Brevet FR2977852A1 — publié le 20130118

-1- VOLANT INSTRUMENTÉ POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention se rapporte à un volant pour véhicule automobile, et plus particulièrement à un volant comportant des électrodes de mesure de paramètres électriques du conducteur. Dans ce domaine, il est connu, par le document FR 2 880 166, des moyens pour mesurer la résistance ou le potentiel cutané du conducteur lorsqu'il dispose les mains sur le volant, ce dernier étant équipé d'électrodes permettant de générer un signal de mesure fournissant à un calculateur, via un conditionneur, un signal représentatif de l'état physiologique du conducteur. Il est en effet connu que la mesure de la résistance électrique cutanée, reflétant l'activité électrodermale, permet d'estimer différents paramètres physiologiques. Les variations à court terme de ces mesures reflètent l'influence des sollicitations de l'environnement du conducteur, alors que les variations à long terme sont le reflet de l'état d'éveil et de vigilance du conducteur. Toutefois, la mise en oeuvre et notamment une implantation efficace des électrodes de mesure sur le volant peut se révéler complexe, notamment par la grande diversité des comportements de préhension du volant par les conducteurs, ainsi que par la diversité de pression exercée par le conducteur sur le volant. En effet, le principe de la mesure est basé sur la loi d'Ohm, appliquée à partir de signaux continus ou alternatifs. Il est ainsi nécessaire de disposer d'au moins deux électrodes en contact avec la peau et entre lesquels on mesure la résistance électrique. Lors d'essais d'implantation d'électrodes au niveau du volant, il apparaît que la pression exercée par le conducteur sur le volant, ainsi que la zone de préhension a une influence sur la mesure, essentiellement 2977852 -2- au travers de l'impédance de contact, qui entraîne une instabilité du signal. La présente invention vise à améliorer la qualité et la reproductibilité du signal sans introduire de modification notoire 5 dans la structure et le maniement du volant, ou de gêne dans sa préhension. La présente invention est atteinte à l'aide d'un volant de véhicule automobile présentant une forme générale torique et comportant des électrodes disposées sur ledit volant, lesdites 10 électrodes étant reliées à un circuit d'alimentation électrique pour fournir à un calculateur, à partir des signaux issus des électrodes, un signal représentatif de l'état physiologique du conducteur lorsque ce dernier pose les mains sur lesdites électrodes, ledit volant présentant, lorsque l'angle de braquage du véhicule est nul, deux 15 portions formant chacune un demi-tore par rapport à un plan vertical passant par son axe de rotation, caractérisé en ce qu'une partie des électrodes est disposée sur tout ou partie de l'une des portions du volant en au moins deux circuits de mesure, l'autre partie des électrodes étant disposée sur tout ou partie de l'autre 20 portion du volant en au moins deux autres circuits de mesure. Ainsi, il est proposé de réaliser la mesure électrique cutanée pour chacune des mains par deux circuits de mesure spécifiques, afin de limiter le bruit dû aux mouvements des mains. Avantageusement, chaque circuit de mesure présente une 25 alternance d'électrodes régulièrement espacées d'une distance h, deux électrodes successives formant un couple d'électrodes de mesure dudit circuit. Cette disposition permet d'augmenter la densité des points de mesure. 2977852 -3- Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, chaque portion formant demi-tore du volant comporte deux circuits de mesure, les circuits étant entrelacés de telle manière à présenter une alternance d'électrodes de chaque circuit séparées les unes des 5 autres d'une distance h/2. Cette configuration permet une implantation simple, peu encombrante et donc peu intrusive. Avantageusement, les électrodes de chaque portion formant demi-tore du volant sont disposées sur l'un des cercles parallèles du tore formant le volant, sur la partie supérieure de celui-ci. La partie 10 supérieure du volant est normalement celle qui possède le contact le plus stable avec les mains du conducteur, et en l'occurrence la paume, plutôt que les doigts, ce qui