Brevet FR2997671A1 — publié le 20140509

Titre de l'invention Procédé d'assistance à l'éco-conduite pour conducteur de véhicule automobile. Domaine de l'invention La présente invention concerne d'une manière générale le domaine de l'optimisation de la consommation en carburant d'un véhicule, et en particulier d'un véhicule automobile. Arrière-plan de l'invention Ces dernières années, de nombreux progrès ont été réalisés par les constructeurs automobiles pour faire diminuer la consommation moyenne des véhicules automobiles. Ainsi, l'aérodynamisme a été retravaillé afin d'améliorer le coefficient de pénétration dans l'air, le poids des véhicules a été diminué grâce à l'utilisation de matériaux plus légers tels que l'aluminium et les matériaux composites, et le rendement des moteurs a été amélioré (diminution de la taille des pistons, meilleure lubrification, etc...). Cependant, pour aller encore plus loin dans la réduction de la consommation du carburant, il est également indispensable d'agir sur le comportement de conduite. En effet, le plus souvent, les conducteurs ont tendance à maintenir enfoncé trop longtemps la pédale d'accélérateur par rapport à ce qu'exige la situation de conduite, ce qui les obligent, quelques mètres plus loin, à freiner d'autant plus fort. L'impact du comportement de conduite sur la consommation est loin d'être négligeable puisque des études ont démontré que l'écart de consommation pouvait atteindre plus de 25%. Depuis quelques années, des dispositifs ont été développé par les constructeurs de véhicules automobiles afin d'aider les conducteurs à adopter un style de conduite plus économique. La demande FR 2 904 592 décrit un tel dispositif comportant un module de calcul de la distance jusqu'à la prochaine intersection grâce à un système de géo-localisation, un module d'estimation de la distance nécessaire pour que le véhicule s'arrête de lui-même (c'est-à-dire en l'absence de toute action du conducteur sur les pédales et le levier de vitesses), un module de contrôle et un moyen d'affichage. Après avoir estimé la distance que mettrait le véhicule pour s'arrêter s'il était livré à lui-même, le dispositif la compare à la distance de la prochaine intersection. Lorsque le module de contrôle estime que la distance potentiellement parcourable par le véhicule est supérieure à celle de la prochaine intersection, le dispositif active un mode d'éco-conduite actif ou passif en fonction du mode de fonctionnement choix préalablement par le conducteur. Si le conducteur a choisi le mode actif, le dispositif va alors empêcher le conducteur de dépasser un certain régime moteur et/ou un certain rapport de boîte de vitesse. Si le conducteur a choisi le mode passif, le dispositif va alors émettre une alerte via l'affichage d'un message d'avertissement incitant le conducteur à lever le pied de l'accélérateur, cette alerte pouvant être éventuellement doublée d'un signal sonore. Cependant, ce type de dispositif nécessite la présence d'un système de géo-localisation de type GPS ou autre dans le véhicule et ne peut donc pas être généralisé à l'ensemble des modèles commercialisés. Par ailleurs, il a pour autre inconvénient de se déclencher uniquement lorsqu'une intersection est détectée par ce système de géolocalisation. Il n'est donc d'aucune aide pour le conducteur dans de nombreux cas de figures (présence d'un feu tricolore temporaire ou d'un panneau de signalisation de danger ou de limitation de vitesse, véhicule arrêté sur la chaussée, etc..). Objet et résumé de l'invention La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients. Elle propose à cet effet, un procédé d'assistance à l'éco-conduite pour conducteur d'un véhicule automobile, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - estimation de la masse chargée dudit véhicule ; - détermination de la vitesse instantanée dudit véhicule ; - estimation de l'angle de la pente que fait la portion de route sur laquelle se trouve ledit véhicule avec l'horizontale ; - estimation des distances potentiellement parcourables par ledit véhicule de lui-même selon le rapport de boîte de vitesse engagé par