Brevet FR2914894A1 — publié le 20081017

SYSTEME D'AIDE A LA CONDUITE DANS LES PENTES POUR VEHICULE AUTOMOBILE. La présente invention concerne un système d'aide à la conduite dans les pentes pour véhicule automobile. Les efforts des constructeurs et équipementiers automobiles ont permis de réaliser des systèmes électroniques toujours plus performants en matière d'aide à la conduite d'un véhicule dans différentes situations de vie, en particulier dans les côtes et les descentes. On connaît, par exemple, le système d'aide au décollage en côte - connu aussi sous le nom de système de Hill Assist - qui maintient, au relâchement de la pédale de frein et pendant un court instant, le véhicule immobilisé (freins serrés), laissant au conducteur le temps de passer de la pédale de frein à la pédale d'accélérateur. Cette fonction ne s'active que lorsque le véhicule a été complètement immobilisé, pied sur la pédale de frein, et à partir d'une certaine inclinaison de la pente. On connaît également le système de limitation de vitesse en descente - appelé aussi système de Hill Descent Control -qui freine automatiquement le véhicule dans les descentes. Il permet de maintenir constante la vitesse du véhicule dans une pente fortement inclinée. Il fonctionne en marche avant comme en marche arrière. Il permet de contrôler la vitesse de chacune des roues en recherchant l'adhérence maximale. Il s'agit aussi d'un élément d'aide à la conduite dans les montées. D'autres systèmes sont connus de l'art antérieur. Ainsi, par exemple, le document FR 2 850 069 décrit un système de commande de freinage au cours des phases d'arrêt et de mise en mouvement d'un véhicule automobile équipé d'un freinage découplé, qui comprend au moins un capteur mesurant la force appliquée aux roues du véhicule, un capteur de déclivité de l'environnement, un ou des moyens mesurant la demande de freinage du conducteur, une unité électronique de commande, des moyens de calcul de consigne de freinage de maintien à l'arrêt du véhicule quelle que soit la déclivité de l'environnement, des moyens de calcul de consigne de freinage lors d'un démarrage en côte souhaité par le conducteur, des moyens de calcul de consigne de freinage lors d'un démarrage en descente souhaité par le conducteur, et des moyens de calcul de consigne de freinage limitant l'accélération du véhicule, lors de manoeuvres en pente, éventuellement avec le moteur découplé de la transmission. L'unité électronique de commande est capable d'activer chacun desdits moyens de calcul de consigne de freinage successivement ou indépendamment les uns des autres. Le but de la présente invention est de fournir un système d'aide à la conduite dans les pentes, qui vienne apporter une véritable assistance aux conducteurs de véhicules, en particulier de véhicules automobiles, lors des descentes en marche avant ou arrière en situation de tout terrain Off Road ou sur route quelque soit l'adhérence. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel système, qui perfectionne les systèmes connus de l'art antérieur, tels que ceux mentionnés précédemment comme le système d'aide au décollage en côte ou le système de limitation de vitesse en descente. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel système qui soit applicable sur tout véhicule 4 X 4 (couple transmis par les quatre roues) ou 4 X 2 (couple transmis par les roues ou les roues arrières). Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un système complet d'aide à la conduite dans les pentes, qui permette aux différents modules embarqués des systèmes connus (module de Hill Assist et module de Hill Descent Control ) de dialoguer ensemble pour offrir une prestation beaucoup plus avancée en termes de sécurité active pour le conducteur du véhicule. Pour parvenir à ces buts, la présente invention conçoit un nouveau système d'aide à la conduite dans les pentes pour véhicule automobile, qui comprend des capteurs de mesure en continu de grandeurs physiques liées au mouvement du véhicule, un calculateur électronique de correction de trajectoire - ou calculateur ESP - intégrant un module Hill Assist d'aide au décollage en côte - désigné aussi module HA dans la suite du présent texte - et un module Hill Descent Control de limitation de vitesse en descente -désigné aussi module HDC dans la suite du présent texte-, et des actionneurs commandés par le calculateur ESP pour agir sur différents paramètres de conduite. Le calculateur comprend, de plus, un module Hill Assist Descent Control d'aide au contrôle de motricité dans les pentes -désigné aussi module HADC dans la suite du présent texte - qui commande l'entrée en action et la sortie de l'un et l'autre desdits modules HA et HDC selon des lois de commande spécifiques pour la gestion de situations de vie intermédiaires entre les situations gérées par le module HA et les situations gérées par le module HDC. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, le module HADC commande la sortie progressive du fonctionnement du module HA après une durée de fonctionnement de ce dernier supérieure à une durée prédéterminée, et le véhicule étant alors en mouvement, commande l'entrée en action du module HDC si la vitesse du véhicule est supérieure à une vitesse prédéterminée de façon à ralentir le véhicule sur cette vitesse prédéterminée, appelée vitesse de consigne. Le module HADC reçoit des informations en continu du calculateur de gestion moteur du véhicule. Les actionneurs comprennent, de préférence, le groupe hydraulique de frein principal du véhicule, et le calculateur de gestion du moteur du véhicule. Le calculateur dit calculateur ESP comprend, de plus, le régulateur anti-blocage de sécurité (ABS). Les capteurs de mesure des grandeurs physiques liées au mouvement du véhicule comprennent, de préférence, des capteurs d'accélération longitudinale et transversale, un capteur d'angle du volant et un capteur de la vitesse du véhicule. La présente invention propose également un véhicule qui est équipé d'un système de correction de trajectoire (ESP) dans les pentes conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. Ce véhicule peut être un véhicule automobile à quatre roues motrices, ou bien un véhicule automobile à deux roues motrices avant et arrière. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est un graphe illustrant un exemple de situation gérée par le système Hill Assist d'aide au décollage en côte seulement - référencé HA sur les dessins et désigné aussi système HA dans la suite du présent texte -, - la figure 2 est un graphe illustrant un exemple de situation gérée par le système Hill Descent Control de limitation de vitesse en descente seulement -référencé HDC sur les dessins et désigné aussi système HDC dans la suite du présent texte -, - la figure 3 est un schéma de principe de l'architecture du système d'aide à la conduite dans les pentes, selon la présente invention, - la figure 4 est un organigramme fonctionnel de la logique du système de la présente invention, - la figure 5 est un graphe illustrant un exemple de situation gérée par le système selon la présente invention, - la figure 6 est un tableau I de description du 5 fonctionnement d'un système "Hill Assist", - la figure 7 est un tableau II de description du fonctionnement d'un système "Hill Descent Control", et -la figure 8 est un tableau III de description du fonctionnement d'un système HADC selon la présente 10 invention. Comme mentionné précédemment, le système HA d'aide au décollage en côte maintient le véhicule en pente immobile en position pendant un certain temps si le conducteur n'accélère pas lorsque le sens de marche voulu 15 par le conducteur est inverse par rapport au sens de déplacement que prendrait le véhicule s'il n'était pas freiné. La fonction du système HA est d'apporter une aide et une assistance lors des démarrages en côte. Lorsque le sens de marche voulu par le conducteur est le même que 20 celui donné au véhicule par la pente, il n'y a pas de maintien en pente du véhicule, le système HA n'intervient pas : tout se passe comme si la volonté du conducteur était respectée. Le fonctionnement du système HA peut se résumer de 25 la manière suivante, dans le tableau I de la figure 6. Le graphe de la figure 1 illustre ce fonctionnement, dans une situation dans laquelle le véhicule est en pente montante et la volonté du conducteur est de partir en marche avant, ou bien dans 30 une situation dans laquelle le véhicule est en pente descendante et la volonté du conducteur est de partir en marche arrière. Au relâchement de la pédale de frein, la pression au maître-cylindre PMTC du système de freinage (représentée avec un trait plein) retombe à zéro, tandis 35 que la pression de freinage aux roues PR (représentée en traits interrompus mixtes) se maintient pendant un temps TMP avant que la marche du véhicule reprenne, cette reprise étant illustrée