Brevet FR2962956A1 — publié le 20120127

Procédé de commande pour projecteur de véhicule La présente invention porte sur un procédé de commande d'au moins un organe d'un véhicule. Elle concerne également un système disposant de 5 moyens aptes à mettre en oeuvre ce procédé. Une application préférée de l'invention est le domaine de l'équipement automobile avec en particulier l'adaptation du fonctionnement du véhicule à son contexte de circulation. L'invention peut ainsi être employée pour adapter le flux lumineux de projecteurs. Le flux lumineux est généralement défini comme la 10 grandeur qui correspond à la puissance lumineuse émise par une source. Il est exprimé en lumen (lm). Les véhicules concernés peuvent être de tous types et l'invention s'adresse notamment à ceux dont les moyens moteurs fonctionnent au moins en partie à l'énergie électrique. Dans ce dernier cas, l'autonomie, c'est-à-dire la distance que peut 15 parcourir le véhicule sans nécessiter un réapprovisionnement en énergie, est un paramètre particulièrement important quant bien même les récentes améliorations apportées aux batteries l'ont accrue. Une crainte légitime du conducteur est de tomber en panne ou de ne pouvoir rejoindre la destination géographique qu'il s'était fixé. 20 Les techniques actuelles offrent essentiellement au conducteur la possibilité d'obtenir des informations chiffrées sur l'autonomie du véhicule. L'utilisateur est alors simplement laissé libre de réagir à ces données. La présente invention vise à remédier à ces limitations et à offrir de nouvelles possibilités de contrôle du fonctionnement du véhicule en fonction de 25 l'autonomie. A cet effet, on prévoit selon l'invention un procédé de commande d'au moins un organe d'un véhicule automobile pourvu de moyens de stockage d'énergie. Il est caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes: - détermination d'une valeur de réserve en énergie du véhicule, 30 - évaluation d'au moins un seuil d'autonomie critique en énergie, - confrontation de la valeur de réserve en énergie et du au moins un seuil d'autonomie critique de sorte à en déduire un signal de consigne pour commander l'organe. Le fonctionnement de l'organe en question, tel un projecteur, peut ainsi être adapté selon des objectifs de distance à parcourir et de consommation d'énergie nécessaire en vue d'atteindre un point géographique cible. Grâce à cette disposition, dans toutes les situations le permettant, la consommation du véhicule est adaptée avec l'objectif que l'autonomie du véhicule en énergie soit suffisante pour atteindre une destination correspondant à un seuil d'autonomie critique. Le procédé peut comprendre l'étape d'utiliser signal de consigne pour commander l'organe. Suivant un mode de réalisation, la détermination d'une valeur de réserve en énergie du véhicule comporte une mesure de l'énergie stockée dans au moins une batterie électrique. L'invention est ainsi bien adaptée aux véhicules à motorisation électrique. La détermination d'une valeur de réserve en énergie du véhicule peut en outre ou alternativement au cas précédent comporter une mesure d'un volume de carburant et une conversion du volume de carburant en quantité d'énergie. On peut ainsi proposer l'invention pour des véhicules à moteur thermique ou hybrides. Le procédé selon l'invention pourra en outre présenter, de manière facultative, au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes : - l'étape de confrontation comprend une comparaison entre la valeur de réserve en énergie et un seuil d'autonomie critique configurée pour générer en sortie un signal de consigne lorsque que la valeur de réserve en énergie électrique est inférieure au seuil d'autonomie critique. La confrontation par comparaison de niveau des deux entrées d'information est une solution calculatoire facile à mettre en oeuvre dans un système embarqué. - l'étape d'évaluation comprend l'évaluation de plusieurs seuils d'autonomie critique en énergie et l'étape de confrontation comprend plusieurs comparaisons chacune entre la valeur de réserve en énergie et un seuil, différent, d'autonomie critique et générant en sortie chacune un signal de consigne lorsque que la valeur de réserve en énergie est inférieure au seuil d'autonomie