Brevet FR2811271A1 — publié le 20020111

Etat de la technique La présente invention concerne un procédé pour optimiser la transmission du couple d'un moteur vers les roues motrices d'un véhi- cule à l'aide d'une boîte de vitesses, un système de navigation fournissant les données de la position instantanée du véhicule ainsi que les données concernant la chaussée en amont, à parcourir, ces informations étant transmises à un appareil de commande pour la commande du moteur et/ou de la boîte de vitesses et l'appareil de commande, partant des don- nées de position et de chaussée, calcule les valeurs de consigne pour la commande du moteur et/ou de la boite de vitesses (gestion de la ligne de transmission)Il est déjà connu de transmettre le couple fourni par un moteur à l'aide d'une boîte de vitesses à commutation ou une boite auto- matique, aux roues motrices du véhicule. Pour cela on cherche en général à sélectionner le rapport de transmission de la boite de vitesses pour que le moteur fonctionne dans sa plage de puissance optimale. Il est également connu selon le document EP O 745 965 A1, un système qui sécurise. Dans ce système on utilise des données mémori- sées correspondant à une carte routière en tenant compte de la position instantanée du véhicule; à partir de ces données on prédéfinit un couple maximum pour le moteur ainsi qu'une position correspondante des rap- ports de la boîte de vitesses pour avoir un fonctionnement aussi sûr que possible. Pour cela on tient compte par exemple des zones d'habitation denses, des zones des écoles ou des zones piétonnes dans lesquelles il faut rouler avec beaucoup de précautions pour éviter les accidents avec les piétons. Dans ces conditions, il est à peine possible de réaliser un comportement de roulement optimum du véhicule ou de réduire au mini- mum la consommation de carburant. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces incon- vénients et concerne à cet effet un procédé du type défini ci-dessus ca- ractérisé en ce que l'appareil de commande forme un bloc IPS pour optimiser le comportement de déplacement ou la consommation de carbu- rant, bloc dans lequel on prépare les données reçues pour qu'à l'aide d'une prédiction IPS, à partir des données préparées, on détermine les in- formations concernant la chaussée en amont et on les calcule pour la ges- tion de la ligne de transmission et ainsi la gestion de la ligne de transmission fournit des ordres de commande optimisés pour la com- mande de la boîte de vitesses et/ou du moteur. Le procédé selon l'invention offre l'avantage que les données de la carte routière, implémentée de même que la puissance du moteur et le rapport de transmission soient choisies pour optimiser à la fois le com- portement de roulement du véhicule et la consommation de carburant. On traite en particulier les informations concernant le tracé de la chaussée et à partir de ces données on prédétermine les valeurs de consigne corres- pondantes pour la commande du moteur et/ou de la boîte de vitesses. Il est particulièrement avantageux que l'appareil de com- mande comporte au moins une interface à laquelle on relie le système de navigation et/ou un appareil de réception pour les services de télémati- que. Cela permet de saisir non seulement la situation routière actuelle mais également la densité de la circulation et les risques qui en dé coulent le cas échéant. Pour optimiser les informations concernant la chaussée en amont, il est en outre avantageux d'obtenir des attributs de la chaussée (route) et de son environnement comme par exemple la nature de la chaussée, son type, sa courbure et/ou sa pente. C'est ainsi que par exem- ple en prévision d'une forte pente de la chaussée, on peut rétrograder suf- fisamment à temps pour que le moteur continue de fonctionner dans sa plage de puissance optimale. Il est également avantageux de transmettre les informations sous un format de données standardisé. L'utilisation d'un tel format de données standardisé permet une large palette d'applications. On évite avantageusement les problèmes d'adaptation à la transmission des infor- mations. Le bloc application IPS s'utilise avantageusement pour pré- parer les données prévisionnelles pour l'utilisation future de la gestion de la ligne de transmission. Cette préparation se fait à la fois pour influencer la détermination du rapport de vitesses de consigne et aussi pour éviter les commutations. Une solution avantageuse consiste à réaliser les interfaces vers les appareils de commande en technique de bus CAN (réseau local d'ordinateur). Ce système de bus s'utilise déjà pour de nombreuses com- mandes dans un véhicule automobile. Il est particulièrement avantageux que pour déterminer les valeurs de consigne à prédéfinir, on calcule au préalable les informations et les données de plusieurs éloignements prévisionnels. Grâce à une réac- tion suffisamment à temps de la commande cela permet un comportement de roulement confortable pour le véhicule. Il est en outre avantageux de transmettre les informations sous la forme de paquets de données en utilisant le bus. Ces paquets de données peuvent se transmettre dans les intervalles de temps équidistants ou en fonction de la vitesse du véhicule. