Brevet FR2824397A1 — publié le 20021108

face inférieure de la plaque 20. Etat de la technique L'invention concerne un procédé et un dispositif de détec- tion du contact entre les mains et le volant. Dans le contexte de la présente invention, l'expression a volant ', est synonyme de tout moyen de direction. I1 s'agit par exemple du manche à balai comme ceux utilisés dans les avions qui doit étre con- sidéré comme un volant au sens de la présente invention. L'augmentation de l'automatisation de la conduite sur piste d'un véhicule rend nécessaire de constater si le conducteur remplit sa o mission ou non. C'est ainsi que par exemple il est connu depuis long- temps, dans le domaine ferroviaire, d'utiliser un interrupteur dit d' réactions d'un conducteur de véhicule automobile; cette installation gé- nère un signal que le conducteur doit acquitter sur le volant par une pres- sion d'un doigt. La durée de présence du signal jusqu'à ce qu'il soit o acquitté e st une me sure d e l' aptitu de à la ré action e t de l' attention du conducteur. Au moins dans les véhicules futurs, les systèmes d'assistance de conduite sont par exemple l'assistance de guidage suivant une piste ou la compensation au vent latéral. Ces fonctions peuvent pous s ser éventuellement le conducteur à enlever les mains du volant pendant la conduite. Or il n'existe pas de système d'assistance de conducteur traitant de tels cas. Bien plus, le conducteur doit toujours avoir le contrôle du vé- hicule et l'assistance par un système d'assistance de conduite n'est qu'une aide. Pour garantir la répartition du travail entre le conducteur et le sys tème d'assistance de conduite, il faut surveiller en permanence le contact des mains du conducteur avec le volant du véhicule. La présente invention a pour but de développer un procédé et un dispositif permettant de détecter le contact des mains avec le volant, qui soit de construction simple et fonctionne de manière fiable pendant 3s toute la durée de vie du véhicule. Ce problème est résolu selon l'invention par les étapes de procédé suivantes: - on génère un premier signal d'une première fréquence (f), cette pre- mière fréquence (f) dépendant de ce que le conducteur du véhicule a les mains sur le volant ou non, - on génère un second signal d'une seconde fréquence (f2), s - on génère un signal de sortie (SsO) en fonction des fréquences (f, f2) du premier et du second signal. Avantages de l'invention Selon le procédé de l'invention, les mains du conducteur modifient la fréquence d'un premier signal lorsque les mains sont au o contact du volant. Pour augmenter la fréquence de détection, on établit une relation de la fréquence du premier signal avec une fréquence du se- cond signal et en fonction des fréquences du premier et du second signal, on génère un signal de sortie. Le signal de sortie indique si les mains du conducteur du véhicule sont ou non en contact avec le volant. Comme le s procédé selon l'invention ntutilise aucun capteur mécanique, il est sans usure. De plus, une modification ultérieure du volant, par exemple par un gainage en cuir, ne modifie pas le fonctionnement. D'autres variantes de l'invention prévoient que le signal de sortie soit généré en fonction de la différence ou de l'amplitude (valeur ab o solue) de la différence entre la première et la seconde fréquence, pour permettre de détecter de manière simple une modification de la fréquence déclenchée par le contact des mains avec le volant. D'autres développements avantageux du procédé de l'invention prévoient qu'un convertisseur fréquence/tension génère une s première tension de sortie en fonction de la première et de la seconde fré- quence et/ou détecte le contact entre les mains et le volant lorsque le si- gnal de sortie est supérieur à un seuil. Ce moyen permet d'améliorer le taux de détection du procédé de l'invention. Pour compenser une variation de la première fréquence du so fait de grandeurs perturbatrices extérieures, on peut prévoir une compen- sation. Lorsque le procédé selon l'invention injecte une fréquence dans un premier circuit oscillant avec une capacité et que la capacité du circuit oscillant est modifiée par le contact entre les mains et le volant, les varia- tions de la première fréquence seront compensées du fait des grandeurs ss perturbatrices extérieures, selon un autre développement du procédé de l'invention. Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par un dispositif de détection du contact entre les mains et le volant avec des moyens générant un premier signal d'une première fréquence, cette pre mière fréquence dépendant du contact ou non des mains sur le volant, ainsi que des moyens pour générer un second signal à une seconde fré quence, et des moyens pour générer un signal de sortie en fonction de la s première et de la seconde fréquence. Ce dispositif applique le procédé de l'invention et présente ainsi tous les avantages du procédé. Selon un autre développement de l'invention, les moyens pour générer un premier signal avec une première fréquence comportent un premier oscillateur et, en parallèle à celui-ci, une première capacité; la o première capacité se trouve au niveau du volant. En particulier, le chauf fage du volant peut faire partie de la première capacité. L'utilisation d'un premier oscillateur et d'une première capacité permettent de détecter de manière simple si les mains du conducteur se trouvent sur le volant ou non. Si, comme première capacité, on utilise le chauffage du volant équi s pant de toute façon les véhicules de luxe, le dispositif selon l'invention peut se réaliser de manière simple et sans nécessiter la mise en _uvre de moyens supplémentaires. Selon d'autres caractéristiques avantageuses: - le chauffage du volant peut être coupé pour déterminer une capacité, o - les moyens pour générer le second signal avec une seconde fréquence (f) comprennent un second oscillateur (OSC 2) avec une seconde capa cité (C2), - les moyens pour générer le premier signal et les moyens pour générer le second signal sont exposés aux mêmes conditions externes, s - la première capacité (C) et la seconde capacité (C) sont installées à proximité immédiate, - les moyens pour générer le second signal avec une seconde fréquence (f) sont une seconde capacité (C) branchée en parallèle sur le second oscillateur (OSC 2). Selon un autre développement du dispositif selon l'invention, on forme la différence entre la première et la seconde fré quence dans un mélangeur et/ou ensuite dans un convertisseur fré quence/tension pour obtenir une tension de sortie proportionnelle à l'amplitude de la différence. Lorsque la tension de sortie est supérieure à 3s un seuil, cela correspond à la détection du contact entre les mains et le volant. Selon un autre développement de l'invention, la compensa tion des grandeurs perturbatrices extérieures peut se faire en réglant la seconde fréquence, par exemple par le réglage d'une troisième capacité (C3) en parallèle sur le second oscillateur (OSC 2). Lorsque la compensa tion est complète, la première et la seconde fréquences sont égales lorsque les mains du conducteur ne sont pas appliquées contre le volant. L'invention comprend également un programme, enregistré en mémoire, ou un appareil de commande pour la mise en _uvre du pro cédé. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés schématiquement o dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par bloc d'un exemple de réalisation du dis positif selon l'invention, - la figure 2 montre les chronogrammes du dispositif selon l'invention. Description de l'exemple de réalisation s La figure 1 montre, sous la forme d'un schéma bloc, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention pour détecter le contact entre les mains et le volant. Dans un premier oscillateur OSC 1 qui comporte une première capacité C, on génère un premier signal de fréquence f. La première capacité C est prévue sur le volant non repré senté d'un véhicule également non représenté. Cette capacité peut faire partie du chauffage du volant qui existe de toute façon. Dans un second oscillateur OSC 2, avec une seconde capa cité C et une troisième capacité réglable Cs, on génère un second signal de seconde fréquence f2. Lorsque les mains du conducteur ne sont pas 2s appliquées sur le volant, la première fréquence f et la seconde fréquence f sont égales. Un mélangeur MIX forme la valeur de la différence entre la première et la seconde fréquence f et f.. La valeur de la différence est convertie par un convertisseur fréquence/tension 1 en une tension de sortie U. Lorsque la tension de sortie U est supérieure à un premier seuil de commutation S1, on génère un signal de sortie correspondant Ssort. Ce signal de sortie est transmis à un appareil de commande non re présenté d'un système d'assistance de conduite qui, en fonction de ce si gnal de sortie Sso active ou désactive certaines fonctions. 3s On a constaté que l'on pouvait renoncer à une compensa tion des variations de la première fréquence f et de la seconde fréquence f liées à des grandeurs perturLatrices extérieures, et cela dans la plupart des cas puisque les différences de dérive de la première capacité C et de la seconde capacité C2 sont normalement pratiquement identiques et ain- si, on peut exploiter la différence entre la première fréquence f et la se- conde fréquence f2. C'est pourquoi il est intéressant d'installer le premier oscillateur OSC 1 et le second oscillateur OSC 2 à un méme emplacement s du véhicule ou en deux emplacements soumis aux mémes influences exté- rieures. De plus, il est avantageux d'installer la seconde capacité C2 à un endroit bien ventilé du volant et non sur la platine du second oscillateur OSC 2. Si malgré les mesures