permet d'augmenter le nombre et/ou le temps de mesure. Selon un second mode de mise en oeuvre de l'invention, 15 chaque portion formant demi-tore du volant comporte deux circuits de mesure, et les électrodes de chaque demi-tore présentent une implantation, à la fois selon des cercles parallèles du tore formant le volant, et selon des méridiens dudit tore, afin de d'améliorer la probabilité de contact entre une portion de la main et les 20 électrodes. Selon ce second mode, avantageusement, les électrodes de chaque portion formant demi-tore du volant présentent une implantation selon trois cercles parallèles du tore formant le volant, les trois électrodes situées sur chaque méridien comprenant deux 25 électrodes d'un même circuit de mesure formant un couple de mesure, entre lesquelles est disposée une électrode de l'autre circuit de mesure, les électrodes implantées sur un même cercle étant entrelacées de telle manière à présenter une alternance d'électrodes de chaque circuit, tel que précédemment mentionné. 2977852 -4- Selon des caractéristiques propres à l'invention, chaque circuit de mesure comporte avantageusement une isolation galvanique indépendante, afin notamment d'éviter les courants de croisement. 5 Selon une autre caractéristique complémentaire de l'invention, les électrodes sont faites d'un matériau conducteur, par exemple Ag/AgCI, permettant de diminuer la résistance de contact entre les mains et les électrodes. Avantageusement, les électrodes sont circulaires et d'un 10 rayon compris entre 4 et 6 mm afin de faciliter la réalisation de tels volant tout en limitant l'intrusion de ces électrodes pour le conducteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description détaillée de 15 différents modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs, et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue d'une portion de volant selon l'invention, - les figures 2a et 2b sont des schémas explicatifs de 20 l'implantation des électrodes sur le volant, - la figure 3 représente schématiquement l'implantation des électrodes selon une première mise en oeuvre de l'invention, - la figure 4 représente schématiquement l'implantation 25 des électrodes selon une seconde mise en oeuvre de l'invention, - la figure 5 représente schématiquement l'implantation des électrodes selon une troisième mise en oeuvre de l'invention, 2977852 -5- la figure 6 montre les résultats de mesure effectués en condition réelle d'utilisation d'un véhicule comportant un volant selon l'invention. La figure 1 représente un volant 1 d'un véhicule automobile 5 vu de face, et plus particulièrement la partie gauche d'un tel volant, cette partie étant délimitée par un plan P vertical. La position du volant telle que représentée, correspond, lors du montage du volant dans un véhicule, à une position droite des roues du véhicule, c'est-à-dire avec une possibilité de rotation du 10 volant sensiblement égale dans le sens horaire ou contra-horaire. Le volant 1 est constitué d'un moyeu central 2 relié, par des portions sensiblement radiales 4, à une portion tubulaire 6 fermée en forme d'anneau. Cette portion tubulaire, qui correspond à la zone principale 15 de préhension du volant, peut être assimilée à un tore de diamètre majeur noté D1, correspondant au diamètre du volant 1, et de diamètre mineur noté D2, correspondant au diamètre de la zone tubulaire de préhension 6. Le plan P coupe ainsi le volant selon les diamètres D1 et D2. 20 Ce plan P est, selon l'exemple de réalisation, le plan vertical lorsque le volant est monté sur la colonne de direction d'un véhicule, où le volant présente une certaine inclinaison par rapport au sol supposé horizontal. Selon l'invention, le volant est équipé d'électrodes 8 de 25 mesure électrodermale, ces électrodes étant de forme circulaire et réalisées en un matériau conducteur électrique, par exemple en Ag/AgCI ou en cuivre. Le rayon de ces électrodes est compris entre 4 et 6 mm. 2977852 -6- Selon l'invention, ces électrodes sont disposées sur la face supérieure du volant, selon l'un des cercles parallèles du tore, tel que présenté figure 1. Les cercles parallèles d'un tore sont les sections par des 5 plans perpendiculaires à l'axe du tore, qui, dans le cas de figure