Brevet FR3101313A1 — publié le 20210402

Dispositif et procédé d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif de véhicule automobile comprenant : - une étape d’acquisition (E-1a) d’un signal capacitif dudit volant capacitif - une étape d’acquisition (E-1b) d’un signal de couple au volant - une étape (E-3m, E-3M) de détermination d’au moins un extrema de calibration de préhension en fonction du signal de couple au volant. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de calibration de volant capacitif La présente invention concerne un procédé de calibration d’un volant capacitif de véhicule automobile permettant l’harmonisation et l’auto calibration de tels volants. Dans le cadre de la conduite autonome, il est réglementaire de surveiller le comportement du conducteur et plus particulièrement l’état de ses mains sur le volant. Plus précisément, il est nécessaire de détecter l’absence de main sur le volant (ou HOD en anglais, acronyme de hands off detection) et de déterminer le niveau de prise en main du volant, notamment la préhension du volant (ou grip en anglais) et le toucher du volant (ou touch en anglais). Or la diversité des volants (cuir, grand, chauffant...) nécessite une multiplication des calibrations et engendre une charge et une complexité importante pour calibrer les niveaux de préhension pour chaque type de volant. De plus, quand bien même il est connu de pré-calibrer les dispositifs capacitifs avec des données prédéterminées à l’avance, de telles pré-calibrations ne permettent pas de tenir compte de la variabilité d’usage des dispositifs capacitifs et engendrent une diversité desdits dispositifs capacitifs. En effet, par exemple, dans le cas d’un volant capacitif l’utilisation de gants va fortement modifier le signal capacitif détecté par le dispositif. De même, d’une personne à l’autre le signal capacitif va varier de par les différences liées à la morphologie des mains ou encore à la fermeté de la prise de volant en fonction des personnes. De même, divers paramètres, tels que la température, l’humidité de l’habitacle, l’usure du volant ainsi que l’état des mains influencent la mesure du signal capacitif. Un des buts de l'invention est de remédier à au moins une partie des inconvénients de la technique antérieure en fournissant un procédé embarqué d’auto-calibration de la prise en main d’un volant capacitif de véhicule automobile comprenant : - une étape d’acquisition d’un signal capacitif dudit volant - une étape d’acquisition d’un signal de couple au volant - une étape de détermination d’au moins un extrema de calibration de préhension en fonction du signal de couple au volant, ce qui permet de rendre le procédé auto adaptatif en fonction du conducteur et du volant sans avoir à réaliser de pré calibration fine pour chaque volant capacitif. Ce procédé permet en utilisant que des données brutes de capteurs disponibles sur le véhicule de pouvoir calibrer de manière auto-adaptative le volant capacitif et ainsi de pouvoir déterminer en continu lors de la mission de roulage, quel que soit l’usage, le niveau de préhension du volant sans nécessiter de calibration fine. Avantageusement, le procédé comporte également - une étape de détermination des valeurs dudit signal capacitif correspondant à une valeur de couple au volant prédéterminée, - une étape de détermination d’un minima auto-calibré de préhension parmi les valeurs dudit signal capacitif correspondant à une valeur de couple au volant prédéterminée - une étape d’association d’un seuil minimum auto-calibré de préhension audit minima auto-calibré de préhension. Avantageusement, l’étape de détermination du minima auto-calibré de préhension est répétée à fréquence prédéterminée ou sur événement, ce qui permet de prendre en compte une mise de gants en cours de mission. De manière avantageuse, la valeur de couple au volant prédéterminée est positive non nulle, ce qui permet, tout en effectuant la surveillance du couple en continu de détecter simplement le minima auto-calibré. Avantageusement, le procédé comporte également : - une étape de détermination d’un maxima dudit signal capacitif - une étape de détermination d’un maxima auto-calibré de préhension parmi les maximas dudit signal capacitif - une étape d’association d’un seuil maximum auto-calibré de préhension audit maxima auto-calibré de préhension, ce qui permet, tout en effectuant la surveillance du couple en continu de détecter simplement le maxima auto-calibré. De manière avantageuse, le procédé comprend une étape d’initialisation des extrema de calibration de préhension à des valeurs