ainsi prises, il est nécessaire de com o penser les grandeurs perturbatrices extérieures, on peut prévoir une com- pensation par capacité statique 3. Celle-ci peut, le cas échéant, étre nécessaire si l'humidité de l'air à l'intérieur du véhicule est soumise à des variations extrémes et qu'ainsi la première fréquence f varie La compen- sation de capacité statique commande la troisième capacité Cs du second oscillateur OSC 2 pour que la première fréquence f et la seconde fré- quence f2 soient égales. Cette compensation ne se fait que pour des varia- tions lentes de la première fréquence f car le contact entre les mains et le volant est établi en des fractions d'une seconde. La compensation de ca- pacité statique 3 reçoit du mélangeur MIX, par les convertisseurs fré o quence/tension 5, 7, les tensions U et U2 qui dépendent de la première fréquence f et de la seconde fréquence f2. Pour reconnaitre la vitesse de variation de la première fré- quence f ou de la seconde fréquence f2, on a prévu des moyens de détec- tion de la variation de vitesse 9. Comme dans l'exemple de réalisation de la figure 1, ces moyens peuvent étre constitués par un différentiateur 9 qui donne la première dérivée en fonction du temps de la tension U appe- lée ci-après Ud. Lorsque la tension dérivée Ud est inférieure à un troisième seuil S, il s'agit d'une variation lente de fréquence qu'il faut compenser. Dans la compensation de capacité statique 3, on introduit également la tension de sortie U. Par la redondance des informations contenues dans la tension de sortie U et dans les tensions U et U2 on peut vérifier en partie au moins le bon fonctionnement du dispositif selon l'invention. A l'aide de la figure 2, on décrira trois situations caractéris tiques et leurs effets sur le signal de sortie SsO. Premier cas: le conducteur touche le volant: Dans l'intervalle de temps t - ts, les mains du conducteur se rapprochent du volant et l'entourent finalement. Cela influence la pre mière capacité C et en conséquence la première fréquence f change. La variation de la première capacité C par les mains au contact du volant est représentée à la figure 1 par une main stylisée; la capacité C et les lignes en pointillés entre la capacité C et le première capacité C. s Comme dans le premier cas, f est différent de f, en aval du convertisseur fréquence/tension 1, on obtient une tension U différente de 0; pendant que les mains se rapprochent du volant, cette tension aug mente en continu. Dès que le premier seuil S est dépassé à l'instant t, on détecte le contact entre les mains et le volant; le signal de sortie SsO est o différent de 0. Dans l'intervalle de temps t3 - t, le conducteur a les mains sur le volant. Dans l'intervalle entre les instants t4 et t6, le conducteur quitte le volant des mains, ce qui se traduit par une diminution de la ten sion U. Dès que la tension U devient inférieure au premier seuil S, le si gnal de sortie Sso (à l'instant ts) revient à 0. On détecte ainsi que le conducteur n'a plus ses mains sur le volant. Deuxième cas: variation de capacité par l'entrée du conducteur dans le véhicule: Cette situation est représentée dans l'intervalle de temps entre les instants t7 et to. La capacité et ainsi la tension de sortie U va rient entre les instants t7 et tg par la montée du conducteur dans le véhi cule et entre les instants ts et to par la descente du conducteur; cette variation n'est pas suffisamment forte pour que la tension U dépasse le premier seuil S. C'est pourquoi le signal de sortie Ssolt reste également voisin de 0 dans l'intervalle entre les instants t7 et to. Le taux de variation de la tension U dans les intervalles de temps t - t3 et t - t6 ou t7 - ts et ts to est identique de sorte que la tension Ud formée dans le différenciateur 9, à partir de la tension U(t) est la même dans les différents intervalles. Dans les intervalles de temps restants, la tension U ne change pas de sorte que Ud reste égal à 0. Troisième cas: variation lente de la capacité sous l'effet de perturta tions extérieures: Une variation lente de la capacité, comme par exemple celle provoquée par la pluie, se produit dans l'intervalle tn - t. Cette variation de capacité s'étendant sur une période assez longue (dt) et étant de plus suffisamment importante pour que la tension de sortie U dépasse le se cond seuil S et que la tension de sortie Ud du différentiateur dépasse le troisième seuil S3, on compense cette variation de capacité. Cette compen sation est faite dans l'intervalle t - t3 avec pour résultat que la tension de sortie U après l'instant tie est de nouveau égale à O car la première fré- quence fat et la deuxième fréquence fit sont de nouveau égales. REVEND I CATI ONS 1 ) Procédé de détection du contact entre les mains et le volant, caractérisé par les étapes suivantes: s - on génère un premier signal d'une première fréquence (f), cette pre mière fréquence (f) dépendant de ce que le conducteur du véhicule a les mains sur le volant ou non, - on génère un second signal d'une seconde fréquence (f2), - on génère un signal de sortie (SsO) en fonction des fréquences (f, f2) du o premier et du second signal. 