Brevet FR2858092A1 — publié le 20050128

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'un véhicule automobile qui se déplace à une vitesse de déplacement actuelle sur un tracé prédefini de trajet. Etat de la technique On connait déjà des procédés de gestion ou de commande d'un véhicule selon lesquels on prédéfinit un tracé de trajet à l'aide d'un appareil de navigation et le véhicule se déplace à la vitesse instantanée suivant le tracé prédefini du trajet. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'en fonction de la vitesse de déplacement actuelle et du tracé prédefini du trajet, on calcule au préalable une valeur caractéristique du mouvement du véhicule le long du tracé prédefini du trajet et on 15 active une fonction du véhicule suivant cette valeur. Le procédé de gestion de commande d'un véhicule selon l'invention a l'avantage par exemple d'activer une fonction de sécurité si le mouvement prévisionnel du véhicule représente un risque de sécurité. On peut également générer une information destinée au conducteur du véhi20 cule comme par exemple un conseil pour une conduite aussi économique et/ou aussi sûre que possible pour le mouvement futur du véhicule. Cela permet d'augmenter la sécurité de conduite et de diminuer la consommation de carburant tout en fournissant une meilleure composition des gaz d'échappement. De manière particulièrement avantageuse, comme fonction du véhicule, on active une fonction de sécurité notamment une fonction anti-accident de préférence sous la forme d'une régulation diminuant la vitesse de déplacement, une fonction de protection des passagers de préférence un préremplissage de l'installation de frein ou un conditionnement 30 d'au moins un système de retenue ou une fonction d'information du conducteur notamment sous la forme d'un signal en retour concernant une courbe critique à prendre. Cela permet de minimiser de manière simple et efficace les risques pour le mouvement prévisionnel du véhicule. D'une manière particulièrement avantageuse, comme fonction du véhicule, on a une fonction concernant le mode de fonctionnement du véhicule notamment dans le sens d'une optimisation de la consommation de carburant ou de l'émission des gaz d'échappement de préférence dans le cadre d'un signal en retour concernant la consommation de carburant ou l'émission des gaz d'échappement. Cela permet d'optimiser la consommation de carburant ou la composition des gaz d'échappement pour le mouvement prévisionnel du véhicule. D'une manière particulièrement avantageuse, le signal de retour est haptique en particulier par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur. Cela garantit que le conducteur perçoive le signal de retour et puisse prendre des mesures appropriées par exemple libérer complète10 ment la pédale d'accélérateur. Suivant une autre caractéristique avantageuse, on choisit la vitesse de lacet comme valeur caractéristique du mouvement du véhicule suivant le tracé prédefini du trajet. La vitesse de lacet représente une valeur fiable en particulier pour les trajets en courbe permettant de quantil5 fier la sécurité prévisionnelle de déplacement pour le tracé prédéterminé du trajet et la vitesse de déplacement actuelle. Il est également avantageux que pour le calcul de la valeur caractéristique on suppose que la pédale d'accélérateur du véhicule ne soit pas actionnée. Cela permet de déduire le risque à partir de la seule 20 poussée actuelle du véhicule et du mouvement prévisionnel du véhicule suivant le trajet prédéfini, reconnaissant ainsi un risque pour la sécurité même si le conducteur n'accélère plus. Il est également avantageux si on prédéfinit le tracé du trajet du véhicule notamment par un système de navigation sous la forme 25 d'un ensemble de points de passage et on interpole le trajet entre les points de passage à l'aide de fonctions continues dérivables. Cela permet de se rapprocher de manière particulièrement simple et complète d'un tracé prédéterminé du trajet pour le