ledit conducteur, ladite estimation étant réalisée à partir de ladite masse chargée, de ladite vitesse instantanée et dudit angle de la pente ; et - transmission de l'ensemble des valeurs des dites distances estimées à un module d'affichage pour leur intégration dans un message visuel d'assistance à l'éco-conduite. En informant le conducteur via un message visuel, des différentes distances que le véhicule peut parcourir de lui-même selon le rapport de boîte engagé, le procédé selon l'invention permet à ce conducteur de choisir au mieux le rapport de boîte de vitesse à adopter en fonction de la situation de conduite actuelle. Ainsi, en pratique le conducteur optera pour le rapport de boîte de vitesse permettant au véhicule d'atteindre de lui-même une distance donnée (correspondant par exemple à un feu tricolore ou une cabine de péage) avec la vitesse résiduelle la plus faible possible de sorte à optimiser tout à la fois la consommation de carburant (absence d'appui sur la pédale d'accélération) et l'usure des freins (leur sollicitation étant minimale). Selon des caractéristiques préférées du procédé, prises seules ou en combinaison : - ledit procédé comporte également une étape d'estimation de la distance potentiellement parcourable par ledit véhicule de lui-même, dans le cas de figure où ledit conducteur descendrait progressivement les rapports de boîte de vitesse à l'approche d'un régime moteur prédéfini, depuis le rapport actuel jusqu'au neutre ; - ledit régime moteur prédéfini est compris entre 1800 et 2000 tr/min ; - ledit procédé comporte également une étape d'estimation des distances que pourrait parcourir ledit véhicule de lui-même, dans chacun des rapports de la boîte de vitesse, jusqu'à ce qu'il atteigne certains paliers de vitesse prédéfinis et inférieurs à ladite vitesse instantanée dudit véhicule ; - lesdits paliers de vitesse prédéfinis sont compris dans la liste suivante : 110 km/h, 90 km/h, 70 km/h, 50 km/h et 30 km/h ; - ledit procédé comporte avant le ou lesdites étapes d'estimation de distances potentiellement parcourables, une étape de vérification de la force de pression exercée sur la pédale de frein ainsi que de l'angle de ladite pente ; le ou lesdites étapes d'estimation de distances potentiellement parcourables n'étant mises en oeuvre que si ladite force de pression est nulle et si ledit angle de la pente est supérieur ou égal à une valeur minimale prédéterminée ; - ladite valeur minimale prédéterminée dudit angle de la pente est comprise entre -50 et 00 ; - ledit message visuel d'assistance se présente sous la forme d'un abaque diffusé sur un écran ; - ladite étape d'estimation de la masse chargée du véhicule comporte une étape intermédiaire d'évaluation de la charge dudit véhicule à partir de l'écart de hauteur entre le train arrière et la caisse ; et/ou - l'estimation dudit angle de la pente est faite à partir de la valeur de l'angle d'inclinaison de la caisse du véhicule vis-à-vis de l'horizontale, et de l'écart de hauteur entre le train arrière et la caisse. Brève description des dessins L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma fonctionnel d'un dispositif d'assistance à l'éco-conduite pour véhicule automobile apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention ; - la figure 2 représente un organigramme du procédé selon l'invention ; et - la figure 3 représente un exemple de message visuel diffusé sur l'écran du module d'affichage du dispositif de la figure 1. Description détaillée d'un mode de réalisation En référence à la figure 1, le dispositif d'assistance à l'éco- conduite 1 comporte une pluralité de capteurs 10, 11, 12, 13 reliés à une unité de commande 20, et un module d'affichage 30. Le capteur 10 relève l'écart Ah de hauteur entre le train arrière et la caisse du véhicule, cet écart variant en fonction de la charge du véhicule. Le capteur 11 est un inclinomètre monté sur la caisse du véhicule qui mesure l'angle d'inclinaison 0 de cette caisse vis-à-vis de I 'horizontale. Les capteurs 12 qui sont montés respectivement au niveau des quatre roues du véhicule, permettent de relever la vitesse de rotation