Brevet FR2982944A1 — publié le 20130524

PROCEDE DE DETERMINATION D'UNE ZONE GEOGRAPHIQUE ATTEIGNABLE POUR UN VEHICULE AUTOMOBILE L'invention se rapporte à un procédé de détermination d'une zone géographique atteignable par un véhicule automobile. En particulier, l'autonomie kilométrique constitue un point sensible de la technologie des véhicules électriques, car elle demeure actuellement assez réduite, entre 100km et 200km, par rapport à celle d'un véhicule à moteur thermique. Ainsi, en fonction de la charge restante dans les batteries électriques, il est important de pouvoir prévoir assez précisément le nombre de kilomètres que le véhicule est en mesure de parcourir, en tenant compte d'un certain nombre de paramètres, tels que par exemple sa consommation et la configuration du réseau routier considéré. Bien que le procédé de détermination selon l'invention ait été développé pour les véhicules électriques, il peut également s'appliquer aux véhicules à moteur thermique. L'invention se rapporte donc à un tel procédé de détermination permettant d'orienter le conducteur dans le choix de son parcours. Afin de bien comprendre la suite de la description, une zone atteignable est une zone située autour du véhicule, tous les points inclus dans 20 cette zone pouvant être atteints par le véhicule en suivant le chemin le plus court dicté par le réseau routier considéré, depuis son point de départ. Des procédés permettant d'afficher au conducteur un parcours optimal entre un point de départ et un point de destination, existent et ont déjà fait l'objet de brevets. On peut, par exemple, citer les brevets FR2926914 et 25 US2007198179 qui décrivent des procédés permettant de renseigner le conducteur, soit sur le parcours le plus rapide, soit sur le parcours le plus court. Il est rappelé qu'un parcours, au sens général du terme, se définit par un point de départ et un point de destination. Le brevet US5815824 s'attache à décrire une méthode permettant de calculer le parcours le moins 30 consommateur au sens énergétique. Toutes les méthodes décrites dans ces brevets bien qu'étant utiles, ne sont néanmoins pas suffisantes pour assurer l'arrivée du conducteur à la destination désirée. En effet, elles ne se focalisent que sur un seul trajet, et ne prennent pas en compte la localisation d'une borne de recharge électrique ou d'une station d'essence sur le parcours, pouvant nécessiter de la part du conducteur, une déviation éventuelle par rapport à son trajet initial pour procéder à la recharge de sa réserve énergétique. Ces méthodes manquent donc de souplesse, en n'intégrant pas ce type de paramètres, et demeurent ainsi éloignées des situations réelles à même d'être rencontrées dans la vie courante. Un autre inconvénient de ce type de méthode est qu'elles nécessitent un point de départ et un point d'arrivée. Les procédés selon l'invention permettent de déterminer non pas un parcours optimisé reliant un point de départ à un point de destination, mais au moins une zone atteignable, étalée autour du point de départ du véhicule, tous les points inclus dans cette zone étant susceptibles d'être atteints. De cette manière, le conducteur sait jusqu'où il peut aller avec un risque maitrisé, dans n'importe quelle direction autour de son point de départ, avec la réserve d'énergie qui lui reste. Si, à partir des contours et de la dimension de cette zone atteignable, le conducteur se rend compte qu'il ne peut pas atteindre directement sa destination finale avec la réserve dont il dispose, il pourra modifier son trajet initial, pour aller s'approvisionner à une borne de recharge ou à une station service, située dans la zone atteignable calculée. Ainsi, pour une destination finale à très longue distance, le conducteur pourra procéder de proche en proche, en réitérant la détermination de la zone atteignable à partir de la borne de recharge ou de la station service à laquelle il se trouve, et qui constituera à chaque fois le nouveau point de départ du calcul. L'invention a pour objet un procédé de détermination d'au moins une zone atteignable par un véhicule, ledit procédé mettant en oeuvre un calculateur et un écran, et prenant en compte le réseau routier. La principale caractéristique d'un procédé selon l'invention est qu'il comprend les étapes suivantes, une étape d'affectation de deux noeuds d'extrémité à chaque segment de route dudit réseau