Brevet FR3082334A1 — publié le 20191213

Dispositif et procédé de suivi de la pollution des véhicules automobiles L'invention concerne un nouveau dispositif et un nouveau procédé pour suivre et afficher la pollution émise par les véhicules à moteur en particulier les véhicules à moteur thermique. Etat de la technique Du fait du réchauffement climatique et de la détérioration de la qualité de l'air -dans un grand nombre de zones urbaines de la planète, les pouvoirs publics de la majorité des pays cherchent à limiter les polluants atmosphériques émis par les véhicules automobiles. Cela se traduit par une pluralité de solutions principalement administratives, comme par exemple la circulation alternée des véhicules en fonction de leur plaque d'immatriculation. En France, une autre solution réside dans la vignette dite « Crit'Air », qui consiste à classer les véhicules en fonction de leur pollution potentielle dans des conditions d'usage normalisées, à leur attribuer des vignettes de couleur représentatives de leur niveau de pollution potentielle, et à interdire la circulation dans certaines zones et à certains horaires, aux véhicules assortis de certaines vignettes « Crit'air ». En effet, la vignette de couleur collée sur le parebrise permet une reconnaissance visuelle rapide de la classe de pollution du véhicule, et permet d'inciter les conducteurs à respecter les restrictions de circulation qui leur sont imposées. Ainsi, lorsqu'un système de Zone de Circulation Restreinte (notée « ZCR ») est mis en place, la municipalité concernée peut décider d'exclure certaines classes de véhicules parmi les plus polluants afin de lutter contre la pollution environnementale et inciter les usagers à acquérir des véhicules moins polluants. Ce type de zone ZCR est valable en continu, et les règlementations en vigueur sont renforcées chaque année. Un autre type de zone, dite Zone de Protection de l'Air (notée « ZPA »), est uniquement activé en cas de pic de pollution. Tous ces systèmes administratifs connus présentent un inconvénient majeur, dans la mesure où ils se focalisent sur la pollution potentielle, et non sur la pollution réelle. En cela, ils méconnaissent des faits importants, comme par exemple la fait qu'un 2 véhicule à priori très polluant mais qui roule peu ou pas, pollue en définitive moins qu'un véhicule à priori moins polluant mais qui circule beaucoup. Autrement dit, les systèmes connus ne tiennent pas compte du mode de conduite de l'usager (éco-conduite ou pas) et de la distance parcourue, et donc en définitive de la 5 quantité réelle de polluants émise par un véhicule au cours de son trajet. Il en résulte des aberrations qui défient le bon sens. Par exemple, un véhicule peut ne pas avoir le droit de circuler dans une zone règlementée, alors qu'il n'est prévu d'effectuer qu'un trajet très court dans cette zone avant d'en ressortir. Inversement, un véhicule autorisé à circuler dans une ZCR car classé 10 comme moins polluant peut quant à lui rouler sans limite de kilométrage dans la même zone. Suivant la distance parcourue et les niveaux de pollution respectifs, le total des polluants émis peut être nettement supérieur dans le deuxième cas de figure. Les systèmes en place basés sur des niveaux de pollution potentielle ne sont donc pas satisfaisants dans l'optique de réduire la pollution de l'air. 15 But de l'invention Le but général de l'invention est par conséquent de proposer un procédé et un dispositif capables de pallier les inconvénients des systèmes connus, à savoir un procédé 20 et un dispositif améliorés basés sur la prise en compte de la pollution réellement émise par un véhicule dans une zone à circulation restreinte.Un autre but de l'invention est de proposer un système très économique et facile à mettre en oeuvre. Un autre but de l'invention est de proposer un système permettant d'afficher à destination de l'extérieur du véhicule, par exemple à destination des forces de l'ordre, la 25 quantité réelle de polluants émise lors de la circulation dans une zone de circulation règlementée. Résumé de l'invention 30 3 Par « pollution » au sens de la présente demande, on entend en premier lieu la pollution de l'air atmosphérique, sans que cet exemple ne soit limitatif. En effet, l'invention peut être mise en oeuvre dans d'autres cadres de pollutions ou de nuisances, à condition de remplacer les capteurs de pollution par d'autres capteurs de nuisances. 