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins dans lesquels: - la figure 1 montre un schéma par blocs, - la figure 2 montre une chaussée sur laquelle se déplace le véhicule, - la figure 3 montre un schéma par blocs de l'application IPS, - la figure 4 montre un procédé d'exploitation pour déterminer un super paramètre par un automate d'état. Description de l'exemple de réalisation Le coeur de l'invention concerne un procédé pour utiliser les informations d'un système intelligent prévisionnel appelé ci-après système IPS pour une gestion optimisée de la ligne de transmission. Ce procédé de commande comprend l'utilisation d'interfaces appropriées pour l'échange des données ainsi que pour des procédés de calcul pour le traitement des données IPS à l'aide desquelles on influence le système de gestion de la ligne de transmission. La base du procédé correspond au schéma par blocs de la figure 1. Ce schéma montre l'appareil de commande 21 avec les interfaces 31, 32, 34. L'appareil de commande 21 comporte une base IPS 20 reliée à un système de navigation 10 par l'interface 31. Le système de navigation fournit en particulier les données concernant la position actuelle du véhicule, et des informations relatives au chemin prévu pour le véhicule. Les systèmes de navigation 10 sont connus en soi et ne nécessitent de ce fait aucune description particulière. La base IPS 20 est reliée par une in- terface 32 à une mémoire pour une carte numérique 40 contenant les données cartographiques notamment suivant un format de données stan- dardisé. Il peut s'agir par exemple du format GDF (dossier de données géographique). L'accès à la base de données de cartes géographiques peut également se faire en variante par l'intermédiaire du système de naviga- tion 10. Il est en outre possible que la base IPS 20 soit reliée par une in- terface 32 à l'appareil de réception pour des services de télématique 30 fournissant par exemple des informations relatives à des bouchons de cir- culation, des chantiers, les conditions atmosphériques telles que du ver- glas, etc sur le trajet prévu. En sortie, la base IPS 20 est reliée à un bloc prévisionnel IPS 50. Partant des données fournies par la base IPS 20, celui-ci déter- mine des informations concernant le trajet en amont. Les données four- nies par le bloc 20 au bloc 50 comprennent la position actuelle du véhicule et une description du chemin situé en amont, définie par exemple par des points de contrôle de El, E2, E3, E4, E5.....EN et des attributs décrivant les propriétés de la chaussée et de son environnement. Les at- tributs caractérisent notamment le type de chaussée comme par exemple route nationale, autoroute, route secondaire, allée, zone piétonne, etc... et la chaussée sous des formes telles que route principale, place, rondpoint, emplacement de garage, etc... Les attributs sont définis de préférence au format des données GDF dans la base de données 40 de cartes géographi- ques. On peut également utiliser d'autres formats de données appropriés. Le bloc de la prévision IPS 50 fournit ainsi selon la figure 1, à la gestion de la ligne de transmission 60, des informations concernant le chemin en amont c'est-à-dire les données prévisionnelles. La gestion de la ligne de transmission 60 comprend le bloc application IPS 61 qui prépare les données fournies par le bloc 50. La ges- tion de la ligne de transmission 60 commande par exemple une com- mande de moteur 70 reliée par l'interface 34, une commande d'embrayage 80 et/ou une commande de boîte de vitesses 90 en prédéfinissant des va- leurs de consigne appropriées. Ainsi la commande de moteur 70 reçoit entre autres un couple de consigne; la commande d'embrayage 80 reçoit un réglage d'embrayage de consigne et la commande de boîte de vitesses reçoit un rapport de consigne ou une démultiplication de consigne. En variante, la commande d'embrayage peut également être réalisée sous la forme d'une commande de convertisseur hydrodynamique de couple commandée par des ordres appropriés. Pour la réalisation sous la forme d'un circuit pour le bran- chement des appareils de commande, on peut prévoir des interfaces 34 appropriées comme celles par exemple connues comme bus CAN. La réali- sation du système peut se décrire avantageusement par les fonctionnalités suivantes: Selon un mode