Brevet FR2968628A1 — publié le 20120615

PROCEDE DE CONTROLE D'UNE FONCTION D'AIDE AU SUIVI DE VOIE La présente invention concerne un procédé de contrôle d'une fonction d'aide au suivi de voie mettant en oeuvre un système de direction d'un véhicule automobile, ainsi qu'un système de direction et un véhicule automobile comprenant un tel procédé de contrôle. Les véhicules automobiles comportent généralement un volant fixé sur une colonne du système de direction, qui est manoeuvré par le conducteur pour braquer les roues directrices de ce véhicule. Les systèmes de direction comprennent habituellement un dispositif d'assistance qui génère une partie de l'énergie à fournir pour braquer les roues, de manière à réduire l'effort que doit délivrer le conducteur, en particulier dans les manoeuvres aux basses vitesses et à l'arrêt. De plus, certains systèmes de direction comportent une fonction d'aide à la conduite pilotant par un calculateur de contrôle une motorisation qui agit sur cette direction, en délivrant un couple d'assistance spécifique sur la direction pour réaliser une aide au suivi de la voie de circulation, qui signale au conducteur un écart par rapport à la voie normale de circulation (« PFIL », « LKS », « LKAS »). Pour ce type de fonction, le véhicule comporte un moyen de détection de la voie de circulation, en particulier une caméra identifiant les lignes tracées au sol qui délimitent les voies de circulation, pour situer le véhicule par rapport aux limites latérales de cette voie. Le véhicule peut comporter aussi des capteurs délivrant des informations sur la dynamique de ce véhicule, en particulier un capteur d'angle de lacet. La motorisation mise en oeuvre par la fonction d'aide au suivi de voie peut comporter en particulier un moteur électrique ou des vérins hydrauliques du dispositif d'assistance, pour générer un couple dans un sens ou dans l'autre sur le système de direction, qui signale au conducteur une sortie de la voie de circulation ou un risque de sortie. Le calculateur de contrôle recevant des informations de différents capteurs, notamment d'un capteur d'angle volant et du moyen de détection de la voie, met en oeuvre un procédé de contrôle de la motorisation, pour réaliser un asservissement du couple délivré par cette motorisation. Un procédé de contrôle connu pour ce type de fonction, présenté notamment dans le document EP-B1-1074904, agit sur une motorisation de la colonne de direction pour délivrer un couple qui vient en assistance ou en opposition par rapport à l'effort généré par le conducteur, pour l'aider à suivre une voie de circulation. Cependant, il n'est pas présenté de moyen pour réaliser ce procédé de contrôle du couple, qui est difficile à mettre au point, et peut nécessiter des stratégies complexes de régulation nécessaires pour établir la valeur du couple ainsi que son sens d'application. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et d'apporter une solution permettant d'établir et de mettre au point de manière simple et efficace un couple de consigne pour piloter la motorisation du système de direction. Elle propose à cet effet un procédé de contrôle d'une fonction d'aide au suivi de voie de circulation mettant en oeuvre un système de direction d'un véhicule automobile, comprenant un volant de direction, un moyen de mesure de l'angle réel de ce volant Av, ainsi qu'un moyen de détection de la voie de circulation du véhicule, ce procédé calculant un couple de consigne Tpfil pour piloter une motorisation délivrant ce couple sur le système de direction, caractérisé en ce qu'en cas de risque de sortie ou de sortie de cette voie il réalise les opérations suivantes : - il établit d'abord à partir du moyen de détection de voie l'angle volant de consigne Av pfil qui permettrait de suivre normalement la direction donnée par cette voie, et il mesure l'angle volant réel Av ; - puis il calcule avec un système de régulation du type proportionnel / dérivé ou numérique, à partir de l'écart angulaire AAv entre l'angle volant de consigne Av pfil et l'angle volant réel Av, un couple de base de régulation en angle Treg ; - il calcule ensuite un couple d'assistance Tassist, en multipliant par des valeurs de gain k1, k2 telles que k2 > k1 > 0, la valeur du couple résistant au volant Cv, en prenant pour Cv 0 et risque de sortie à droite, Tassist = k1 Cv ; et pour Cv > 0 et risque de sortie à gauche, ou Cv Avantageusement, le procédé de contrôle calcule le couple de base de régulation en angle Treg, de la manière suivante, P et D étant des constantes : Treg = P (Av pfil - Av) + D (d(Av pfil - Av) / dt). Avantageusement, à partir d'un risque de sortie ou d'une sortie de la voie de circulation, quand l'écart angulaire entre l'angle volant de consigne et l'angle volant réel, tend à accentuer cette sortie de voie, le couple résistant ressenti par le conducteur tend à augmenter. Avantageusement, à partir d'un risque de sortie ou d'une sortie de la voie de circulation, quand l'écart angulaire entre l'angle volant de consigne et l'angle volant réel, tend à réduire cette sortie de voie, le couple résistant ressenti par le conducteur est proche d'une valeur nulle. L'invention a aussi pour objet un système de direction pour un véhicule automobile, comportant une fonction d'aide au suivi de voie qui est mise en oeuvre par un procédé de contrôle comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier, le moyen de détection de la voie de circulation du véhicule, peut comporter une caméra qui filme une ligne tracée au sol. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile comprenant un système de direction comportant une fonction d'aide au suivi de voie, qui est mise en oeuvre par un procédé de contrôle comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un système de direction comprenant le procédé de contrôle selon l'invention ; et - la figure 2 présente deux graphiques qui décrivent un couple ressenti au volant théorique en fonction de l'écart angulaire du volant, dans le cas respectivement d'une sortie du côté droit ou du côté gauche de la voie de circulation. La figure 1 présente un système de direction actif 1 comprenant une colonne de direction 2 reliant un volant 4 fixé à son extrémité supérieure, à une boîtier de direction 6 fixé à son extrémité inférieure. Le boîtier de direction 6 comporte un mécanisme de transformation du mouvement, comme une crémaillère, qui à partir d'une rotation du volant 4, applique un mouvement transversal à deux biellettes 8 situées à ses extrémités. Les biellettes 8 réalisent un braquage des roues avant 10, en faisant pivoter les moyeux de ces roues autour d'un axe sensiblement vertical. Le boîtier de direction 6 comporte une motorisation 20, qui peut utiliser notamment une énergie électrique ou hydraulique, pour appliquer un effort sur le mécanisme de ce boîtier entraînant la rotation du volant 4 ainsi que le braquage des roues 10 correspondant. En particulier, la motorisation 20 réalise une assistance conventionnelle de la direction du véhicule, en délivrant une part complémentaire de l'effort de braquage, à partir d'une manoeuvre effectuée par le conducteur sur le volant 4. Le système de direction 1 comporte de plus une fonction automatique d'aide au suivi de la voie de circulation, réalisant une aide à la conduite gérée par un calculateur de contrôle 22 qui permet en asservissant la motorisation 20, de moduler le couple d'assistance délivré sur le système de direction, pour signaler au conducteur un écart par rapport à la voie de circulation suivie, et aider au retour vers cette voie. Une caméra de suivi de voie 32 fixé sur le véhicule, film en permanence une ligne blanche tracée au sol 30 qui borde la voie de circulation du véhicule, pour détecter des écarts latéraux du véhicule par rapport à cette voie. En variante on peut filmer deux lignes encadrant la voie de chaque côté. On peut ainsi en analysant les données délivrées par la caméra 32, ainsi que d'autres données 24 sur la dynamique du véhicule, comme sa vitesse ou son accélération suivant différents axes, en particulier son accélération de lacet, détecter un écart par rapport à la voie de circulation qui n'est pas demandé par le conducteur. La fonction d'aide au suivi de voie réalise alors par un procédé de contrôle mis en oeuvre par le calculateur de contrôle 22, un asservissement en couple 26 de la motorisation 20, qui applique le couple demandé sur le boîtier de direction, pour délivrer au conducteur à la fois un signal qui le prévient de l'écart par rapport à la voie de circulation, et une aide pour revenir dans cette voie. Le procédé de contrôle calcule d'abord en fonction des informations délivrées par la caméra 32, l'angle volant de consigne Av pfil qui est celui permettant au véhicule de suivre normalement la direction donnée par sa voie de circulation. L'angle volant de consigne Av pfil est ensuite comparé à l'angle volant réel Av qui est mesuré par le capteur du système de direction 1, pour établir l'écart angulaire à un instant donné : AAv = Av pfil - Av. Pour ces calculs, les différents angles sont mesurés dans le sens trigonométrique. La figure 2 présente pour un risque de sortie de la voie, d'abord du côté droit et ensuite du côté gauche de cette voie, le principe général de la loi d'asservissement de la motorisation 20 pour un fonctionnement quasi statique, sous forme de courbes théoriques 40, 42 que le procédé de contrôle cherche à obtenir. L'axe des abscisses présente l'écart angulaire AAv entre l'angle volant de consigne Av pfil et l'angle volant réel Av, qui peut être positif ou négatif. La motorisation 20 délivre un certain couple sur le boîtier de direction 6, qui s'additionne à l'ensemble des différentes forces s'appliquant sur le système de direction, pour donner un couple final résistant Cv ressenti par le conducteur au niveau du volant de direction 4 quand il veut tourner ce volant. Le couplé résistant Cv est présenté sur l'axe des ordonnées en fonction de l'écart angulaire AAv, il est considéré comme positif dans le sens horaire. Pour un risque de sortie du côté droit de la voie de circulation, le couple délivré par la motorisation 20 donne un couple résistant négatif Cv qui augmente quand l'écart angulaire AAv a une valeur positive qui croît, c'est à dire quand le véhicule s'écarte de plus en plus en plus de sa voie vers la droite, de