V, de chacune de ces roues. Le capteur 13 mesure quant à lui la force de pression p exercée par le conducteur sur la pédale de frein. Les données recueillies par les capteurs 10, 11, 12, 13 sont acheminés en temps réel vers l'unité de commande 20. Celle-ci comporte un calculateur 21, et un module de stockage 22. Ce dernier comprend de la mémoire vive et de la mémoire non volatile qui stocke une multitude de paramètres et de tableaux de correspondance relatifs au véhicule, à partir desquels une partie des données d'entrée transmises par les capteurs 10 à 13 est retraitée. Dans l'unité de commande 20, un processus d'assistance à l'écoconduite commande est mis en oeuvre selon une période prédéterminée comprise de préférence entre 100 ms et 1000 ms, et de préférence égale à 500 ms. A chaque itération, le processus estime, en fonction de la situation de conduite identifiée grâce à l'analyse des données reçus en provenance des différents capteurs 10, 11, 12, 13, les distances potentiellement parcourables DR par le véhicule de lui-même (c'est-à-dire en l'absence d'action du conducteur sur la pédale d'accélération ou de freinage) en fonction du rapport de boîte de vitesse R engagé par le conducteur. Les différentes valeurs obtenues sont alors transmises au module d'affichage 30 afin que ce dernier les intègre dans un message visuel 5 diffusé via un écran 31, par exemple intégré à une console de la planche de bord. On va maintenant décrire en détails et à l'appui de l'organigramme de la figure 2, les différentes étapes de ce processus. Au cours de la première étape 100, l'unité de commande 20 va 10 estimer la masse chargée m -chargée du véhicule. Pour ce faire, il va tout d'abord évaluer la charge C de ce véhicule à partir de l'écart de hauteur Ah entre le train arrière et la caisse dont la valeur est mesurée en temps réel par le capteur 10 (étape intermédiaire 150). De préférence, cette charge est déterminée à l'aide d'un tableau de correspondance 15 stocké en mémoire dans le module 22. En variante, celle-ci peut être déterminée à l'aide d'une loi mathématique fonction de cet écart Ah. L'estimation de la masse chargée m -chargée du véhicule est alors effectuée simplement en additionnant sa masse à vide (donnée stockée en mémoire dans le module 22) à la charge C précédemment calculée. 20 Dans une deuxième étape 200, le procédé va déterminer la vitesse instantanée V, du véhicule à partir des vitesses de rotation Vr des roues du véhicule, transmises par les quatre capteurs 12. En pratique, le calculateur 21 fait une moyenne des vitesses de rotation des quatre roues, puis multiplie la valeur obtenue par la circonférence d'une roue. 25 Le procédé va ensuite estimer au cours de l'étape 300, l'angle a de la pente que fait la portion de route sur laquelle se trouve le véhicule avec l'horizontale, cet angle prenant une valeur positive lorsque la pente est ascendante et une valeur négative en cas de pente descendante. 30 Le calcul est réalisé en partant de la valeur de l'angle d'inclinaison 0 de la caisse du véhicule vis-à-vis de l'horizontale, mesurée par l'inclinomètre 11. Pour obtenir l'angle a de la pente, cette valeur est ensuite minorée par le calculateur 21 de l'angle d'inclinaison entre la caisse et la route, cet angle étant déterminé à partir de l'écart Ah représentatif de la charge du véhicule et dont la valeur est transmise par le capteur 10. Le processus se poursuit ensuite par l'étape 400 au cours de laquelle le calculateur 21 va vérifier si la situation d'espèce remplit 5 simultanément les deux conditions préalables à la diffusion d'un message visuel d'assistance à l'éco-conduite sur l'écran d'affichage 31. La première condition à vérifier est l'absence d'appui sur la pédale de frein par le conducteur, ce qui signifie que la valeur (transmise par le capteur de pression 13) de la force de pression p exercée sur la 10 pédale de frein doit être nulle. La seconde condition porte sur la valeur estimée de l'angle a de la pente que fait la route sur laquelle circule le véhicule avec l'horizontale. Pour que cette seconde condition soit remplie, l'angle a de cette pente