de réalisation on a par exemple un appareil de commande respectif pour un système de navigation, un système IPS et une gestion de ligne de transmission. En variante on regroupe plusieurs appareils de commande et on ne prévoit que le système de navigation qui comprend en outre la fonctionnalité de la base IPS 20 et un appareil de commande qui réalise la gestion de la ligne de transmission 60. La fonc- tionnalité de la prévision IPS 50 peut être réalisée dans cette variante à la fois par l'appareil de commande du système de navigation et par la gestion de la ligne de transmission 60. La figure 2 montre un tracé caractéristique d'une route sous la forme d'un schéma; le véhicule F est à la position E0. A la dis- tance E1 dans la direction de déplacement en amont du véhicule F, la chaussée fait une courbe et présente une certaine pente. Au point E1 on peut avoir d'autres attributs enregistrés comme par exemple le type de chaussée, sa largeur, le nombre de voies, etc... De façon correspondante, dans la direction de circulation, à la distance E2 en amont du véhicule on aura également des informations et des données concernant la chaussée avec ces attributs. Ces données sont en général fournies par le système de navigation 10 au bloc de prévision IPS 50. Les points qui sont aux distan- ces prévisionnelles E3, E4, E5....EN contiennent des données correspon- dantes de sorte que la gestion de la ligne de transmission 60 peut être calculée à partir de ces données pour avoir des valeurs optimales concer- nant le confort de roulement, la sécurité, la consommation d'énergie et/ou la protection de l'environnement. Selon le procédé de l'invention, on utilise maintenant les informations concernant la courbure, la pente, et les attri- buts aux différentes distances prévisionnelles sur le trajet en amont, pour influencer la gestion de la ligne de transmission. Il est particulièrement avantageux que ces informations soient transmises sous la forme de pa- quets de données, par exemple par le bus CAN. En pratique, un paquet de données K pour transmettre les informations de courbure peut être pré- senté de la manière suivante Information d'état: Courbe de la chaussée à la distance El1 Courbe de la chaussée à la distance E2 Courbe de la chaussée à la distance E3 Courbe de la chaussée à la distance E4 Courbe de la chaussée à la distance E5 Courbe de la chaussée à la distance En Un paquet de données S correspondant pour les informa- tions peut être présenté comme suit: Information d'état: Pente de la chaussée à la distance El1 Pente de la chaussée à la distance E2 Pente de la chaussée à la distance E3 Pente de la chaussée à la distance E4 Pente de la chaussée à la distance E5 Pente de la chaussée à la distance En Pour les informations d'attributs on peut avoir de manière analogue un paquet de données A présenté comme suit: Information d'état: Attribut de la chaussée à la distance El Attribut de la chaussée à la distance E2 Attribut de la chaussée à la distance E3 Attribut de la chaussée à la distance E4 Attribut de la chaussée à la distance E5 Attribut de la chaussée à la distance En Si les champs de données du paquet de données K ne suffi- sent pas pour la transmission des informations d'attribut, on peut prévoir d'autres paquets de données A', A", etc... De même, pour les paquets de données S et K on peut utiliser d'autres paquets de données S', S"...K', K". Le champ de données " information d'état " indique la qua- lité des informations suivantes et assure le codage des distances E...En, auxquelles on a prévu les informations de chaussée par exemple 50m, m, 150m, 200m, 300m, 400m, 500m. Selon un autre développement avantageux des interfaces entre le module de prévision IPS 50 et la gestion de la ligne de transmis- sion 60, le module 50 transmet des informations concernant l'éloignement dans la direction de déplacement, par rapport à la courbe prévue pour la chaussée, une pente prévue ou/et un attribut de chaussée, prédéterminé. C'est ainsi que par exemple on peut indiquer la distance jusqu'au croise- ment suivant ou encore celle jusqu'à la courbe suivante qui dépasse une certaine courbure. Il est prévu d'envoyer des paquets de données K, S, A selon une trame de temps équidistante. Les éloignements El....En peuvent être appliqués de manière fixe dans le module prévisionnel IPS 50. Selon un autre développement de l'invention, on change cette relation en fonction de la vitesse du véhicule. Selon un autre développement avantageux de l'invention, la gestion de la ligne de transmission 60 envoie des informa- tions de commande au bloc de prévision IPS 50 qui influencent la fixation des distances prévisionnelles. De même pour l'interface entre le bloc de prévision IPS 50 et la gestion de la ligne de transmission 60 