manière à signaler au conducteur cet écartement et à l'inciter à ne pas dévier plus vers la droite ce qui augmenterait le couple résistant Cv, ou au contraire à dévier moins vers la droite ce qui diminuerait ce couple résistant. Par contre quand l'écart angulaire AAv a une valeur négative, traduisant un retour du véhicule vers la voie de circulation, l'assistance est maximale et le couple résistant au volant Cv est idéalement nul, de manière à inciter le conducteur à rester dans cette zone qui tend à corriger la trajectoire de ce véhicule. Pour un risque de sortie du côté gauche de la voie de circulation, le principe est symétrique. Le couple de la motorisation 20 donne un couple résistant positif Cv qui augmente quand l'écart angulaire AAv a une valeur négative qui croît, c'est à dire quand le véhicule s'écarte de plus en plus en plus de sa voie vers la gauche, de manière à signaler au conducteur cet écartement et à l'inciter à ne pas dévier plus vers la gauche ce qui augmenterait le couple résistant Cv, ou au contraire à dévier moins vers la gauche ce qui diminuerait ce couple résistant. Par contre quand l'écart angulaire AAv a une valeur positive, traduisant un retour du véhicule vers la voie de circulation, l'assistance est maximale et le couple résistant au volant Cv est idéalement nul, de manière à inciter le conducteur à évoluer dans cette zone qui tend à corriger la trajectoire de ce véhicule. En pratique, le procédé de contrôle effectue les opérations suivantes pour tendre vers les courbes 40, 42 présentées ci-dessus. Le procédé calcule d'abord un couple de base de régulation en angle Treg avec un système de régulation du type proportionnel / dérivé (PID), P et D étant des constantes : Treg = P (Av pfil - Av) + D (d(Av pfil - Av) / dt). En variante un même type de calcul pourrait être fait avec un système de régulation numérique du type RST. Le procédé calcule ensuite un couple d'assistance Tassist qui ajoute un agrément de conduite, en multipliant par des valeurs de gain k1, k2 tels que k2 > k1 > 0, la valeur du couple résistant au volant Cv, de la manière suivante : - pour Cv 0 et risque de sortie à droite, alors : Tassist = k1 Cv - pour Cv > 0 et risque de sortie à gauche, ou Cv REVENDICATIONS1 - Procédé de contrôle d'une fonction d'aide au suivi de voie de circulation mettant en oeuvre un système de direction (1) d'un véhicule automobile, comprenant un volant de direction (4), un moyen de mesure de l'angle réel de ce volant (Av), ainsi qu'un moyen de détection de la voie de circulation du véhicule (32), ce procédé calculant un couple de consigne (Tpfil) pour piloter une motorisation (20) délivrant ce couple sur le système de direction, caractérisé en ce qu'en cas de risque de sortie ou de sortie de cette voie il réalise les opérations suivantes : - il établit d'abord à partir du moyen de détection de voie (32) l'angle volant de consigne (Av pfil) qui permettrait de suivre normalement la direction donnée par cette voie, et il mesure l'angle volant réel (Av) ; - puis il calcule avec un système de régulation du type proportionnel / dérivé (PID), ou numérique (RST), à partir de l'écart angulaire (AAv) entre l'angle volant de consigne (Av pfil) et l'angle volant réel (Av), un couple de base de régulation en angle (Treg) ; - il calcule ensuite un couple d'assistance (Tassist), en multipliant par des valeurs de gain k1, k2 telles que k2 > k1 > 0, la valeur du couple résistant au volant (Cv), en prenant pour Cv 0 et risque de sortie à droite, Tassist = k1 Cv ; et pour Cv > 0 et risque de sortie à gauche, ou Cv 2 - Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il calcule le couple de base de régulation en angle (Treg), de la manière suivante, P et D étant des constantes : Treg = P (Av pfil - Av) + D (d(Av pfil - Av) / dt). 30 3 - Procédé de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'à partir d'un risque de sortie ou une sortie de la voie de circulation, quandl'écart angulaire (AAv) entre l'angle volant de consigne (Av pfil) et l'angle volant réel (Av), tend à accentuer cette sortie de voie, le couple résistant (Cv) ressenti par le conducteur tend à augmenter. 4 - Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à partir d'un risque de sortie ou une sortie de la voie de circulation, quand l'écart angulaire (AAv) entre l'angle volant de consigne (Av pfil) et l'angle volant réel (Av), tend à réduire cette sortie de voie, le couple résistant (Cv) ressenti par le conducteur est proche d'une valeur nulle. 5 - Système de direction pour un véhicule automobile comportant une fonction d'aide au suivi de voie, caractérisé en ce que cette fonction est mise en oeuvre par un procédé de contrôle réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6 - Système de direction selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de détection de la voie de circulation du véhicule, comporte une caméra (32) qui filme une ligne tracée au sol. 7 - Véhicule automobile comprenant un système de direction comportant une fonction d'aide au suivi de voie, caractérisé en ce que cette fonction est mise en oeuvre par un procédé de contrôle réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.