présent, est sensiblement l'axe de rotation du volant. De la même manière, on définit les méridiens du tore comme les différents cercles générateurs du tore. Les électrodes peuvent être disposées sur un manchon 10 10 rapporté sur le volant, ou bien moulées avec le manchon. Il est également envisageable, dans le cadre de l'invention, de mouler directement les électrodes avec le revêtement isolant entourant l'armature du volant lors de la fabrication de ce dernier. L'explication de l'implantation des électrodes sur le volant 15 sera facilitée par la schématisation suivante et représentée aux figures 2a et 2b. L'implantation des électrodes selon la figure 1 et la figure 2a, correspond à celle illustrée dans le brevet FR2880166, avec une répartition des électrodes 8 de manière uniforme sur une portion de 20 la zone tubulaire de préhension 6 selon l'un des cercles parallèles du tore schématisant le volant. Les figures 2a et 2b ne montrent qu'une portion, de longueur L de cette zone de préhension. La notion d'uniformité s'entend comme la distance entre les électrodes, combinée à la distance entre les électrodes et le centre 25 du volant, ce qui correspond au positionnement des électrodes sur la zone de préhension. La figure 2b illustre ce positionnement. Cette figure est obtenue en déroulant la zone tubulaire de préhension 6, de manière à former une surface S rectangulaire, de longueur L et de largeur .e -7- avec J = Tc * Dz . C'est, en géométrie, l'équivalent d'un patron, excepté la représentation des profils de diamètre D2 de la zone tubulaire. Ainsi, sur cette figure, les électrodes 8 sont disposées alignées selon un axe x-x' qui représente l'un des cercles parallèles du tore schématisant le volant, ce qui correspond à une implantation des différentes électrodes équidistante du centre du volant, sur un même côté de la zone de préhension 6, en l'occurrence la face supérieure de cette zone, tel que présenté aux figures 1 et 2a. Par ailleurs, les électrodes sont disposées à égale distance les unes des autres. Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, illustré figure 3, dans une représentation analogue à celle de la figure 2b, le dispositif 20 d'alimentation et de mesure, représenté ici en partie, comporte des électrodes 80a, 80b, 82a, 82b également alignées, et appartenant à deux circuits de mesure indépendants disposant chacun d'électrodes entre lesquelles la mesure sera effectuée. Ainsi, l'un des circuits ou canaux de mesure, noté M1, présente une alternance d'électrodes 80a, 80b, l'autre circuit ou canal de mesure, noté M2, présentant une alternance d'électrodes 82a, 82b. Les électrodes sont disposées en alternance, dans chaque circuit de mesure, mais également entre les deux circuits de mesure, de manière à réaliser un entrelacement des électrodes des deux circuits de mesure. Sur l'exemple proposé figure 3, on obtient ainsi l'alternance suivante d'électrodes : 80a, 82a, 80b, 82b. L'alternance 80a, 82b, 80b, 82a est également possible. 2977852 -8- De préférence, les électrodes sont implantées de manière régulière, en laissant une distance h/2 entre deux électrodes successives, ce qui correspond ainsi à une distance h entre deux électrodes d'un même circuit de mesure. 5 Selon ce premier mode de mise en oeuvre, les électrodes sont disposées à égale distance du centre du volant, sur l'un des cercles parallèles du tore schématisant le volant ce qui se matérialise, sur la figure 3, à l'instar de la figure 2b, à un alignement des électrodes selon l'axe x-x' précédemment défini. Les électrodes sont 10 préférentiellement disposées sur la surface supérieure de la zone de préhension, légèrement au niveau de la périphérie du volant, qui correspond à la zone de préhension la plus fréquente du volant par le conducteur. Selon un second mode de mise en oeuvre de l'invention, 15 illustré figure 4, le dispositif 20 d'alimentation et de mesure comporte également deux circuits M1 et M2, mais l'implantation des électrodes est cette fois ci selon une distribution matricielle dans la représentation de la figure 2b. Plus précisément, les électrodes d'un même circuit de mesure sont disposées selon différents axes y-y' 20 parallèles à la largeur .e de la surface S, cette largeur .e correspondant au méridien du tore schématisant le volant. Une telle disposition permet d'augmenter la densité des électrodes et donc d'augmenter statistiquement le nombre de mesures possibles et donc la fiabilité du dispositif de mesure. 