urbaines. De plus, comme la loi de contrôle de l'accélération selon l'invention, en phase de dépassement, est toujours sous le contrôle de la régulation en distance de l'A. C. C., une hésitation du conducteur ou un abandon de la manoeuvre de dépassement ne provoquera pas de collision avec le véhicule cible. Cette reconnaissance peut également se faire à l'aide d'autres critères basés sur la mobilité du conducteur sur l'autoroute, à partir de l'angle de son volant, de la vitesse de consigne, des informations de navigation situant le conducteur et son véhicule sur une cartographie routière ou bien des systèmes de positionnement sur la voie. La conjugaison de tous ces critères permet de discriminer la volonté de dépassement d'une cible mobile d'une indication de changement de direction aux abords d'une agglomération-autoroutes périurbaines par exemple-, voire d'étendre l'usage de l'ACC en dehors des autoroutes. La reconnaissance de la volonté de dépassement doit être effectuée avant que la manoeuvre elle-même ait réellement commencée, afin que le conducteur ne soit pas surpris par une modification du comportement de son véhicule et que sa conduite reste fluide. Toutes les informations précédemment citées pour reconnaître un déboîtement peuvent être utilisées dans des procédés utilisant une analyse discriminante, de la logique floue ou un réseau de neurones par exemple. Selon le schéma de la figure 1, un véhicule A équipé d'un système de régulation de distance et de vitesse, de type A. C. C., suit un véhicule C appelé cible qui roule sur la même voie de circulation, dans la même direction, à la vitesse va. Le véhicule régulé A roule à la vitesse vA (t), qui devient égale à va quand il est en régulation de distance pour suivre à une distance constante le véhicule cible roulant à la vitesse va. En phase de régulation de vitesse, le conducteur du véhicule régulé peut choisir une consigne de vitesse vACC qui, lorsqu'elle est supérieure à la vitesse Va de la cible C, l'incite à déboîter pour la dépasser. Le dépassement débute à l'instant To, après que le conducteur du véhicule A ait mentionné son intention de dépasser le véhicule cible C, par la mise en route du clignotant par exemple. Le véhicule A est alors en situation de suivi de la cible à la vitesse va 1 alors que sa consigne de régulation de vitesse est égale à vACC, supérieure à va pour que le dépassement soit justifié. La situation de dépassement peut être divisée en trois phases consécutives : - une première phase dite d'accélération ou de mise à hauteur du véhicule cible à doubler, pendant laquelle le véhicule régulé va accélérer jusqu'à se positionner à la hauteur de sa cible, - une deuxième phase dite de maintien de la vitesse, durant laquelle le véhicule régulé n'accélère plus mais dépasse le véhicule cible à une vitesse constante égale à la consigne de vitesse VACC, - une troisième phase dite de rabattement, correspondant au changement de file du véhicule régulé qui rejoint la file de la cible en se positionnant devant elle, tout en gardant sa vitesse de consigne vacs quand le trafic routier le permet. Sinon, cette phase correspond à une décélération du véhicule. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, à partir de l'instant To de détection d'un dépassement, le procédé de régulation adaptative de la vitesse du véhicule suiveur commande l'accélération de ce véhicule de façon à ce qu'elle soit une fonction linéaire du temps, de la forme : (i) YA (t) = dVA (t) = PACC't + IVO du Cette linéarité de l'accélération donne au conducteur la sensation d'accélérer de façon continue. De plus, la pente PACC de la courbe d'accélération est fonction du style de conduite, variant selon que le caractère du conducteur est calme, dynamique ou sportif. De même, pour marquer l'entrée dans cette phase de dépassement, l'accélération initiale yo, à To, dépend aussi de la sportivité du