Brevet FR2905335A1 — publié le 20080307

"Procédé de correction de la trajectoire d'un véhicule automobile se passant de capteurs mesurant la trajectoire effective du véhicule et dispositif associé" L'invention concerne un procédé de correction de la trajectoire d'un véhicule automobile par application d'un effort de freinage sur au moins une roue du véhicule en réponse à une manoeuvre critique, telle qu'une manoeuvre du volant susceptible de provoquer un tête à queue du véhicule. L'invention concerne également le dispositif de mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Un tel procédé est notamment mis en oeuvre dans les dispositifs courants de sécurité active, encore connus sous l'acronyme ESP (Elecktronisches StabilitàtProgramm). Dans ce procédé connu, la détection d'une manoeuvre critique est réalisée en comparant la trajectoire effective du véhicule représentée en pointillés sur la figure 1, avec la trajectoire souhaitée de ce véhicule représentée en traits pleins sur cette même figure. D'une part, la trajectoire effective du véhicule est déterminée à partir de grandeurs dynamiques instantanées mesurées par des capteurs (par exemple de type inertiel) équipant le véhicule. Ces capteurs permettent de connaître continûment l'accélération transversale et la vitesse de lacet du véhicule. Les caractéristiques de la trajectoire effective du véhicule sont déduites par exemple, de la vitesse longitudinale réelle, obtenue par les capteurs de vitesse de roue, et de la vitesse transversale réelle, issue de l'intégration de la grandeur dynamique accélération latérale. D'autre part, la trajectoire souhaitée est déterminée par exemple sur la base de la mesure de 35 l'angle volant qui est notamment représentatif de la 2905335 2 courbure de la trajectoire souhaitée à l'instant considéré. Par angle volant, ou angle de braquage du volant, on entend généralement l'angle que forme la rotation du 5 volant par rapport à la position correspondant à un braquage des roues nul. La comparaison de la trajectoire effective et de la trajectoire souhaitée consiste par exemple à déterminer si les vitesses effectives longitudinale, transversale et 10 de lacet donnent lieu à une trajectoire réelle ayant les caractéristiques de la trajectoire souhaitée, c'est-à-dire une courbure correspondant à la courbure déterminée à partir de l'angle volant. En cas d'écart trop important entre la trajectoire 15 effective et la trajectoire souhaitée, un effort de freinage est appliqué sur une ou plusieurs roues en boucle fermée selon la situation de vie du véhicule détectée (sur-virage ou sous-virage par exemple). Ce freinage différentiel va créer un moment de lacet jusqu'à 20 ce que la trajectoire effective du véhicule coïncide avec la trajectoire souhaitée. Par exemple, une situation de départ en tête à queue est corrigée par l'application d'un effort de freinage sur la roue avant extérieure. Par roue 25 extérieure, on entend la roue qui se situe à l'opposé du changement de trajectoire. L'inconvénient d'un tel procédé réside dans le fait qu'il nécessite des capteurs permettant de mesurer la trajectoire effective du véhicule à bord du véhicule. Or 30 de tels capteurs présentent un coût élevé en soi, et leur intégration dans un véhicule induit également des coûts de développements significatifs. En vue de palier cet inconvénient, l'invention concerne un procédé de correction de la trajectoire d'un véhicule automobile par application d'un effort de 2905335 3 freinage sur au moins une roue du véhicule en réponse à une manoeuvre critique. L'invention comprend une étape de détection de la manoeuvre critique, consistant à se baser sur l'évolution de l'angle de braquage et à identifier la 5 manoeuvre critique si cette évolution remplit un critère préenregistré et permettant de se passer de capteurs inertiels. Ainsi, le procédé de correction de trajectoire selon l'invention consiste en une détection d'une 10 manoeuvre critique au moyen de capteurs simples tels qu'un capteur d'angle de braquage du volant, alors que les procédés connus sont basés sur la détection d'un écart entre la situation réelle du véhicule et la situation stable souhaitée du véhicule, qui implique une multitude 15 de mesures de grandeurs dynamiques du véhicule. Selon une autre caractéristique, le critère est rempli si l'angle de braquage évolue avec une variation supérieure à une amplitude prédéterminée en un temps inférieur à une durée prédéterminée. 