Brevet FR2875461A1 — publié le 20060324

DISPOSITIF PILOTE AGISSANT SUR UNE GRANDEUR DYNAMIQUE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif piloté agissant sur une grandeur dynamique d'un véhicule automobile, et plus particulièrement un dispositif comprenant au moins un bloc d'estimation d'une grandeur dynamique et un bloc de contrôle pour déterminer la correction nécessaire de cette grandeur pour stabiliser le véhicule, ces deux blocs utilisant au moins une valeur estimée de la charge et de l'inertie du véhicule. Selon le principe fondamental de la dynamique, les évolutions de la hauteur du centre de gravité et des inerties interviennent sur le comportement du véhicule. Lors d'un freinage ou d'une prise de virage, des reports de charge longitudinaux et transversaux ont lieu; ils sont fonctions de la hauteur du centre de gravité et des inerties du véhicule. La connaissance de l'évolution de ces grandeurs est nécessaire pour piloter les systèmes actifs équipant le véhicule. Dans les systèmes actuels, cette évolution est négligée ou au mieux estimée. A l'heure actuelle, lors du développement et de la mise au point d'un châssis passif, on optimise dans un compromis roulage à vide/roulage en charge les caractéristiques telles que les lois effort-vitesse des amortisseurs ou la raideur des ressorts par exemple. Pour un véhicule utilitaire ou familial, ce compromis est d'autant plus difficile à obtenir que l'écart de masse entre roulage à vide/roulage en charge est important. Pour des raisons de sécurité, ce compromis est souvent placé vers la charge et engendre à vide des problèmes d'inconfort. Pour un véhicule équipé d'un ou plusieurs systèmes pilotés, les stratégies de régulation doivent être robustes aux variations de la charge et de sa répartition. Dans le modèle de référence, l'estimation des volontés du conducteur et la détermination des consignes de l'actionneur ne tiennent aujourd'hui pas compte de la variation d'inertie et de hauteur du centre de gravité. De plus, pour tout système châssis piloté en boucle ouverte, la consigne de l'actionneur est mise au point pour un cas de charge ce qui engendre à vide les mêmes désagréments qu'avec un châssis passif. Un des objectifs de l'invention est donc de mettre à jour, dans le modèle de référence du système piloté, la hauteur du centre de gravité et les termes d'inertie en estimant la charge due entre autres aux passagers, et/ou aux bagages. Pour répondre à ces objectifs, l'invention propose un dispositif piloté du type décrit précédemment, caractérisé en ce que des capteurs spécifiques sont répartis dans le véhicule et mesurent des informations relatives aux occupants et aux bagages du véhicule, de sorte que ces capteurs renvoient vers le bloc d'estimation et le bloc de contrôle des valeurs permettant de mettre à jour la charge et l'inertie du véhicule. Selon différentes caractéristiques de la présente invention: - au moins un des capteurs spécifiques est un capteur de poids intégré â un siège du véhicule. - au moins un des capteurs spécifiques est un capteur de poids placé dans le coffre à bagages du véhicule. - au moins un capteur de poids est couplé à une caméra apte à détecter la position du bagage ou du passager. - au moins un des capteurs spécifiques est une caméra trois dimensions à infrarouge. - les capteurs spécifiques mesurent les informations relatives aux occupants et aux bagages du véhicule en temps réel. - les capteurs spécifiques mesurent les informations relatives aux occupants et aux bagages du véhicule à chaque démarrage de ce véhicule. - les informations relatives aux passagers des capteurs spécifiques sont utilisées pour des systèmes de sécurité passive, de type déclenchement d'airbag, et en ce que ces informations sont partagées sur un réseau de communication du véhicule. L'invention vise à protéger également un véhicule automobile comportant un dispositif piloté agissant sur la dynamique du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de Iaquelle on se reportera à : - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de contrôle d'une grandeur dynamique du véhicule selon un premier mode de réalisation de l'invention. Tel que représenté sur la figure 1, des capteurs spécifiques 50 font partie du dispositif piloté du véhicule. Ils permettent entre autres une meilleure connaissance de la position du centre de gravité, de l'inertie du véhicule et de la position des charges. A ce titre, pour l'estimation de l'influence des passagers, des capteurs de poids peuvent être intégrés aux sièges. De tels capteurs sont utilisés à l'heure actuelle dans les sièges avant pour le réglage de système de sécurité passive, du type airbags et prétensionneurs de ceinture de sécurité. De plus, des capteurs de présence, de position et de corpulence des passagers sont également prévus. Des caméras infrarouge placées dans l'habitacle et munies de système de reconnaissance permettent de détecter la présence et la position