Brevet FR2946924A1 — publié le 20101224

PROCEDE DE REGULATION DE VITESSE D'UN VEHICULE A MOTEUR OPTIMISANT LA CONSOMMATION DE CARBURANT ET DISPOSITIF CORRESPONDANT L'invention a trait à un procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur, le procédé optimisant la consommation de carburant. Les dispositifs de régulation de vitesse équipent couramment les véhicules à moteur. Ils consistent essentiellement à mémoriser une vitesse de déplacement du véhicule lors de l'activation de la régulation et à contrôler la charge du moteur sans l'intervention du conducteur de sorte à maintenir la vitesse du véhicule à une vitesse de consigne correspondant à la vitesse du véhicule mémorisée lors de l'activation de la régulation. Ce type de dispositif de régulation présente cependant l'inconvénient qu'il est une source de surconsommation lorsque le véhicule se déplace sur une route vallonnée. En effet, en montée, le dispositif va générer une consigne de charge moteur suffisante que pour maintenir la vitesse du véhicule au niveau de la vitesse de consigne alors qu'en descente, la consigne de charge moteur sera faiblement réduite voire très faible même si la pente de la descente est importante. La consommation du véhicule roulant avec un tel dispositif de régulation activé par rapport à une conduite manuelle où le conducteur instinctivement modérera l'augmentation de charge moteur dans les montées conduisant à une réduction de la vitesse et instinctivement relâchera dans une moindre mesure la charge moteur dans les descentes de sorte à augmenter la vitesse du véhicule. Le document US 200370221886 Al aborde cette problématique et propose une solution impliquant une régulation de vitesse telle que décrite ci-avant avec toutefois la particularité qu'elle consiste à observer la consommation de carburant du véhicule et à agir de la manière suivante : - Lorsqu'une diminution de consommation est observée, la diminution de consommation est retardée jusqu'à ce que le véhicule atteigne une vitesse maximale. C'est typiquement la situation où le véhicule est en descente et la charge moteur est automatiquement diminuée par le dispositif de régulation. - Inversement lorsqu'une augmentation de consommation est observée, l'augmentation de consommation est retardée jusqu'à ce que le véhicule atteigne une vitesse minimale. Cela correspond à la situation où le véhicule est en montée et que le dispositif de régulation doit augmenter la charge moteur afin de maintenir la vitesse du véhicule. La solution dévoilée par ce document est basée essentiellement sur un retardement de la variation de charge moteur par ailleurs imposée par le dispositif de régulation pour autant que la vitesse mesurée reste dans une plage prédéfinie par rapport à la vitesse de consigne. Cette approche ne garantit cependant pas un gain en consommation car l'influence sur la charge moteur est uniquement dépendante de la plage de vitesse prédéfinie et non des conditions de déplacement du véhicule, comme par exemple la pente de la route empruntée ou encore l'intensité de la composante du vent dans la direction de déplacement du véhicule. Il est en effet possible que le retardement de l'augmentation de la charge moteur soit trop faible que pour sensiblement réduire la consommation, comme par exemple lorsque le véhicule se déplace sur une pente très raide. Inversement il est possible que le retardement de la diminution de la charge moteur soit trop important que pour sensiblement récupérer profitablement l'énergie cinétique accumulée lors de la montée suivante, comme par exemple lorsque le véhicule se déplace sur une descente assez raide. L'objectif de l'invention consiste à proposer un procédé de régulation de vitesse optimisant la consommation, en particulier sur route vallonnée, et palliant les inconvénients sus mentionnés. L'invention consiste en un procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur avec fonction d'optimisation de la consommation de carburant, le procédé consistant à contrôler la charge du moteur de sorte à maintenir le véhicule à une vitesse de consigne, la vitesse de consigne étant adaptée de sorte à maintenir la consommation dans une plage prédéfinie. Cette approche consistant à influencer la vitesse de consigne sur observation de la consommation permet d'obtenir une réduction de consommation substantielle par rapport à une régulation de la vitesse conventionnelle, en particulier sur des routes