Brevet FR3073961A1 — publié le 20190524

INTEGRATION D'UNE DETECTION DE PROFIL DE ROUTE DANS UN CONTRÔLE DE SUSPENSION ACTIVE DE VEHICULE L'invention a trait au domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement au domaine des suspensions actives de véhicules automobiles. Par suspension active, on entend une suspension dont au moins un paramètre, comme par exemple le niveau d'amortissement, peut être commandé de manière dynamique alors que le véhicule se déplace. Le document de brevet publié FR 1 200 704 divulgue un principe de suspension hydraulique active où le profil de la route à l'avant d'au moins une des roues avant du véhicule est détecté et l'information relative à ce profil est transmise avec un retard proportionnel à la vitesse du véhicule à une vanne de contrôle de la suspension de manière à ce que la suspension anticipe les irrégularités de la route. Ce document date cependant de 1957. Les moyens de détection du profil de la route sont du type radar et les signaux produits sont des variations de tension transmises par un transformateur. La correction temporelle, ou retard, du signal est assurée par des moyens électromécaniques sujets à défaillances. Le signal est par ailleurs transmis directement à la vanne de contrôle sans traitement particulier. Le document de brevet publié US 9,662,955 B2 divulgue également une suspension active pour véhicule tout-terrain. Une caméra située à l'avant du véhicule prend des images de la route ou du terrain à l'avant du véhicule, ces images étant alors analysées pour y détecter des variations de relief et ainsi modifier les réglages de la suspension via une unité de contrôle électronique. Cette dernière comprend de manière préférentielle des tables de consultation constituées de plusieurs paramètres de réglage de la suspension en fonction de reliefs types. Cet enseignement est intéressant dans son principe mais manque de détailler son implémentation, notamment au niveau du traitement des images de la caméra et de l'interface entre la caméra et l'unité de contrôle de la suspension. L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer un contrôle de suspension active en fonction du profil de la route qui soit 2 efficace et facile à mettre en oeuvre d'un point de vue des algorithmes et d'un point de vue du matériel électronique nécessaire. L'invention a pour objet un procédé de contrôle d'une suspension active d'un véhicule automobile, comprenant les actions suivantes : détection du profil 5 longitudinal de la route à l'avant du véhicule ; contrôle de la suspension en fonction du profil longitudinal détecté de la route ; remarquable en ce que le procédé comprend, en outre, l'action intermédiaire suivante : modélisation d'un comportement anticipé du véhicule sur la base du profil longitudinal détecté de la route et sur la base de mesures de débattement de la suspension ; et en ce que 10 l'action de contrôle de la suspension est fonction du comportement anticipé du véhicule. L'action intermédiaire est entendue comme ayant lieu entre l'action de détection du profil longitudinal de la route et l'action de contrôle de la suspension. Par suspension, on entend la suspension des roues d'au moins un essieu, 15 avantageusement des deux essieux du véhicule. Par suspension active, on entend une suspension dont au moins un paramètre, tel que le niveau d'amortissement, peut être ajusté de manière dynamique lorsque le véhicule se déplace. La détection du profil longitudinal de la route à l'avant du véhicule peut être réalisée 20 par un capteur sur le véhicule, comme par exemple un capteur acoustique et/ou un capteur optique (laser, lidar, caméra,...). Elle peut également être réalisée par une information fournie par un véhicule précédent, par l'infrastructure environnante et/ou par un réseau, tel qu'un réseau d'information routière via GPS. GPS est l'acronyme de « Global Positioning System » signifiant un système mondial de positionnement 25 ou géo-positionnement par satellite. Selon un mode avantageux de l'invention, l'action de modélisation du comportement anticipé comprend le calcul d'efforts anticipés sur la suspension, de positions anticipées des centres des roues du véhicule, et/ou de débattements anticipés de la suspension ; et l'action