routier considéré, chaque noeud matérialisant un point repéré par ses coordonnées dans l'espace, - une étape de choix d'un noeud d'origine correspondant à la position initiale du véhicule, et initialisation de tous les noeuds apparaissant sur le réseau routier autour de ladite position initiale, - une étape de calcul pour déterminer le coût nécessaire permettant d'aller d'un noeud à un autre, en sélectionnant à chaque étape du calcul le noeud correspondant au coût cumulé le plus faible, la méthode suivie par ledit calculateur se fondant sur l'algorithme de Dijkstra, - une étape d'arrêt du calcul à chaque noeud pour lequel le coût cumulé devient supérieur à un coût prédéterminé, - une étape de détermination d'au moins une zone atteignable. Le procédé selon l'invention met en application l'algorithme de Dijkstra, qui a été développé à l'origine pour déterminer le chemin le plus court entre deux villes, en considérant toutes les villes intermédiaires. La méthode mise en oeuvre par cet algorithme consiste à déterminer à chaque étape du calcul la ville intermédiaire correspondant au kilométrage cumulé le plus faible, en y associant les villes voisines les plus proches. Il s'agit d'une méthode itérative balayant la plupart desdites villes intermédiaires, et qui permet de dégager le chemin le plus court entre la ville de départ et la ville d'arrivée. De nombreux ouvrages publiés décrivent dans le détail le principe de cet algorithme. Le procédé selon l'invention n'a pas pour objectif de déterminer un chemin le plus court entre deux points, mais de déterminer une zone de points atteignables par le véhicule, en sélectionnant des itinéraires parsemés de noeuds, qui sont les moins consommateurs en matière de coût et donc d'énergie. Pour appliquer la méthode de Dijkstra au procédé selon l'invention, le paramètre kilométrage est remplacé par un paramètre coût, qui est représentatif de la consommation d'énergie du véhicule, et les villes sont remplacées par des noeuds délimitant des segments de route. Ainsi, à chaque étape du calcul, la méthode reconsidère à chaque fois les noeuds déjà explorés par le calculateur, pour les comparer entre eux et sélectionner celui dont le coût cumulé est le plus faible. Cette méthode est globale et précise, en tenant compte de tous les noeuds déjà explorés, et apparait beaucoup plus complète qu'une méthode consistant à sélectionner de proche en proche et de façon systématique, le noeud voisin le moins consommateur d'énergie. Le calcul cesse lorsque le coût cumulé pour atteindre un noeud dépasse une valeur seuil prédéterminée, ladite valeur seuil étant entrée initialement dans le calculateur et constituant une hypothèse majeure de calcul. Le coût est un paramètre qui peut par exemple être directement proportionnel à la consommation énergétique du véhicule considéré. Le réseau routier peut être indiqué, soit par une carte papier, soit par un système de navigation usuel de type GPS (Global Positioning System). Le véhicule peut être, soit à moteur électrique, soit à moteur thermique, le procédé selon l'invention étant cependant particulièrement adaptés aux véhicules électriques pour lesquels l'autonomie est inférieure à celle d'un véhicule à moteur thermique, cette autonomie réduite engendrant par conséquent des temps de calcul moins longs. L'information concernant les limites de la zone atteignable est directement restituée au conducteur par l'intermédiaire d'un écran. Chaque zone peut ainsi apparaitre, soit en étant délimitée par un contour situé autour du point de départ du véhicule, ou par un nuage de noeuds reconnaissables par une couleur ou par un signe distinctif de type croix, carré, rond, triangle, losange ou autre. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le calculateur peut déterminer plusieurs zones atteignables, en fonction d'une probabilité d'atteinte liée à chaque zone. Une zone atteignable résulte d'une configuration réelle d'un réseau routier, et d'un calcul, la matérialisation desdites zones étant restituée au conducteur au moyen d'un support visible, et de façon quasi-instantanée. Avantageusement, l'étape de calcul du coût pour passer d'un noeud à un noeud voisin dépend de la vitesse estimée du véhicule sur le segment situé entre lesdits noeuds. Cette estimation constitue une hypothèse de calcul. A titre d'exemple, on peut soit partir du principe que le véhicule roule