véhicule et de déduire de ce tracé prédéterminé la valeur caractéristique du mouvement 30 prévisionnel du véhicule à l'aide de fonctions mathématiques. Il est également avantageux que la valeur caractéristique soit déterminée en fonction de l'angle de braquage et que cet angle soit déterminé en fonction d'un vecteur de direction de déplacement et d'un vecteur tangentiel à la direction de déplacement. Cela permet de tenir 35 compte d'une manière particulièrement sûre de la sinusoïté du tracé prédéfini du trajet pour la valeur caractéristique. Il est également avantageux que le vecteur de direction de déplacement soit obtenu à partir de la mesure de l'arc du tracé prédefini du trajet et que la mesure de l'arc découle de la portée du véhicule. Cela permet de déterminer le vecteur de direction de déplacement à l'aide de relations mathématiques. Il est également avantageux de déterminer la portée du vé5 hicule en fonction de son accélération et de déterminer l'accélération par l'équation de la force de traction. Cela permet de déterminer la portée du véhicule d'une manière particulièrement simple et sûre à l'aide de relations mathématiques et physiques. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un trajet déterminé pour le parcours d'un véhicule; - la figure 2 montre un ordinogramme d'un exemple d'exécution de procédé selon l'invention; - la figure 3 est un diagramme fonctionnel pour déterminer une force de poussée d'un moteur à combustion interne non déclenché. Description d'un mode de réalisation Selon la figure 1, la référence 1 désigne un véhicule qui se déplace sur un trajet prédéterminé 5. Le trajet prédéterminé 5 s'appuie sur des points de passage 20 et des points de noeuds 25 prédéfinis par exemple par l'appareil de navigation du véhicule. Les points de passage 20 constituent des repères discrets de points du trajet le long du trajet 5; les 25 points de noeuds 25 correspondent aux intersections auxquelles le trajet prédéfini 5 croise d'autres routes. A un instant t5, le véhicule 1 se trouve au point de passage 20 portant également la référence P0 à la figure 1 et qui sera appelé ci-après premier point de passage P0 du trajet. Le point de passage 20, suivant donné par l'appareil de navigation porte la référence 30 P1 à la figure 1 et sera appelé ci-après second point de passage du trajet P1. Selon la figure 1, l'appareil de navigation donne au moins les points de passage de trajet P0, P1, ... Pn avec n E No et aussi un point de noeud 25 appelé ci-après Q0. L'appareil de navigation dispose de données routières numériques qui contiennent entre autre la description du réseau routier 35 sous la forme de tel point de passage de trajet 20 et de point de noeuds de trajet 25. L'appareil de navigation guide le conducteur à l'aide d'un ensemble de points de trajet et de points de noeuds représentant la liaison optimale entre la position actuelle c'est-à-dire dans cet exemple le premier point de passage de trajet P0 et la destination. Les points de passage sont représentés dans un système de coordonnées cartésiennes pour lequel le signal GPS (système de positionnement global) reçu par l'appareil de navigation fournit un point de référence 30 représentant à la figure 1 l'origine du système de coordonnées. Le procédé selon l'invention sera décrit ci-après à titre d'exemple à l'aide de l'ordinogramme représenté à la figure 2. Le procédé selon l'invention peut être implémenté sous la forme d'un programme et/ou d'un circuit dans la commande ou gestion du moteur du véhicule. Le véhicule 1 de la figure 1 se déplace à la vitesse v(t) le long du trajet 5 prédéfini par l'appareil de navigation par l'ensemble des points de passage de trajet Pj, j) 0, ..., n et du point de noeuds de trajet Q0. Dans la suite pour des raisons de simplification le point de noeuds de trajet Q0 sera également interprété comme constituant un point de passage de tra15 jet Pj. Comme cet ensemble de points ne décrit que de manière insuffisante le tracé du trajet