20 Selon encore une autre caractéristique, le critère est rempli si l'angle de braquage passe, dans un temps inférieur à une durée prédéterminée, successivement par une première, une seconde et une troisième positions, telles que l'écart angulaire entre la seconde et la 25 première positions et l'écart angulaire entre la troisième et la première positions sont de signes opposés, et telles que ces deux écarts sont supérieurs en valeur absolue à une amplitude prédéterminée. Avantageusement, l'application de l'effort de 30 freinage est déclenchée dès que l'angle de braquage du volant atteint la troisième position. 2905335 4 De préférence, l'effort de freinage est appliqué pendant une durée prédéterminée à compter du passage par la troisième position, cette durée prédéterminée étant liée à l'amplitude prédéterminée. 5 Il est possible que l'effort de freinage soit appliqué avec une intensité dépendant de l'écart angulaire entre la première position et la position angulaire du volant à l'instant considéré. L'effort de freinage est appliqué sur la roue avant 10 extérieure. Selon une autre caractéristique, l'effort de freinage peut être également appliqué sur la roue extérieure arrière du véhicule. L'invention concerne également le dispositif de 15 mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, ce dispositif comprenant des capteurs aptes à mesurer en temps réel l'angle de braquage du volant du véhicule, une boîte de mémorisation du gabarit prédéterminé, un comparateur des mesures fournies par les capteurs au gabarit prédéterminé 20 et un système de gestion de des efforts de freinage sur au moins les roues avant du véhicule. L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description 25 suivante, faite en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple, et dans lesquels : - la figure 1 est un graphique illustrant l'évolution dans le plan X0Y de l'axe longitudinal d'un véhicule automobile dont le conducteur a pratiqué une 30 manoeuvre d'évitement; - la figure 2 représente un premier exemple de l'évolution de l'angle de braquage du volant en fonction 2905335 5 du temps lors d'une manoeuvre d'évitement, connu sous le nom de sinus palier ; la figure 3 illustre un deuxième exemple de l'évolution de l'angle de braquage du volant d'un 5 véhicule en fonction du temps lors d'une manoeuvre d'évitement, connu sous le nom de YASRwp (Yaw Accel Steering Reversal with pause) dans les procédures de tests NHTSA, acronyme pour National Highway Traffic Safety Administration) ; 10 - la figure 4a est un graphique représentant un troisième exemple de l'évolution de l'angle de braquage du volant d'un véhicule en fonction du temps pouvant entraîner une situation critique telle qu'un tête à queue (TAQ) du véhicule ; 15 la figure 4b illustre l'évolution de la vitesse de lacet d'un véhicule en fonction du temps durant la manoeuvre de la figure 4a dans un cas où le véhicule part en tête à queue (TAQ); - la figure 5 est une évolution de l'angle de 20 braquage du volant en fonction du temps, préenregistrée au sein du dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; la figure 6 est un exemple d'une cartographie définissant l'intensité de l'effort de freinage à 25 appliquer sur les roues avant et arrière extérieures du véhicule pour corriger la trajectoire (TAQ) du véhicule, en fonction de l'angle de braquage du volant au moment du déclenchement du dispositif selon l'invention ; - la figure 7 est un exemple de cartographie 30 compatible avec celui de la figure 6, définissant la durée de l'effort de freinage à appliquer sur les roues avant et arrière extérieures du véhicule pour corriger la trajectoire du véhicule, en fonction de l'angle de braquage du volant au moment du déclenchement du 35 dispositif selon l'invention ; 2905335 6 la figure 8a représente un exemple d'une évolution de l'angle de