prédéterminées en début d’une mission, ce qui permet par exemple de reprendre les valeurs prédéterminées lors de la mission précédente effectuée avec le même conducteur. Avantageusement, le procédé comprend également une étape de détermination d’une courbe de calibration de préhension par liaison des seuils maximum et minimum auto-calibrés de préhension entre eux au moyen d’une fonction bijective continûment croissante. De manière avantageuse, ladite fonction est une fonction affine. L'invention concerne également un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions pour mettre en œuvre les étapes d’un tel procédé, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur, les avantages étant les mêmes que ceux du procédé. L'invention concerne également un dispositif embarqué d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif de véhicule automobile comprenant : - un moyen d’acquisition d’un signal capacitif dudit dispositif capacitif - un moyen d’acquisition d’un signal de couple au volant - un moyen de détermination d’au moins un extrema de calibration de préhension en fonction du signal de couple au volant - un moyen de conversion dudit signal capacitif acquis en fonction de l’au moins un extrema de calibration de préhension. Ce dispositif présente des avantages analogues à ceux du procédé. L'invention concerne également un véhicule automobile comportant un tel dispositif. Les dessins annexés illustrent l’invention : La figure 1 représente l’architecture du dispositif selon l’invention embarqué dans un véhicule. La figure 2 représente un organigramme du procédé selon l’invention. La figure 3 représente un exemple de signaux intervenant dans le procédé selon l’invention. La figure 4 représente un tracé de calibration selon l’invention. En référence à la figure 1, le dispositif de calibration DC embarqué sur le véhicule VEH communique avec un capteur capacitif CC du volant, par exemple une nappe capacitive, et avec un capteur de couple CT du volant. Le dispositif de calibration DC comporte un module d’initialisation M_Ini qui permet d’initialiser les deux extrema de calibration de préhension : c’est-à-dire la préhension minimum correspondant à une valeur prédéterminée de signal capacitif et la préhension maximum correspondant à une valeur prédéterminée de signal capacitif, ces valeurs prédéterminées sont préférentiellement mémorisées, par exemple dans une cartographie, notamment si elles sont fonction de paramètre comme la température de l’habitacle. Ces valeurs n’ont pas besoin d’être exactes et peuvent ainsi être transverses pour différents types de volant puisque le procédé selon l’invention permet l’auto-calibration rapide de ces extrema lors de la mission. Dans un mode de réalisation alternatif, ces valeurs prédéterminées correspondent aux dernières valeurs des maxima qui auraient été mémorisées à la fin de la mission précédente. En début de chaque mission, ce module d’initialisation M_Ini sert à initialiser au moins un et préférentiellement les deux extrema de calibration de préhension à des valeurs prédéterminées). On appelle mission, la période de temps entre le démarrage du véhicule et son arrêt. Le dispositif de calibration DC comporte également deux modules d’acquisition MA1 et MA2. Le premier module d’acquisition MA1 est connecté à la sortie du capteur capacitif CC du volant et reçoit les signaux, préférentiellement bruts, du capteur capacitif CC, il peut également comporter un sous-module interne de filtrage (non représenté). En variante le signal de sortie du capteur capacitif CC peut être traité et correspondre par exemple à un pourcentage fonction de l’intensité du signal brut. De même, le second module d’acquisition MA2 est connecté à la sortie du capteur de couple CT du volant et reçoit les signaux, préférentiellement bruts, du capteur de couple CT du volant, il transforme le signal de couple en lui appliquant la fonction valeur absolue pour le rendre positif, il peut également comporter un sous-module interne de filtrage (non représenté). Les sorties de ces deux modules d’acquisition MA1 et MA2 sont connectées à un comparateur Cpt qui compare en continu le signal capacitif en sortie du premier module d’acquisition MA1 et le signal de couple en valeur absolue en sortie du second module d’acquisition MA2. Ce comparateur Cpt de signaux détermine la valeur du signal capacitif correspondant à une valeur de couple au volant prédéterminée, et notamment à une valeur prédéterminée positive non nulle de couple au volant. Une hystérésis pourra également être appliquée. La valeur prédéterminée du couple correspond