et d'une manière non différenciée, il faut interpoler entre les points de passage de trajet Pj. Cela se fait après le démarrage du programme pendant le point de programme 100. Comme procédé d'interpolation, on peut par exemple utiliser le procédé d'interpolation par 20 les spleens c'est-à-dire que l'on fait une interpolation par morceaux pour quelques points en utilisant un polynôme d'ordre inférieur (par exemple un polynôme du troisième degré). On pourra trouver la description de ce procédé d'interpolation par exemple dans le document Taschenbuch der Mathematik (Bronstein, Semendjajew, 25 éd. P 758). Dans la suite on 25 supposera que le procédé d'interpolation donne une description continue dérivable du tracé prédefini du trajet 5 selon une représentation paramétrique sous la forme de la courbe C :xl(r)) (f(r)/ re [r0,rn] R (1) C2 x(r)) g(r)) Pour l'interpolation, on forme les points d'appui 15 servant à fixer le tracé 5 du trajet prédefini à partir des points de passage Pj. Selon la figure 1, on a prévu au moins m points d'appui 15 pour le tracé de trajet 5. Le paramètre r représente la mesure d'un arc qui peut être un nom35 bre réel compris entre la mesure d'arc rO pour le premier point PO du tracé du trajet (cette mesure peut par exemple être égale à 0) et la mesure d'arc maximale rn obtenue par la sommation du tracé de trajet 5 prédéfini, en- visage, au point de passage d'ordre n c'est-à-dire le point Pn. xl et x2 représentent les coordonnées dans un système de coordonnées cartésiennes d'origine 30. Tous les points du tracé de trajet 5 prédefini peuvent se représenter selon l'équation (1) pour les coordonnées xl, x2 en fonction du 5 paramètre r. On aura f(r) et g(r) qui sont des fonctions rationnelles continues dérivables. En outre, on appelle s la portée du véhicule lorsqu'il termine de rouler en se référant à la position actuelle c'est-à-dire dans l'hypothèse du conducteur qui enlève son pied de la pédale d'accélérateur. 10 En un point de programme 105 après le point de programme 100 on initialise la routine d'intégration à exécuter ensuite. Pour cela on applique l'indice 0 aux valeurs initiales pour l'intégration suivante et en fonction des valeurs à l'instant de l'appel de la routine d'intégration. Cet instant est dans cet exemple l'instant tO. La portée 0 au début c'està15 dire à l'instant tO est égale à 0. La vitesse v0 correspond à l'instant tO à la valeur du signal fourni par un capteur de vitesse à l'instant tO c'est-à-dire v0 = v (tO). L'accélération v0 à l'instant tO correspond à la valeur de la dérivé du signal de vitesse à l'instant tO c'est-à-dire v0 = v(t0). Le paramètre r est initialement égal à 0 c'est-àdire rO = 0 et la variable d'intégration i 20 qui désigne l'étape d'intégration d'ordre i est également nulle à l'instant tO. Ensuite on passe à un point de programme 110. Au point de programme 110 on vérifie si la vitesse vi dans l'étape d'intégration d'ordre i est supérieure à 0. Si cela est le cas, on vient à un point de programme 115. Dans le cas contraire on quitte le programme. On arrête l'intégration si la vi25 tesse calculée au préalable pour l'étape d'intégration i est inférieure ou égale à 0 c'est-à-dire s'il n'y a plus d'énergie cinétique. Au point de programme 115 on effectue une étape d'intégration. Le calcul préalable exécuté repose sur l'équation de la force de traction v=- 1 (Fth(V)-Fa-cw.v2) (2) e m Dans cette équation: V: accélération du véhicule Fth(v) : force de poussée du moteur non déclenchée Fo: résistance à l'avancement en fonction de la pente à l'instant tO cw: coefficient représentant la résistance l'air v: vitesse du véhicule m: masse du véhicule e: coefficient d'addition de masse pour compenser l'inertie de rotation. L'équation de la force d'attraction correspond à une équation différentielle habituellement non linéaire du deuxième ordre. Pour calculer la portée s, on résout l'équation selon v et on intègre de manière numérique. Une étape d'intégration se compose de trois