des occupants du véhicule, et d'estimer leur poids par l'obtention d'une imagerie en trois dimensions. Il sera compris que l'un de ces systèmes de détection peut être utilisé dans le cadre de l'invention, indépendamment ou en collaboration avec l'autre système, pour détecter l'influence des passagers. De même. pour l'estimation de l'influence des bagages, des capteurs dimensionnels peuvent mesurer la variation de hauteur des suspensions suite à la mise en place des bagages et déterminer ainsi le poids mis dans le coffre et dans les différentes zones de rangement du véhicule. Pour une mesure directe, il peut également être envisagé de placer un capteur de poids dans le coffre, et éventuellement dans les différentes zones de rangement disséminées dans le véhicule. Dans le coffre, il est intéressant de coupler ces mesures avec un dispositif de surveillance pour obtenir une information de la position des bagages, ce qui influence sur la position du centre de gravité de cet entité bagages. Classiquement, un système piloté utilise dans son modèle véhicule les informations de charge et d'inertie du véhicule au cours de deux étapes, à savoir en premier lieu pour estimer le comportement du véhicule et/ou la volonté de la trajectoire du conducteur, puis en second lieu et lorsque cela est nécessaire pour stabiliser le véhicule, pour déterminer la correction à apporter aux grandeurs dynamiques estimées. Par la suite, la description va porter sur un cas particulier de système piloté, à savoir un système de correction de trajectoire par freinage différentiel, Il sera compris que cet exemple n'est pas limitatif de l'invention et que le système piloté pourra également prendre la forme d'un système de pilotage des organes de direction, ou d'un système de pilotage des organes de suspension. En premier lieu, à l'aide de l'angle au volant av et de la dynamique angulaire DA du véhicule, représentative de la volonté du conducteur exprimée par l'intermédiaire du volant, on estime la trajectoire _ consigne selon la formule suivante: É yr_consigne av * Vref nL + DA* Vref aavec VreN= vitesse du véhicule L = empattement n = démultiplication de la direction La valeur de la dynamique angulaire DA est calculée en fonction de l'état de charge du véhicule: DA= Ml - M2 2*Dl 2*D2 avec Ml / M2 = masse au train avant/arrière DI / D2 = rigidité de dérive du train avant/arrière Grâce aux différents capteurs vus précédemment, les valeurs Ml et M2 peuvent être calculées et réactualisées en temps réel dans le modèle de référence du calculateur de correction de trajectoire. Ce système permet donc d'améliorer la précision de l'estimation de la volonté du conducteur. En second lieu, un moment de lacet de correction est déterminé à partir de l'écart entre la trajectoire désirée;_consigne et la trajectoire réelle ijr_réel. Ce moment correctif My est estimé par le calculateur puis traduit en efforts à délivrer aux roues. La connaissance des charges et de leurs positions permet de déterminer avec plus de précision d'une part l'inertie du véhicule pour améliorer la détermination de la consigne de moment de lacet, et d'autre part le potentiel de transmission d'effort de chaque pneu à la route pour améliorer la distribution du moment de lacet à appliquer entre les différents actionneurs. En considérant les charges comme des niasses ponctuelles, le centre de gravité du véhicule chargé est défini comme le barycentre des centres de gravité respectifs du conducteur, des passagers et des bagages. On obtient ainsi par une relation mathématique connue le déplacement du centre de gravité du à la charge en introduisant la masse et la position dans l'espace du conducteur, des passagers et des bagages. De même, l'inertie du véhicule chargé est donnée par le théorème de Huygens, en introduisant les mêmes données et l'inertie du véhicule à vide. L'utilisation de caméras permet ainsi de supprimer l'approximation des masses ponctuelles et de réaliser un calcul de la hauteur du centre de gravité et des inerties plus réaliste Les différents éléments vus ci-dessus s'intègrent dans le système piloté du véhicule selon un agencement représenté à titre d'exemple à la figure 1 et relatif à un système de contrôle de trajectoire. Des actionneurs 10 reçoivent des commandes d'une unité de contrôle 20 et transmettent des actions correspondantes à des organes du véhicule 30, en terme par exemple de freinage, d'accélération et dans le cas présent de direction. Des premiers capteurs 40 relèvent des informations relatives à la dynamique du véhicule et relatives au fonctionnement des actionneurs 10. Ces informations sont ensuite transmises à l'unité de contrôle 20. Au sein de cette unité de contrôle, un premier bloc d'observation 21 analyse les informations reçus des capteurs et détermine en particulier les consignes du conducteur en terme de vitesse de lacet de consigne 22, et de consigne volant 23. En sortie de ce premier bloc 21., ces deux consignes 22 et 