de contrôle de la suspension comprend une modification des 3 amortissements et/ou des raideurs de la suspension, apte à compenser lesdits efforts, positions et/ou débattements. Selon un mode avantageux de l'invention, l'action de modélisation du comportement anticipé comprend le calcul de vitesses anticipées de pompage, roulis et/ou tangage 5 du véhicule ; et l'action de contrôle de la suspension comprend une régulation de la position verticale du véhicule sur la base desdites vitesses. Selon un mode avantageux de l'invention, l'action de modélisation du comportement anticipé comprend le calcul de vitesses anticipées de débattement de la suspension ; et l'action de contrôle de la suspension comprend une gestion des 10 chocs sur base desdites vitesses. Selon un mode avantageux de l'invention, l'action de détection du profil longitudinal de la route comprend la production d'un signal temporel représentatif du profil longitudinal de la route. Selon un mode avantageux de l'invention, le signal temporel représentatif du profil 15 longitudinal de la route comprend des valeurs discrètes de la hauteur du profil espacées par un intervalle de temps inférieur ou égal à 10ms et/ou supérieur ou égal à 2ms. Selon un mode avantageux de l'invention, le signal temporel représentatif du profil longitudinal de la route est envoyé par paquets dans un bus de données du type 20 CAN du véhicule. CAN est l'acronyme de « Control Area Network ». Un bus de données du type CAN est un bus système série très répandu, notamment dans l'automobile, normalisé avec la norme ISO 11898. Le format des paquets est avantageusement adapté aux caractéristiques du signal temporel représentatif du profil longitudinal de la route. 25 Selon un mode avantageux de l'invention, les actions de modélisation du comportement anticipé et de contrôle de la suspension sont réalisées sur une unité de contrôle électronique connectée électriquement au bus de données. Selon un mode avantageux de l'invention, l'action de détection du profil longitudinal de la route comprend une prise d'images de la route au moyen d'une caméra, et une 4 analyse desdites images sur deux bandes de roulement des deux roues avant du véhicule, lesdites bandes étant déterminées en prenant en compte l'angle de braquage et la vitesse du véhicule. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant : une 5 suspension active ; des moyens de détection du profil longitudinal de la route à l'avant du véhicule ; une unité de contrôle de la suspension active en fonction du profil longitudinal détecté de la route ; remarquable en ce que les moyens de détection et l'unité de contrôle comprennent des algorithmes aptes à exécuter un procédé selon l'invention. 10 Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent l'intégration de détection du profil longitudinal de la route à moindre coût et de manière simplifiée. En effet, le fait de modéliser le comportement du véhicule sur base du profil longitudinal détecté de la route permet de fournir des signaux relatifs à l'état dynamique de la suspension, potentiellement anticipés, dans un format qui 15 correspond au format des signaux d'entrée de fonctions de gestion de suspension active classiques. En d'autres termes, ces fonctions classiques et connues ne requièrent que peu ou pas d'adaptation, ce qui permet d'implémenter une gestion d'anticipation du profil longitudinal de la route à moindre coût et de manière modulaire, c'est-à-dire en utilisant des modules de gestion commercialement 20 disponibles. La gestion des signaux de détection du profil longitudinal de la route suivant l'invention permet également d'utiliser un bus de données du type CAN classique et des moyens de détection aux performances limitées et donc à un coût limité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux 25 compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une représentation schématique d'un véhicule équipé d'une suspension active, conforme à l'invention ; - La figure 2 est une représentation schématique d'un véhicule pourvu de moyens optiques de détection du profil de la route, conformément à 30 l'invention ; 5 - La figure 3 est une représentation schématique des points de lecture d'un obstacle sur le profil de la route ; - La figure 4 est une représentation schématique de l'architecture du contrôle de la suspension active, conforme à l'invention. 