au seuil à partir duquel un couple au volant est volontairement appliqué par le conducteur. Cette valeur du signal capacitif correspondant à la valeur de couple au volant prédéterminée, est alors mémorisée comme minima auto-calibré du signal capacitif de préhension, et comme cette valeur n’a pas vocation à changer pendant la mission, elle n’a pas nécessairement besoin d’être redéterminée en continu. Néanmoins, une re-détermination à fréquence prédéterminée (toutes les 20 ou 30 secondes par exemple, représentant le temps de mettre des gants) ou sur événement (lâcher de main par exemple) peut être envisagée afin de suivre les changements de conditions comme par exemple une mise de gant(s) par le conducteur. Ce comparateur Cpt détermine également le maxima temporaire auto-calibré du signal capacitif de préhension, mais contrairement à la première valeur déterminée celle-ci a vocation à être déterminée en continu car si chaque signal capacitif générant un couple au volant passe nécessairement par ladite valeur prédéterminée non nulle de couple au volant, il ne passe pas nécessairement par son maxima. Cette valeur maximale du signal capacitif est alors mémorisée comme maxima temporaire auto-calibré du signal capacitif et dès qu’une valeur supérieure sera déterminée par le comparateur Cpt, elle remplacera la valeur précédemment stockée. Le comparateur Cpt émet donc en sortie le minima auto-calibré et le maxima temporaire auto-calibré. On constate aussi que le maxima temporaire auto-calibré du signal capacitif converge rapidement, par exemple en moins de dix secondes. En cas de défaillance du capteur capacitif CC ou du capteur de couple CT, un mode dégradé est appliqué. Ce mode dégradé repose sur l’utilisation des dernières valeurs de minima et maxima auto-calibrés stockées et l’indication au conducteur d’une défaillance, notamment par affichage au tableau de bord, nécessitant une réparation. Les sorties de ce comparateur Cpt sont alors consommées par le module d’association M_Assoc, qui consomme également les valeurs prédéterminées des extrema de calibration de préhension en sortie du module d’initialisation M_Ini. Le module d’association M_Assoc associe alors le seuil minimum auto-calibré de préhension audit minima, en remplaçant le minima prédéterminé issu de M_Ini par le minima auto-calibré issu du comparateur Cpt et associe le seuil maximum auto-calibré de préhension audit maxima, en remplaçant le maxima prédéterminé issu de M_Ini par le maxima temporaire auto-calibré du signal capacitif issu du comparateur Cpt. Le module d’association M_Assoc émet donc en sortie deux extrema auto-calibrés du signal capacitif de préhension. Les sorties de ce module d’association M_Assoc sont alors consommées par le module de conversion M_Conv, qui consomme également la sortie du module d’acquisition MA1 su signal capacitif du volant. Le module de conversion M_Conv détermine un tracé de calibration de la prise en main du volant, ce tracé, dont un exemple est représenté à la figure 4, comporte deux parties disjointes, la première partie (en trait continu) représente la non-préhension et la seconde partie (en traits discontinus) représente la préhension du volant. Les abscisses correspondent à l’état courant (absence de main sur le volant HO /préhension minimale Pr_Min/ préhension Pr/préhension maximale Pr_Max) communiqué aux prestations utilisatrices, par exemple pour la conduite autonome, et les ordonnées au niveau de préhension en pourcentage. La première partie, en trait continu, est un segment de droite d’ordonnée nulle représentative de la non préhension du volant, allant de l’absence de main sur le volant, représenté par l’état absence de main sur le volant HO, jusqu’au toucher du volant n’impliquant pas de couple au volant, représenté par l’état préhension minimale Pr_Min. Puis la préhension du volant commence, la seconde partie, en traits discontinus, est une courbe de calibration de préhension du volant par liaison des extrema auto-calibrés du signal capacitif au moyen d’une fonction bijective continûment croissante, par exemple une fonction affine, cette courbe étant représentative de la préhension du volant. Le premier point de la courbe a pour abscisse le minima auto-calibré Pr_Min et pour ordonnée le pourcentage correspondant au rapport du minima auto-calibré divisé par le maxima temporaire auto-calibré et le dernier point de la courbe a pour abscisse le maxima temporaire auto-calibré Pr_Max et pour ordonnée 100%, c’est-à-dire au niveau de préhension maximal. Ce module de conversion M_Conv permet donc de convertir les signaux capacitifs