conducteur. Ainsi, elle est nulle, par exemple, pour un conducteur considéré comme calme, qui souhaite conduire sans à-coup, mais elle est importante au contraire pour un conducteur sportif. Selon une autre caractéristique essentielle, à l'instant T1 où le véhicule régulé a atteint la vitesse de consigne ACC après avoir accéléré pour dépasser sa cible et va poursuivre son dépassement avec cette vitesse, l'accélération est nulle : dl (2) yA (Ti) = dt = 0 Cela dans le but de satisfaire le critère de souplesse de conduite pour un maximum de confort lors de la transition entre la phase d'accélération et la phase de maintien de la vitesse au cours du dépassement. A partir de l'instant To de début de la phase d'accélération, le procédé calcule l'instant Ta de fin de cette phase, quand la vitesse vA (t) du véhicule a atteint la consigne VACC- En partant de l'équation (1) de l'accélération linéaire, la vitesse du véhicule régulé s'écrit : (3) VA (t) = 1 PA *t 2+yo t+v,, 1 2 A l'instant Ti de fin d'accélération : (4) VA (TI) = 1 PAC (-"T1'Yo'Tl +Vo (4) (VA (Tl) = 2 PACO T2+ YO TI+vo .) -7=0 Ainsi, l'accélération Y0 à l'origine et la pente PACC de la courbe s'écrivent : , 2 [ (TI)-] rut PACC =-Ti2 Considérant que la première phase d'accélération se termine lorsque le véhicule régulé A se trouve à la hauteur de la cible à dépasser, soit plus précisément quand l'arrière du véhicule A se situe à la hauteur de l'avant de la cible C, la distance dA parcourue par le véhicule A à la vitesse VA (t) jusqu'à l'instant Ti est obtenue en intégrant la vitesse selon l'équation (6) : 2 2Av (6) =j\). (--. (6) dA = 1 VA t. dt= 1 (-2. t ±. t+vo) dt TI TI en posant Av = VA (Ti)-vo Cette distance parcourue par le véhicule régulé est égale à la distance parcourue par la cible C à la vitesse Vo constante et uniforme jusqu'à T1, à laquelle on ajoute la distance de suivi ds et la longueur du véhicule cible de, d'environ 4 mètres. La distance de suivi est égale au produit de la vitesse de suivi, égale à la vitesse vo de la cible, par le temps de suivi ts qui est une fonction du style de conduite. Ce temps de suivi est égal par exemple à 1 seconde, 1, 4 seconde ou 2 secondes pour une sportivité décroissante. Ainsi : (7) dA =Vo- , + + , dA =v- +0'+4 D'après les équations (6) et (7), on obtient l'instant Ti de fin de phase d'accélération : (8) ( et de cette équation (8) reportée dans l'équation (5), on obtient la pente PACC de la courbe d'accélération yA (t) (9) P = 9 (d+dc) Selon une caractéristique de l'invention, le coefficient de pente PACC dépend des limitations physiques du groupe moto-propulseur et est calculé à partir de l'accélération maximale permise par le moteur et déterminée lors des mises au point en fonction des couples aux roues, de l'angle papillon, du couple et du régime moteur. De cette valeur de pente ainsi fixée, permettant d'obtenir le maximum de puissance pour un conducteur qualifié de sportif, il est possible de calculer la vitesse maximale VAmax, que le véhicule régulé va pouvoir atteindre, puis de définir la valeur de la vitesse obtenue pour un conducteur dynamique, respectivement pour un conducteur calme, en multipliant cette vitesse par un premier coefficient de validation ad, respectivement ac, inférieurs à 1 pour obtenir des valeurs inférieures à la vitesse maximale. ad peut être choisi égal à 70 % et ac à 50% par exemple. Ainsi, ces deux paramètres de calibration définissent la vitesse maximale que peut atteindre le véhicule régulé pendant le dépassement de la cible C roulant à la vitesse vo : (10) vAmax (calme) = Oc. VAmax VAmax (dynamique) = ac. VAmax en fonction du caractère de conduite, puis le temps de ce dépassement ainsi que l'accélération au cours de ladite manoeuvre. Trois cas peuvent se présenter en fonction de la vitesse que le véhicule régulé peut avoir à l'instant T1 calculé où il est à la hauteur de l'avant du véhicule cible