opérations de calcul a) on obtient la vitesse actuelle vi+l1 correspondant à l'étape d'intégration (i + 1) est la somme de la dernière valeur de la vitesse vi et du produit de la valeur 15 d'accélération vi correspondante par la constante de temps d'intégration dt vi+l = vi + vi dt (3) Pour dt on peut par exemple choisir 500 ms. b) calcul de l'accélération à partir de l'équation de la force de traction en tenant compte des valeurs initiales ou des valeurs provenant de l'étape d'intégration précé25 dente en application de l'équation suivante: Vi+= e1 (Fth(Vi+l)-Fcao 0-cw Vi+2) (4) e-m.il La figure 3 montre la force de poussée Fth(vi) comme fonc30 tion de la vitesse vi pour l'étape d'intégration actuelle. On décrit tout d'abord vi par le rapport de démultiplication globale connue U de la commande de moteur qui représente la démultiplication entre l'entrée de la boite de vitesses et les roues. Ce rapport est multiplié par un multiplicateur 200 pour être converti en une vitesse de rotation prévisionnelle nEN35 Gpredi pour l'étape d'intégration i. Avec cette vitesse de rotation prévisionnelle du moteur nENGpredi on adresse ensuite la courbe caractéristique KFMDS portant la référence 205 à la figure 3. La courbe caracté- ristique 205 donne le couple de traînée du moteur en fonction de la vitesse de rotation prévisionnelle du moteur nENGpredi; cette valeur peut s'identifier par un essai sur un banc en entrainant le moteur non déclenché à l'aide d'un second moteur. Un moyeu de mesure de couple permet s alors de mesurer le couple de traînée et de l'enregistrer pour différentes vitesses de rotation du moteur. Ensuite on additionne dans un additionneur 210, la demande de couple provenant des accessoires mdverlo, connus de la commande de moteur, au couple de traînée, à l'instant de la demande d'intégration. Cela correspond à l'instant tO de l'appel de la rouio tine d'intégration. A la sortie de l'additionneur 210, on obtient ainsi le couple de poussée Mth(vi). Ce couple est divisé dans le diviseur 215 par le rayon de roue rRad connu de la commande de moteur. A la sortie du diviseur 215, on aura ainsi la force de traction Fth(vi) pour l'étape d'intégration d'ordre i. Le diagramme fonctionnel de la figure 3 peut être implémenté à 15 la fois sous la forme de programme et/ou sous la forme d'un circuit dans la commande de moteur. La composante FaO dépendant de la pente au niveau de la résistance de déplacement correspond à la valeur de la partie de la résistance de déplacement dépendant de la pente à l'instant tO de l'appel 20 d'intégration. On suppose que la composante FuO dépendant de la pente pour la résistance de déplacement a été mesurée ou calculée. La partie de la résistance dépendant de la pente à l'instant tO est seulement pris comme valeur approchée d'une telle partie future c'est-à-dire jusqu'à ce que l'on se trouve à la distance souhaitée du point de destination sur le 25 trajet prédéfini par l'appareil de navigation. Dans les systèmes futurs on peut envisager de connaitre l'évolution future de la partie F(aO suivant le tracé prédéfini 5 du trajet; il peut s'agir par exemple d'une partie de l'information fournie par une nouvelle génération d'appareils de navigation. Le coefficient de résistance de l'air ou de traînée aérodynamique cw, 30 la masse m du véhicule et le coefficient d'addition de masse e sont des grandeurs constantes connues. Eventuellement on pourra corriger la masse du véhicule par une adaptation complémentaire de la masse. Cela permet de déterminer complètement l'accélération du véhicule pour chaque étape d'intégration. La portée Si + 1 du véhicule 1 avec son énergie cinétique à l'instant tO est la somme des portées de l'étape d'intégration précédente et du produit de la vitesse de l'étape d'intégration précédente et de la constante de temps d'intégration dt c'est-à-dire: si+ 1 = si + vi. dt Pour la portée calculée s'il faut déterminer la valeur corres5 pondante ri dans la représentation paramétrique de C selon