critique. Cela permet de raffiner la méthode avec plusieurs consignes chacune correspondant à un seuil d'autonomie reflétant une situation particulière du véhicule (telle la distance le séparant d'une station service, d'une destination saisie dans une système de navigation, une conduite de nuit dans laquelle une panne serait plus gênante que le jour...). - chaque comparaison a un niveau de priorité, de sorte que, lorsque plusieurs signaux de commande sont générés, soit utilisé pour commander l'organe du véhicule le signal de consigne généré par la comparaison de plus haut niveau de priorité. Au regard des quelques exemples, données au paragraphe précédent, de situations reflétées par les seuils, on comprend qu'il est avantageux de hiérarchiser les seuils critiques de sorte à fournir la consigne de commande la mieux adaptée. - L'étape d'évaluation comporte, pour l'évaluation d'un seuil : * la définition d'un point géographique à atteindre ; * la prévision de la quantité d'énergie nécessaire pour atteindre le point géographique. Cette étape d'évaluation utilise avantageusement des données issues d'un système de navigation avec géo-localisation et des données historiques de fonctionnement du véhicule. - le signal de consigne est utilisé pour commander un projecteur de lumière. On constate en effet que l'ajustement de la commande de tels projecteurs, organes relativement gourmands en électricité d'un véhicule conventionnel, permet de modifier substantiellement l'autonomie. L'invention tire profit du fait que la consommation électrique de projecteur peut être, dans de nombreux cas, modifiée dans une gamme de puissance assez large. - on opère la définition d'un flux lumineux souhaité en fonction d'un niveau de puissance de consigne défini par le signal de consigne et, avantageusement, on commande le projecteur de manière à produire le flux lumineux souhaité si le flux lumineux souhaité est supérieur à un flux minimum prédéfini et on commande le projecteur de manière à ne pas modifier sa commande pour ne pas modifier le flux lumineux si le flux lumineux souhaité est inférieur au flux minimum prédéfini. Des règles de sécurité en matière de minima d'éclairage et de signalisation sont donc préservées. - les étapes de détermination, d'évaluation et de confrontation sont effectuées avec une fréquence prédéfinie. On réajuste ainsi périodiquement la commande de l'organe, selon l'évolution de la situation réelle du véhicule. Suivant une autre possibilité, le signal de consigne est utilisé pour commander un organe de régulation de vitesse. La régulation de vitesse est en effet un autre organe influant fortement sur l'autonomie. Dans un autre cas, le signal de consigne est utilisé pour commander un organe de signalisation d'une alerte. Il peut s'agir d'un afficheur d'informations visuelles signalant un passage sous un seuil critique. Plusieurs organes du véhicule peuvent être commandés grâce à l'invention, par les mêmes signaux de consigne ou par génération de signaux de consigne délivrés en parallèles et chacun de forme adaptée à la commande d'un organe. L'invention est aussi relative à un dispositif de commande d'au moins un organe d'un véhicule automobile pourvu de moyens de stockage d'énergie caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de traitement configurés pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l'invention. L'invention porte en outre sur un véhicule comportant un tel dispositif de commande. Selon un autre objet de l'invention, on prévoit un produit de programme d'ordinateur comportant une ou plusieurs séquences d'instructions exécutables par une unité de traitement d'information, l'exécution desdites séquences d'instructions permettant une mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des caractéristiques du procédé précédent. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : La figure 1 illustre divers composants en interaction pour la mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 montre un exemple de commande d'un organe constitué par un projecteur de véhicule. La figure 3 montre, pour une LED blanche, l'évolution du courrant dans la LED en fonction de la tension directe à une température donnée, de 25°C dans l'exemple. La figure 4 montre, pour une LED blanche, l'évolution de la tension directe en fonction de la température, à une valeur de courant donnée, de 350 mA dans l'exemple. La figure 5 montre l'évolution du flux lumineux, pour une LED blanche, en 10 fonction du courrant de la LED à une température donnée, de 25 °C dans l'exemple. La figure 6 montre l'évolution, pour une LED blanche, du flux lumineux en fonction de la température à une valeur de courrant donnée, de 350 mA dans l'exemple. 15 Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre par un dispositif de commande. Un exemple de dispositif est apparent en figure 1. Les parties composant le dispositif peuvent être dédiées à l'invention ou être des éléments partagés avec d'autres fonctionnalités du véhicule. Ainsi différents traitements peuvent être effectués par un microcontrôleur préexistant dans le véhicule. Un 20 autre exemple est que la mesure de valeurs de réserve d'énergie peut employer des moyens de mesure déjà présents dans le véhicule, tels une jauge de carburant ou un appareil de mesure de niveau de charge de batteries. Revenant à la figure 1, on a représenté divers composants ci-après détaillés. 25 L'ensemble référencé 4 à cette figure correspond à des moyens de traitement aptes à réaliser certaines phases du procédé de l'invention. Les moyens de traitement 4 sont en liaison avec différents composants. D'une part, les moyens de traitement 4 reçoivent des informations d'une pluralité de sources. L'une d'entre elles correspond au bloc 1 relatif à des moyens de 30 mesure. Suivant une possibilité, ces moyens de mesure sont des moyens de mesure de l'énergie électrique stockée dans au moins une batterie du véhicule. Ce cas est adapté aux véhicules entièrement électriques et aux véhicules hybrides. Les moyens de mesure 1 peuvent également comprendre une jauge de carburant et des moyens de conversion du volume de carburant en quantité d'énergie. On peut ainsi par exemple additionner les réserves d'énergie correspondant à des batteries et à un volume de carburant en effectuant une conversion permettant de rapprocher la quantité de carburant d'une quantité d'énergie électrique correspondante. On donne ci-après un exemple d'une formule de conversion permettant de passer d'un tel volume de carburant à une énergie. L'énergie potentielle chimique d'un litre d'essence est de l'ordre de 3,4.107J. Compte tenu des rendements relatifs d'un moteur thermique et d'un moteur électrique, environ 35% et 80%, on peut convertir l'énergie potentielle d'un litre d'essence utilisé par un moteur thermique de véhicule en 1,5.107J délivrés par une batterie à un moteur électrique automobile. Les moyens de mesure 1 permettent de délivrer, en sortie, une valeur de réserve en énergie du véhicule. Cette valeur de réserve peut être injectée en entrée des moyens de traitement 4. Selon l'invention, on évalue par ailleurs au moins un seuil d'autonomie critique en énergie. Plusieurs seuils peuvent être calculés comme il sera décrit plus loin. Chaque seuil d'autonomie critique correspond à une quantité d'énergie minimale nécessaire à atteindre un objectif géographique donné, essentiellement un point géographique. A cet effet, les moyens de traitement 4 comportent des moyens d'évaluation 5 de ce ou de ces seuils d'autonomie critique. En entrée, dans l'exemple proposé en figure 1, les moyens d'évaluation 5 reçoivent des informations données par un système de navigation avec géo-localisation du type GPS (Global Positioning System). Le système de navigation permet d'une part de fournir des informations statiques relatives à l'itinéraire emprunté par le véhicule. Il peut s'agir du type de route, des dénivelés, de la qualité de la route, etc. D'autre part, le système de navigation 2 peut procurer des informations relatives au contexte dynamique de circulation telles que la présence d'embouteillages. Enfin, le système de navigation avec géo-localisation permet de situer le véhicule relativement à différents points géographiques. Ces points peuvent être notamment : - une destination, l'emplacement d'une station-service, - la situation de la prochaine agglomération. La définition d'un tel point géographique à atteindre permettra de déterminer la quantité d'énergie nécessaire pour