2 ) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu' on génère le signal de sortie (Sso) en fonction de la différence (f - f2) de la s première et de la seconde fréquence. 3 ) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu' on génère le signal de sortie (SsO) en fonction de l'amplitude de la diffé rence (valeur absolue) Ifl f21J de la première et de la seconde fréquence. 4 ) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que dans un convertisseur fréquence/tension l, on génère une tension de sortie (U) en fonction de la première et de la seconde fréquence (f, f2). ) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu' on détecte le contact entre les mains et le volant lorsque le signal de sortie (SSOrt) est supérieur à un premier seuil S. 6 ) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu' on a une compensation (3) des variations de la première fréquence (f) en ss gendrées par des grandeurs perturbatrices externes. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans un premier circuit oscillant avec une première capacité, on indecte une fréquence, on modifie la capacité du circuit oscillant par le contact entre les mains et le volant, et on compense des variations de la première fréquence (fr) causées par des grandeurs perturbatrices externes. 8 ) Dispositif de détection du contact entre les mains et le volant, com portant des moyens pour générer un premier signal d'une première fré quence (f), cette première fréquence (f,) dépendant du fait que les mains sont ou non en contact du volant, des moyens pour générer un second o signal d'une seconde fréquence (f2) et des moyens pour générer un signal de sortie (Ssort) en fonction de la première et de la seconde fréquence (f, f2). 9 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que s les moyens pour générer le premier signal avec une première fréquence (f) sont composés d'un premier oscillateur (OSC 1) et en parallèle à celui-ci, une première capacité (C) prévue sur le volant. ) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' un chauffage du volant fait partie de la première capacité (C). 11 ) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que s le chauffage du volant peut être coupé pour déterminer une capacité. 12 ) Dispositif selon la des revendications 8, caractérisé en ce que les moyens pour générer le second signal avec une seconde fréquence (f2) comprennent un second oscillateur (OSC 2) avec une seconde capacité (C2). 13 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que 3s les moyens pour générer le premier signal et les moyens pour générer le second signal sont exposés aux mêmes conditions externes. 14 ) Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la première capacité (C) et la seconde capacité (C) sont installées à proximité immédiate. s 15 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens pour générer le second signal avec une seconde fréquence (f) sont une seconde capacité (C) branchée en parallèle sur le second os cillateur (OSC 2). 16 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par un mélangeur (MIX) formant la différence entre la première et la seconde , requence. 17 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' un convertisseur fréquence/tension (1) convertit la différence des fréquen ces (f f) en une tension de sortie (U) proportionnelle à la différence (va leur absolue) f1 -f2|J 18 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' on détecte le contact entre les mains et le volant si le signal de tension de s sortie (U) est supérieur au premier seuil de commutation (S). 19 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par une compensation (3) de la seconde fréquence (f) du fait des pertur bations extérieures. ) Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que la compensation de la seconde fréquence (f), à cause de grandeurs per 3s turbatrices extérieures, se fait par le réglage d'une troisième capacité (Ca) en parallèle sur le second oscillateur (OSC 2). 21 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé la première fréquence (f) et la seconde fréquence (f) sont égales lorsque les mains ne sont pas en contact avec le volant. s 22 ) Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu' il comporte des moyens pour la mise en _uvre du procédé selon les re vendications 1 à 7. o 23 ) Programme d'ordinateur selon la revendication 22, caractérisé en ce qu' il est enregistré sur un support de mémoire. 24 ) Appareil de commande, caractérisé en ce qu' il est adapté à la mise en _uvre du procédé selon l'une des revendications 1 à7.