vallonnées, tout en garantissant un certain niveau de confort de conduite. En effet, les augmentations et diminutions de la vitesse de consigne sont susceptibles d'amoindrir le confort conféré par la fonction de régulation de la vitesse. Le fait de les asservir à la consommation observée permet de le mettre en oeuvre à bon escient dans un objectif de diminution de la consommation. Selon un mode avantageux de l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes: a) mesurer et mémoriser une consommation de référence; b) mesurer la consommation; c) incrémenter la vitesse de consigne lorsque la consommation mesurée est inférieure à la consommation de référence ; d) décrémenter la vitesse de consigne lorsque la consommation mesurée est supérieure à la consommation de référence. La comparaison avec une consommation de référence permet une mise en oeuvre simple et efficace de l'invention. Selon un mode avantageux de l'invention, les étapes b) à d) sont répétées en boucle successivement selon un intervalle temps prédéfini. Cet intervalle de temps est choisi suffisamment long pour éviter des variations de vitesse trop fréquentes qui réduiraient le confort de conduite. Il est choisi suffisamment court pour tenir compte suffisamment tôt des variations de consommation induites par la route dans un objectif d'optimisation de la consommation. Selon un mode avantageux de l'invention, l'étape a) se passe au moment de l'activation de la régulation de vitesse et/ou de la fonction d'optimisation de la consommation de carburant. Selon un mode avantageux de l'invention, la consommation mesurée à l'étape b) est une consommation moyenne glissante calculée sur une période glissante donnée. Le fait de prendre en compte la moyenne glissante de la consommation permet de s'affranchir des transitoires de consommation tout en tenant compte des dernières informations de la consommation. Selon un mode avantageux de l'invention, l'étape c) consiste à augmenter la vitesse de consigne d'un incrément prédéfini lorsque la consommation mesurée est inférieure à la consommation de référence. Selon un mode avantageux de l'invention, l'étape d) consiste à diminuer la vitesse de consigne d'un décrément prédéfini lorsque la consommation mesurée est supérieure à la consommation de référence additionnée d'une marge de consommation. Selon un mode avantageux de l'invention, ladite marge de consommation est exprimée en un pourcentage de la consommation de référence, préférentiellement 10 située entre 5% et 20%, préférentiellement une valeur de 10%. Selon un mode avantageux de l'invention, ledit incrément de la vitesse de consigne et ladite marge de consommation sont choisis de sorte à ce que l'augmentation de la vitesse de consigne par l'incrément occasionne une augmentation de consommation inférieure ou égale à la marge de consommation. 15 Selon un mode avantageux de l'invention, l'incrément de l'étape c) est inférieur au décrément de l'étape d), préférentiellement de l'ordre de la moitié. Le pas de diminution de la vitesse est plus important de celui de l'augmentation afin de limiter les oscillations autour de la consigne de régulation. Selon un mode avantageux de l'invention, l'adaptation de la vitesse de consigne est 20 limitée vers le haut à la vitesse de consigne initiale lors de l'activation de la fonction de régulation de vitesse et vers le bas à une vitesse de consigne minimale. Selon un mode avantageux de l'invention, la vitesse de consigne minimale correspond à une valeur de la vitesse de consigne initiale comprise entre 70% et 90%, préférentiellement de l'ordre de 80%. 25 L'invention consiste également en un dispositif de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur comprenant au moins un calculateur configuré pour exécuter le procédé tel que défini ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels: La figure 1 est un schéma simplifié illustrant le principe de l'invention. La figure 2 est un logigramme détaillant les différentes étapes du procédé de régulation selon l'invention. La fonction classique de régulation de vitesse pour un véhicule est bien connue de l'homme de l'art. Elle est typiquement activée ou mise en marche par actionnement d'une commande correspondante située au tableau de bord et/ou au volant. Elle consiste essentiellement à mémoriser la vitesse de déplacement du véhicule au moment de l'actionnement de la commande correspondante et à réguler la charge moteur de sorte à maintenir