l'équation 1 pour le tracé de trajet prédéfini 5. La portée Si + 1 s'obtient comme mesure de l'arc de la courbe C pour ri, ri + 1: si+1 = (ri+l1 -ri). s(iS) (6) ar Dans cette formule as(ri) - 2r) ag(ri)2 (7) ar + r Dans ces formules ri sont les paramètres des points d'appui du tracé prédéfini du trajet 5 avec ri e [r0,rn] R. Ainsi un point d'appui 15 est associé à chaque étape d'intégration. Si l'on résout l'équation ci-dessus selon ri + 1, on connaîtra le paramètre ri + 1 de la courbe C pour chaque portée si + 1 20 si+ 1 -Si (8) as(rj) ar Ensuite on passe à un point de programme 120. Au point de programme 120, on peut calculer maintenant le vecteur tangent Ti à 25 C(ri) dans l'étape d'intégration i. Ti décrit la direction prévisionnelle longitudinale du véhicule suivant la portée ou sur la distance si par rapport à la position actuelle du véhicule 1 c'est-à-dire au premier point de passage P0 du trajet: af(ri) 3 ar I(9) 30 T(ri)= ag(r) ar On suppose que le conducteur prédéfinit l'angle de direction ou angle de braquage OCIrad pour que la course du véhicule suive le tracé prédefini 5 du trajet c'est-à-dire pour qu'au point C(ri), le conducteur commande le point C(ri + i). Le vecteur de la direction de braquage peut se calculer en prenant comme hypothèse la différence entre C(ri + i) et C(ri) f (ri) = ( f(r+l) - f(ri) (10) (g(ri+) - g(r) On peut alors calculer l'angle de braquage (CIrad à partir du 10 produit skaler de T et D: XiRAD = ar cosTi (11) La vitesse de lacet prévisionnelle 'Fi se calcule à partir du 15 modèle de guidage ci-dessus Vi - oi RAD i = (12) c- 1+ Vi VCH2 Les grandeurs caractéristiques suivantes sont connues par 20 les données du véhicule: l c: la somme des distances des roues avant et arrière du véhicule par rapport à son centre de gravité 2VCH: la vitesse dite caractéristique. Si la vitesse de lacet prévisionnelle Ti dépasse une valeur 25 prédefinie P, cela peut être signalé au conducteur de manière haptique par la pédale d'accélérateur pour lui indiquer qu'il se trouve à l'entrée d'une courbe critique. Ainsi au point de programme 125, après le point de programme 120 on vérifie si la valeur absolue Fi de la vitesse de lacet prévisionnelle est supérieure ou égale à la valeur prédéterminée P. Si cela est le 30 cas on passe a un point de programme 135; dans le cas contraire, on passe à un point de programme 130. Au point de programme 135, on prédéfinit une force de rappel maximale FFb de 100 % pour la pédale d'accélérateur. Au point de programme 130, on ne prédéfinit pas de force de rappel appliquée à la pédale d'accélérateur. Après le point de programme 135 et après le point de programme 130, on passe à un point de programme 140. Au point de programme 140, on incrémente la variable d'intégration i. Ensuite on revient au point de programme 110. La description ci-dessus concerne l'utilisation de la vitesse de lacet prévisionnelle Vi pour informer le conducteur par des signaux haptiques, des risques futurs sur le tracé prédéfini du trajet 5. En variante, avec de tels signaux haptiques et en fonction de la vitesse de lacet prévisionnelle 'i on peut recommander au conducteur une conduite éco10 nomique ou optimisée du point de vue de l'émission des gaz d'échappement. La force de rappel FFb appliquée à la pédale d'accélérateur en cas de dépassement d'une valeur prédéfinie, spécifique de la consommation par la valeur absolue |Si de la vitesse de giration prévisionnelle sert alors de recommandation pour une conduite économi15 que ou optimale pour les gaz d'échappement. La vitesse de lacet prévisionnelle Si peut également servir à d'autres fins comme par exemple à éviter des accidents (par exemple une coupure électronique de la vitesse) ou à la protection provisoire des passagers (par exemple en chargeant préalablement l'installation de frein, en conditionnant les coussins gonfla20 bles et les tendeurs de ceinture). En fonction de la vitesse de lacet prévisionnelle on peut ainsi activer une fonction de déplacement pour