par la courbe V représentative de la vitesse du véhicule en traits interrompus courts. La fonction du système HDC de limitation de vitesse en descente est différente. Le système HDC maintient, lors d'évolution off road du véhicule, la vitesse du véhicule à une valeur constante, en pente descendante ou montante tout en respectant le sens de marche du véhicule (voir dessin tableau 2 : en effet quand pente montante et volonté de faire une marche arrière alors HDC actif) en tenant compte de la volonté du conducteur, lorsque le frein moteur ne le permet plus. Lorsque le sens de marche voulu par le conducteur est le même que celui donné au véhicule par la seule pente, contrairement au système HA qui n'intervient pas, le système HDC intervient. Cette intervention consiste à fixer la vitesse V du véhicule à une vitesse prédéterminée de consigne V1. Lorsque le sens de marche voulu par le conducteur est inverse de celui donné au véhicule par la seule pente, contrairement au système HA qui dans ce cas, intervient, le système HDC quant à lui n'intervient pas (ceci est vrai sauf dans le cas ou l'on se trouve embrayage ouvert). Le fonctionnement du système HDC peut se résumer de la manière suivante, dans le tableau II de la figure 6. Le graphe de la figure 2 illustre ce fonctionnement, dans une situation dans laquelle le véhicule est en pente montante et la volonté du conducteur est de faire une marche arrière, ou bien inversement dans une situation dans laquelle le véhicule est en pente descendante et la volonté du conducteur est de partir en marche avant. Au relâchement de la pédale de frein, la pression au maître-cylindre PMTC (représentée avec un trait plein) retombe à zéro, la pression de freinage aux roues PR (représentée en traits interrompus mixtes) également. Lorsque la vitesse V du véhicule (représentée en traits interrompus courts) atteint une valeur prédéterminée de consigne V1, le système HDC vient caler la vitesse V sur cette valeur de consigne avec un temps d'adaptation. La vitesse de consigne V1 est maintenue grâce à l'action de la pression de freinage aux roues PR à partir du temps T1. La vitesse V part de la valeur 0 au temps To (véhicule immobile) pour atteindre Vi (valeur de consigne du système HDC) du fait de l'accélération y du véhicule. Le temps TD représente le temps de démarrage du système HDC pendant lequel il n'y a pas d'assistance au conducteur ; c'est le temps qu'il faut pour que la vitesse V du véhicule atteigne la valeur de consigne V1. Le système de la présente invention est un système d'aide au contrôle de motricité dans les pentes, dit aussi système Hill Assist Descent Control qui est décrit ci-après en référence au schéma de principe de la figure 3. La référence 10 désigne un ensemble de capteurs de mesure en continu qui fournissent des valeurs d'entrée à un module de type ESP référencé 20, lequel module 20 après traitement desdites valeurs d'entrée alimente des actionneurs désignés sous la référence générale 30. L'ensemble de capteurs comprend, à titre d'exemple non limitatif de l'objet de l'invention, des moyens de mesure de l'accélération longitudinale et transversale du véhicule, par exemple de type accéléromètre tri axes, référencés 11, un capteur de mesure de l'angle du volant 12 et un capteur de mesure de la vitesse 13 du véhicule. La référence 20 désigne le calculateur du système ESP, appelé aussi calculateur du correcteur électronique de trajectoire. Le système ESP (ESP est l'acronyme de Electronic Stability Program ) est un système d'assistance à la conduite qui offre une sécurité dynamique. Des capteurs installés sur chaque roue détectent les pertes d'adhérence et les transmettent au calculateur ESP du type de celui référencé 20 sur la figure 3. Il les confronte à la position du volant et à la vitesse du véhicule. S'il détecte une anomalie, le système ESP va automatiquement accélérer ou freiner la roue en anomalie, afin de redonner de l'adhérence au véhicule et le remettre sur une bonne trajectoire. Le calculateur 20 comporte les modules suivants : - un module de régulation du système électronique de sécurité qui, en cas de nécessité, interdit le blocage des roues lors de freinage - ou système ABS (acronyme anglo-saxon pour Antilock Brake System) référencé comme tel sur la figure 3) - un module de régulation du système électronique permettant de réduire, et de supprimer éventuellement, le patinage des roues motrices en agissant sur