la vitesse du véhicule constante au niveau de la vitesse de consigne. Un calculateur central est généralement prévu pour la gestion des informations et des ordres relatifs, entre autres, à cette fonction. Le calculateur est relié aux commandes d'activation et de contrôle de la fonction de régulation de vitesse et également avec le calculateur de gestion de l'injection de carburant du moteur du véhicule. Il peut également être relié à un afficheur destiné à indiquer, entre autres, l'activation de la régulation et éventuellement la vitesse de consigne. L'invention prévoit une fonction supplémentaire d'optimisation du carburant visant à optimiser la consommation durant la période d'activation de la fonction de régulation de vitesse du véhicule. Elle est activable par actionnement d'une commande spécifique située à un endroit ergonomique adapté, comme par exemple à proximité de la commande d'activation de la régulation de vitesse. L'activation de cette fonction supplémentaire ne doit pas nécessairement être spécifique, elle peut en effet être couplée à l'activation de la fonction de régulation de vitesse. Le calculateur du dispositif de régulation de vitesse, en plus de donner un ordre de charge moteur au calculateur de gestion de l'injection de carburant, reçoit des informations du calculateur de gestion de l'injection de carburant relatives à la consommation instantanée du moteur. L'optimisation de la consommation de carburant par le calculateur fait intervenir les variables suivantes : C; = consommation instantanée ; Co = consommation instantanée lors de la mise en marche ; Cm = consommation moyenne ; N = nombre entier entrant dans le calcul de la consommation moyenne glissante Cm; Vr = vitesse de roulage lors de la mise en marche ; Vc = vitesse de consigne pour la régulation de vitesse ; et les constantes suivantes : Vc,min = vitesse de consigne minimale ; T~ = période d'échantillonnage de la consommation instantanée ; Tv = période de modification de la vitesse de consigne ; Av = pas de variation de la vitesse de consigne ; Ac = marge autorisée de la consommation de carburant. Une première fonction implantée dans le calculateur est le calcul de la consommation moyenne glissante. Tous les Tc, on a / N 1 Ci N ~^1 / Lorsque la fonction est activée, la vitesse de roulage Vr mesurée à ce moment là devient la vitesse de consigne Vc pour la régulation de vitesse, ainsi que la consommation instantanée Co mesurée également à ce moment là devient la consigne de régulation à atteindre pour la consommation moyenne glissante Cm suivant le schéma de la figure 1. La consommation moyenne calculée suivant l'équation sus mentionnée (1) est comparée à chaque période Tc avec la consommation instantanée lors de la mise en marche Co. Le calculateur va influencer à consigne de vitesse Vc pour la régulation de sorte à maintenir la consommation dans un intervalle prédéfini. Pratiquement parlant, si la consommation moyenne s'avère supérieure à la consommation instantanée lors de la mise en marche, additionnée de la marge autorisée Ac, le calculateur va diminuer la consigne de vitesse Vc de sorte à faire revenir la consommation moyenne dans l'intervalle défini par la consommation instantanée lors de la mise en marche Co et cette même valeur de consommation additionnée de la marge autorisée Ac. C'est typiquement ce qui se passe lorsque le véhicule roule en montée. Pour une consigne de vitesse donnée, le régulateur va devoir incrémenter la valeur de la charge moteur de sorte à pouvoir maintenir la vitesse. La (1) consommation instantanée et donc également la consommation moyenne vont augmenter. La fonction supplémentaire d'optimisation de consommation du carburant va alors limiter l'augmentation de charge moteur en réduisant la consigne de vitesse tout maintenant la consommation moyenne dans un intervalle. A l'inverse si la consommation moyenne devient inférieure à la consommation instantanée lors de la mise en marche Co, c'est-à-dire typiquement lorsque le véhicule roule en descente, le calculateur augmente la consigne de vitesse de régulation de sorte à maintenir la consommation moyenne dans l'intervalle Co û Co+Ac. Dans ce cas, l'objectif est de gagner un peu de vitesse à faible coût en vue de diminuer la surconsommation qui aurait lieu lors de la montée suivante. Le fait de prendre en compte la moyenne glissante de la consommation permet de s'affranchir des transitoires de consommation tout en tenant