en un niveau de préhension en pourcentage, notamment en pourcentage de préhension maximal. La préhension est alors auto-calibrée de manière dynamique, quel que soit le type du volant et la personne conduisant grâce à ce dispositif de calibration auto-adaptatif. Le dispositif de calibration DC peut alors communiquer avec un module d’aide à la conduite M_ADAS, qui pourra utiliser directement ce signal en pourcentage avec des seuils en pourcentage, notamment pour la reconnaissance des mains en préhension sur le volant, afin de réautoriser la conduite par le conducteur, qui était auparavant en conduite autonome. Par exemple, un seuil de 20% de niveau de préhension pourra être utilisé pour une confirmation de prise en main en ville, et/ ou un seuil de 50% pourra être utilisé pour une confirmation de prise en main sur autoroute. La figure 2 représente le procédé de calibration auto-adaptatif, ce procédé utilise l’apprentissage sur une mission donnée, de manière à faire correspondre au mieux les extrema de calibration de la préhension à la personne qui conduit et à son mode de conduite (avec gants, sans gant…) et au volant capacitif en question. L’étape E-0 correspond à une étape d’initialisation des extrema de calibration de préhension à des valeurs prédéterminées, cette étape est effectuée une fois en début de chaque mission. Les étapes suivantes retracent le procédé d’apprentissage dynamique rendant la calibration de prise en main auto-adaptative. L’étape E-1a d’acquisition du signal capacitif consomme le signal du capteur capacitif CC et est effectuée par le premier module MA1 d’acquisition et l’étape E-1b d’acquisition du couple au volant consomme le signal du capteur de couple CT au volant et est effectuée par le second module MA2 d’acquisition. Ces deux étapes, ou l’une d’elle peut comporter une sous-étape de filtrage du signal acquis. Chacune des étapes E-2m et E-2M de détermination des extrema auto-calibrés du signal capacitif de préhension consomme en entrée la sortie de l’étape E-1a ou E-1b qui lui est relative. L’étape E-2m de détermination du minima auto-calibré du signal capacitif de préhension en fonction du signal de couple au volant est effectuée par le comparateur Cpt par détermination de la valeur dudit signal capacitif correspondant à une valeur de couple au volant prédéterminée. Puis, préférentiellement, à l’étape E-3m de mémorisation cette valeur est alors mémorisée comme minima auto-calibré. Puis à l’étape E-4m d’association, on associe alors le seuil minimum auto-calibré de préhension audit minima, en remplaçant le minima prédéterminé issu de l’étape E-0 d’initialisation par le minima auto-calibré issu des étapes E-2m et E-3m. L’étape E-4m d’association est exécutée par le module d’association M_Assoc. De la même façon pour le maxima, l’étape E-2M de détermination du maxima auto-calibré du signal capacitif de préhension est effectuée par le comparateur Cpt qui détermine la valeur maximale atteinte par le signal capacitif depuis le début de la mission. Préférentiellement, cette étape E-2M est effectuée parallèlement à l’étape E-2m dans le comparateur Cpt. Puis, préférentiellement, à l’étape E-3M de mémorisation cette valeur maximale du signal capacitif est alors mémorisée comme maxima temporaire auto-calibré du signal capacitif de préhension. Préférentiellement, cette étape E-3M est effectuée parallèlement à l’étape E-3m. Puis à l’étape E-4M d’association, on associe alors le seuil maximum auto-calibré de préhension audit maxima, en remplaçant le maxima prédéterminé issu de l’étape E-0 d’initialisation par le maxima temporaire auto-calibré issu des étapes E-2M et E-3M. L’étape E-4M d’association est exécutée par le module d’association M_Assoc et préférentiellement, cette étape E-4M est effectuée parallèlement à l’étape E-4m. Puis l’étape E-5 de détermination d’un tracé de calibration de la prise en main du volant, ce tracé, illustré par la figure 4 dont l’abscisse correspond aux niveaux de préhension et les ordonnées au pourcentage de préhension, comporte deux parties disjointes, la première partie, en trait continu, représente la zone de non détection de préhension et la seconde partie, en traits discontinus, représente la préhension du volant. La première partie correspond à un premier segment de droite d’ordonnée nulle et la seconde partie correspond à un second segment de droite représenté par une courbe de calibration de préhension reliant les seuils maximum et minimum auto-calibrés de préhension entre eux au moyen d’une fonction bijective continûment croissante, par exemple une fonction affine, permettant