on peut faire des prévisions pour que dans le bloc de prévision IPS 50, les distances prévisionnelles chan- gent automatiquement et que pour chaque position constatée du véhicule on envoie une suite de paquets de données correspondante K, S, A avec des distances de prévision différentes. Si par exemple le système de navi- gation 10 envoie à chaque seconde une position actualisée du véhicule vers l'appareil de commande 21, celui-ci peut effectuer dans une trame de temps 100 correspondant à 10 ms, des opérations d'émission et des don- nées prévisionnelles avant d'avoir la position actualisée suivante du véhi- cule. La figure 3 montre un schéma par blocs, détaillé de la ges- tion de la ligne de transmission 60 avec le bloc d'application IPS 61. Le bloc d'application IPS 61 est relié en sortie à un bloc d'interdiction de commutation 63 et à un bloc de programme de déplacement 62. En sortie, le bloc du programme de déplacement 62 est relié au bloc d'interdiction de commutation 63 et il prédéfinit la valeur statistique pour un rapport de consigne. Le bloc d'application IPS 61 contient non seulement les données prévisionnelles des paquets de données K, S, A par une entrée correspon- dante mais également les paramètres du véhicule tels que sa vitesse, l'angle de braquage et/ou son accélération. Par le bloc d'interdiction de commutation 63, par exemple en sortie on aura un rapport de consigne ou une démultiplication de consigne transmise à la commande de boite de vitesses 90 ou encore des signaux correspondants pour la commande de moteur 70 ou la commande d'embrayage 80. Le bloc d'interdiction de commutation 63 a pour fonction dans certaines situations particulières de conduite, d'interdire la commu- tation de la boîte de vitesses ou la ligne de transmission. Dans ce cas il continue de commander la commande de boite de vitesses avec le rapport de consigne ou la démultiplication de consigne prédéterminée par le pro- gramme de bloc de conduite 62. Le bloc d'application IPS 61 prépare les données prévision- nelles pour l'utilisation ultérieures dans la gestion de la ligne de transmis- sion 60. Cette préparation se fait d'une manière spécifique à la fois pour influencer la détermination du rapport de consigne dans le bloc du pro- gramme de déplacement 62 et pour influencer les interdictions de com- mutation. Les données prévisionnelles du bloc de prévision IPS 50 sont transmises sous la forme de paquets de données K, S, A et sont copiées dans le bloc d'application IPS dans des super paramètres selon le schéma suivant: K, S, A -- K, 6, a, K', 6', a'. Dans ce cas, le super paramètre K représente les propriétés de la chaussée en amont du point de vue de la courbure pour influencer le programme de déplacement. Le paramètre a décrit les propriétés de la trajectoire en amont concernant la pente et a décrit les propriétés de la chaussée en amont concernant les attributs de celle-ci. A l'aide de ces pa- ramètres on influence le programme de déplacement. Au contraire les pa- ramètres K', a', a' représentent les propriétés de la chaussée en amont pour la courbure, la pente et les attributs, pour assurer des interdictions de commutation dans le bloc 63. Selon une réalisation avantageuse, ces super paramètres prennent des valeurs en continu dans l'intervalle par exemple (-1....+1). Selon un autre développement avantageux de l'invention, les super para- mètres prennent des valeurs discrètes dans un ensemble de valeurs pos- sibles pour décrire les propriétés de la chaussée située en amont. Ces valeurs peuvent se déterminer de manière empirique. Pour déterminer les super paramètres K, a, a, K', a', C' à partir des valeurs prévisionnelles on utilise le bloc d'application IPS 61 selon le procédé suivant de traitement des données: Classification à l'aide d'un automate d'état dont les états sont commandés par des conditions de transition qui sont une fonction des valeurs prévisionnelles ou, Transformation des données à l'aide d'un réseau neuronal et pour cela on utilise à la fois le réseau neuronal statique et le réseau neuronal dynamique. On se reportera à la publication suivante (Rojas, R.: Theorie der neuronalen Netze, Springer Verlag, Berlin, 1993). Une classification à l'aide des règles de la logique floue est également possible. La figure 4 montre un procédé d'exploitation pour détermi- ner un super paramètre K par un automate d'état. Celui-ci dispose de trois états qui prennent les représentations suivantes: Etat 1: la chaussée en amont n'est pas courbée ou ne l'est que faible- ment, Etat 2: la chaussée en amont est courbée, Etat 3: la chaussée en amont est fortement courbée. La transition entre les états est commandée par les condi- tions transitoires (par exemple B12, B23....) qui sont une fonction des