25 Cet exemple de mise en oeuvre montre la possibilité d'une implantation plus complexe qu'une implantation en une seule couronne des électrodes. La répartition telle que présentée peut comporter de nombreuses variantes de réalisation, chaque couple d'électrodes 2977852 -9- pouvant être disposé selon un axe légèrement incliné par rapport aux axes y-y' représentés, en fonction des modèles de prise en main du volant utilisés liés aux habitudes de conduite observées. Bien que la figure 4 montre une répartition sensiblement 5 homogène des différentes électrodes, l'implantation peut être plus complexe et affinée en fonction de données expérimentales, tout en restant dans le cadre de l'invention. Il est possible de densifier davantage en électrodes des zones fréquentes de préhension du volant, et d'espacer des zones de prise temporaire, telles les zones 10 A et B représentées figure 1. La figure 5 présente une implantation plus complexe des électrodes dans un mode préféré de réalisation de l'invention. Les électrodes sont disposées selon différents cercles parallèles du tore schématisant le volant (axes x-x') et sur différents méridiens (axes 15 y-y'). Par comparaison avec la figure 4, sur chaque méridien équipé d'électrodes sont disposés trois électrodes : deux électrodes de l'un des circuits de mesure, par exemple M1, les électrodes formant un couple de mesure, la troisième électrode étant une électrode de l'autre circuit de mesure, soit M2. L'implantation suivante, c'est-à- 20 dire les trois électrodes immédiatement suivantes comprennent deux électrodes du circuit de mesure M2 et l'une des électrodes du circuit de mesure M1. Afin d'offrir une couverture homogène des électrodes, sur chaque cercle parallèle d'implantation des électrodes, on trouve une 25 alternance d'électrodes identique, dans son principe, à celle illustrée à la figure 3, c'est-à-dire avec un entrelacement des électrodes des deux circuits de mesure. Ainsi, si l'on prend les trois électrodes figurant à gauche sur la figure 5, les électrodes situées en haut et en bas sont respectivement les électrodes 80a et 80b appartenant au circuit de 2977852 - 10 - mesure M1. Une électrode 82b est disposée entre ces deux électrodes. De la sorte, les trois électrodes suivantes, en se reportant à la figure 3, sont respectivement (de haut en bas) : une électrode 5 82a, une électrode 80a, et une électrode 82b. Cette répétition se poursuit pour les autres implantations. Notons que sur le schéma explicatif de départ, entre les deux électrodes 80a et 80b peut être disposé une électrode 82a. Ainsi, la répétition périodique de l'implantation de quatre 10 électrodes selon des axes x-x', avec une implantation de trois électrodes selon des axes y-y' créé un maillage des électrodes d'une même série qui est plus complexe, par le décalage ainsi généré. Sur la figure 5 sont représentés, en traits pleins les liaisons entre les électrodes 80a, en doubles traits pleins les liaisons entre 15 les électrodes 82a, en traits pointillés pleins les liaisons entre les électrodes 80b, en doubles traits pointillés pleins les liaisons entre les électrodes 82b. Ces liaisons sont réalisées à l'intérieur de la structure du volant ou en surface, et n'apparaissent pas au conducteur. 20 Une telle implantation permet d'augmenter encore la probabilité pour que la ou les mains du conducteur soi(en)t en contact avec au moins un couple d'électrodes d'un même circuit de mesure, et ce, pendant un temps suffisant pour la réalisation d'une mesure fiable du signal électro-dermique. 25 La figure 6 présente le taux de préhension du volant selon les différents circuits de mesure. Il s'agit en fait du temps pendant lequel une mesure est possible entre des électrodes d'un même circuit, ramené au temps total de fonctionnement du véhicule. 