à la vitesse maximale autorisée sur le tronçon considéré, 50 km/h en agglomération, 90km/h sur une nationale, etc...., soit fixer arbitrairement des vitesses inférieures sur chacun desdits tronçons. Des modèles mathématiques existants permettent ensuite de relier directement la consommation d'énergie d'un véhicule à sa vitesse de déplacement. De façon préférentielle, l'étape du calcul du coût pour passer un noeud 5 à un noeud voisin, comporte une sous-étape d'estimation de la vitesse du véhicule à partir d'au moins un paramètre choisi dans le groupe comprenant la longueur du segment, sa pente, son rayon de courbure, et le type de route considéré. Ces paramètres peuvent être choisis séparément ou en combinaison pour déterminer avec plus ou moins de précision la vitesse du 10 véhicule. De façon avantageuse, le procédé comporte une étape d'affichage sur l'écran de chaque zone atteignable en surimpression sur le réseau routier déjà présent sur l'écran. De cette manière, le conducteur accède de façon concrète à chaque zone atteignable, en y associant directement des noms de rue ou 15 d'avenues. Une zone atteignable peut par exemple, être matérialisée avec une couleur ou un niveau de gris, ou par tout autre signe distinctif, l'essentiel étant qu'elles soient visibles sur l'écran, tout en laissant apparaitre le réseau routier. Avantageusement, l'étape d'affichage fait apparaitre la localisation des différentes stations d'approvisionnement énergétique. Suivant le type de 20 véhicule considéré, une station d'approvisionnement énergétique peut être constituée, soit par une borne de recharge électrique pour les véhicules à moteur électrique, soit par des pompes à carburant pour les véhicules à moteur thermique. De cette manière, en fonction de sa destination finale, le conducteur peut juger opportun de reconstituer sa réserve énergétique, en 25 limitant le risque de tomber en panne. De façon préférentielle, le procédé comporte une étape de guidage du conducteur vers une station d'approvisionnement énergétique située dans la zone atteignable, si le niveau de réserve énergétique est inférieur à une valeur seuil. De cette manière, le conducteur diminue les risques de tomber en 30 panne de source énergétique, en n'ayant pas fait la démarche préalable de localiser sa destination finale par rapport à la zone atteignable. Cette étape de guidage se déclenche automatiquement dès lors que la réserve énergétique atteint la valeur seuil. Préférentiellement, l'étape de détermination d'au moins une zone 5 atteignable permet de déterminer plusieurs zones, associées chacune à un niveau d'énergie restant. Autrement dit, le conducteur pourra mieux appréhender les possibilités d'évolution, en fonction de sa destination finale et de la localisation de ces zones. Ces différentes zones apportent des arguments supplémentaires au conducteur lui permettant de prendre une décision 10 réfléchie quant à un arrêt supplémentaire ou non à une station d'approvisionnement énergétique pour atteindre sa destination finale. De cette manière, le conducteur connait avec une bonne maitrise, la fraction d'énergie totale, dont il pourra disposer dans telle ou telle zone, et il sera alors capable de mieux optimiser son parcours par rapport à la localisation des différents 15 points d'approvisionnement énergétique. De façon avantageuse, l'étape de détermination d'au moins une zone atteignable, permet de déterminer une première zone correspondant à un niveau énergétique restant supérieur à 50% de la capacité maximale de la batterie, une deuxième zone intermédiaire située autour de la première zone 20 et correspondant à un niveau énergétique restant compris entre 50% et 30%, et une troisième zone placée autour de la deuxième zone intermédiaire et correspondant à un niveau énergétique restant compris entre 30% et 10%. D'autres zones correspondant à des niveaux énergétiques différents pourraient également être tracées. A travers ces zones, le conducteur est informé du 25 niveau énergétique restant dans chacune de ces zones, et pourra évaluer précisément les chances qu'il possède d'atteindre sa destination finale. Il est à préciser que la détermination des zones atteignables s'effectue en tenant compte de la réserve énergétique présente dans le véhicule, au moment où sont lancés les calculs. Il est donc évident que les dimensions desdites zones 30 sont directement