Brevet FR3123562A1 — publié le 20221209

La présente invention concerne un procédé de contrôle d’un dispositif d’assistance électrique (1) pour un véhicule (100) à propulsion humaine, le dispositif d’assistance électrique (1) comprenant au moins un moteur (2) permettant de compléter la propulsion humaine et comprenant des moyens d’acquisition inertielle. Le procédé comprend au moins les étapes suivantes : (a) acquisition de grandeurs physiques de l’au moins un moteur (2), dont une vitesse de rotation (ω) et un couple ; (b) obtention d’une ou plusieurs grandeurs physiques du dispositif (1), dont au moins une accélération (A) et une inclinaison ; (e) estimation d’un effort (F ut ) d’un utilisateur du dispositif (1), à partir du couple de l’au moins un moteur (2), de l’accélération (A) du dispositif (1) et de l’inclinaison du dispositif (1); (f) détermination d’une phase de mouvement au moins en fonction de l’effort estimé et pilotage de l’au moins un moteur (2), au moins en fonction de la phase de mouvement déterminée, la phase de mouvement étant déterminée parmi une phase d’accélération, une phase de croisière, ou un phase de décélération, entre au moins un état de fonctionnement de l’assistance électrique dans lequel l’assistance électrique complète la propulsion humaine et au moins un état d’extinction de l’au moins un moteur (2) dans lequel seule la propulsion humaine peut déplacer le dispositif (1). Figure pour l’abrégé : Fig. 8 Procédé de contrôle d’un dispositif d’assistance électrique DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine de la mobilité pour les personnes handicapées, et concerne plus particulièrement un procédé de contrôle pour un dispositif d’assistance électrique pour un fauteuil roulant. ETAT DE LA TECHNIQUE D’une manière générale, on connait deux types de fauteuils roulants. D’une part, les fauteuils entièrement manuels, qui présentent classiquement deux grandes roues arrière et deux petites roues avant. Les roues avant sont mobiles en rotation autour d’un axe transversal et les roues arrière sont bloquées en rotation autour de ce même axe transversal. Le plus souvent, une poignée annulaire est disposée sur le flanc de chaque roue arrière. La propulsion et le guidage du fauteuil sont assurés soit par l’utilisateur en utilisant les poignées annulaires pour faire tourner les roues arrière, soit par une tierce personne poussant le fauteuil. Un deuxième type de fauteuils roulants connus est les fauteuils motorisés. Ces fauteuils sont souvent beaucoup plus massifs et lourds que les fauteuils manuels. D’une manière traditionnelle ces fauteuils comprennent quatre ou six roues, de diamètre réduit par rapport aux roues arrière d’un fauteuil manuel. En outre, le fauteuil intègre des moteurs électriques, d’imposantes batteries et un système de guidage. En effet, les fauteuils motorisés connus ne peuvent être pilotés qu’avec un système de guidage. Le plus souvent, il s’agit d’un manche de type « joystick ». Cette disposition rend le fauteuil particulièrement utile dans le cas d’un polyhandicap, mais interdit toute manœuvre manuelle. En outre, le fauteuil ne pouvant se déplacer qu’à la force des moteurs, il est nécessaire d’avoir des batteries de grande capacité, ce qui alourdi énormément le fauteuil. Un troisième type de fauteuils roulants, moins usuels, concerne les fauteuils manuels transformés en fauteuils électriques. Ainsi, on connait par exemple des fauteuils manuels dans lesquels un moteur est intégré dans le moyeu de chaque roue arrière. Le moteur est un moteur d’assistance électrique. Ce qui signifie, que les moteurs ne permettent pas à eux seuls de déplacer le fauteuil, mais ils fournissent un surcroit de force demandant moins d’efforts à l’usager. Le contrôle du fauteuil est toujours réalisé avec les poignées annulaires. Cette solution est particulièrement avantageuse car elle permet d’avoir une assistance lorsque l’utilisateur est en montée par exemple, ou pour éviter la fatigue sur de longues distances. Néanmoins, cette solution n’est utilisable que sur un fauteuil roulant spécifiquement adapté pour. En d’autres termes, cette solution n’est pas adaptable à n’importe quel fauteuil manuel. Une autre solution, pour motoriser un fauteuil manuel consiste à ajouter au fauteuil un dispositif avec une roue motorisée. Le plus souvent, ce dispositif prend la forme d’une roue avant, avec un guidon. Le dispositif est alors fixé à l’avant du fauteuil. Le guidon