Brevet FR2884183A1 — publié le 20061013

Procédé de contrôle de l'effort sur les pédales d'un véhicule et dispositif de mise en oeuvre. La présente invention concerne un procédé de contrôle de l'effort qu'un conducteur applique sur la pédale d'accélération ou de frein en fonction des conditions de roulage du véhicule, dans le but de créer un ressenti actif pour le conducteur. Elle concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé. En situation de roulage, le conducteur n'est pas informé du potentiel longitudinal défini par l'accélération et le freinage de son véhicule, de telle sorte que sa consigne d'accélération ou de freinage, par le biais des pédales, peut ne pas être en accord avec les conditions de roulage, c'est-à-dire les conditions d'adhérence des pneus sur la chaussée, le profil de virage, l'état du véhicule par exemple. En effet, la relation entre un déplacement de la pédale sous l'action du conducteur et l'effort appliqué aux roues, par l'intermédiaire soit du moteur soit du système de freinage, est fixe et définie pour un véhicule donné, mais l'effort transmis ensuite par la roue en contact avec la chaussée, pour faire avancer le véhicule, dépend des conditions de roulage. En phase de freinage, lorsque le véhicule est équipé d'un système d'aide au freinage ABS Anti Blocking System -, le conducteur peut être averti des conditions d'adhérence et de glissement des pneumatiques par l'intermédiaire des remontées de pédale de frein une fois que la régulation de freinage ABS est déclenchée. En phase d'accélération et en virage, lorsque le véhicule est équipé d'un système d'anti-patinage ASR Anti Skating Regulation - et/ou de contrôle de trajectoire ESP Electronic Stability Programm -, seul un témoin lumineux sur la planche de bord annonce la mise en action de ces systèmes sans ressenti au niveau des pédales. Ainsi, non seulement ce témoin visuel peut ne pas être placé dans le champ de vision du conducteur lorsque le véhicule est en situation instable, mais encore il est déclenché postérieurement à la perte de stabilité du véhicule. L'intervention de ces systèmes d'aide à la conduite peut sembler intrusive dans la conduite du véhicule et est de toutes façons postérieure au problème que le conducteur n'a pu anticiper. Le but de l'invention est d'avertir le conducteur, alors qu'il appuie sur une des pédales d'accélérateur ou de frein, avant qu'il atteigne la limite d'accélération ou de freinage provoquant la mise en action des systèmes d'aide à la conduite intervenant sur l'accélération et/ou le freinage du véhicule, et de lui permettre de moduler lui-même sa consigne d'accélération ou de freinage en fonction du ressenti de l'effort qu'il produit sur les pédales. Pour cela, un premier objet de l'invention est un procédé de contrôle de l'effort produit par un conducteur sur l'une des pédales agissant sur l'accélération longitudinale de son véhicule, telle que la pédale d'accélération ou la pédale de freinage, ledit véhicule étant équipé d'au moins un système d'aide à la conduite agissant sur l'accélération longitudinale et de moyens de restitution d'effort sur la pédale, caractérisé en ce qu'il consiste à moduler, selon les conditions d'adhérence des pneus sur la route et l'accélération transversale du véhicule, la restitution de l'effort produit au niveau de la pédale en fonction de la consigne d'accélération appliquée par le conducteur par déplacement de la pédale. Selon une autre caractéristique du procédé, la restitution de l'effort au niveau de la pédale en fonction de la consigne appliquée par le conducteur sur la pédale est modulée de plus selon le typage du véhicule et le style de conduite du conducteur. Selon une autre caractéristique du procédé, la restitution de l'effort au niveau de la pédale augmente en fonction de la consigne appliquée par le conducteur sur la pédale. Selon une autre caractéristique du procédé, en phase d'accélération, pour un contrôle du ressenti de la pédale d'accélération, il définit deux valeurs particulières de déplacement de la pédale, un déplacement limite correspondant à la capacité maximale d'accélération admissible pour le véhicule en fonction des conditions dynamiques de roulage et déterminée par le système d'aide à la conduite