de représenter de façon linéaire et progressive le niveau de préhension du volant. Le premier point de la courbe a pour abscisse le seuil minimum auto-calibré de préhension Pr_Min, appris dynamiquement, et pour ordonnée le pourcentage correspondant au rapport du minima auto-calibré en mémoire divisé par le maxima temporaire auto-calibré en mémoire et le dernier point de la courbe a pour abscisse le seuil maximum auto-calibré de préhension Pr_Max, appris dynamiquement, et pour ordonnée 100%, c’est-à-dire au niveau de préhension maximal. Ces deux segments de droite sont bornés et ne sont pas continus entre eux. Ce tracé de calibration peut être mémorisé sous la forme d’une cartographie. Cette étape E-5 de détermination d’un tracé de calibration de la prise en main du volant est préférentiellement exécutée par le module de conversion M_Conv, ou par exemple par le module d’association M_Assoc. L’étape E-6 de conversion consomme alors le tracé de calibration de la prise en main du volant issu de l’étape E-5 et le signal capacitif issu de l’étape d’acquisition E-1a et interprète sa valeur comme une abscisse du tracé pour en déduit l’ordonnée associée, qui correspond au pourcentage de préhension du volant à cet instant. Le produit programme d’ordinateur mettant en œuvre ce procédé est embarqué dans un calculateur, par exemple le calculateur du volant capacitif ou le calculateur dédié aux aides à la conduite. Préférentiellement, l’hébergement de ce produit programme dans le calculateur du volant capacitif est préféré car cela permet de s’affranchir de multiples communications inter-systèmes et d’obtenir une valeur en sortie du calculateur du volant directement exploitable par le calculateur qui la recevra, tel que le calculateur dédié aux aides à la conduite. Procédé d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif de véhicule automobile comprenant : - une étape d’acquisition (E-1a) d’un signal capacitif dudit volant caractérisé en ce qu’il comporte également - une étape d’acquisition (E-1b) d’un signal de couple au volant, - une étape (E-3m, E-3M) de détermination d’au moins un extrema auto-calibré de préhension en fonction du signal de couple au volant. Procédé d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape (E-2m) de détermination des valeurs dudit signal capacitif correspondant à une valeur de couple au volant prédéterminée, - une étape (E-3m) de détermination d’un minima auto-calibré de préhension parmi les valeurs dudit signal capacitif correspondant à une valeur de couple au volant prédéterminée, - une étape (E-4m) d’association d’un seuil minimum auto-calibré de préhension audit minima auto-calibré de préhension. Procédé d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la valeur de couple au volant prédéterminée est positive non nulle. Procédé d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape (E-2M) de détermination d’un maxima dudit signal capacitif, - une étape (E-3M) de détermination d’un maxima auto-calibré de préhension, parmi les maximas dudit signal capacitif, - une étape (E-4M) d’association d’un seuil maximum auto-calibré de préhension audit maxima auto-calibré de préhension. Procédé d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comprend une étape (E-0) d’initialisation des extrema de calibration de préhension à des valeurs prédéterminées en début d’une mission. Procédé d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comprend une étape (E-5) de détermination d’une courbe de calibration de préhension par liaison des seuils maximum et minimum auto-calibrés de préhension entre eux au moyen d’une fonction bijective continûment croissante. Procédé d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite fonction est une fonction affine. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions pour mettre en œuvre les étapes du procédé d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. Dispositif (DC) d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif de véhicule automobile comprenant : - un moyen (MA1) d’acquisition d’un signal capacitif dudit dispositif capacitif caractérisé en ce qu’il comporte également - un moyen (MA2) d’acquisition d’un signal de couple au volant - un moyen (Cpt) de détermination d’au moins un extrema auto-calibré de préhension en fonction du signal de couple au volant - un moyen (M_Conv) de conversion dudit signal capacitif acquis en fonction de l’au moins un extrema auto-calibré de préhension. Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif d’auto-calibration de prise en main d’un volant capacitif selon la revendication précédente.