éviter un accident, pour protéger les passagers, pour informer le conducteur en particulier à propos des risques futurs et pour activer comme décrit une fonction du véhicule ou pour le mode de fonctionnement du véhicule et 25 permettre d'optimiser la consommation de carburant ou les gaz d'échappement. A l'aide d'une pédale d'accélérateur active, la commande électronique (par exemple l'appareil de commande du moteur) peut prédéfinir comme décrit, une force de rappel que le conducteur perçoit directe30 ment par son pied appliqué contre la pédale d'accélérateur. Cette force de rappel peut l'informer des risques futurs comme par exemple lui indiquer qu'il se trouve à l'entrée d'une courbe critique ou encore lui recommander une conduite optimale. La présente invention décrit un procédé de calcul prévi35 sionnel de la vitesse de lacet Ti suivant le tracé prévu du trajet 5 en s'appuyant sur la vitesse longitudinale actuelle et les données de navigation. Cela permet comme décrit d'augmenter la sécurité et d'optimiser la consommation et les gaz d'échappement. La vitesse de lacet prévisionnelle Fi représente ainsi une valeur caractéristique pour le déplacement du véhicule sur le trajet 5 prévu. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de gestion d'un véhicule automobile (1) qui se déplace à une vitesse de déplacement actuelle sur un tracé prédéfini de trajet, caractérisé en ce qu' en fonction de la vitesse de déplacement actuelle et du tracé prédéfini du trajet, on calcule au préalable une valeur caractéristique du mouvement du véhicule le long du tracé prédéfini du trajet et on active une fonction du véhicule suivant cette valeur. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme fonction du véhicule on active une fonction de sécurité notamment une fonction anti-accident de préférence sous la forme d'une régulation diminuant la vitesse de déplacement, une fonction de protection des pas5 sagers de préférence un préremplissage de l'installation de frein ou un conditionnement d'au moins un système de retenue ou une fonction d'information du conducteur notamment sous la forme d'un signal en retour concernant une courbe critique à prendre. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme fonction du véhicule, on a une fonction concernant le mode de fonctionnement du véhicule notamment dans le sens d'une optimisation de la consommation de carburant ou de l'émission des gaz d'échappement 25 de préférence dans le cadre d'un signal en retour concernant la consommation de carburant ou l'émission des gaz d'échappement. 4 ) Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le signal de retour est appliqué de manière haptique notamment à la pédale d'accélérateur. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur caractéristique est la vitesse de lacet. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calcul de la valeur caractéristique suppose que la pédale d'accélérateur du véhicule (1) ne soit pas actionnée. 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on prédéfinit le tracé du trajet du véhicule (1) notamment par un système de navigation sous la forme d'un ensemble de points de passage et on interpole le trajet entre les points de passage à l'aide de fonctions continues dérivables. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la valeur caractéristique en fonction d'un angle de braquage et on détermine l'angle de braquage en fonction d'un vecteur de direction 1s de déplacement et d'un vecteur tangent à la direction de déplacement. 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' on détermine le vecteur de direction de déplacement en fonction d'une 20 mesure d'arc du tracé prédéfini du trajet et on détermine la mesure de l'arc à partir de la portée du véhicule (1). 10 ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' on détermine la portée du véhicule (1) en fonction de l'accélération du véhicule et on détermine l'accélération du véhicule à l'aide de l'équation de la force de traction.