braquage du volant en fonction du temps impliquant le déclenchement du dispositif selon l'invention ; 5 - la figure 8b illustre l'évolution de la pression hydraulique de freinage appliquée par le dispositif sur les roues du véhicule dont le volant suit l'évolution de la figure 8a ; - la figure 8c représente l'évolution de la 10 vitesse de lacet du véhicule dont le volant suit la variation de la figure 8a, lorsque l'effort de freinage est appliqué selon la courbe de la figure 8b (courbe pleine) et lorsque aucun effort de freinage n'est appliqué (courbe en pointillés) ; 15 - la figure 8d représente l'évolution de l'angle de dérive au centre de gravité du véhicule dont le volant suit l'évolution de la figure 8a avec application d'un effort de freinage (courbe pleine) et sans application de cet effort de freinage (courbe en pointillés) ; 20 - la figure 9a est analogue à la figure 8a pour six évolutions de l'angle de braquage du volant qui diffèrent par l'amplitude maximale de l'angle de braquage du volant soit respectivement 45 , 90 , 135 , 180 , 225 , 270 ; 25 - la figure 9b est similaire à la figure 8b et représente les pressions de freinage appliquées pour chaque évolution de la figure 9a, sur les deux roues extérieures du véhicule (courbe pleine) et uniquement sur la roue avant extérieure du véhicule (courbe en 30 pointillés) ; - la figure 9c est analogue à la figure 8c et représente la vitesse de lacet du véhicule lorsque l'effort de freinage est appliqué sur les deux roues extérieures du véhicule (traits pleins) et en traits 2905335 7 pointillés uniquement sur la roue avant extérieure du véhicule ; la figure 9d représente la dérive du centre de gravité du véhicule lorsque l'effort de freinage est 5 appliqué sur les deux roues extérieures du véhicule (traits pleins) et uniquement sur la roue avant extérieure du véhicule (traits pointillés) ; la figure 10 est un graphique regroupant trois courbes représentant un critère de stabilité proposé par 10 le NHTSA ; en fonction de l'angle de braquage du volant, relatives respectivement à un véhicule doté du dispositif selon l'invention (triangles et traits pleins), à un véhicule doté d'un dispositif ESP connu (triangles et traits interrompus) et à un véhicule dépourvu de 15 dispositif de correction de la trajectoire du véhicule (cercles et traits pleins) ; - La figure 11 est un organigramme présentant les principales étapes du dispositif selon l'invention. - La figure 12 est une figure schématique du 20 véhicule vu de dessus avec la représentation du dispositif selon l'invention ; L'invention concerne un procédé de correction de la trajectoire d'un véhicule automobile destiné à empêcher un départ en tête à queue du véhicule lors d'une manoeuvre 25 d'évitement ou de panique du conducteur. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de détection d'une manoeuvre critique susceptible de provoquer un départ en tête à queue du véhicule, utilisant des moyens de détection simples et aussi 30 efficaces que d'autres moyens plus onéreux, tels que les capteurs de type inertiel utilisés dans les dispositifs connus. Trois exemples de manoeuvres d'évitement susceptibles de provoquer un tête à queue du véhicule 35 sont représentées sur les figures 2, 3, 4a et 5. 2905335 8 Elles consistent en une manoeuvre brutale du volant dans laquelle le volant passe successivement d'une position angulaire initiale PC1, à une deuxième position angulaire PC2, dans un certain sens de rotation, puis est 5 ramené à la position initiale PC1 dans un sens opposé, et poursuit sa rotation dans ce sens opposé jusqu'à une troisième position angulaire PC3 ; cette succession de positions angulaires du volant ayant lieu en une durée très courte. 