les freins et éventuellement sur la gestion moteur - ou système ASR (acronyme anglo-saxon pour Anti Split Regulation ), référencé comme tel sur la figure 3. - un module HDC de limitation de vitesse en descente, - un module HA d'aide au décollage en côte, et - un module d'aide au contrôle de motricité dans les pentes, ou module de Hill Assist Descent Control , référencé HADC sur les figures annexées et désigné module HADC dans la suite du présent texte. L'ensemble d'actionneurs 30 comporte le groupe hydraulique 31 du circuit de freinage et le calculateur de gestion moteur 32, qui peut piloter le réglage de l'allumage 33, le réglage de l'injection du carburant 34 et le réglage du papillon des gaz 35. Le module HADC de la présente invention est un module qui permet de faire dialoguer ensemble les modules des systèmes d'aide au décollage en côte HA et de limitation de vitesse en descente HDC. Ce nouveau module HADC commande l'entrée en action et la sortie de l'un et l'autre des deux modules d'aide au décollage en côte HA et de limitation de vitesse en descente HDC selon des lois de commande spécifiques pour la gestion de situations de vie intermédiaires entre les situations gérées par le module d'aide au décollage en côte HA et les situations gérées par le module de limitation de vitesse en descente HDC. L'intervention du module HADC est illustrée sur le schéma de la figure 3 par la boucle d'informations i 5 et la sortie du module HADC reliée à l'entrée des modules HA et HDC. La fonction du module HADC est illustrée par l'organigramme fonctionnel de la figure 4. Les étapes du fonctionnement du système de la présente invention sont 10 les suivantes : - étape 1 : le conducteur enlève son pied du frein, - étape 2 : le système HA est mis en action : il assure la tenue en pente du véhicule pendant un temps Tm,, et une comparaison de ce temps Test faite avec un temps 15 Tl prédéterminé, si Tm > Ti, alors le système HADC passe à l'étape suivante, - étape 3 : le système HADC commande la sortie du système HA, cette sortie ayant pour résultat d'entraîner 20 le véhicule en marche à une vitesse V, et compare la vitesse V du véhicule à une vitesse Vi de consigne prédéterminée, -étape 4 : dés que cette vitesse V atteint la vitesse de consigne V1, le système HADC commande la mise 25 en action du système HDC de limitation de la vitesse en descente. Le graphe de la figure 5 illustre ce fonctionnement, dans une situation, par exemple, dans laquelle le véhicule est en pente descendante et la 30 volonté du conducteur est de partir en marche avant. Au temps To de relâchement de la pédale de frein (courbe PF au niveau 0), la pression au maître-cylindre PMTC retombe à zéro, tandis que la pression de freinage aux roues PR se maintient pendant un temps TMp 35 véhicule reprenne illustrée représentative de la vitesse du avant que la marche du par la courbe V véhicule sous l'effet de l'accélération donnée y. C'est le fonctionnement conventionnel du système HA, tel qu'exposé précédemment, représenté par la courbe en traits interrompus courts à deux positions 0 et 1 sur laquelle la position 0 de sortie du système HA coïncide avec le temps Ti. Lorsque la vitesse V du véhicule atteint la valeur de consigne V1, le système HDC est mis en action par le système HADC de l'invention. Le système HDC est représenté par la courbe en traits interrompus mixtes à deux positions 0 et 1 sur laquelle la position 1 d'entrée en action coïncide avec le fait que la vitesse du véhicule atteint la vitesse de consigne V1. Le système HDC vient alors caler la vitesse V sur cette valeur de consigne V1 dans les conditions exposées précédemment en référence à la figure 2. Ainsi, il y a combinaison des logiques des deux systèmes HA et HDC. Cette combinaison permet d'assister le conducteur du véhicule dans des situations critiques. Le système HA maintient le véhicule en pente, puis desserre les freins progressivement afin que le véhicule prenne suffisamment de vitesse pour entrer en assistance HDC. Il n'y a plus de sensation d'accélération entre le fonctionnement des deux systèmes d'assistance. La présente invention propose, par conséquent, un nouveau système qui assiste le conducteur du véhicule automobile à partir des systèmes connus d'aide au décollage en côte ( Hill Assist ) et de limitation de vitesse en descente ( Hill Descent Control ). Lors d'un démarrage en marche avant et pente ascendante (démarrage en côte) ou bien