reliées à cette réserve énergétique. Pour un point de départ donné, le contour des zones atteignables lorsque la réserve énergétique est à 100% du maximum, sera supérieur à celui des zones calculées pour une réserve à 50% de son maximum. Avantageusement, l'étape d'affichage permet de visualiser la première zone en vert, la deuxième zone intermédiaire en jaune et la troisième zone en 5 rouge. Ces couleurs permettent au conducteur d'établir un diagnostic rapide et aisé de la situation, en associant directement aux zones qu'il voit, un danger plus ou moins marqué en fonction de la couleur de la zone : la couleur verte est synonyme d'une situation sûre, la couleur jaune témoigne d'une situation un peu hasardeuse, tandis que la couleur rouge indique une situation 10 dangereuse. Préférentiellement, l'étape d'affichage est réalisée au moyen de l'écran d'un système de navigation usuel. En effet, l'utilisation d'un tel système de navigation, permet d'afficher rapidement et de façon simultanée, le réseau routier ainsi que les différentes zones atteignables. 15 De façon préférentielle, chaque zone est représentée par une pluralité de segments de routes et de noeuds associés d'une même couleur. De cette manière, le réseau routier apparaissant sur l'écran demeure parfaitement visible en faisant ressortir des noeuds colorés le long des routes concernées. La lecture du réseau routier n'est pas perturbée par une zone surfacique 20 étalée qui viendrait se surajouter au réseau routier. Les procédés selon l'invention fournissent une information capitale à un conducteur automobile, en lui permettant de visualiser une zone atteignable, correspondant à l'autonomie de son véhicule et tenant compte du réseau routier réel fourni par une carte, cette information étant claire, 25 facilement lisible et issue de calculs rapides. Les procédés selon l'invention ont de plus l'avantage d'être particulièrement adaptés aux véhicules électriques, pour lesquels l'autonomie est réduite, et dont les distances qu'ils sont susceptibles de parcourir doivent être évaluées avec une certaine précision, au risque de ne pas pouvoir atteindre la destination finale ou la station de charge 30 la plus proche. Enfin, ils présentent l'avantage de pouvoir être couplés avec un système de navigation usuel, pour obtenir un résultat final complet, combinant les informations obtenues par le satellite et les zones atteignables calculées au moyen desdits procédés. On donne ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation 5 préféré d'un procédé selon l'invention, en se référant aux figures 1 et 2. - La figure 1 est une vue schématique de trois zones atteignables déterminées au moyen d'un procédé selon l'invention, chaque zone se différenciant des deux autres zones par la probabilité d'atteinte associée, 10 - La figure 2 est une vue d'un écran de système de navigation, superposant un réseau routier à trois zones atteignables obtenues au moyen d'un procédé selon l'invention, Un procédé selon l'invention met en oeuvre un calculateur permettant de déterminer trois zones atteignables 1, 2, 3 par un véhicule électrique doté 15 d'un moteur électrique rechargeable, et un écran 5 permettant de faire apparaitre les trois zones 1, 2, 3. Le calculateur est couplé à un système de navigation de type GPS, et l'écran 5 sur lequel va apparaitre les zones 1, 2, 3 est constitué par l'écran 5 dudit système de navigation. Afin que ces zones 1, 2, 3 soient les plus représentatives possible d'une situation réelle, le 20 calculateur se fonde sur le véritable réseau routier 4 donné par le système de navigation, et montrant notamment les différents embranchements, carrefours, rues, routes et autres autoroutes. Pour calculer ces zones 1, 2, 3 le calculateur s'appuie sur l'algorithme de Dijkstra, qui a été développé à l'origine pour déterminer la distance la plus courte entre deux villes. Pour un 25 procédé selon l'invention, les villes sont remplacées par des noeuds 6, qui sont des points délimitant les deux extrémités d'un segment de route, et les kilomètres sont remplacés par des coûts, qui sont des paramètres représentatifs de la consommation énergétique du véhicule. En se référant à la figure 2, le résultat final d'un procédé selon l'invention apparait sous la forme 30 d'un affichage d'écran 5 sur lequel apparait le réseau routier constellé de noeuds 6, ledit réseau routier 4 représenté