10 Une manoeuvre particulière du volant sera considérée comme critique si elle est susceptible d'entraîner le tête à queue du véhicule sans intervention d'un système de contrôle de trajectoire (système ESP connu ou procédé selon l'invention). Le tête à queue est défini par une 15 condition sur l'évolution de la vitesse de lacet du véhicule. Un exemple d'une telle condition est celle proposée par le NHTSA qui consiste à relever la vitesse de lacet 'peak (figure 4b) du véhicule lorsque l'angle de braquage 20 du volant revient à sa position initiale PC1, suite à une manoeuvre d'évitement telle que celle représentée sur la figure 4a, à relever la vitesse de lacet du véhicule '11TO+1 une seconde après le retour du volant à cette position initiale PC1, puis à calculer le rapport suivant : 25 > 60% 100. La manoeuvre est dite critique, autrement dit, la manoeuvre du volant provoque un tête à queue du véhicule 30 si le rapport ci-dessus est supérieur à 60%. L'invention consiste : - à mémoriser une telle manoeuvre critique du volant, c'est-à-dire, susceptible de provoquer un tête à queue 2905335 9 pour un véhicule donné, assortie de tolérances sur le temps ou les dates et les amplitudes volant. Cette famille de courbes limitée par une enveloppe est nommée par la suite critère préenregistré ou gabarit 5 préenregistré - à surveiller en temps réel l'évolution de l'angle de braquage du volant de ce véhicule en fonction du temps au moyen d'un capteur de mesure de l'angle de braquage du volant ; 10 - à appliquer un effort de freinage sur au moins la roue avant extérieure à la trajectoire du véhicule lorsque l'évolution de l'angle de braquage du volant rentre dans le gabarit préenregistré. La comparaison se fait sur un historique glissant et détermine ainsi une date de début 15 de la manoeuvre critique. Un exemple de gabarit préenregistré 1 pour un véhicule particulier, visible notamment sur la figure 4a, consiste en une variation de l'angle de braquage du volant en un temps critique tC tel que environ 1,07 20 seconde, successivement d'une première PC1 à une deuxième PC2 puis à une troisième PC3 position angulaire, telles que 0 , +180 et -180 , la deuxième position PC2 définissant relativement à la première position PC1 un premier écart angulaire critique EC1, soit +180 , la 25 troisième position PC3 définissant relativement à la première position PC1 un deuxième écart critique angulaire EC2 opposé au premier écart angulaire EC1, soit -180 , définissant encore une amplitude critique prédéterminée AC de 180 . 30 Selon l'invention, si une manoeuvre du volant à trois positions, rentrant dans le gabarit préenregistré est détectée, un effort de freinage fixe de consigne est alors appliqué sur au moins la roue extérieure concernée du véhicule. 2905335 10 L'application de cet effort est déclenchée dès que la position courante 2 du volant mesurée par le capteur d'angle 5 et visible sur la figure 5, définit après un premier retour à une position initiale PR1, un écart 5 angulaire ER2 relativement à la position initiale PR1 qui égale le deuxième écart critique EC2 du gabarit, autrement dit, dès que l'angle de braquage définit avec la position initiale PR1 une amplitude AR égale ou supérieure à l'amplitude prédéterminée du gabarit, et que 10 cette variation a lieu en un temps tR inférieur ou égal au temps critique tC du gabarit. D'autre part, l'intensité d'application de l'effort de freinage est réglée en fonction de l'amplitude prédéterminée, conformément à la courbe de la figure 6. 15 Par ailleurs, conformément à la courbe de la figure 7, la durée d'application de cet effort de freinage est également définie à partir de l'amplitude prédéterminée du gabarit. Il est à noter que l'intensité et la durée 20 d'application de l'effort de freinage sont d'autant plus grandes que l'angle de braquage du volant au moment d'un des extremums est grand. Les figures 8a à 8d illustrent l'application du dispositif à un cas réel dans lequel l'évolution de 25 l'angle de braquage du volant définit une manoeuvre du volant similaire à la manoeuvre critique du gabarit préenregistré et on détaille dans ce qui suit le mode de fonctionnement du dispositif. Le dispositif 3 de mise en oeuvre du procédé selon 30 l'invention représenté sur la figure 11 comprend une boîte de mémorisation 4 qui pour le présent cas réel contient un préenregistrement du gabarit 1 de la figure 5, et un capteur d'angle 5 mesurant instantanément l'évolution de la position angulaire du volant. 