compte des dernières informations de la consommation. Alternativement on pourrait prendre la consommation moyenne depuis le début de l'activation de la fonction, calculée comme suit : Cm ^ Cm * (M -1) ^ Ci m ^ I C. (2) M M iol où M est un nombre entier servant de compteur et étant égal à 0 lors de la mise en marche de la fonction. Une telle approche aurait l'avantage de s'affranchir d'avantage des transitoires mais réduirait l'impact des dernières variations de consommation en particulier sur de longues distances. Cette consommation moyenne pourrait cependant être calculée et affichée afin d'informer le conducteur du résultat au niveau consommation de la régulation. Le calcul de la consommation moyenne glissante correspond à une moyenne sur une période glissante donnée, cette période correspondant à N fois la période d'échantillonnage de la consommation instantanée Tc. Typiquement, cette période est comprise entre 5 et 20 secondes, plus spécifiquement entre 7 et 15 secondes, plus spécifiquement encore entre 8 et 12 secondes. Au début de l'activation de la fonction supplémentaire d'optimisation du carburant, la consommation moyenne glissante sera en fait une consommation moyenne depuis l'activation de la fonction jusqu'à un moment T correspondant à N x Tc. A partir de ce moment là, la moyenne deviendra glissante et inclura le moment présent du calcul. Les étapes suivies par le calculateur pour la fonction supplémentaire d'optimisation de consommation du carburant décrite ci-avant sont illustrées dans le logigramme de la figure 2. Comme cela a déjà été expliqué ci-avant, lors de l'activation de la fonction de régulation de vitesse, la vitesse de roulage du véhicule Vr au moment de l'activation est mémorisée en tant que consigne de vitesse Vc pour la régulation. La fonction supplémentaire d'optimisation du carburant visant à optimiser la consommation durant la période d'activation de la fonction de régulation de vitesse du véhicule peut être automatiquement activée avec la régulation de vitesse ou alors être activée séparément, de manière optionnelle. La consommation moyenne Cm est calculée selon l'équation (1) et actualisée avec une période Tc, typiquement de l'ordre d'une seconde. Une boucle telle qu'illustrée au logigramme de la figure 2 est alors exécutée avec une période Tv de modification de la vitesse de consigne. La consommation moyenne Cm est comparée avec la consommation instantanée Co lors de la mise en marche et cette consommation augmentée de la marge Ac. Si Cm est compris entre Co et Co+ Ac, alors la boucle repart à la case initiale de mesure et calcul de la consommation moyenne. Si Cm est en dehors de cet intervalle, alors se pose la question de savoir si Cm est supérieure à Co+ Ac. Si oui, alors en accord avec le principe déjà explicité ci-avant et illustré à la figure 1, la consigne de vitesse est décrémentée du pas A, de variation de la vitesse de consigne tout en s'assurant que la consigne de vitesse reste supérieure à une vitesse de consigne minimale Vc,min. Cette consigne minimale sert à conserver une vitesse cohérente avec la route empruntée. Il n'est en effet pas souhaitable que le véhicule roule à une vitesse sensiblement plus basse que la vitesse de consigne initiale. Cela irait à l'encontre du principe même d'un régulateur de vitesse et pourrait d'ailleurs s'avérer dangereux, notamment sur autoroute où une vitesse minimale est prescrite. La vitesse de consigne minimale correspond typiquement à un pourcentage de la vitesse de roulage lors de la mise en marche Vr, par exemple entre 70% et 90%, préférentiellement de l'ordre de 80%. Si Cm est inférieur à Co+ Ac, cela signifie que Cm est inférieur à Co compte tenu de la condition précédente. Dans ce cas, la consigne de vitesse est incrémentée de la moitié du pas A, de variation de la vitesse de consigne tout en s'assurant que la consigne de vitesse reste inférieure à la vitesse de roulage lors de la mise en marche Vr. Après ces étapes, la boucle retourne ensuite à la case initiale où la vitesse moyenne est mesurée et calculée à nouveau. La période de cette boucle Tv qui est la période de modification de la vitesse de consigne est sensiblement plus grande que la période d'échantillonnage de la consommation instantanée Tc. La période Tv est typiquement comprise entre 20 et 120 secondes, plus particulièrement entre 40 et 80 secondes, préférentiellement de l'ordre de 60 secondes. Le pas de variation de la