du véhicule selon le typage du véhicule ou le style de conduite et au-delà de laquelle il se déclenche en agissant sur le moteur ou le circuit de freinage, et un déplacement seuil qui dépend du typage du véhicule et du style de conduite du conducteur et qui est toujours inférieur à la valeur du déplacement limite. Selon une autre caractéristique du procédé, en phase de décélération, pour un 35 contrôle du ressenti de la pédale de frein, il définit deux valeurs particulières de déplacement de la pédale, un déplacement limite qui correspond à la capacité maximale de décélération admissible pour le véhicule déterminée par le système d'aide à la conduite équipant le véhicule, tel le système d'anti-blocage des roues, selon le typage du véhicule ou le style de conduite, en fonction des conditions dynamiques de roulage et au-delà de laquelle il se déclenche en agissant sur le circuit de freinage, et un déplacement seuil qui dépend du typage du véhicule et du style de conduite du conducteur et qui est toujours inférieur à la valeur du déplacement limite. Selon une autre caractéristique du procédé, en phase de contrôle du ressenti de la pédale d'accélération ou de la pédale de freins respectivement, les conditions dynamiques de roulage déterminant la valeur du déplacement limite, correspondant à la capacité maximale d'accélération, respectivement de décélération, admissible pour le véhicule, sont définies en fonction de l'accélération transversale, la vitesse, le régime et le couple du moteur et de la boîte de vitesses, l'adhérence des pneus, et en fonction de l'état du véhicule, défini par sa charge, la pression des pneus, l'utilisation d'une roue de secours. Un second objet de l'invention est un dispositif de mise en oeuvre du procédé de contrôle selon les caractéristiques précédentes, pour un véhicule automobile équipé d'un système d'aide à la conduite, comme l'anti-patinage, l'anti-blocage des roues ou le contrôle de trajectoire, tel qu'il comporte des capteurs embarqués pour mesurer notamment la vitesse des roues, la vitesse longitudinale du véhicule, ses accélérations longitudinale et transversale, l'angle du volant, qui délivrent des informations à un calculateur électronique embarqué, recevant également le régime et le couple du moteur et de la boîte de vitesses ainsi que des informations sur l'état du véhicule et destiné à piloter le moteur et/ou le dispositif de freinage notamment qui ont une action sur les roues du véhicule, et de plus un capteur de la consigne en déplacement de la pédale d'accélération et/ou de freinage relié à des moyens de restitution de l'effort sur la pédale ressenti par le conducteur, constitués d'une unité de contrôle électronique et d'un actionneur destiné à moduler le déplacement de ladite pédale sous le contrôle de l'unité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description du procédé illustrée par les figures suivantes qui sont: la figure 1: un schéma électronique d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention; les figures 2a et 2b: les variations en fonction de la consigne de déplacement de la pédale, de l'accélération longitudinale du véhicule, respectivement de l'effort restitué à la pédale, en cas d'accélération; les figures 3a et 31) : les variations en fonction de la consigne de déplacement de la pédale, de l'accélération longitudinale du véhicule, respectivement de l'effort restitué à la pédale, en cas décélération pour un véhicule à freinage hydraulique; les figures 4a et 4b: les variations en fonction de la consigne de la pédale, de l'accélération longitudinale du véhicule, respectivement de l'effort restitué à la pédale, en cas décélération pour un véhicule à commandes de freinage découplées. Le but de l'invention est de contrôler l'effort produit et ressenti par le conducteur au niveau de la pédale qui agit sur l'accélération longitudinale du véhicule, donc la pédale de l'accélérateur ou celle de frein, pour avertir le conducteur, par un ressenti actif au niveau de son pied, du risque que peut avoir sur la dynamique du véhicule une consigne plus importante sous la forme d'un déplacement de la pédale. Le potentiel d'accélération et de freinage du véhicule étant différent selon les conditions d'adhérence des pneus