5 La figure 1 illustre un véhicule 2 équipé d'une suspension active 4, la suspension et le véhicule étant conformes à l'invention. La suspension active 4 comprend, classiquement, quatre amortisseurs pilotés 6 reliés électriquement à une unité de contrôle 8. L'unité de contrôle peut en effet commander individuellement, pour chacune des roues, le niveau d'amortissement, 10 en attaque (c'est-à-dire en compression) et/ou en détente. Chacun des amortisseurs 6 comprend avantageusement un capteur d'enfoncement de l'amortisseur, renseignant sur les débattements des quatre roues, et ce individuellement. Des accéléromètres (non représentés) peuvent être prévus sur la caisse du véhicule. La suspension 4 est configurée pour commander le niveau d'amortissement des 15 quatre roues en fonction notamment de la détection du profil de la route, conformément à ce qui va être décrit en relation avec les figures 2 à 4. La figure 2 illustre le véhicule 2 évoluant sur une route 10 présentant une variation de profil 12, telle qu'un ralentisseur. Cette zone de variation du profil de la route peut être détectée par des moyens optiques, tels qu'une caméra 14, disposée à l'avant 20 du véhicule et configurée pour détecter le profil de la route. Des images de la route sont prises de manière récurrente, à une fréquence donnée, comme par exemple à une fréquence de 18 images par seconde, c'est-à-dire toutes les 55ms. Afin d'obtenir des points du profil de la route davantage rapprochés, une série de points 20 le long du profil peuvent être détectés dans une même image. Cela signifie alors 25 que le premier point 20 est à une distance donnée d et que les points suivants sont espacés d'un intervalle de temps donné inférieur à l'intervalle de temps entre deux images, comme par exemple 10ms. Cela signifie que la distance, exprimée en unité de longueur, entre deux points voisins, varie avec la vitesse du véhicule. La distance d est avantageusement de l'ordre de 5m. Elle est avantageusement supérieure à 2m 30 et/ou inférieure à 20m. 6 Le profil de la route est avantageusement détecté sur deux bandes de roulement situées à l'avant des deux roues avant du véhicule. La caméra 14 est disposée en haut du pare-brise, sur la face intérieure. La figure 3 illustre schématiquement la détection du premier des points 20 du profil 5 12 de la route 10, sur une des bandes de roulement 16. On peut observer qu'une série de points 18 à la surface de la bande de roulement, à une distance d du véhicule, sont identifiés. Plus spécifiquement, ce sont les hauteurs ou composantes suivant une direction verticale z des points et leurs distances par rapport à la roue correspondante qui sont utiles. Lorsque la distance d est une constante 10 correspondant à une longueur, seules les composantes verticales sont récoltées et transmises. A l'inverse, si la distance d est exprimée en fonction de la vitesse du véhicule, comme par exemple exprimée en secondes, celle-ci pourra être associée à la composante verticale et ainsi transmise à l'unité de contrôle. Plus spécifiquement encore, une série de points 18 peuvent être considérés, répartis de manière 15 homogène sur la largeur de la bande, et une valeur moyenne correspondant au point 20 en est déduite. Avantageusement, le nombre de points 18 est tel que la distance entre deux points voisins est inférieure ou égale à lOmm. La bande de roulement est avantageusement de la même largeur que la roue correspondante, voire un peu plus large que la roue en question typiquement de 10%. Cela permet de tenir compte de 20 l'erreur de positionnement de la lecture et des variations de trajectoire du conducteur entre le moment de l'émission et le moment du franchissement. Il est entendu que ce qui vient d'être décrit s'applique également aux autres points 20 situés successivement plus en avant à une distance correspondant à un intervalle de temps tel que 10ms multiplié par la vitesse du véhicule. Plus précisément, la 25 distance entre le point 20 à la distance d du véhicule (c'est-à-dire le plus à gauche) et le point 20 le plus éloigné du véhicule (c'est-à-dire le plus à droite), sur la même image, est