vitesse de consigne Av et la marge autorisée de la consommation de carburant Ac doivent être choisis pour éviter des oscillations en fin de régulation, c'est-à-dire qu'une augmentation Èv ne doit pas induire une augmentation de la consommation de plus de Ac. Typiquement Èv est de l'ordre de quelques km/h, par exemple 5 km/h. Typiquement Ac est exprimé en pourcentage de la consommation, par exemple entre 5% et 20%, préférentiellement entre 7% et 15%, par exemple de l'ordre de 10%. Les différentes constantes listées impliquées dans la régulation décrite, c'est-à-dire Vc,min la vitesse de consigne minimale, Tc la période d'échantillonnage de la consommation instantanée, Tv la période de modification de la vitesse de consigne, Èv le pas de variation de la vitesse de consigne, et Ac la marge autorisée de la consommation de carburant peuvent être définies par cartographie, et donc prendre différentes valeurs selon le point de fonctionnement du véhicule. Les points de fonctionnement peuvent être définis par de nombreux paramètres comme, par exemple, la vitesse, la consommation, le rapport de transmission engagé ou l'état d'activation de la climatisation. Revendications1. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur avec fonction d'optimisation de la consommation de carburant, le procédé consistant à contrôler la charge du moteur de sorte à maintenir le véhicule à une vitesse de consigne (Vs), le procédé étant caractérisé par le fait que la vitesse de consigne (Vc) est adaptée de sorte à maintenir la consommation (Cm) dans une plage prédéfinie. 2. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) mesurer et mémoriser une consommation de référence (Co); b) mesurer la consommation (Cm) ; c) incrémenter la vitesse de consigne (Vc) lorsque la consommation mesurée est inférieure à la consommation de référence ; d) décrémenter la vitesse de consigne lorsque la consommation mesurée (Cm) est supérieure à la consommation de référence (Co). 3. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les étapes b) à d) sont répétées en boucle successivement selon un intervalle temps prédéfini (Tc). 4. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'étape a) se passe au moment de l'activation de la fonction de régulation de vitesse et/ou de la fonction d'optimisation de la consommation de carburant. 5. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la consommation mesurée à l'étape b) est une consommation moyenne glissante (Cm) calculée sur une période glissante donnée. 6. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'étape c) consiste à augmenter la vitesse de consigne (Vc) d'un incrément prédéfini (Av) lorsque la consommation mesurée (Cm) est inférieure à la consommation de référence (Co). 7. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'étape d) consiste à diminuer la vitesse de consigne (Vc) d'un décrément prédéfini (Av/2) lorsque la consommation mesurée (Cm) est supérieure à la consommation de référence (Co) additionnée d'une marge de consommation (Ac). 8. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite marge de consommation (Ac) soit exprimée en un pourcentage de la consommation de référence (Co), préférentiellement située entre 5 et 20%, préférentiellement une valeur de 10%. 9. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ledit incrément de la vitesse de consigne (Vc) et ladite marge de consommation (Ac) soient choisis de sorte à ce que l'augmentation de la vitesse de consigne par l'incrément occasionne une augmentation de consommation inférieure ou égale à la marge de consommation. 10. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'incrément (Av) de l'étape c) est inférieur au décrément (A,/2) de l'étape d), préférentiellement de l'ordre de la moitié. 11. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'adaptation de la vitesse de consigne (Vc) est limitée vers le haut à la vitesse de consigne initiale (Vr) lors de l'activation de la fonction de régulation de vitesse et vers le bas à une vitesse de consigne minimale (Vc,min). 12. Procédé de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la vitesse de consigne minimale (Vc,min) correspond à une valeur de la vitesse de consigne initiale (Vr) comprise entre 70% et 90%, préférentiellement de l'ordre de 80%. 13. Dispositif de régulation de vitesse d'un véhicule à moteur comprenant au moins un calculateur configuré pour exécuter le procédé selon l'une des revendications précédentes.