données prévisionnelles et des variables locales des automates d'état. Dans chaque état on peut observer les données prévision- nelles et modifier les variables locales des automates d'état en fonction de ces données. De plus on peut utiliser des organes de temps (horloge) pour modifier les variables locales des automates d'état. Dans le programme de déplacement du bloc 62, à partir des paramètres K, a, C, on produit la sélection d'un programme de déplace- ment actif parmi plusieurs programmes de déplacement mis en mémoire. Il s'agit par exemple de programmes pour la circulation en montagne, pour des routes dans des paysages à collines ou à courbes et sur des routes droites qui ont déjà été transmises et mémorisées. En variante, à l'aide des paramètres K, 6, (C, on peut in- fluencer en continu le programme de déplacement en ce qu'on déplace par exemple des courbes caractéristiques de commutation, données ou encore on influence des courbes caractéristiques pour déterminer le régime opti- mum du moteur. A l'aide de ces procédés d'optimisation on peut par exemple faire une adaptation à un type de conducteur. Dans le bloc d'interdiction de commutation 63 on prédéfinit l'interdiction de commutation si les paramètres K', a', OC' et/ou une combi- naison de ces paramètres dépassent la valeur d'un seuil prédéterminé. Ce seuil est appliqué de préférence à un type de moteur ou de véhicule. O10 REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour optimiser la transmission du couple d'un moteur vers les roues motrices d'un véhicule à l'aide d'une boîte de vitesses, un système de navigation fournissant les données de la position instantanée du véhi- cule ainsi que les données concernant la chaussée en amont, à parcourir, ces informations étant transmises à un appareil de commande (21) pour la commande du moteur et/ou de la boîte de vitesses et l'appareil de com- mande (21), partant des données de position et de chaussée, calcule les valeurs de consigne pour la commande du moteur et/ou de la boite de vi- tesses (gestion de la ligne de transmission), caractérisé en ce que l'appareil de commande (21) forme un bloc IPS (30) pour optimiser le com- portement de déplacement ou la consommation de carburant, bloc dans lequel on prépare les données reçues pour qu'à l'aide d'une prédiction IPS (50), à partir des données préparées, on détermine les informations con- cernant la chaussée en amont et on les calcule pour la gestion de la ligne de transmission (60) et ainsi la gestion de la ligne de transmission (60) fournit des ordres de commande optimisés pour la commande de la boîte de vitesses et/ou du moteur. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil de commande (21) comporte au moins une interface (31, 32) à laquelle est relié le système de navigation (10) et/ou un appareil de récep- tion pour des services de télématique (30). 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les informations concernant les attributs de la chaussée pour le trajet en amont et l'environnement de la chaussée notamment le type de chaussée, la nature, la courbure et/ou la pente sont mémorisés dans une carte nu- mérisée (40). 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les informations sont enregistrées dans un format de données standard. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gestion de la ligne de transmission (60) comprend un bloc d'application IPS (61) qui détermine les données prévisionnelles. s 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gestion de la ligne de transmission (60) prédétermine une valeur de consigne du couple d'une commande de moteur (70) pour la commande de la boîte de vitesses (90) et/ou pour la commande d'embrayage (80). 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les interfaces (34) des appareils de commande (70, 80, 90) sont réalisées par un bus CAN. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la prédiction IPS (50) est réalisée sous la forme d'un programme et fait partie du système de navigation (10) ou de la gestion de la ligne de trans- mission (60). 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gestion de la ligne de transmission (60) utilise différentes distances pré- visionnelles (El, E2...En) avec les informations de courbure de pente et d'attributs pour déterminer les valeurs de consigne. ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les informations sont transmises sous la forme de paquets de données (K, S, A). 1l1 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les paquets de données (K, S, A) sont transmis dans une trame de temps équidistants. 12 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 1l1, caractérisé en ce que les paquets de données (K, S, A) sont transmis en fonction de la vitesse du véhicule.