2905335 11 Le dispositif 3 comprend en outre un comparateur 7 comparant l'évolution courante de l'angle de braquage du volant au gabarit préenregistré 1 dans la boîte mémoire 4 et un système de gestion 8 de l'effort de freinage des 5 roues 10, 11, 12, 13 du véhicule, qui est activé lorsque le comparateur détecte que l'angle de braquage du volant rentre dans le gabarit préenregistré. A un instant donné, le capteur détecte une variation de l'angle de braquage du volant conforme à la 10 courbe de la figure 8a. Cette variation remplit les conditions de déclenchement du dispositif selon l'invention 3 puisqu'elle définit une manoeuvre du volant à trois positions PR1, PR2, PR3 semblables à celles du gabarit 15 PC1, PC2, PC3. En effet, selon cette variation, la position angulaire du volant varie depuis une première PR1 à une deuxième PR2 puis à une troisième PR3 positions angulaires en une durée tR sensiblement égale à 1,07 s, 20 soit la durée critique tC du gabarit, les deux positions PR2 et PR3 définissant relativement à la position initiale PR1 respectivement deux écarts angulaires ER1 et ER2 opposés, égaux en valeur absolue aux écarts critiques EC1 et EC2 du gabarit, décrivant ainsi une amplitude 25 réelle AR de 180 , analogue à l'amplitude prédéterminée. Autrement dit, le véhicule dont le volant suit l'évolution de la figure 8a serait susceptible de faire un départ en tête à queue sans l'intervention du dispositif selon l'invention. 30 Cependant, le dispositif de l'invention identifie cette évolution de la position angulaire du volant comme une manoeuvre critique 14 et non comme une manoeuvre normale 15 du volant et déclenche, conformément à la figure 8b, l'application de deux efforts de freinage 35 respectivement sur les deux roues gauches extérieures 10, 2905335 12 12 du véhicule, au moment où l'angle de braquage du volant passe par la troisième position PR3 à -180 , qui coïncide avec la troisième position du gabarit. L'amplitude et la durée de ces efforts de freinage sont 5 calculées par une unité de calibrage 17 du dispositif de l'invention, en fonction de l'amplitude prédéterminée du gabarit. Ainsi, pour l'amplitude prédéterminée du gabarit fixée à 180 , l'effort de freinage de consigne appliqué 10 est généré par une pression de 48 bars sur les roues avant et arrière extérieures 10, 12 durant un temps d'approximativement 0,75 seconde conformément aux figures 6 et 7. Dans l'exemple présenté sur la figure 8b, cette pression n'est toutefois pas atteinte sur la roue avant 15 extérieure (38 bars) à cause de la dynamique du système de freinage. Cette pression est appliquée aux roues concernées 10, 12 du véhicule 20 visible sur la figure 12, au moyen d'actionneurs 19. Comme visible sur la figure 8c, l'application de 20 ces efforts de freinage a pour effet de diminuer en valeur absolue la vitesse de lacet du véhicule après le retour ultime du volant à sa position initiale, évitant ainsi le tête à queue, ce que confirme le critère proposé par le NHTSA qui pour cette courbe est sensiblement égal 25 à 0.8%. Au contraire, comme visible sur cette même figure, en traits pointillés, un véhicule dans lequel le procédé selon l'invention n'est pas mis en oeuvre et dont le volant suit l'évolution de la figure 8a, a une vitesse de 30 lacet qui tarde à s'annuler alors que le volant est revenu à sa position initiale. En l'absence du dispositif selon l'invention, le critère proposé par le NHTSA a une valeur de 66% caractérisant le tête à queue. D'autre part, comme visible sur la figure 8d, 35 l'action de l'effort de freinage par le dispositif selon 2905335 13 l'invention stabilise le véhicule puisque l'angle de dérive au centre de gravité représentée en traits pleins est inférieure à 10 en valeur absolue, alors que celle d'un véhicule dans lequel le dispositif selon l'invention 5 n'est pas utilisé peut dépasser les 35 . Les figures 9a à 9d mettent en évidence l'influence de l'application de l'effort de freinage sur la roue arrière extérieure du véhicule. Comme visible par comparaison des courbes en traits 10 pleins des figures 9c et 9d, avec les courbes en traits pointillés de ces mêmes figures, l'application d'un effort de freinage à la fois sur la roue avant extérieure et la roue arrière extérieure (traits