l'intervalle de temps entre deux images multiplié par la vitesse du véhicule afin de produire, avec plusieurs images successives, une série de points équidistants d'un intervalle de temps donné inférieur à l'intervalle de temps entre 30 deux images successives. La figure 4 illustre de manière schématique l'architecture du contrôle de la suspension. La caméra 14 et son circuit électronique, représentés de manière 7 schématique, sont connectés électriquement au bus de données 22 du type CAN du véhicule. Il s'agit d'un bus série multiplexé couramment utilisé sur les véhicules automobiles. Plus particulièrement, les informations relatives aux points du profil de la route sont envoyées par paquets, en l'occurrence par paquets de 7 points toutes 5 les 55ms. Ces paquets sont alors transmis par le bus CAN à l'unité de contrôle 8 de la suspension, qui est elle aussi reliée électriquement audit bus. Les points représentatifs du profil de la route parvenant à l'unité de contrôle présentent ainsi un intervalle de temps constant, en l'occurrence de 10ms. Ce signal peut être reconditionné par l'unité de traitement 26 de manière à obtenir un plus grand 10 échantillonnage, comme par exemple 1 point toutes les 2ms. Dans cette unité de traitement 26, une gestion de premier niveau du dysfonctionnel peut être réalisée. Par ailleurs, le temps de traitement de ces opérations peut faire l'objet d'une première correction d'avance en fonction de la vitesse du véhicule. Le module 26 produit ainsi des profils de route anticipés 28 comme données 15 d'entrée à un module 30 de modélisation de comportement anticipé du véhicule. Des mesures 32 de débattement de la suspension sont également entrées dans le module de modélisation 30. Ces mesures sont réalisées sur les amortisseurs 6 représentés à la figure 1, ou entre la roue et la caisse. Le module de modélisation 30 est alors configuré pour calculer des signaux anticipés qui vont alors être utilisés par 20 les fonctions 34, 36 et 38. Avantageusement, le module de modélisation 30 utilise un modèle de véhicule à 10 degrés de liberté, se décomposant comme suit : 6 degrés de liberté pour les mouvements de la caisse du véhicule (x, y, z, 0, (I), Y) et 4 degrés de liberté pour chacune des roues. Chaque roue est modélisée comme une masse non suspendue 25 associée à une raideur et amortissement et reliée à la caisse par une raideur de suspension et un amortissement de suspension. Le profil de route est lu comme une composante verticale en base de pneumatique. Dans une variante de conception, le pneumatique intègre la prise en compte du décollement de la chaussée. Dans une variante de conception, le pneumatique intègre une représentation 2D de façon à 30 gérer un contact pneumatique-sol linéique et prendre en compte les effets de la valeur en z sur la position du point de contact. Dans une variante de conception, le 8 pneumatique intègre la prise en compte d'une raideur non linéaire et un amortissement non linéaire. Le module de modélisation 30 calcule et fournit des signaux anticipatifs 40 de la suspension, plus particulièrement les efforts anticipés au niveau de la suspension 5 40.1, les positions anticipées des centres des roues 40.2 et les débattements anticipés de la suspension 40.3. Ces signaux sont transmis à une fonction 34 de compensation des raideurs en vue de commander le niveau d'amortissement de la suspension. Le module de modélisation 30 peut également calculer et fournir des signaux 42 10 relatifs aux vitesses anticipées de pompage, de roulis et/ou de tangage de la caisse du véhicule. Ces signaux sont alors utilisés par la fonction 36 de contrôle de la position de la caisse du véhicule, couramment appelée « skyhook », c'est-à-dire un modèle de régulation de la position verticale du véhicule fondé sur un amortisseur imaginaire auquel l'objet serait suspendu. Un tel modèle est en soi connu de 15 l'homme de métier. Les débattements anticipés de la suspension 40.3, plus précisément leurs vitesses anticipées, peuvent également être utilisés par une fonction 38 de gestion des chocs ou percussions. Les trois fonctions susmentionnées, à avoir la fonction de compensation des 20 raideurs 34, la fonction de contrôle de position de la caisse du véhicule 36 (skyhook) et