doit être supérieur ou égal à une valeur prédéterminée ao, 15 comprise de préférence entre -5° et 0°. En effet, au-delà d'une certaine valeur de pente descendante, le poids du véhicule a tendance à prendre le dessus sur l'ensemble des forces s'opposant au roulement, de sorte que l'estimation de la distance potentiellement parcourable DR par le véhicule de lui-même n'aurait plus de sens. 20 Si au moins l'une des deux conditions exposées précédemment n'est pas remplie, le processus s'arrête. Dans le cas contraire, le processus passe à l'étape 500 dans laquelle il va estimer les distances potentiellement parcourables DR par le véhicule de lui-même, selon le rapport de boîte de vitesse R engagé 25 par le conducteur. Pour ce faire, le processus utilise le théorème de l'énergie cinétique qui stipule que la variation d'énergie cinétique d'un solide en translation (en l'espèce le véhicule roulant) entre deux positions (la position instantanée du véhicule et celle potentiellement atteignable) 30 est égale à la somme des travaux des forces extérieures appliquées à ce solide entre ces deux positions. Par définition, la vitesse du véhicule dans la position potentiellement atteignable étant nulle, son énergie cinétique l'est également. D'autre part, les forces extérieures appliquées au véhicule à considérer sont le poids P= m -chargée g (où g représente l'accélération de la pesanteur) ainsi que les forces de résistance au roulement dues principalement aux frottements de l'air sur la caisse, des pneus sur la route et au frein moteur. L'ensemble de ces forces de résistance au roulement peut être approximé par une force unique Frr s'exprimant sous la forme suivante : Frr = a V2 + b V + cR où : - V représente la vitesse du véhicule ; et - a, b et cR sont des paramètres stockées en mémoire dans le module 22 (a et b étant constants pour un véhicule donné, tandis que cR dépend du rapport R de boîte de vitesse sélectionné par le conducteur). Par ailleurs, l'objectif étant d'estimer la distance potentiellement parcourable DR (et non d'effectuer un calcul exact), le processus part de l'hypothèse que le travail de la force globale Frr de résistance au roulement reste constant sur toute cette distance DR. En l'espèce, ce travail est calculé à partir de la vitesse instantanée V, déterminée à l'étape 200 de sorte que le travail estimé de cette force Frr est majoré (puisqu'en réalité, la vitesse diminue progressivement sur la distance parcourable pour devenir nulle). En tenant compte de ces considérations, l'application du théorème de l'énergie cinétique donne l'équation suivante : Ec, = (a V,2 + b V, + cR) DR Mchargée g sin(a) DR où : - Ec, est l'énergie cinétique instantanée égale à/ 1,2 m -chargée Vi2 ; et - a représente l'angle de la pente estimé à l'étape 300. Soit : DR 1/2 M chargée a V2 + bVi+ cR Mch arg ée g sin (a) Ce calcul est effectué par le calculateur 21 pour le rapport de boîte de vitesse actuellement sélectionné, mais également pour l'ensemble des autres rapports (y compris le neutre) en utilisant à chaque fois le paramètre cR correspondant. Au cours de l'étape suivante 600, le processus va estimer également la distance potentiellement parcourable DRa_>N par le véhicule de lui-même, dans le cas de figure où le conducteur descendrait progressivement les rapports R à l'approche d'un régime moteur prédéfini co (par exemple compris entre 1800 et 2000 tr/min), depuis le rapport actuel Ra jusqu'au neutre. Pour ce faire, le calculateur 21 utilise en premier lieu un tableau de correspondance stocké en mémoire dans le module 22 et donnant une valeur estimée de la vitesse du véhicule à ce régime moteur particulier co, pour chacun des rapports R de boîte de vitesse. Il détermine ensuite les distances DR parcourues dans chacun des rapports par une simple application du théorème de l'énergie cinétique, puis additionne l'ensemble de ces distances DR pour obtenir la distance totale potentiellement parcourable DRa_>N par le véhicule. Par exemple, en supposant que le véhicule soit en 5ème (soit Ra=5), le tableau de correspondance permet d'estimer la vitesse V5->4 qu'aura le véhicule au moment où le conducteur rétrogradera en 4ème à l'approche du régime moteur co. La distance D5 parcourue dans le 5ème rapport sera alors facilement déterminable en appliquant le théorème de l'énergie cinétique qui donne la formule suivante : a V i2 + bV, + c5 D 5 = 1 2 m ch arg ée 2 52- >4 ) M ch arg ée g sin (a) De la même manière, la distance D4 parcourue dans le 4ème rapport sera obtenue à l'aide de la formule suivante : .