pleins) permet un retour encore plus rapide de la vitesse de lacet à 0, une 15 dérive moindre du centre de gravité et une stabilisation de ce dernier plus rapide que l'application de l'effort de freinage uniquement sur la roue avant (traits pointillés). Les figures 9a à 9d montrent en outre différentes 20 évolutions de l'angle de braquage du volant déclenchant le dispositif selon l'invention, car susceptibles de provoquer chacune un tête à queue pour un véhicule donné. Pour chacune de ces évolutions, on a calculé le critère proposé par le NHTSA à partir des vitesses de 25 lacet correspondantes. La courbe de la figure 10 met en évidence le fait que pour toutes ces évolutions, grâce au déclenchement du dispositif selon l'invention, le critère proposé par le NHTSA calculé est inférieur à 5%, à l'image des ESP connus. 30 Par conséquent, sur l'exemple testé, il est visible que le dispositif selon l'invention est aussi efficace que les ESP sophistiqués et onéreux connus à ce jour. L'invention apporte de nombreux avantages parmi lesquels : 2905335 14 La suppression de l'utilisation de capteurs mesurant la trajectoire effective du véhicule, tout en assurant le niveau de sécurité requis pour le conducteur. L'intégration du dispositif selon l'invention dans 5 différents types de véhicule par simple réglage du gabarit préenregistré en fonction de la réponse dynamique de chaque type de véhicule. Le réglage de la sensibilité du dispositif selon l'invention peut être facilement obtenu en modifiant 10 l'amplitude et la durée critique du gabarit préenregistré : le dispositif sera d'autant plus sensible que l'amplitude prédéterminée du gabarit est faible et/ou que la durée critique du gabarit est longue. REVENDICATIONS 1. Procédé de automobile sur au moins correction de la trajectoire d'un par application d'un effort de une roue avant (10, 11, 12, 13) du une manoeuvre critique, telle qu'une 1. véhicule freinage véhicule manoeuvre queue du la manoeuvrecritique consistant à se baser sur en réponse du volant véhicule, susceptible de provoquer un tête à comprenant une étape de détection de à l'évolution de l'angle de braquage pour identifier une manoeuvre critique si cette évolution remplit un critère préenregistré (1), permettant de se passer de capteurs inertiels. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le critère est rempli si l'angle de braquage évolue avec une variation supérieure à une amplitude prédéterminée en un temps inférieur à une durée prédéterminée. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le critère est rempli si l'angle de braquage passe, dans un temps inférieur à une durée prédéterminée, successivement par une première, une seconde et une troisième positions, telles que l'écart angulaire entre la seconde et la première positions et l'écart angulaire entre la troisième et la première positions sont de signes opposés, et telles que ces deux écarts sont supérieurs en valeur absolue à une amplitude prédéterminée. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'application de l'effort de freinage est déclenchée dès que l'angle de braquage atteint la troisième position. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l'effort de freinage est appliqué pendant une durée prédéterminée à compter du passage par la troisième 2905335 16 position, cette durée prédéterminée étant liée à l'amplitude prédéterminée. 6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel l'effort de freinage est appliqué avec une 5 intensité dépendant de l'écart angulaire entre la première position et la position angulaire du volant à l'instant considéré. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel de freinage est également 10 appliqué sur la roue extérieure arrière du véhicule. 8. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant des capteurs (5) aptes à mesurer en temps réel l'angle de braquage du volant du véhicule, une boîte de mémorisation 15 (4) du critère préenregistré (1), un comparateur (7) des mesures fournies par les capteurs (5) au critère préenregistré et un système de gestion (8) de l'effort de freinage sur au moins les roues avant (10, 11, 12, 13) du véhicule.