5 A titre de simplification, l'invention sera plus particulièrement décrite dans son application à la réduction de la pollution atmosphérique (CO2, NOx, particules fines, etc) par les véhicules à moteur thermique. Dans son principe, l'invention consiste à définir des crédits à polluer pour chaque véhicule, à mesurer ou estimer la pollution réelle de chaque véhicule lors de leur 10 circulation dans les ZCR, et à afficher en temps réel un niveau de crédit à polluer des véhicules polluants, afin d'en déduire l'autorisation ou l'interdiction de circuler dans une ZCR. Il est donc nécessaire de prévoir des moyens pour mesurer ou estimer la pollution réelle émise par un véhicule dans une zone règlementée, et un moyen pour afficher pour 15 chaque véhicule le solde des crédits à polluer. L'invention a par conséquent pour objet un dispositif de détermination et d'affichage de la quantité de polluants émis par un véhicule thermique, en particulier lors de son fonctionnement dans une zone de circulation règlementée (ZCR), caractérisé en ce qu'il comporte : 20 un moyen de détermination des émissions de polluants pendant la circulation du véhicule, pendant une période donnée ; un moyen de géolocalisation du véhicule ; un microcontrôleur recevant en entrée les données de géolocalisation et les données relatives aux émissions de polluants, et un microprogramme associé 25 au microcontrôleur et configuré pour calculer le cumul des émissions de polluants pendant que le véhicule est en fonction dans une zone à circulation règlementée; un moyen d'affichage dudit cumul d'émission de polluants. 4 Selon un mode de réalisation, le moyen de détermination des émissions de polluants comporte un capteur de pollution placé sur la ligne d'échappement du véhicule et configuré pour transmettre au microcontrôleur une mesure directe des polluants émis. Selon une variante de réalisation, le moyen de détermination des émissions de 5 polluants comporte un capteur de consommation de carburant apte à déterminer les émissions de polluants de façon indirecte, à partir de la quantité de carburant consommé et des équations de la réaction de combustion. Selon une autre variante de réalisation, la détermination du cumul des émissions est réalisée de façon indirecte par le microcontrôleur à partir des émissions normalisées 10 du véhicule préalablement mémorisées dans une mémoire du dispositif, et de la durée de fonctionnement du véhicule ou de la distance parcourue par le véhicule dans une zone à circulation règlementée. De façon avantageuse, le moyen d'affichage est un afficheur rémanent qui conserve son affichage même en l'absence d'alimentation électrique ou à la coupure du 15 moteur du véhicule, notamment un afficheur de type papier électronique, dit « E-Paper » en terminologie anglo-saxonne, qui ne nécessite pas de rétroéclairage et permet un affichage rémanent de qualité avec une très faible consommation de courant électrique. De préférence, le moyen d'affichage est configuré pour afficher les informations relatives à l'émission de polluants, vers l'intérieur du véhicule, vers l'intérieur et vers 20 l'extérieur du véhicule, ou vers l'intérieur et l'extérieur du véhicule. Le dispositif selon l'invention est alimenté en courant électrique par une batterie, qui peut être connectée à une cellule photovoltaïque à des fins de recharge. Afin de pouvoir communiquer avec l'extérieur, le dispositif est pourvu d'une ou de plusieurs interfaces de communication, notamment radiofréquence, pour permettre le 25 chargement des informations relatives à des crédits de pollution et à des zones règlementées. Cesinterfaces de communication radiofréquence sont configurées pour permettre la lecture des informations relatives au cumul des émissions polluantes par des tiers autorisés équipés de lecteurs externes. 30 Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif selon l'invention se présente sous la forme d'un boitier de faible épaisseur, au format d'une étiquette, destiné à être 5 posé ou collé à l'intérieur du parebrise du véhicule, avec une surface d'affichage tournée vers le conducteur, et de préférence une seconde surface d'affichage tournée vers l'extérieur du véhicule. Mais selon un autre mode de réalisation, certains des composants du dispositif (à 5 l'exception du moyen d'affichage rémanent vers l'extérieur du véhicule) peuvent être déportés dans un terminal de communication mobile, par exemple un téléphone intelligent ou smartphone, pourvu d'une application logicielle permettant de calculer et d'afficher le cumul de pollution du véhicule, en relation avec les zones à circulation réglementée. Ces terminaux comportent par défaut un moyen de géolocalisation, un 10 processeur capable d'exécuter une multitude d'applications, et un écran d'affichage. L'invention a également pour objet un procédé de suivi de la pollution émise par un véhicule automobile à l'aide d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes consistant à : - transmettre au dispositif des données relatives à un crédit à polluer et des 15 données de localisation de zones à circulation règlementée ; déterminer si le véhicule est en fonction dans une zone à circulation règlementée ; - dans l'affirmative, déterminer en temps réel le cumul des polluants émis par le véhicule pendant sa circulation dans la zone à circulation règlementée ; 20 - comparer en temps réel le cumul des polluants émis, avec le crédit à polluer ; - émettre une alerte lorsque le cumul des polluants émis atteint la valeur du crédit à polluer. D'autres caractéristiques et avantages de "invention apparaîtront à la lecture de la 25 description détaillée et des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation du dispositif d'affichage selon l'invention ; - la figure 2 représente un organigramme du programme régissant le fonctionnement du dispositif selon la figure 1 ; 30 la figure 3 représente un exemple d'organigramme de gestion et de mise à jour des crédits à polluer du véhicule. Description détaillée On se réfère à la Figure 1 qui montre les différents blocs fonctionnels composant s le dispositif 1 selon l'invention. Celui-ci comporte un microcontrôleur 2 pourvu d'un microprogramme dont le fonctionnement est détaillé en relation avec les figures 2 et 3. Le microcontrôleur est connecté à une pluralité de circuits périphériques, dont certains sont indispensables, d'autres optionnels. Le microcontrôleur 2 est alimenté en courant électrique par une batterie 9, qui 10 peut éventuellement être connectée à une cellule photovoltaïque 10 à des fins de recharge. De façon indispensable, le microcontrôleur 2 possède une entrée recevant une information relative à l'émission réelle de pollution par le véhicule. Cette information est par exemple délivrée par un capteur de pollution 6 dont la sortie est connectée à l'entrée 15 précitée du microcontrôleur. Selon le degré de sophistication souhaité, le capteur de pollution peut être un capteur placé dans la ligne d'échappement des gaz de combustion du véhicule, ce qui donne des valeurs captées de façon directe en temps réel et en fonction de l'émission instantanée des gaz polluants. Mais le capteur de pollution 6 peut aussi être remplacé par un capteur 20 de consommation 7 apte à déterminer les émissions de polluants de façon indirecte, à partir des régimes moteur et des caractéristiques d'émission préenregistrées du moteur. Ces capteurs de pollution ou de consommation sont connus en tant que tels et ne seront pas davantage décrits. Une autre mesure indirecte consiste à mesurer la consommation en carburant par un débitmètre 25 placé sur une durite d'alimentation en carburant, ou dans le réservoir, pour ensuite en déduire les polluants générés, à partir des équations de la réaction de combustion. En variante supplémentaire, la détermination du cumul des émissions est réalisée de façon indirecte par le microcontrôleur à partir des émissions normalisées du véhicule préalablement mémorisées dans une mémoire du 30 dispositif, et de la durée de fonctionnement du véhicule ou de la distance parcourue par le véhicule dans une zone à circulation règlementée. 6 7 Le dispositif 1 selon l'invention comporte aussi nécessairement un capteur de géolocalisation 5, apte à alimenter le microcontrôleur 2 avec une information de géolocalisation du véhicule pour pouvoir déterminer si le véhicule en fonctionnement se trouve dans une zone règlementée comme une zone ZCR, ou dans une zone non 5 règlementée. Le capteur 5 peut être un capteur GPS (acronyme pour « Global Positioning System »), ou de plus en plus, un capteur apte à capter les signaux du système de localisation GALILEO. Le dispositif 1 comporte en outre un afficheur 8 capable d'afficher les résultats du traitement effectué par le microcontrôleur 2. Si des crédits de pollution sont attribués au 10 véhicule, l'afficheur permettra par exemple d'afficher en temps réel le solde des crédits à polluer restants, afin que l'automobiliste (et éventuellement les forces de l'ordre) puisse savoir en temps réel s'il lui reste des crédits de pollution à utiliser. De façon avantageuse, l'afficheur 8 peut être un afficheur rémanent qui conserve son affichage même en l'absence d'alimentation électrique, à la coupure du moteur. De 15 tels afficheurs existent par exemple sous la forme de papier électronique ou « E-Paper », ils sont caractérisés par une bonne qualité d'image rémanente et une consommation électrique très faible. Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif 1 selon l'invention se présente sous la forme d'un boitier de faible épaisseur destiné à être posé ou collé à 20 l'intérieur du parebrise du véhicule, avec une surface d'affichage tournée vers le conducteur, et de préférence une seconde surface d'affichage tournée vers l'extérieur du véhicule afin que les autorités puissent aisément vérifier la situation des émissions polluantes du véhicule. Selon une variante de réalisation, le dispositif 1 est pourvu d'une ou de plusieurs 25 interfaces de communication radiofréquence, par exemple une interface de type « Bluetooth » et/ou une interface de type NFC (acronyme pour Near Field Communication »), afin que les tiers autorisés équipés de lecteurs externes puissent prélever et lire les informations relatives aux émissions polluantes du véhicule. Bien entendu, par extension, le dispositif selon l'invention, grâce à la présence d'un 30 afficheur, pourrait également servir à afficher d'autres informations utiles dans le contexte d'un véhicule: affichage des tickets de parking, des attestations d'assurance, etc... 8 En variante de la réalisation du dispositif selon l'invention sous la forme d'un boitier à coller sur le parebrise du véhicule, il sera possible d'intégrer les composants du dispositif tels que représentés en figure 1, directement dans le véhicule, avec un affichage intégré au tableau de bord, et le cas échéant, une projection des informations affichées 5 également sur le parebrise du véhicule pour permettre leur vision à partir de l'extérieur du véhicule. Selon une autre variante de réalisation, certains des composants du dispositif, comme le moyen de géolocalisation (5) du véhicule, le processeur microcontrôleur (2) et le microprogramme associé au microcontrôleur ainsi qu'un moyen d'affichage (8) du 10 cumul d'émission de polluants peuvent être intégrés dans un terminal de communication mobile, notamment un smartphone. En référence à la figure 2, on décrit l'organigramme de fonctionnement du logiciel de pilotage intégré au dispositif 1 et mis en oeuvre par le microcontrôleur 2. On suppose que les zones à circulation réglementées et les crédits à polluer ont 15 été préalablement mémorisés dans une mémoire du dispositif 1, par exemple à sa mise en service. Ces informations peuvent aisément être transmises au dispositif 1 selon l'invention par l'intermédiaire d'une carte à puce à insérer dans le dispositif (par exemple une carte à puce servant par ailleurs de permis de conduire), ou via le réseau cellulaire et le téléphone portable du conducteur, ou toute autre méthode de communication 20 appropriée. Lorsque le véhicule est en déplacement, le dispositif 1 détermine en 20 son mouvement éventuellement à l'aide d'un accéléromètre, et sa position grâce au capteur de géolocalisation 6, et cette position est alors comparée en temps réel avec les coordonnées des zones à pollution réglementée. Tant que le véhicule circule dans une 25 zone réglementée, le capteur de pollution 6 et/ou de consommation 7 fournit ses valeurs de sortie au microcontrôleur, qui en calcule en 21 le cumul en continu. Puis la ou les valeurs de cumul sont décomptées à partir des valeurs plafond constituées par les crédits à polluer préalablement attribués au véhicule. La différence entre les valeurs plafond et les cumuls correspondent au solde de crédit à polluer, qui peut être affiché en continu en 30 22 sur l'afficheur 8. On compare alors en 23 le solde avec le crédit à polluer préenregistré. Tant que le solde est positif, le véhicule peut continuer à circuler dans la zone 9 réglementée. Le microprogramme peut être configuré pour afficher en 24 une alerte sur l'afficheur 8 lorsque le solde de crédit à polluer devient faible ou nul, indiquant que le véhicule doit quitter la zone règlementée. Alternativement, le cumul de pollution générée peut être comparé directement à 5 une valeur de consigne prédéfinie, et une alerte peut être générée lorsque le cumul d'émission de polluants atteint la valeur de consigne pendant que le véhicule est dans une zone réglementée. Bien entendu le dispositif selon l'invention permet une gestion en toute souplesse des crédits à polluer. 10 Par exemple, comme schématisé en figure 3, le microprogramme peut être configuré pour décompter en 30 une période de temps à respecter entre deux utilisations du véhicule dans une zone règlementée. Lorsque le temps de repos est atteint, le microprogramme du dispositif remet à zéro en 31 les compteurs de cumul de pollution, afin de rendre possible à nouveau la circulation dans une zone règlementée. 15 De la même manière, les crédits à polluer peuvent être mis à jour en 32 en temps réel et par voie radiofréquence via les interfaces 3, 4 de communication sans fil (éventuellement via une application exécutée sur un téléphone portable) en fonction de la situation dans les zones réglementées (pic de pollution, période de l'année ou de la semaine, ...). 