sur la route, il est intéressant de durcir l'enfoncement de la pédale de frein aussi bien lorsqu'il pleut que lors d'un freinage fort, quand la décélération se rapproche de la limite physique du véhicule. De même, pour ne pas dépasser la limite admissible d'accélération, il faut rendre la pédale d'accélération de plus en plus résistante pour éviter de quitter la trajectoire, en virage comme en ligne droite, pour éviter le patinage au démarrage par exemple. Le véhicule automobile 1 étant équipé d'un système 2 d'aide à la conduite, tel que l'anti-patinage, l'anti-blocage des roues ou le contrôle de trajectoire par exemple, il comporte des capteurs 3 embarqués d'une part pour mesurer notamment la vitesse VR des roues, la vitesse longitudinale VL du véhicule, ses accélérations longitudinale yL et transversale YT, l'angle av du volant, et d'autre part pour connaître l'environnement du véhicule par la détermination de l'adhérence p des pneus sur la route par exemple. Ces différents capteurs 3 délivrent des informations à un calculateur électronique 4 embarqué, destiné à piloter le moteur 5 et/ou le dispositif 6 de freinage notamment, qui ont une action sur les roues 7 du véhicule. Le calculateur reçoit également le régime N et le couple C du moteur et de la boîte de vitesses, ainsi que des informations 12 sur l'état du véhicule. Comme le montre le schéma électronique de la figure 1, il doit 10 comporter de plus un capteur 8 de la consigne en déplacement Zped de la pédale 9 d'accélération et/ou de freinage relié à une unité électronique 10 de contrôle de la restitution de l'effort, ainsi qu'un actionneur 11, linéaire ou rotatif par exemple, destiné à durcir le déplacement de ladite pédale sous le contrôle de l'unité 10 et ainsi à restituer un effort Eped sur la pédale ressenti par le conducteur. Cette unité 10 de contrôle de la restitution d'effort peut être réalisée de différentes façons. Dans le cas où elle est indépendante, elle pilote les actionneurs des pédales d'accélérateur et de freins, et échange des informations avec les autres systèmes d'aide à la conduite, tel que l'anti-patinage, l'antiblocage des roues ou le contrôle de trajectoire. Elle peut être constituée de deux parties, l'une intégrée au système de contrôle moteur pour la gestion de la pédale d'accélérateur, et l'autre intégrée au système de contrôle du freinage pour la gestion de la pédale de freins, ou bien constituée d'une seule partie intégrée dans l'un ou l'autre de ces deux systèmes tout en assurant la gestion des deux pédales. Elle peut aussi être intégrée à un contrôleur plus global, destiné à gérer plusieurs fonctions du véhicule, comme le moteur, les freins, la direction, les suspensions... Le procédé de contrôle de cet effort ressenti au niveau de la pédale d'accélérateur ou de frein consiste à moduler la restitution de cet effort en fonction de la consigne d'accélération ou de freinage appliquée par le conducteur par déplacement de la pédale, selon les conditions d'adhérence du véhicule sur la route et selon l'accélération transversale du véhicule. Cette restitution d'effort doit augmenter avec la consigne appliquée par le conducteur sur la pédale selon un gain de plus en plus important. Selon une caractéristique importante, dans le cas d'un contrôle du ressenti de la pédale d'accélération, le procédé définit deux valeurs de consigne particulières: tout d'abord une valeur limite maximale de consigne ZuM en déplacement. Cette valeur limite ZuM correspond à la capacité maximale d'accélération yLmax admissible pour le véhicule en fonction des conditions de roulage, définies en particulier par l'accélération transversale YT, l'adhérence p, la vitesse VL, le régime N et le couple C du moteur et de la boîte de vitesses, et en fonction de l'état du véhicule, défini notamment par sa charge, la pression des pneus, ou l'utilisation d'une roue de secours représentant un état dégradé de fonctionnement du véhicule. Cette accélération maximale YLmax est déterminée par le système d'aide à la conduite du véhicule en fonction des conditions dynamiques de roulage pour se déclencher au-delà de cette valeur et agir sur le moteur ou le circuit de freinage par exemple. La figure 2a montre la variation de l'accélération