C. Dans le premier cas où la vitesse VA (tri) est égale précisément à la consigne de vitesse Vacs, le procédé calcule la durée de la deuxième phase de maintien de cette vitesse en considérant que la distance parcourue par le véhicule régulé est suffisante pour lui permettre de se rabattre devant la cible (figure 3). Si T2 est l'instant de fin de deuxième phase, la distance parcourue dA par le véhicule régulé est égale à : =r- (-) Elle est aussi égale à la distance parcourue, dans ce même laps de temps, par la cible roulant à la vitesse Va, à laquelle on doit ajouter une distance de dépassement ddep, qui est un paramètre de calibration fixe, pouvant être égal par exemple à quatre fois la longueur du véhicule cible, soit environ 20 m. (11) dA =VA - (T2-) =o- (T2-) + De cette expression (11), on obtient une information de temps de fin de dépassement : T deP 74 *2"'') 2 + 1 A partir de cet instant T 2, l'accélération du véhicule régulé n'est plus une fonction linéaire du temps selon le procédé de l'invention. Le véhicule régulé à nouveau en distance et en vitesse selon les lois classiques ACC, peut se rabattre devant la cible, soit à vitesse constante soit en décélérant selon le trafic routier. Dans le cas où le véhicule régulé atteint la consigne de vitesse VACC avant d'être à la hauteur de la cible, le procédé calcule l'instant T', pour lequel VA (T'1) est égale à vacc. Cet instant T', est la solution de l'équation suivante : 1 e 2 2 Entre les instants To et T'i, le véhicule accélère avec une accélération linéaire jusqu'à atteindre la vitesse de consigne, puis il va maintenir cette vitesse de T'1 jusqu'à l'instant T2 de fin de dépassement calculé comme précédemment, au-delà duquel il se rabattra devant la cible (figure 2). Dans le troisième cas où le véhicule régulé n'atteint pas la consigne de vitesse à T1 mais au-delà de cet instant, le véhicule continue à accélérer même après avoir dépassé la cible (figure 4). Le procédé calcule l'instant T"1 pour lequel VA (T"1) est égale à vACC, qui est la solution de l'équation suivante : 1 (T") 1 T,, 2 T" Puis, le procédé calcule la distance à parcourir dA par le véhicule régulé entre le début du dépassement à l'instant To et l'instant T"i où sa vitesse atteindra la consigne VACC. Si cette distance à parcourir est supérieure à la distance totale dT admissible pour le dépassement, soit la distance parcourue par la cible augmentée de la distance de dépassement précédemment définie, l'accélération du véhicule est contrôlée par le système de régulation ACC selon une commande classique, à partir de l'instant Tri, où il est à la hauteur de la cible. De To à Tri, le véhicule accélère selon la loi linéaire yA (t) de l'invention, puis la régulation ACC prend la main pour la fin du dépassement. Mais si la distance à parcourir jusqu'à l'instant T"1 calculé est inférieure à la distance admissible pour le dépassement, le véhicule régulé accélère selon la loi linéaire de l'invention de To à T"i, puis maintient sa vitesse à la valeur constante de la consigne VACC jusqu'à l'instant T2 de fin de phase de maintien de la vitesse, au-delà duquel il se rabat devant la cible. La figure 5 est le synoptique du procédé de régulation adaptative de la vitesse d'un véhicule, selon l'invention, comportant les différentes étapes détaillées ci-dessus. Soit un véhicule A régulé en vitesse et en distance par un système de l'accélération de type ACC, à l'étape eo, Après l'étape e1 de détection d'une volonté de dépassement d'une cible par le véhicule régulé, le procédé génère une accélération yA (t) linéaire à fournir au système de régulation ACC pendant ce dépassement (étape e2). A l'étape e3, il calcule l'instant Ti de fin de phase d'accélération, ainsi que la vitesse VA (tri) théoriquement acquise par le véhicule régulé à cet instant. A l'étape e4, il compare cette vitesse vA (tri) à la vitesse de consigne VACC choisie par