par les différentes voies et noeuds 6 associés, étant coloré au moyen de trois couleurs : le vert, le jaune et le rouge, le vert matérialisant la zone 1 la plus sûrement atteignable, et le rouge la zone 3 la moins sûrement atteignable, le jaune étant la couleur d'une zone intermédiaire 2 moyennement atteignable. Le procédé de détermination des zones atteignables 1, 2, 3 selon l'invention, comprend les étapes suivantes : - Une étape d'affectation de deux noeuds 6 d'extrémité à chaque segment de route dudit réseau routier 4 considéré, chaque noeud 6 matérialisant un point repéré par ses coordonnées dans l'espace. Le réseau routier 4 restitué par l'écran du GPS, montre ainsi un entrecroisement de routes jalonnées chacune par des noeuds 6. Concrètement, un noeud 6 est un rond élargi apparaissant clairement sur une route. - Une étape de choix d'un noeud d'origine correspondant à la position initiale du véhicule, et initialisation de tous les noeuds 6 apparaissant sur le réseau routier 4 considéré et apparaissant autour de ladite position initiale. - Une étape de calcul pour déterminer le coût nécessaire permettant d'aller d'un noeud 6 à un autre 6, en sélectionnant à chaque étape du calcul le noeud 6 correspondant au coût cumulé le plus faible, la méthode suivie par ledit calculateur se fondant sur l'algorithme de Dijkstra. - Une étape d'arrêt du calcul à chaque noeud 6 pour lequel le coût cumulé devient supérieur à un coût prédéterminé. - Une étape de détermination des trois zones atteignables 1, 2, 3. - Une étape d'affichage desdites zones 1, 2, 3 sur l'écran 5 sur lequel est déjà visible le réseau routier 4. En se référant à la figure 1, le procédé selon l'invention permet ainsi de tracer trois zones 1, 2, 3 atteignables se différenciant les unes des autres par le niveau énergétique restant. De cette manière, la zone 1 correspond à un niveau énergétique restant supérieur à 50% de la capacité maximale de la batterie, la zone intermédiaire 2 entourant ladite première zone 1 correspond à un niveau énergétique restant compris entre 50% et 30%, et la troisième zone 3 entourant la zone intermédiaire 2 correspond à un niveau énergétique restant compris entre 30% et 10%. Il est important de souligner que tous les points inclus dans une zone atteignable 1, 2, 3 peuvent être atteints avec un niveau énergétique restant par un véhicule partant de son point de départ et avançant toujours selon sensiblement la même direction. Préférentiellement la première zone 1 apparait en vert, la deuxième zone 2 en jaune et la troisième zone 3 en rouge. De cette manière, grâce à ces couleurs, le conducteur pourra se faire un avis immédiat, en un coup d'oeil, sur ses chances d'atteindre sa destination finale suivant la zone dans laquelle elle se trouve. La forme des zones atteignables 1, 2, 3, est largement fonction de la configuration du réseau routier 4 considéré. En se référant à la figure 2, les zones atteignables 1, 2, 3 apparaissent sur l'écran sous forme de couleur. Plus précisément, c'est le réseau routier 4 doté de ses noeuds 6 et de ses différentes voies qui se teinte en vert, jaune et rouge. De cette manière, le conducteur a une approche concrète de ces zones atteignables 1, 2, 3, en ayant la possibilité d'y associer des noms de rue ou d'avenue. Selon une version améliorée d'un procédé selon l'invention, si la destination entrée par le conducteur dans le système de navigation s'avère être en dehors des limites de la zone atteignable 1, 2, 3, le calculateur impliqué dans le procédé selon l'invention, indique l'emplacement d'une station de recharge de courant située dans ladite zone atteignable 1, 2, 3 ainsi que le trajet associé pour la rejoindre dans les meilleures conditions. Selon une autre version de ce procédé, toujours dans le cas où la destination finale serait inatteignable, le calculateur peut indiquer au choix, soit un hôtel ou une cabine téléphonique publique, situé dans la zone atteignable. Enfin, selon une autre version améliorée d'un procédé selon l'invention, si la destination finale est inatteignable par rapport aux zones 1, 2, 3, calculées, l'écran 5 affiche instantanément une indication appropriée, reconnaissable sans ambiguïté, qui pourrait par exemple être matérialisée par un triangle rouge qui clignote. Le calcul d'une zone atteignable, ou de plusieurs zones 1, 2, 3 5 atteignables avec un niveau énergétique