fonctionne comme un guidon de moto avec une poignée rotative pour commander la vitesse du moteur, et une autre poignée, pour freiner. Ce dispositif n’est pas un système d’assistance, mais bien un système de motorisation complète. Ainsi, l’utilisateur n’utilise plus ses bras pour déplacer et orienter le fauteuil. En cas de panne, de même que sur un fauteuil motorisé standard, il est impossible pour l’utilisateur de déplacer le fauteuil. La demande de brevet FR 1901231 décrit un dispositif d’assistance électrique pour un fauteuil roulant qui comprend au moins un moteur présentant un rotor relié à un pignon denté adapté pour engrener une denture complémentaire d’un pneumatique d’une roue du fauteuil roulant, qui ne présente pas les désavantages de l’art antérieur. La présente invention a pour objectif de proposer un procédé de contrôle d’un dispositif d’assistance électrique pour un véhicule à propulsion humaine. Selon un premier aspect, l’invention propose un procédé de contrôle d’un dispositif d’assistance électrique pour un véhicule à propulsion humaine, le dispositif d’assistance électrique comprenant au moins un moteur permettant de compléter la propulsion humaine et comprenant des moyens d’acquisition inertielle, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes : (a) acquisition de grandeurs physiques de l’au moins un moteur, dont une vitesse de rotation et un couple ; (b) obtention d’une ou plusieurs grandeurs physiques du dispositif, dont au moins une accélération et une inclinaison ; (e) estimation d’un effort d’un utilisateur du dispositif, à partir du couple de l’au moins un moteur, de l’accélération du dispositif et de l’inclinaison du dispositif ; (f) détermination d’une phase de mouvement au moins en fonction de l’effort estimé et pilotage de l’au moins un moteur, au moins en fonction de la phase de mouvement déterminée, la phase de mouvement étant déterminée parmi une phase d’accélération, une phase de croisière, ou un phase de décélération, entre au moins un état de fonctionnement de l’assistance électrique dans lequel l’assistance électrique complète la propulsion humaine et au moins un état d’extinction de l’au moins un moteur dans lequel seule la propulsion humaine peut déplacer le dispositif. Ainsi, le procédé selon l’invention permet d’adapter l’assistance électrique aux efforts d’un utilisateur du véhicule à propulsion humaine. Le procédé peut comprendre une étape (d) d’estimation d’un niveau de rugosité d’un sol sur lequel roule le véhicule comprenant le dispositif. L’estimation de la rugosité de l’étape (d) peut être effectuée en fonction de vibrations engendrées par un roulage du véhicule sur le sol. L’estimation de la rugosité de l’étape (d) peut être effectuée en fonction de la détermination d’une variation d’une composante verticale de l’accélération provoquée par des vibrations engendrées par le roulage du véhicule sur le sol. L’étape (d) peut comprendre l’estimation des frottements en fonction de l’estimation de la rugosité de l’étape (d). L’estimation des frottements peut comprendre une correction de l’estimation des frottements par intégration et/ou par régression linéaire. L’effort de l’utilisateur à l’étape (e) peut être exprimé comme une somme de termes dont au moins l’inclinaison du dispositif, le couple de l’au moins un moteur et l’accélération du dispositif. La somme exprimant l’effort de l’utilisateur peut comprendre aussi les frottements estimés. Si une vitesse du dispositif est supérieure à un premier seuil de vitesse et si le niveau d’effort est supérieur à une première valeur de seuil d’effort, alors il peut être déterminé que l’utilisateur est en phase d’accélération et l’étape (f) peut comprendre la mise sous tension électrique de l’au moins un moteur pour positionner le dispositif dans l’état de fonctionnement de l’assistance électrique, ou l’étape (f) peut comprendre l’augmentation de la tension électrique délivrée à l’au moins un moteur pour positionner le dispositif dans un état de renforcement de l’assistance électrique. Si la vitesse du dispositif est supérieure à un premier seuil de vitesse et si l’effort estimé est inférieur à une deuxième valeur de seuil d’effort, alors il peut être détecté que l’utilisateur est en phase de décélération et l’étape (f) peut comprendre la mise hors tension électrique de l’au moins un moteur, pour positionner le dispositif dans l’état d’extinction de l’au moins un moteur. Si la vitesse