la fonction de gestion des chocs 38 sont en soi connues de l'homme de métier. L'utilisation du module de modélisation présente l'avantage de fournir à ces fonctions des signaux relatifs au véhicule directement exploitables par ces fonctions, c'est-à-dire correspondant au format des signaux d'entrée classiques de ces 25 fonctions. En d'autres termes, les algorithmes de ces fonctions peuvent être utilisés moyennant peu ou pas de modifications tout en intégrant des signaux d'état anticipé, REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'une suspension (4) d'un véhicule automobile (2), comprenant les actions suivantes : - détection (14, 26) du profil longitudinal (12) de la route (10) à l'avant du véhicule (2) ; - contrôle (34, 36, 38) de la suspension (4) en fonction du profil longitudinal détecté (20) de la route ; caractérisé en ce que le procédé comprend, en outre, l'action intermédiaire suivante : - modélisation (30) d'un comportement anticipé du véhicule (40, 42) sur la base du profil longitudinal détecté (20) de la route (10) et sur la base de mesures de débattement de la suspension (32) ; et en ce que l'action de contrôle de la suspension (34, 36, 38) est fonction du comportement anticipé du véhicule (40, 42). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'action de modélisation (30) du comportement anticipé (40, 42) comprend le calcul d'efforts anticipés sur la suspension (40.1), de positions anticipées des centres des roues du véhicule (40.2), et/ou de débattements anticipés de la suspension (40.3) ; et l'action de contrôle de la suspension (34, 36, 38) comprend une modification (34) des raideurs de l'amortissement et/ou de la raideur de la suspension apte à compenser lesdits efforts, positions et/ou débattements. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'action de modélisation (30) du comportement anticipé (40, 42) comprend le calcul de vitesses anticipées de pompage, roulis et/ou tangage du véhicule (42) ; et l'action de contrôle de la suspension (34, 36, 38) comprend une régulation (36) de la position verticale du véhicule sur la base desdites vitesses. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'action de modélisation (30) du comportement anticipé (40, 42) comprend le calcul de vitesses anticipées de débattement de la suspension (40.3) ; et l'action de 10 contrôle de la suspension (34, 36, 38) comprend une gestion des chocs (38) sur base desdites vitesses. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'action de détection du profil longitudinal de la route (14, 26) comprend la production 5 d'un signal temporel représentatif du profil (12) de la route (10). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le signal temporel représentatif du profil longitudinal de la route comprend des valeurs discrètes (20) de la hauteur du profil espacées par un intervalle de temps inférieur ou égal à 10ms et/ou supérieur ou égal à 2ms. 10 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le signal temporel représentatif du profil longitudinal de la route est envoyé par paquets dans un bus de données du type CAN (22) du véhicule (2). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les actions de modélisation (30) du comportement anticipé (40, 42) et de contrôle (34, 36, 15 38) de la suspension sont réalisées sur une unité de contrôle électronique (8) connectée électriquement au bus de données (22). 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'action de détection du profil longitudinal de la route (14, 26) comprend une prise d'images de la route au moyen d'une caméra (14), et une analyse desdites 20 images sur deux bandes de roulement (16) des deux roues avant du véhicule (2), lesdites bandes étant déterminées en prenant en compte l'angle de braquage et la vitesse du véhicule. 10. Véhicule automobile (2) comprenant : - une suspension active (4) ; 25 - des moyens de détection (14) du profil longitudinal (12) de la route (10) à l'avant du véhicule (2) ; - une unité de contrôle (8) de la suspension active (4) en fonction du profil longitudinal détecté de la route ; 11 caractérisé en ce que les moyens de détection (14) et l'unité de contrôle (8) comprennent des algorithmes aptes à exécuter un procédé selon l'une des revendications 1 à 9.