atteindre le point géographique. Ces étapes, que peuvent opérer les moyens d'évaluation, utilisent par ailleurs des informations de consommation du véhicule. Une estimation de la consommation future est effectuée en particulier au moyen des données historiques présentes dans les moyens de stockage 3. Il peut s'agir d'informations de vitesse, de consommations moyenne et instantanée passées. Ces données historiques sont exploitées pour déterminer la consommation future probable en énergie du véhicule Cette consommation est rapprochée de la distance séparant l'emplacement actuel du véhicule et le point géographique à atteindre et du type d'itinéraire, pour évaluer le seuil d'autonomie critique correspondant au point géographique en question. Dans le cas où plusieurs seuils sont calculés, des méthodes d'évaluation similaires peuvent être utilisées pour chacun de ces seuils. Cette évaluation opérée, on peut confronter les données de seuil 20 déterminées avec les données de réserve d'énergie obtenues depuis les moyens de mesure 1. Pour ce faire, les moyens de traitement 4 comportent en outre des moyens de confrontation de ces valeurs représentées en figure 1 sous forme de comparateurs 6, 7. Avantageusement, on forme autant de comparateurs que de 25 seuils d'autonomie critique à traiter. Les comparateurs 6, 7 permettent chacun de traiter un seuil, ici respectivement seuil 1, seuil 2. La donnée de seuil est ainsi injectée sur l'une des entrées du comparateur 6 ou 7, la valeur de réserve en énergie du véhicule est injectée à l'autre entrée. 30 D'autres solutions peuvent être mise en oeuvre. Notamment, en calculant si la valeur de réserve en énergie est inférieure à une certaine proportion du seuil d'autonomie critique. Dans la figure 1, on comprend aisément que lorsque la valeur de réserve en énergie devient inférieure au seuil 1, le comparateur 6 est déclenché de sorte à produire un signal de consigne 2. De même, lorsque la valeur de réserve en énergie devient inférieure au seuil 2, le comparateur 7 est déclenché de sorte à générer un signal de consigne 1. Plusieurs signaux de consigne peuvent être générés au moyen d'un même comparateur, notamment pour commander divers organes du véhicule. Ainsi, le comparateur 6 de la figure 1 délivre un signal de consigne 2 ainsi qu'un signal de consigne 3, chacun en direction d'organes différents repérés 9, 10. De même, le comparateur 7 est ici configuré pour délivrer un signal de consigne 1 en direction d'un organe 9 et un signal de consigne 4. En cas de pluralité de seuils pour un même organe, il est préféré d'affecter un niveau de priorité à chacun des comparateurs 6, 7. Le niveau de priorité est prédéfini et est avantageusement fonction du niveau de caractère critique que représente le seuil d'autonomie critique auquel correspond le comparateur. A titre d'exemple, on peut affecter un niveau de priorité supérieur à un seuil d'autonomie critique correspondant à la distance jusqu'à une prochaine station-service relativement à un seuil d'autonomie critique correspondant à la distance jusqu'à une destination saisie dans le navigateur. De par ces niveaux de priorité, on peut déterminer, en sortie des comparateurs 6, 7, quel signal de consigne est à exploiter pour la commande d'un organe. Les organes en question peuvent être de tout type et principalement du type permettant de faire varier la consommation en énergie de sorte à modifier 25 l'autonomie du véhicule suivant les besoins. Le bloc 9 de la figure 1 représente un dispositif de pilotage d'un projecteur constitué d'une source comprenant une pluralité de diodes électroluminescentes (LED) comprenant de manière conventionnelle un microcontrôleur calculant une fonction de commande commandant un oscillateur 11 lui-même contrôlant un 30 hacheur en entrée d'alimentation des LED. La génération de la commande de projecteurs fera l'objet d'un exemple détaillé en référence à la figure 2 plus tard dans la description. La génération de la commande de projecteurs fera l'objet d'un exemple détaillé en référence à la figure 2 plus tard dans la description. Un autre type d'organe commandé selon l'invention peut être un dispositif de régulation de vitesse 10, actuellement utilisé pour réguler la vitesse d'un