le conducteur en régulation de vitesse. Si vA (T1) est égale à la consigne vacs-retape e5-, le procédé calcule l'instant T2 de fin de dépassement- étape es-et maintient la vitesse VA (t) constante, égale à la consigne vACC, entre les instants T1 et T2-étape e7-. A partir de l'instant T2, l'accélération du véhicule cesse d'être à nouveau une fonction linéaire du temps selon l'invention - étape 17-puis elle est à nouveau contrôlée classiquement par le système de régulation ACC à l'étape eis. Si la vitesse vA (T1) est supérieure à la consigne vACC, le procédé calcule l'instant 1'1 où ces deux vitesses sont égales-étape e8-, et calcule l'instant T2 de fin de phase de dépassement-étape eg-, de telle sorte qu'il maintient la vitesse VA (t) à la valeur de consigne entre les instants T', et T2-étape ego-. A partir de T2, la régulation ACC reprend la main. Par contre, dans le cas où vA (tel) est inférieure à la consigne vACC, le procédé calcule l'instant T", où la vitesse atteint la valeur de la consigne-étape en, puis calcule la distance à parcourir jusqu'à T"1 - étape ex2-, avant de la comparer à la distance totale dr admissible pour le dépassement-étape ex3-. Si cette distance dA est supérieure ou égale à ladite distance totale dT, la régulation ACC classique reprend la main-étape 14-. Sinon, le procédé calcule l'instant T2 de fin de dépassement-étape 015-et maintient la vitesse VA (t) à la valeur de consigne VACC entre les instants T'1 et T2-étape 16-. L'instant T2 marque la fin de la loi de dépassement-étape e17-, et la régulation ACC reprend la main ensuite-étape e, 8-. La figure 6 représente trois profils de vitesse, générés pour trois types de conducteur, qualifiés de calme, dynamique et sportif, selon le procédé de l'invention. La courbe Ci en trait plein correspond à un conducteur sportif, la courbe C2 en pointillés correspond à un conducteur dynamique et la courbe C3 en traits discontinus à un conducteur calme. Pour l'exemple numérique choisi, les valeurs sont les suivantes : vo = 70 km/h et VACC = 88 km/h PACC maximale = 0,4 ac = 0,5 ad = 0,7 ts = [2 ; 1,4 ; 1] secondes ddep = 20 m de = 4 m On constate sur ces courbes que, pour un conducteur sportif, le procédé adopte une loi d'accélération telle que la vitesse de consigne est atteinte à la hauteur du véhicule à dépasser. Pour un conducteur dynamique, la consigne de vitesse VACC est atteinte avant la fin de dépassement, mais après avoir dépassé cependant la cible. Enfin, le style de conduite d'un conducteur calme ne permet pas d'atteindre la consigne de vitesse VACC après la fin du dépassement, soit avant de parcourir la distance totale autorisée dT. La croix sur chacune des trois courbes correspond à l'instant où le véhicule arrive à la hauteur de la cible. Ainsi, le procédé selon l'invention a pour avantage d'améliorer la gestion de l'accélération d'un véhicule, équipé d'une régulation de type ACC, lors des phases de dépassement d'un véhicule cible, dans le but d'un meilleur confort pour le conducteur. Ce confort est obtenu en particulier grâce à la linéarité de l'accélération, qui est annulée dès que le véhicule est à la hauteur de sa cible pour assurer une plus grande souplesse. De plus, le procédé tient compte du style de conduite pour offrir une meilleure réactivité du véhicule au conducteur. Un tel procédé permet un gain en prestation de confort et de sécurité perceptible par le conducteur REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation adaptative de la vitesse d'un véhicule en situation de dépassement d'un autre véhicule cible circulant dans la même direction, équipé d'un système embarqué de régulation de vitesse et de distance par un contrôle électronique de l'accélération, comprenant notamment une interface de commande avec le conducteur, caractérisé en ce que, à partir de la détection du dépassement dudit véhicule cible (C), l'accélération du véhicule régulé (A) est une fonction linéaire du temps, de la forme : ) =cc'o la valeur de l'accélération à l'origine (yo) ainsi que la pente (pACC) de la courbe dépendant du style de conduite du conducteur, et en ce que cette accélération est annulée quand la vitesse du véhicule (VA) atteint la consigne de vitesse (VACC) fixée par le conducteur en régulation de vitesse. 2. Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas où, lors du dépassement du véhicule cible (C), la vitesse du véhicule (VA) est égale à la consigne de vitesse (vACC) au plus tard à l'instant (tel) où l'arrière du véhicule régulé (A) est à la hauteur de l'avant du véhicule cible, l'accélération (&gamma;A) est annulée à partir de cet instant (T1) et la vitesse (VA) est maintenue constante à la valeur de consigne jusqu'à l'instant (T2) correspondant à une distance parcourue égale à celle parcourue par le véhicule cible roulant à la vitesse (va) entre les instants (fi) et (T2), augmentée d'un paramètre de calibration dépendant de la longueur de la cible. 3. Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas où, à l'instant (tri) où l'arrière du véhicule régulé (A) est à la hauteur de l'avant du véhicule cible (C), la vitesse (VA) du véhicule est inférieure à la consigne de vitesse (v Acd fixée par le conducteur et la distance parcourue par le véhicule régulé depuis (T1) est inférieure au paramètre de calibration dépendant de la longueur du véhicule cible, l'accélération linéaire (YA) du véhicule régulé est maintenue jusqu'à l'instant (T",) où la vitesse (VA) est égale à la consigne de vitesse (VACC). 4. Procédé de régulation selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes, après le calcul de l'instant (T",) où la vitesse (VA) du véhicule régulé (A) est égale à la consigne de vitesse (vACC) : - calcul de la distance (dA) à parcourir par le véhicule régulé entre le début du dépassement et l'instant (T",) ; - comparaison de cette distance (dA) à parcourir avec une distance totale (dT) admissible pour un dépassement, dépendant de la longueur du véhicule cible (C) ; - si la distance (dA) à parcourir est supérieure à la distance (dT) admissible, contrôle de l'accélération du véhicule par une loi du système de régulation de distance et de vitesse à partir de l'instant où il est à la hauteur du véhicule cible ; - si la distance (dA) à parcourir est inférieure à la distance (dT) admissible, maintien de la loi linéaire d'accélération (YA) du véhicule régulé jusqu'à l'instant (1'1)'puis maintien de sa vitesse (VA) à la valeur constante de la consigne de vitesse jusqu'à l'instant (T,) correspondant à une distance parcourue égale à celle parcourue par la cible (C) entre les instants (T",) et (T2), augmentée d'un paramètre de calibration dépendant de la longueur de la cible. 5. Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pente (PACC) de la courbe de l'accélération yA (t) en fonction du temps est déterminée en fonction des limitations physiques du groupe motopropulseur du véhicule régulé (A) et du style de conduite du conducteur de telle sorte que, pour un caractère qualifié de sportif, la pente est calculée à partir de l'accélération maximale permise par le moteur et pour des caractères qualifiés de moins sportifs, la pente est dégradée par un coefficient multiplicatif calibrable, inférieur à 1. 6. Procédé de régulation selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour un caractère de conduite qualifié de calme, le coefficient multiplicatif est égal à 50% et pour un caractère de conduite qualifié de dynamique, le coefficient multiplicatif est égal à 70%. 7. Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accélération initiale (y0), à l'origine du dépassement du véhicule cible (C), dépend du style de conduite du conducteur du véhicule, étant nulle pour un conducteur considéré comme calme et de valeur élevée pour un conducteur considéré comme sportif.