longitudinale yL du véhicule en fonction de la consigne de déplacement de la pédale ZAped, pouvant être linéaire et qui est déterminée par la gestion du moteur jusqu'à sa valeur maximale yLmax correspondant à un déplacement limite ZLIM. Les deux courbes CL et C'L représentées sur la figure 2a diffèrent car elles représentent deux exemples non limitatifs dépendant du typage du véhicule - sportif, familial, à usage urbain Ensuite, il définit une valeur de déplacement seuil ZAS qui dépend également du typage du véhicule sportif, familial, à usage urbain... et du style de conduite du conducteur placide, sportif, nerveux et qui est toujours inférieure à la valeur de déplacement limite ZuM. Comme le montre la figure 2b, représentant la variation de l'effort EAped restitué à la pédale d'accélération en fonction de la consigne du conducteur sur la pédale ZAped, cet effort augmente selon une première pente définie par le typage du véhicule et éventuellement le style de conduite du conducteur jusqu'au déplacement seuil ZAS, puis selon une deuxième pente plus importante jusqu'au déplacement limite ZLIM Cette deuxième pente est déterminée par l'unité de contrôle de la restitution d'effort qui l'applique à l'actionneur. Puis, au-delà du déplacement limite ZLIM, la pente est encore plus importante pour durcir l'effort EAped ressenti au niveau de la pédale d'accélérateur, alors que le système d'aide à la conduite, de type ASR, ESP ou ABS par exemple, est déclenché afin de prévenir le conducteur qu'il a dépassé les limites du véhicule. Ce ressenti actif complète ou remplace le témoin lumineux placé sur la planche de bord du véhicule. Lors d'une phase d'accélération en virage, la pédale d'accélérateur devient plus résistante à partir du seuil d'enfoncement ZAS défini par les conditions d'adhérence et par l'accélération transversale du véhicule. Puis, à partir de la limite d'enfoncement ZLIM, le système d'antipatinage ASR entre en jeu alors que la pédale se durcit encore sous le pied du conducteur. La courbe CA correspond à l'évolution de l'effort restitué à la pédale pour un typage de véhicule et un style de conduite de type familial par exemple, alors que la courbe C'A correspond à l'évolution de l'effort restitué pour un véhicule et une conduite sportifs. Les deux types de conducteurs sont capables de fournir l'effort mais leurs sensibilités au ressenti diffèrent. Le conducteur de type sportif est prêt à appuyer plus fort et il cherche à ressentir des informations de la part des pédales. Pour cela, il faut une amplitude de variation de l'effort plus importante que pour le conducteur de type familial, qui souhaite plutôt un confort de pédale, synonyme de faible effort. La valeur du seuil de la consigne ZAS de la courbe CA est inférieure à celle du seuil Z'AS de la courbe C'A, ce qui entraîne un durcissement de la pédale d'accélérateur du véhicule sportif supérieur à celui de la pédale d'un véhicule moins sportif, notamment entre la valeur seuil ZAS Z'AS et la valeur limite ZuM, Z'uM respectivement. En effet, le conducteur du véhicule sportif s'approche plus volontiers des limites de son véhicule, alors qu'il est nécessaire de prévoir une marge plus importante par rapport à la limite pour un conducteur de véhicule familial. Dans le cas d'un contrôle du ressenti de la pédale de frein, la valeur limite Z,;m du déplacement correspond à la capacité maximale de décélération yLm;n admissible pour le véhicule, en fonction des conditions de roulage définies comme précédemment par l'accélération transversale VT, l'adhérence p, etc... Cette décélération maximale est déterminée par le système d'aide à la conduite équipant le véhicule, le système ABS d'anti-blocage des roues par exemple, en fonction des conditions dynamiques de roulage. Au-delà de cette valeur limite yLm;n, le système d'aide se déclenche en agissant notamment sur le circuit de freinage. Cette variation de l'accélération yL longitudinale du véhicule, en phase de décélération, est représentée sur la figure 3a, en fonction de la consigne de déplacement de la pédale ZFped dans le cas d'un véhicule à freinage hydraulique. Cette variation est décroissante uniforme jusqu'à la valeur limite minimale yu,;,,, puis constante et égale à cette valeur. Cette