(17 2 2 2 M chargée 5 -> 4 Y -17 4->3) 1 D4 = a V52 >4 b V 5 >4 + C4 + M ch arg ée g Sin (a) Des calculs similaires permettent au calculateur 21 de déterminer les distances D3 et D2 respectivement parcourues dans les 3ème et 2ème rapports. La distance DN parcourue dans le rapport neutre est calculée de la même manière en intégrant une vitesse finale nulle, ce qui donne : y2M ch arg ée DN = a V 22->N b V2->N CN M ch arg e-e g sin (a) La distance potentiellement parcourable totale D5_>N sera alors égale à la somme des distances D5, D4, D3, D2 et DN. Le processus se poursuit par une étape 700 au cours de laquelle il va estimer les distances Dp que pourrait parcourir le véhicule de lui- même, dans chacun des rapports R, jusqu'à ce qu'il atteigne certains paliers de vitesse Vp prédéfinis, par exemple : 110 km/h, 90 km/h, 70 km/h, 50 km/h et 30 km/h. Pour ce faire, il va tout d'abord comparer la vitesse instantanée V, du véhicule déterminée à l'étape 200, avec chacun de ces paliers Vp et ne sélectionner, pour le calcul des distances Dp correspondantes, que ceux qui sont inférieurs à cette vitesse instantanée V. Ainsi, par exemple, si le véhicule a une vitesse instantanée V, égale à 80 km/h, le processus retiendra uniquement les paliers 70 km/h, 50 km/h et 30 km/h pour le calcul des distances D. Pour chacun des paliers sélectionnés, le processus détermine ensuite la distance Dp que pourrait parcourir le véhicule de lui-même jusqu'à atteindre ledit palier de vitesse V. Pour ce faire, il applique à nouveau le théorème de l'énergie cinétique qui donne la formule suivante : 1 2M ch arg ée . (v. 2 vp2 a Vi2 + b Vi + cr M chargée g sin (a) Dp = Le calcul de ces distances Dp est effectué par le calculateur 21 pour le rapport de boîte de vitesse actuellement sélectionné, mais également pour l'ensemble des autres rapports (y compris le neutre) en utilisant à chaque fois le paramètre cr correspondant. La dernière étape 800 du processus consiste à transmettre l'ensemble des valeurs des distances DR, DRa,N et Dp (estimées par le calculateur 21 lors des étapes 500 à 700) au module d'affichage 30 pour leur intégration dans un message visuel d'assistance à l'éco-conduite diffusé sur l'écran 31. De préférence, ce message visuel prend la forme d'un abaque similaire à celui représenté sur la figure 3, sur lequel le conducteur peut visualiser sous la forme de barres horizontales : - les distances potentiellement parcourables DR par le véhicule de lui-même selon le rapport de boîte de vitesse R qu'il sélectionne ; et - la distance potentiellement parcourable DRa->N par le véhicule de lui-même s'il rétrograde les rapports de boîte de vitesse R progressivement (c'est-à-dire, à l'approche d'un même régime moteur prédéfini w) jusqu'au neutre. Sur un tel abaque, le conducteur peut également visualiser simultanément les distances intermédiaires Dp que pourrait parcourir ce véhicule pour atteindre les paliers de vitesse Vp prédéfinis, l'information relative à ces distances intermédiaires Dp étant superposée directement sur les barres horizontales représentant les distances DR. Grâce à l'affichage d'un tel message, le conducteur est notamment guidé dans le choix du rapport à adopter lui permettant de s'arrêter à une distance donnée (correspondant par exemple à un feu tricolore ou une cabine de péage) ou de ralentir son véhicule pour lui faire atteindre une vitesse particulière au bout d'une certaine distance (par exemple pour respecter une limitation de vitesse située en aval du véhicule), sans consommer de carburant et en sollicitant au minimum les freins. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais elle englobe toute variante 30 d'exécution. En particulier, l'estimation du travail des forces de résistance au roulement peut être réalisée différemment et tenir compte de la variation de l'intensité de ces forces sur la distance potentiellement parcourable par le véhicule. D'autre part, l'étape d'estimation de l'angle de la pente peut être absente et le travail du poids négligé dans l'ensemble des calculs. REVENDICATIONS1. Procédé d'assistance à l'éco-conduite pour conducteur d'un véhicule automobile, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - estimation de la masse chargée (M chargée) dudit véhicule (100) ; - détermination de la vitesse instantanée (V,) dudit véhicule (200) ; - estimation de l'angle (a) de la pente que fait la portion de route sur laquelle se trouve ledit véhicule avec l'horizontale (300) ; - estimation des distances potentiellement parcourables (DR) par ledit véhicule de lui-même selon le rapport de boîte de vitesse (R) engagé par ledit conducteur (500), ladite estimation étant réalisée à partir de ladite masse chargée (M chargée), de ladite vitesse instantanée (V,) et dudit angle (a) de la pente ; et - transmission de l'ensemble des valeurs des dites distances estimées (DR) à un module d'affichage (30) (800) pour leur intégration dans un message visuel d'assistance à l'éco-conduite. 2. Procédé d'assistance à l'éco-conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également une étape d'estimation de la distance potentiellement parcourable (DRa_>N,) par ledit véhicule de lui-même, dans le cas de figure où ledit conducteur descendrait progressivement les rapports de boîte de vitesse (R) à l'approche d'un régime moteur prédéfini (w), depuis le rapport actuel (Ra) jusqu'au neutre (600). 3. Procédé d'assistance à l'éco-conduite selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit régime moteur prédéfini (w) est compris entre 1800 et 2000 tr/min. 4. Procédé d'assistance à l'éco-conduite selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte également une étape d'estimation des distances (Dp) que pourrait parcourir leditvéhicule de lui-même, dans chacun des rapports de la boîte de vitesse (R), jusqu'à ce qu'il atteigne certains paliers de vitesse prédéfinis (Vp) et inférieurs à ladite vitesse instantanée (V,) dudit véhicule. 5. Procédé d'assistance à l'éco-conduite selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits paliers de vitesse prédéfinis (Vp) sont compris dans la liste suivante : 110 km/h, 90 km/h, 70 km/h, 50 km/h et 30 km/h. 6. Procédé d'assistance à l'éco-conduite selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte avant le ou lesdites étapes d'estimation de distances potentiellement parcourables (DR, DRa->N1, Dp) (500, 600, 700), une étape de vérification de la force de pression (p) exercée sur la pédale de frein ainsi que de l'angle (a) de ladite pente (400); le ou lesdites étapes d'estimation de distances potentiellement parcourables (DR, DRa,N, DR) (500, 600, 700) n'étant mises en oeuvre que si ladite force de pression (p) est nulle et si ledit angle (a) de la pente est supérieur ou égal à une valeur minimale prédéterminée (a0) 7. Procédé d'assistance à l'éco-conduite selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite valeur minimale prédéterminée (a0) dudit l'angle (a) de la pente est comprise entre -50 et 0°. 8. Procédé d'assistance à l'éco-conduite selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit message visuel d'assistance se présente sous la forme d'un abaque diffusé sur un écran (31). 9. Procédé d'assistance à l'éco-conduite selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite étape d'estimation de la masse chargée (m ,..chargée) dudit véhicule (100) comporte une étape intermédiaire d'évaluation de la charge (C) dudit véhicule à partir de l'écart de hauteur (Ah) entre le train arrière et la caisse (150). 10. Procédé d'assistance à l'éco-conduite selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'estimation dudit angle (a) de la pente est faite à partir de la valeur de l'angle d'inclinaison (0) de la caisse du véhicule vis-à-vis de l'horizontale, et de l'écart de hauteur (Ah) entre le train arrière et la caisse.