véhicule suivant une valeur de consigne. La valeur de vitesse est généralement fixée par le conducteur. Selon l'invention, on peut influer sur la vitesse de consigne notamment pour abaisser celle-ci de sorte à limiter la consommation induite par les moyens moteur du véhicule. La commande injectée au niveau du dispositif de régulateur de vitesse 10 10 peut être une consigne indiquant d'abaisser la vitesse en une certaine proportion ou à un certain niveau A noter qu'un autre type d'organe que peut commander l'invention et un moyen de signalisation d'alerte en direction du conducteur. Ainsi, un organe de signalisation sous forme d'afficheur peut être commandé par un signal de 15 consigne 5 en direction du conducteur 8 de sorte à lui indiquer un niveau d'alerte. Plusieurs niveaux d'alerte peuvent être produits, chacun par un signal de consigne déclenché par un seuil d'autonomie critique différent. La figure 1 montre que le conducteur 8 peut suivant l'alerte produite, adapter lui-même les réglages du véhicule ou son comportement routier. 20 La figure 2 montre plus particulièrement la génération d'une commande de projecteur à LED à partir d'un signal de consigne. Ainsi, un niveau de puissance souhaité est utilisé et défini par un signal de consigne, (les signaux de consigne 1 et 2). Un flux lumineux correspondant au niveau de puissance souhaité en 25 fonction de la température du panneau de LED est calculé. La fonction (T, P) indiquée à la figure 2 permet de déterminer un flux lumineux souhaité. A titre d'exemple, cette détermination peut être effectuée à l'aide d'abaques et/ou par le biais d'un algorithme : Dans l'exemple qui suit, on utilise les rotations suivantes : 30 P : Puissance consommée par la LED Vf : tension directe If : courant dans la LED (direct) Ta : température ambiante Tao : température ambiante utilisée par le fabricant pour établir les courbes Vf (If) et Vf (Ta) données dans la figure 3 par exemple Ifo : courant choisi par le fabricant pour établir la courbe Vf (Ta) donnée dans la figure 4 par exemple. Dans le cas des figures fournies, Ifo = 350 mA et Tao = 25°C. P=Vf(If,T )- If Vf(If,T o)- Vf `T 'If°) -If = p(If,T ), Vf Y o,Ifo) d'où If = p(a)(P) (1) où les termes Vf (If ,Tao) et Vf (T , l f°) sont des fonctions connues Vf(T o,Ifo) données par les constructeurs de LEDs. Par exemple, la figure 3 donne la valeur du courrant dans la LED (courant direct) If en fonction de la température directe Vf avec Ta = Tao = 25°C (valeur utilisée par le constructeur pour établir ses spécifications techniques). La figure 4 donne la valeur de Vf à If = 350 mA, en fonction de la 15 température ambiante Ta. Cet exemple est donné pour une LED blanche du marché et n'est bien entendu pas limitatif. En outre, (If,T )(If,To)fo'T ) (2) Y\ f0'To) 20 où les deux termes du produit sont également connus et donnés par les fabricants des sources de lumière. Les figures 5 et 6 donnent un exemple des données fournies par les fabricants à ce sujet. La figure 5 est à Ta = Tao = 25°C et montre le flux lumineux relatif en fonction du courant If. 25 Le flux lumineux relatif est aussi illustré en figure 6 à If fixé à 350 mA et selon la température ambiante Ta. Grâce aux formules (1) et (2), on obtient la valeur de correspondant au flux souhaité. Le flux souhaité est alors comparé à une valeur minimum o correspondant à un seuil minimum nécessaire à la sécurité. Si le flux lumineux souhaité est inférieur au flux minimum, la commande du projecteur est maintenue en l'état. Sinon, on utilise le flux lumineux souhaité pour réaliser la commande du projecteur, dans le cas représenté sous forme d'un rapport cyclique p (P, T) d'un oscillateur 11 commandant un hacheur d'alimentation des LED. On notera que cet exemple n'est pas limitatif et, notamment, qu'il peut y avoir plusieurs hacheurs connectés à des groupes de LED différents. Par ailleurs, la commande en rapport cyclique peut être remplacée ou complémentée dans les systèmes comportant plusieurs sources lumineuses sous forme de LED. On peut ainsi remplacer la modification du rapport cyclique par la modification de commandes binaires définissant l'allumage ou l'extinction de certaines LED ou de certains groupes de LED. Le procédé de l'invention s'effectue avantageusement en temps réel, suivant une fréquence prédéfinie, de sorte que la commande du ou des organes est fréquemment réévaluée, permettant de prendre en compte des variations de contexte extérieures au véhicule qu'il serait difficile de prévoir. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais s'étend à tout mode de réalisation conforme à son esprit. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'au moins un organe (9, 10) d'un véhicule automobile pourvu de moyens de stockage d'énergie caractérisé par le fait qu'il 5 comporte les étapes suivantes: - détermination d'une valeur de réserve en énergie du véhicule, évaluation d'au moins un seuil d'autonomie critique en énergie, - confrontation de la valeur de réserve en énergie et du au moins un seuil d'autonomie critique de sorte à en déduire un signal de consigne pour 10 commander ledit organe (9, 10). 2. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la détermination d'une valeur de réserve en énergie du véhicule comporte une mesure de l'énergie stockée dans au moins une batterie électrique. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la 15 détermination d'une valeur de réserve en énergie du véhicule comporte une mesure d'un volume de carburant et une conversion du volume de carburant en quantité d'énergie. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'étape de confrontation comprend une comparaison entre la valeur de réserve en 20 énergie et un seuil d'autonomie critique configurée pour générer en sortie un signal de consigne lorsque que la valeur de réserve en énergie est inférieure au seuil d'autonomie critique. 5. Procédé selon la revendication précédente dans lequel l'étape d'évaluation comprend l'évaluation de plusieurs seuils d'autonomie critique en 25 énergie et dans lequel l'étapes de confrontation comprend plusieurs comparaisons chacune entre la valeur de réserve en énergie et un seuil, différent, d'autonomie critique et générant en sortie chacune un signal de consigne lorsque que la valeur de réserve en énergie est inférieure au seuil d'autonomie critique. 30 6. Procédé selon la revendication précédente dans lequel chaque comparaison a un niveau de priorité, de sorte que, lorsque plusieurs signaux decommande sont générés, soit délivré à l'organe (9, 10) du véhicule le signal de consigne généré par la comparaison de plus haut niveau de priorité. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'étape d'évaluation comporte, pour l'évaluation d'un seuil : - la définition d'un point géographique à atteindre ; - la prévision de la quantité d'énergie nécessaire pour atteindre le point géographique. 8. Procédé selon la revendication précédente dans lequel l'étape d'évaluation utilise des données issues d'un système de navigation (2) avec géo-localisation et des données historiques de fonctionnement du véhicule. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le signal de consigne est utilisé pour commander un projecteur de lumière (9). 10. Procédé selon la revendication précédente comportant la définition d'un flux lumineux souhaité en fonction d'un niveau de puissance de consigne défini par le signal de consigne. 11. Procédé selon la revendication précédente comprenant la commande du projecteur (9) de sorte à produire le flux lumineux souhaité si le flux lumineux souhaité est supérieur à un flux minimum prédéfini et l'absence de modification de la commande du projecteur (9) si le flux lumineux souhaité est inférieur au flux minimum prédéfini. 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel les étapes de détermination, d'évaluation et de confrontation sont effectuées suivant une période prédéfinie. 13. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le 25 signal de consigne est utilisé pour commander un organe de régulation de vitesse (10). 14. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le signal de consigne est utilisé pour commander un organe de signalisation d'une alerte. 30 15. Dispositif de commande d'au moins un organe d'un véhicule automobile pourvu de moyens de stockage d'énergie caractérisé par le fait qu'il comportedes moyens de traitement (4) configurés pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l'une des revendications précédentes.