lors d'un démarrage en marche arrière et pente descendante (le Hill Assist du HAD est toujours en action quelque soit le sens de la pente et la volonté du conducteur), il y a maintien du véhicule pendant un temps prédéterminé après relâchement des freins ou lorsque le conducteur accélère, et le système de l'invention permet un changement de rapport de vitesse, donne du temps au conducteur pour placer les roues du véhicule sur la bonne trajectoire dans les secteurs Off Road et sur moyenne ou faible adhérence. Lors d'un démarrage en marche arrière dans une pente ascendante ou bien lors d'un démarrage en marche avant dans une pente descendante, le véhicule est maintenu dans la pente pendant un temps prédéterminé après relâchement de la pédale de frein, et le système de l'invention contrôle la prise de vitesse par le gradient de pression de la fonction de Hill Assist jusqu'à ce qu'il détecte que la vitesse du véhicule a atteint la vitesse de consigne et, cette vitesse étant atteinte, il cale la vitesse du véhicule sur la vitesse de consigne par des actions de pression sur les freins. Ce qui peut se résumer de la manière suivante dans le tableau III de la figure 8. Le système d'aide au contrôle de motricité dans les pentes selon la présente invention est un système de conception simple, d'intégration aisée, fiable et économique du fait qu'il s'appuie sur des systèmes existants et ne nécessite essentiellement que des adaptations en termes de logiciels. Il apporte confort et sécurité au conducteur du véhicule dans les situations décrites ci-dessus. Bien entendu, la présente invention n'est pas 25 limitée au mode de réalisation décrit et représenté ci- dessus à titre d'exemple ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Système d'aide à la conduite dans les pentes pour véhicule automobile, qui comprend des capteurs de mesure (11, 12, 13) en continu de grandeurs physiques liées au mouvement du véhicule, un calculateur électronique de correction de trajectoire (20) - ou calculateur ESP - intégrant un module Hill Assist d'aide au décollage en côte (HA) et un module Hill Descent Control de limitation de vitesse en descente (HDC), et des actionneurs (31 à 35) commandés par le calculateur ESP (20) pour agir sur différents paramètres de conduite, caractérisé en ce que le calculateur (20) intègre, de plus, un module Hill Assist Descent Control d'aide au contrôle de motricité dans les pentes (HADC) qui commande l'entrée en action et la sortie de l'un et l'autre desdits modules Hill Assist (HA) et Hill Descent Control (HDC) selon des lois de commande spécifiques pour la gestion de situations de vie intermédiaires entre les situations gérées par le module Hill Assist (HA) et celles gérées par le module Hill Descent Control (HDC). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module Hill assist Descent Control (HADC) commande la sortie progressive du fonctionnement du module Hill Assist (HA) après une durée de fonctionnement (Tm) de ce dernier supérieure à une durée prédéterminée (T1), et le véhicule étant alors en mouvement, commande l'entrée en action du module Hill Descent Control (HDC) si la vitesse (V) du véhicule est supérieure à une vitesse prédéterminée (V1) de façon à ralentir le véhicule sur cette vitesse prédéterminée (V1). 3. Système selon l'une quelconque des 35 revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le module Hill Assist Descent Control (HADC) reçoit desinformations (i) en continu du calculateur de gestion moteur (32) du véhicule. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les actionneurs (31 à 35) comprennent le groupe hydraulique (31) de frein principal du véhicule, et le calculateur de gestion du moteur (32). 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la calculateur ESP (20) comprend, de plus, le régulateur anti-blocage de sécurité (ABS). 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les capteurs de mesure de grandeurs physiques liées au mouvement du véhicule comprennent des capteurs d'accélération longitudinale et transversale (11), un capteur d'angle volant (12) et un capteur de vitesse (13) du véhicule. 7. Véhicule caractérisé en ce qu'il est équipé d'un système conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est un véhicule automobile à quatre roues motrices. 9. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé 25 en ce qu'il est un véhicule automobile à deux roues motrices à l'avant ou arrière.