23 sont mises en commun avec la vitesse de lacet réelle mesurée 24 qui est donnée par les premiers capteurs 40. La donnée qui en résulte est une entrée d'un deuxième bloc de contrôle du lacet 25, qui détermine le moment de lacet correcteur 26. Ce moment de lacet correcteur 26 est transmis alors à un troisième bloc de distribution 27 qui a pour tâche de répartir le moment 26 en plusieurs commandes à effectuer par les actionneurs 10. Selon l'invention, des capteurs spécifiques 50 et par exemple de présence, de position, de poids ou de corpulence, envoient les informations relatives aux passagers et aux bagages aux différents blocs de l'unité de contrôle 20. Les informations transmises au premier bloc d'observation 21 permettent une meilleure connaissance de la position du centre de gravité et du comportement quasi-statique, ces données étant importantes pour déterminer la vitesse de lacet de consigne 22. Les informations transmises par les capteurs spécifiques 50 au deuxième bloc de contrôle 25 permettent une meilleure connaissance de la position du centre de gravité et de t'inertie du véhicule. Comme vu précédemment, ces éléments permettent une détermination optimisée du moment de lacet correcteur 26. Enfin, les informations transmises au troisième bloc de distribution 27 permettent une meilleure connaissance de la position des charges et donc du potentiel de chaque pneu, ce qui est un élément très important pour décider au mieux de la répartition des actions à fournir par chaque actionneur 10. Ces informations relevées par les capteurs 50 concernant les passagers et les bagages compris dans le véhicule peuvent être mesurées en temps réel et acheminées continuellement vers les différents blocs du dispositif de correction de trajectoire 1. Ces informations peuvent également être mesurées à chaque démarrage du véhicule, étant convenu que dans une situation conventionnelle, les bagages et les passagers du véhicule ne peuvent quitter le véhicule que lors de son arrêt complet, moteur arrêté ou non. Il sera compris que les capteurs spécifiques 50 de présence, de position, de poids, ou encore de corpulence, ne sont pas initialement prévus dans un dispositif piloté d'une grandeur dynamique. Ces capteurs 50 doivent donc être implémentés dans le véhicule. Dans le cas où des capteurs de ce type sont utilisés dans le véhicule pour d'autres systèmes du véhicule, et par exemple le déclenchement des airbags, le dispositif piloté 1 selon l'invention visera à récupérer les informations fournis par ces capteurs 50, qui seront pour cela mis à disposition sur le réseau du véhicule. Il n'y a alors pas de surcoût prohibitif. L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS. 1./ Dispositif piloté agissant sur la dynamique d'un véhicule automobile et comprenant au moins un bloc d'observation (21) d'une grandeur dynamique et un bloc de contrôle (25) pour déterminer la correction (26) nécessaire de cette grandeur pour stabiliser le véhicule, ces deux blocs (21, 25) utilisant au moins une valeur estimée de la charge et de l'inertie du véhicule, caractérisé en ce que des capteurs spécifiques (50) sont répartis dans le véhicule et mesurent des informations relatives aux occupants et aux bagages du véhicule, de sorte que ces capteurs (50) renvoient au moins vers le bloc d'observation (21) et le bloc de contrôle (25) des valeurs permettant de mettre à jour la charge et l'inertie du véhicule. 21 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des capteurs spécifiques (50) est un capteur de poids intégré à un siège du véhicule. 3./ Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un des capteurs spécifiques (50) est un capteur de poids placé dans le coffre à bagages du véhicule. 4./ Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins un capteur de poids est couplé à une caméra apte à détecter la position du bagage ou du passager. to 5.1 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des capteurs spécifiques (50) est une caméra trois dimensions à infrarouge. 6./ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les capteurs spécifiques (50) mesurent les informations relatives aux occupants et aux bagages du véhicule en temps réel, et renvoient en continu au moins vers le bloc d'observation (21) et le bloc de contrôle (25) des valeurs mises à jour de la charge et de l'inertie du véhicule. 7./ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les capteurs spécifiques (50) mesurent les informations relatives aux occupants et aux bagages du véhicule à chaque démarrage de ce véhicule. 8./ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les informations relatives aux passagers relevées par les capteurs spécifiques (50) sont utilisées pour des systèmes de sécurité passive, de type déclenchement d'airbag, et en ce que ces informations sont partagées sur un réseau de communication du véhicule. 9./ Véhicule automobile comportant un dispositif piloté selon l'une des revendications précédentes.