20 Avantages de l'invention En définitive, l'invention atteint les buts fixés. Elle permet de gérer et d'afficher une autorisation de circulation dans une ZCR en fonction de la pollution réelle accumulée par 25 un véhicule, et en référence le cas échéant à un crédit de pollution (ou REVENDICATIONS1- Dispositif (1) de détermination et d'affichage de la quantité de polluants émis par un véhicule , en particulier lors de son fonctionnement dans une zone de circulation règlementée (ZCR), caractérisé en ce qu'il comporte : un moyen de détermination (6, 7) des émissions de polluants pendant la circulation du véhicule, pendant une période donnée ; - un moyen de géolocalisation (5) du véhicule ; lo - un microcontrôleur (2) recevant en entrée les données de géolocalisation et les données relatives aux émissions de polluants, et un microprogramme associé au microcontrôleur et configuré pour calculer le cumul des émissions de polluants pendant que le véhicule est en fonction dans une zone à circulation règlementée; 15 - un moyen d'affichage (8) dudit cumul d'émission de polluants. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détermination des émissions de polluants comporte un capteur de pollution (6) placé sur la ligne d'échappement du véhicule et configuré pour transmettre au microcontrôleur (2) 20 une mesure directe des polluants émis. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détermination des émissions de polluants comporte un capteur de consommation de carburant (7) apte à déterminer les émissions de polluants de façon indirecte, à partir de 25 la quantité de carburant consommé et des équations de la réaction de combustion. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination du cumul des émissions est réalisée de façon indirecte par le microcontrôleur à partir des émissions normalisées du véhicule préalablement mémorisées dans une mémoire du 30 dispositif, et de la durée de fonctionnement du véhicule ou de la distance parcourue par le véhicule dans une zone à circulation règlementée. 11 5 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'affichage (8) est un afficheur rémanent qui conserve son affichage même en l'absence d'alimentation électrique ou à la coupure du moteur du véhicule. 5 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'afficheur (8) est de type papier électronique.. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'affichage est configuré pour afficher les informations relatives à l'émission de polluants, vers l'intérieur du véhicule, vers l'extérieur du véhicule, ou vers l'intérieur et l'extérieur du véhicule. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est alimenté en courant électrique par une batterie (9), qui peut être connectée à une cellule photovoltaïque (10) à des fins de recharge. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'une ou de plusieurs interfaces de communication radiofréquence pour permettre le chargement des informations relatives à des crédits de pollution et à des zones règlementées. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les interfaces de communication radiofréquence sont configurées pour permettre la lecture des informations relatives au cumul des émissions polluantes par des tiers autorisés équipés de lecteurs externes. 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un boitier de faible épaisseur destiné à être posé ou collé à l'intérieur du parebrise du véhicule, avec une surface d'affichage tournée vers 30 le conducteur, et une seconde surface d'affichage tournée vers l'extérieur du véhicule. 12 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de géolocalisation (5) du véhicule, le microcontrôleur (2) et le microprogramme associé au microcontrôleur ainsi qu'un moyen d'affichage (8) du cumul d'émission de polluants sont intégrés dans un terminal de communication mobile, 5 notamment un smartphone. 13 - Procédé de suivi de la pollution émise par un véhicule automobile à l'aide d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes consistant à : io transmettre au dispositif (1) des données relatives à un crédit à polluer et des données de localisation de zones à circulation règlementée ; déterminer si le véhicule est en fonction dans une zone à circulation règlementée ; dans l'affirmative, déterminer en temps réel le cumul des polluants émis par le 15 véhicule pendant sa circulation dans la zone à circulation règlementée ; - comparer en temps réel le cumul des polluants émis, avec le crédit à polluer ; - émettre une alerte lorsque le cumul des polluants émis atteint la valeur du crédit à polluer.