du dispositif est supérieure à un premier seuil de vitesse et si l’effort estimé est compris entre une première valeur de seuil d’effort et une deuxième valeur de seuil d’effort, alors il peut être déterminé que l’utilisateur est en phase de croisière, et l’étape (f) peut comprendre la variation ou le maintien d’une consigne de l’au moins un moteur pour maintenir le dispositif à une vitesse sensiblement équivalente à une vitesse acquise à l’étape (b) ou à une vitesse prédéfinie. Si des efforts différents sont estimés sur chaque roue et que la différence en valeur absolue de ces efforts est supérieure à un troisième seuil d’effort, et que chaque effort peut être estimé est supérieur à un deuxième seuil d’effort, alors il peut être déterminé que l’utilisateur est en phase de virage. L’étape (f) peut comprendre la mise hors tension électrique de l’au moins un moteur, pour positionner le dispositif dans l’état d’extinction de l’au moins un moteur. L’étape (f) peut comprendre l’application d’un différentiel de courant sur deux moteurs respectifs, le différentiel de courant étant proportionnel à un écart de vitesse de rotation entre les deux moteurs. Si la valeur absolue de la différence des vitesses de rotation de chaque moteur est inférieure à une deuxième valeur de seuil de vitesse et que le niveau d’effort est supérieur au deuxième niveau d’effort, alors il peut être déterminé que la phase de virage est terminée. L’étape (f) peut comprendre la comparaison d’une vitesse du dispositif déterminée à l’étape (b) avec une troisième valeur seuil de vitesse dite vitesse de déclenchement. Si la vitesse du dispositif est supérieure à la vitesse de déclenchement, alors l’étape (f) peut comprendre l’augmentation progressive d’une consigne de l’au moins un moteur jusqu’à ce que la vitesse du dispositif atteigne une valeur de seuil de vitesse de croisière, puis, l’étape (f) peut comprendre la stabilisation d’une consigne de l’au moins un moteur pour maintenir la vitesse du dispositif sensiblement égale à la valeur de seuil de vitesse de croisière. Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un dispositif d’assistance électrique pour un véhicule à propulsion humaine, adapté pour mettre en œuvre un procédé selon l’invention, comprenant au moins un moteur présentant un rotor relié à un pignon venant frotter sur un pneumatique d’une roue d’un véhicule, le dispositif comprend au moins un contrôleur adapté pour mesurer la vitesse de rotation dudit au moins un moteur et au moins un organe de commande adapté pour piloter ledit au moins un moteur. Le contrôleur peut être adapté pour transmettre audit au moins un moteur une consigne de pilotage émise par ledit au moins un organe de commande. Le dispositif d’assistance électrique peut comprendre une centrale inertielle. L’organe de commande peut être un ordinateur adapté pour exécuter le procédé selon l’invention. Le véhicule à propulsion humaine peut être un fauteuil roulant comprenant deux roues arrière présentant chacune un pneumatique, et comprenant au moins un dispositif d’assistance électrique selon l’invention. Le fauteuil roulant comprenant un siège et un châssis comprenant une structure, l’organe de commande et la centrale inertielle peuvent être fixés sous le siège ou intégré dans la structure du châssis. Selon un autre aspect, l’invention concerne un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon l’invention, lorsqu’il est exécuté par un ordinateur. Selon un autre aspect, l’invention concerne des moyens de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel un produit programme d’ordinateur comprend des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon l’invention. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La est une représentation partielle, en perspective, d’un fauteuil roulant muni d’un dispositif d’assistance électrique selon l’invention, en position de transport. La est une représentation partielle, en perspective, d’un fauteuil roulant muni d’un dispositif d’assistance électrique selon l’invention, en position de transport, selon un autre angle de vue. La est une représentation d’un boitier ouvert contenant des contrôleurs et un organe de pilotage selon l’invention. La est une représentation d’un boitier fermé contenant des contrôleurs et un organe de commande selon l’invention. La est une représentation d’un boitier de commande fixé sous l’assise d’un fauteuil roulant. La est un schéma d’un fauteuil roulant selon l’invention face à une pente. La est un schéma bloc d’un procédé de contrôle d’un dispositif d’assistance électrique selon l’invention. La est un schéma bloc de l’étape (f) selon un premier mode de fonctionnement. La est un schéma bloc de l’étape (f) selon un deuxième mode de fonctionnement. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. Procédé de contrôle d’un dispositif d’assistance électrique (1) pour un véhicule (100) à propulsion humaine, le dispositif d’assistance électrique (1) comprenant au moins un moteur (2) permettant de compléter la propulsion humaine et comprenant des moyens d’acquisition inertielle, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes : (a) acquisition de grandeurs physiques de l’au moins un moteur (2), dont une vitesse de rotation (ω) et un couple ; (b) obtention d’une ou plusieurs grandeurs physiques du dispositif (1), dont au moins une accélération (A) et une inclinaison ; (e) estimation d’un effort (F ut ) d’un utilisateur du dispositif (1), à partir du couple de l’au moins un moteur (2), de l’accélération (A) du dispositif (1) et de l’inclinaison du dispositif (1); (f) détermination d’une phase de mouvement au moins en fonction de l’effort estimé et pilotage de l’au moins un moteur (2), au moins en fonction de la phase de mouvement déterminée, la phase de mouvement étant déterminée parmi une phase d’accélération, une phase de croisière, ou un phase de décélération, entre au moins un état de fonctionnement de l’assistance électrique dans lequel l’assistance électrique complète la propulsion humaine et au moins un état d’extinction de l’au moins un moteur (2) dans lequel seule la propulsion humaine peut déplacer le dispositif (1). Procédé de contrôle selon la revendication 1, comprenant une étape (d) d’estimation d’un niveau de rugosité d’un sol sur lequel roule le véhicule (100) comprenant le dispositif (1). Procédé de contrôle selon la revendication 2, dans lequel l’estimation de la rugosité de l’étape (d) est effectuée en fonction de vibrations engendrées par un roulage du véhicule (100) sur le sol. Procédé de contrôle selon la revendication 3, dans lequel l’estimation de la rugosité de l’étape (d) est effectuée en fonction de la détermination d’une variation d’une composante verticale de l’accélération (a rms ) provoquée par des vibrations engendrées par le roulage du véhicule (100) sur le sol. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, l’étape (d) comprend l’estimation des frottements (F) en fonction de l’estimation de la rugosité de l’étape (d). Procédé de contrôle selon la revendication 5, dans lequel l’estimation des frottements (F) comprend une correction de l’estimation des frottements par intégration et/ou par régression linéaire. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’effort (F ut ) de l’utilisateur à l’étape (e) est exprimé comme une somme de termes dont au moins l’inclinaison du dispositif (1), le couple de l’au moins un moteur (2) et l’accélération du dispositif (1). Procédé selon les revendications 5 et 7 en combinaison dans lequel la somme exprimant l’effort (F ut ) de l’utilisateur comprend aussi les frottements (F) estimés. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, si une vitesse du dispositif (1) est supérieure à un premier seuil de vitesse (V stop ) et si le niveau d’effort (F ut ) est supérieur à une première valeur de seuil d’effort (F1), alors il est déterminé que l’utilisateur est en phase d’accélération et l’étape (f) comprend la mise sous tension électrique de l’au moins un moteur (2) pour positionner le dispositif (1) dans l’état de fonctionnement de l’assistance électrique, ou l’étape (f) comprend l’augmentation de la tension électrique délivrée à l’au moins un moteur (2) pour positionner le dispositif (1) dans un état de renforcement de l’assistance électrique. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, si la vitesse du dispositif (1) est supérieure à un premier seuil de vitesse (V stop ) et si l’effort (F ut ) estimé est inférieur à une deuxième valeur de seuil d’effort (F2), alors il est détecté que l’utilisateur est en phase de décélération et l’étape (f) comprend la mise hors tension électrique de l’au moins un moteur (2), pour positionner le dispositif (1) dans l’état d’extinction de l’au moins un moteur (2). Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, si la vitesse du dispositif (1) est supérieure à un premier seuil de vitesse (V stop ) et si l’effort (F ut ) estimé est compris entre une première valeur de seuil d’effort (F1) et une deuxième valeur de seuil d’effort (F2), alors il est déterminé que l’utilisateur est en phase de croisière, et l’étape (f) comprend la variation ou le maintien d’une consigne de l’au moins un moteur (2) pour maintenir le dispositif (1) à une vitesse sensiblement équivalente à une vitesse acquise à l’étape (b) ou à une vitesse prédéfinie. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, si des efforts (F ut ) différents sont estimés sur chaque roue et que la différence en valeur absolue de ces efforts est supérieure à un troisième seuil d’effort (F virage ), et que chaque effort (F ut ) estimé est supérieur à un deuxième seuil d’effort (F2), alors il est déterminé que l’utilisateur est en phase de virage. Procédé de contrôle selon la revendication 12, dans lequel l’étape (f) comprend la mise hors tension électrique de l’au moins un moteur (2), pour positionner le dispositif (1) dans l’état d’extinction de l’au moins un moteur (2). Procédé de contrôle selon la revendication 12, dans lequel l’étape (f) comprend l’application d’un différentiel de courant sur deux moteurs (2) respectifs, le différentiel de courant étant proportionnel à un écart de vitesse de rotation entre les deux moteurs (2). Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel, si la valeur absolue de la différence des vitesses de rotation de chaque moteur (2) est inférieure à une deuxième valeur de seuil de vitesse (V seuilfinvirage ) et que le niveau d’effort (F ut ) est supérieur au deuxième niveau d’effort (F2), alors il est déterminé que la phase de virage est terminée. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, l’étape (f) comprend la comparaison d’une vitesse du dispositif (1) déterminée à l’étape (b) avec une troisième valeur seuil de vitesse (V stop2 ) dite vitesse de déclenchement. Procédé de contrôle selon la revendication 16, dans lequel, si la vitesse du dispositif (1) est supérieure à la vitesse de déclenchement (V stop2 ), alors l’étape (f) comprend l’augmentation progressive d’une consigne de l’au moins un moteur (2) jusqu’à ce que la vitesse du dispositif (1) atteigne une valeur de seuil de vitesse de croisière, puis, l’étape (f) comprend la stabilisation d’une consigne de l’au moins un moteur (2) pour maintenir la vitesse du dispositif (1) sensiblement égale à la valeur de seuil de vitesse de croisière. Dispositif d’assistance électrique (1) pour un véhicule à propulsion humaine, adapté pour mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, comprenant au moins un moteur (2) présentant un rotor (22) relié à un pignon (4) venant frotter sur un pneumatique (110) d’une roue (104, 105) d’un véhicule, le dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins un contrôleur (302) adapté pour mesurer la vitesse de rotation dudit au moins un moteur (2) et au moins un organe de commande (303) adapté pour piloter ledit au moins un moteur (2). Dispositif d’assistance électrique (1) selon la revendication 18, caractérisé en ce que le contrôleur (302) est adapté pour transmettre audit au moins un moteur (2) une consigne de pilotage émise par ledit au moins un organe de commande (303). Dispositif d’assistance électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 18 ou 19, comprenant une centrale inertielle (301). Dispositif d’assistance électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 18 à 20, dans lequel l’organe de commande (303) est un ordinateur adapté pour exécuter le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 17. Véhicule à propulsion humaine étant un fauteuil roulant (100) comprenant deux roues arrière (104, 105) présentant chacune un pneumatique (110), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un dispositif d’assistance électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 18 à 21. Fauteuil roulant (100) selon les revendications 20 et 22 en combinaison, comprenant un siège (103) et un châssis comprenant une structure, l’organe de commande (303) et la centrale inertielle (301) étant fixés sous le siège (103) ou intégré dans la structure du châssis (102). Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, lorsqu’il est exécuté par un ordinateur. Moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel un produit programme d’ordinateur comprend des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon l’une des revendications 1 à 17.