associé, permet de mieux assister un conducteur dans le contrôle et la gestion de son autonomie de charge, en lui permettant notamment d'éviter de tomber en panne pour un défaut de réserve de charge. Un procédé selon l'invention est pleinement efficace s'il est associé à un système de navigation usuel, car les zones peuvent non seulement 10 s'afficher directement sur l'écran 5 dudit système sans avoir recours à un deuxième écran spécifique, mais elles apparaissent simultanément avec le réseau routier indiqué par ledit système de navigation, les rendant plus concrètes et donc plus utiles audit conducteur. Le calcul est régulièrement remis à jour lorsque le véhicule roule, pour 15 tenir compte notamment de la baisse de la réserve énergétique au cours de ce roulage. En effet, pour un point de départ donné, les calculs sont effectués en fonction de la réserve énergétique présente dans le véhicule au niveau de ce point de départ. Le contour des zones s'affine de plus en plus lorsque le véhicule roule. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'au moins une zone atteignable (1, 2, 3) par un véhicule, ledit procédé mettant en oeuvre un calculateur et un écran (5), et prenant en compte le réseau routier (4), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes, - une étape d'affectation de deux noeuds (6) d'extrémité à chaque segment de route dudit réseau routier (4) considéré, chaque noeud (6) matérialisant un point repéré par ses coordonnées dans l'espace, - une étape de choix d'un noeud (6) d'origine correspondant à la position initiale du véhicule, et initialisation de tous les noeuds apparaissant sur le réseau routier (4) autour de ladite position initiale, - une étape de calcul pour déterminer le coût nécessaire pour aller d'un noeud à un autre, en sélectionnant à chaque étape du calcul le noeud (6) correspondant au coût cumulé le plus faible, la méthode suivie par ledit calculateur se fondant sur l'algorithme de Dijkstra, - une étape d'arrêt du calcul à chaque noeud (6) pour lequel le coût cumulé devient supérieur à un coût prédéterminé, - une étape de détermination d'au moins une zone atteignable (1, 2, 3). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de calcul du coût pour passer d'un noeud (6) à un noeud voisin (6) dépend de la vitesse estimée du véhicule sur le segment situé entre lesdits noeuds (6). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape du calcul du coût pour passer d'un noeud (6) à un noeud voisin (6), comporte unesous-étape d'estimation de la vitesse du véhicule à partir d'au moins un paramètre choisi dans le groupe comprenant la longueur du segment, sa pente, son rayon de courbure, et le type de route considéré. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'affichage sur l'écran (5) de chaque zone atteignable (1, 2, 3) en surimpression sur le réseau routier (4) déjà présent sur l'écran (5). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape d'affichage (5) fait apparaitre la localisation des différentes stations d'approvisionnement énergétique. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de guidage du conducteur vers une station d'approvisionnement énergétique située dans la zone (1, 2, 3) atteignable, si le niveau de réserve énergétique est inférieur à une valeur seuil. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'étape de détermination d'au moins une zone atteignable (1, 2, 3) permet de déterminer plusieurs zones (1, 2, 3), associées chacune à un niveau d'énergie restant. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de détermination d'au moins une zone atteignable (1,2,3), permet de déterminer une première zone (1) correspondant à un niveau énergétique restant supérieur à 50% de la capacité maximale de la batterie, une deuxième zone (2) intermédiaire située autour de la première zone et correspondant à un niveau énergétique restant compris entre 50% et 30%, et une troisième zone (3) placée autour de la deuxième zone intermédiaire et correspondant à un niveau énergétique restant compris entre 30% et 10%. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape d'affichage permet de visualiser la première zone en vert, la deuxième zone intermédiaire en jaune et la troisième zone en rouge. 10.Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'étape d'affichage est réalisée au moyen de l'écran d'un système de navigation usuel.