technologie actuelle ne permet qu'une seule courbe yL en fonction de ZFped. Simultanément, comme le montre la figure 3b représentant la variation de l'effort EFped restitué à la pédale de frein en fonction de la consigne de déplacement ZFped appliquée par le conducteur, cet effort EFped croît selon un premier gain entre le début du freinage et une valeur seuil ZFS, dépendant à la fois du typage du véhicule et du style de conduite et toujours inférieure à la valeur limite du déplacement Z,;m, puis croît selon un deuxième gain supérieur au premier jusqu'à ladite limite Z;;m. A partir de Z,;m, le conducteur cherche encore à enfoncer la pédale et pour lui signaler qu'il a dépassé la limite, le procédé restitue un effort EFped qui croît selon un troisième gain supérieur au deuxième. Cela permet de remplacer ou compléter un témoin lumineux présent sur la planche de bord. Ainsi, le seuil ZFS de la première courbe CF, correspondant à un typage de véhicule et un style de conduite de type familial par exemple, est inférieur au seuil Z'Fs de la seconde courbe C'F correspondant à un véhicule et un conducteur plus sportifs. Lors d'un freinage, entre le début du freinage et la valeur de seuil ZFS ou Z'FS, la pédale de frein est relativement molle pour que le véhicule parvienne rapidement au freinage souhaité par le conducteur. A partir du déplacement seuil, défini par les conditions d'adhérence des pneus à la route et par l'accélération transversale du véhicule, la pédale se durcit progressivement pour avertir le conducteur de l'approche du déplacement limite Z,;m à partir duquel le système d'aide au freinage ABS va se déclencher pour éviter le blocage des roues notamment. Dans le cas d'un freinage à commandes découplées, de type by wire , le contrôle électronique du freinage permet différentes lois de variations de l'accélération yL en fonction de la consigne à la pédale ZFped. Ces variations de l'accélération longitudinale yL du véhicule, en phase de décélération, selon deux exemples de sensibilité du conducteur au ressenti, sont représentées sur la figure 4a, par deux courbes C, et C';. Ces variations sont décroissantes uniformes jusqu'à la valeur maximale de décélération yLm;n, puis constantes et égales à cette valeur, donnant lieu à deux déplacements limites Z,;m et Simultanément, comme le montre la figure 4b représentant la variation de l'effort EFped restitué à la pédale de frein en fonction de la consigne de déplacement ZFped de la pédale par le conducteur, cet effort EFped fait l'objet de deux courbes, la première courbe CF1 correspondant à un typage de véhicule et un style de conduite de type familial par exemple, avec un seuil ZFS inférieur au seuil Z'FS de la seconde courbe CF2 correspondant à un véhicule et un conducteur plus sportifs et un déplacement limite Z,;m inférieur au déplacement limite Z';;, de la seconde courbe. Comme pour un freinage hydraulique, pour chacune des deux courbes, l'effort EFped restitué à la pédale de frein croît selon un premier gain entre le début du freinage et le seuil ZFS, toujours inférieur au déplacement limite, puis croît selon un deuxième gain supérieur au premier jusqu'à ladite limite Z,;m. A partir de Z,;m, le conducteur cherche encore à enfoncer la pédale et pour lui signaler qu'il a dépassé la limite, le procédé restitue un effort EFped qui croît selon un troisième gain supérieur au deuxième. Ainsi l'invention s'applique au cas des véhicules équipés de commandes découplées avec renvoi d'informations par ressenti haptique. Grâce à l'invention, le conducteur est averti des conditions d'adhérence de la route et de glissement des pneus avant la limite déclenchant l'action des systèmes de sécurité active et il peut moduler lui-même sa consigne d'accélération ou de freinage par un déplacement approprié des pédales. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de l'effort produit par un conducteur sur l'une des pédales agissant sur l'accélération longitudinale de son véhicule, telle que la pédale d'accélération ou la pédale de freinage, ledit véhicule étant équipé d'au moins un système d'aide à la conduite agissant sur l'accélération longitudinale et de moyens de restitution d'effort sur la pédale, caractérisé en ce qu'il consiste à moduler, selon les conditions d'adhérence des pneus sur la route et l'accélération transversale du véhicule, la restitution de l'effort produit au niveau de la pédale en fonction de la consigne d'accélération appliquée par le conducteur par un déplacement de la pédale. 2. Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que la restitution de l'effort au niveau de la pédale, en fonction de la consigne appliquée par le conducteur sur la pédale, est modulée de plus selon le typage du véhicule et le style de conduite du conducteur. 3. Procédé de contrôle selon la revendication 2, caractérisé en ce que la restitution de l'effort au niveau de la pédale augmente en fonction de la consigne appliquée par le conducteur sur la pédale. 4. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en phase d'accélération, pour un contrôle du ressenti de la pédale d'accélération, il définit deux valeurs particulières de déplacement, un déplacement limite (ZLIM), correspondant à la capacité maximale d'accélération (yLmax) admissible pour le véhicule en fonction des conditions dynamiques de roulage et déterminée par le système d'aide à la conduite du véhicule selon le typage du véhicule et le style de conduite et au-delà de laquelle il se déclenche en agissant sur le moteur ou le circuit de freinage, et un déplacement seuil (ZAS) qui dépend du typage du véhicule et du style de conduite du conducteur et qui est toujours inférieure au déplacement limite (ZLIM). 5. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en phase de décélération, pour un contrôle du ressenti de la pédale de frein, il définit deux valeurs particulières de déplacement, un déplacement limite (ZI;m) qui correspond à la capacité maximale de décélération (yLmin) admissible pour le véhicule déterminée par le système d'aide à la conduite équipant le véhicule, tel le système d'anti- blocage des roues selon le typage du véhicule et le style de conduite, en fonction des conditions dynamiques de roulage et au-delà de laquelle il se déclenche en agissant sur le circuit de freinage, et un déplacement seuil (ZFS) qui dépend du typage du véhicule et du style de conduite du conducteur et qui est toujours inférieur au déplacement limite (Ziim). 6. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que, en phase de contrôle du ressenti respectif de la pédale d'accélération et de la pédale de freins, les conditions dynamiques de roulage déterminant la valeur limite maximale de consigne (ZLIM, ZI;m) en déplacement, correspondant à la capacité maximale d'accélération (YLmax), respectivement de décélération (yLmi,,), admissible pour le véhicule, sont définies en fonction de l'accélération transversale (NIT), l'adhérence (p) des pneus, la vitesse (VL), le régime (N) et le couple (C) du moteur et de la boîte de vitesses, et en fonction de l'état du véhicule, défini par sa charge, la pression des pneus, l'utilisation d'une roue de secours. 7. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de contrôle selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, le véhicule automobile (1) étant équipé d'un système (2) d'aide à la conduite, tel que l'antipatinage, l'anti-blocage des roues ou le contrôle de trajectoire, il comporte des capteurs (3) embarqués d'une part pour mesurer notamment la vitesse (VR) des roues, la vitesse longitudinale (VL) du véhicule, ses accélérations longitudinale (yL) et transversale (YT), l'angle (av) du volant, et d'autre part pour connaître l'environnement du véhicule par la détermination de l'adhérence des pneus (p) sur la route par exemple, qui délivrent des informations à un calculateur électronique (4) embarqué, recevant également le régime (N) et le couple (C) du moteur et de la boîte de vitesses ainsi que des informations (12) sur l'état du véhicule et destiné à piloter le moteur (5) et/ou le dispositif (6) de freinage notamment qui ont une action sur les roues du véhicule, et de plus un capteur (8) de la consigne en déplacement de la pédale (9) d'accélération et/ou de freinage relié à des moyens de restitution de l'effort sur la pédale ressenti par le conducteur, constitués d'une unité de contrôle électronique (10) et d'un actionneur (11) destiné à moduler le déplacement de ladite pédale sous le contrôle de l'unité (10).