2977852 - 11 - Les canaux 1 et 2 correspondent aux deux circuits disposés sur la partie droite du volant, alors que les canaux 3 et 4 correspondent aux circuits de mesure disposés sur la partie gauche du volant. Les résultats montrent que les deux canaux 5 correspondant à des électrodes situées d'un même côté du volant donnent des résultats cohérents entre eux. La différence entre le côté droit et le côté gauche est essentiellement lié au passage de vitesse ainsi qu'aux commandes des accessoires que peuvent être le chauffage, la climatisation, l'autoradio,... 10 La figure 6 présente également le taux de préhension du volant à au moins une main, égal à 83,6 %. Ce taux important permet ainsi de pouvoir obtenir une mesure électrodermale pour sensiblement le même taux de temps de conduite. Les 16,4 % du temps où le conducteur n'a pas au moins une 15 main sur le volant pouvant correspondre au temps d'arrêt à un feu ou un stop, le conducteur pouvant alors relâcher sa préhension sur le volant, ainsi que les moments transitoires où les mains ne sont pas suffisamment en contact avec le volant pour générer un signal de mesure. REVENDICATIONS1. Volant (1) de véhicule automobile présentant une forme générale torique et comportant des électrodes (8, 80a, 80b, 82a, 82b) disposées sur ledit volant (1), lesdites électrodes (8, 80a, 80b, 82a, 82b) étant reliées à un circuit d'alimentation électrique pour fournir à un calculateur, à partir des signaux issus des électrodes (8, 80a, 80b, 82a, 82b), un signal représentatif de l'état physiologique du conducteur lorsque ce dernier pose les mains sur lesdites électrodes (8, 80a, 80b, 82a, 82b), ledit volant (1) présentant, lorsque l'angle de braquage du véhicule est nul, deux portions (6) formant chacune un demi-tore par rapport à un plan vertical (P) passant par son axe de rotation, caractérisé en ce qu'une partie des électrodes (8, 80a, 80b, 82a, 82b) est disposée sur tout ou partie de l'une des portions du volant en au moins deux circuits de mesure (M1, M2), l'autre partie des électrodes (8, 80a, 80b, 82a, 82b) étant disposée sur tout ou partie de l'autre portion du volant en au moins deux autres circuits de mesure. 2. Volant (1) de véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque circuit de mesure (M1, M2) présente une alternance d'électrodes (80a, 80b, 82a, 82b) régulièrement espacées d'une distance h, deux électrodes successives formant un couple d'électrodes de mesure dudit circuit (M1, M2). 3. Volant (1) de véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque portion (6) du volant comporte deux circuits de mesure (M1, M2), et en ce que les circuits (M1, M2) sont entrelacés de telle manière à présenter une 2977852 - 13 - alternance d'électrodes (80a, 80b, 82a, 82b) de chaque circuit (M1, M2) séparées les unes des autres d'une distance h/2. 4. Volant (1) de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (80a, 80b, 82a, 5 82b) de chaque portion (6) de volant sont disposées sur l'un des cercles parallèles du tore formant le volant (1), sur la partie supérieure de celui-ci. 5. Volant (1) de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque portion (6) du volant comporte 10 deux circuits de mesure (M1, M2), et en ce que les électrodes (80a, 80b, 82a, 82b) de chaque demi-tore présentent une implantation, à la fois selon des cercles parallèles du tore formant le volant (1), et selon des méridiens dudit tore. 6. Volant (1) de véhicule automobile selon la revendication 15 précédente, caractérisé en ce que les électrodes (80a, 80b, 82a, 82b) de chaque portion (6) du volant présentent une implantation selon trois cercles parallèles du tore formant le volant, les trois électrodes situées sur chaque méridien comprenant deux électrodes d'un même circuit de mesure (M1, 20 M2) formant un couple de mesure, entre lesquelles est disposée une électrode de l'autre circuit de mesure (M2, M1), les électrodes implantées sur un même cercle étant conformes à la revendication 3. 7. Volant (1) de véhicule automobile selon l'une des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que chaque circuit (M1, M2) comporte une isolation galvanique indépendante. 8. Volant (1) de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (80a, 80b, 82a, 2977852 - 14 - 82b) sont faites d'un matériau conducteur, par exemple, en Ag/AgCI. 9. Volant (1) de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (80a, 80b, 82a, 5 82b) sont circulaires et d'un rayon compris entre 4 et 6 mm.