AUTOMOBILE

La présente invention concerne le domaine d ' aides à la conduite d'un véhicule automobile, et notamment les aides au stationnement.

Plus particulièrement, l' invention concerne les procédés et systèmes d' aide au stationnement entièrement automatisé pour la réalisation de manœuvres de stationnement, par exemple de type créneau.

De tels procédés et systèmes d' aide au stationnement permettent la détection d'une place de stationnement puis prennent le contrôle sur la direction assistée électrique du véhicule afin de réaliser la manœuvre de stationnement. L 'opération de braquage des roues en vue de la manœuvre de stationnement est ainsi entièrement réalisée de manière automatique.

Le conducteur du véhicule reste responsable du changement de rapport, de l ' accélération et du freinage du véhicule.

On connaît du document WO 2014/ 167255 - Al (Renault) un procédé de planification de trajectoire pour effectuer une manœuvre de stationnement automatisée d'un véhicule automobile. Toutefois, un tel procédé ne tient pas compte de la vitesse longitudinale du véhicule.

On peut également se référer au document WO 2014/ 191209 -

Al (Renault) qui décrit un procédé de délégation des manœuvres de stationnement du véhicule à un système automatisé.

Dans de tels procédés, l ' accélération est sous l ' entière responsabilité du conducteur. Il existe alors un risque que le véhicule roule à une vitesse excessive pouvant engendrer la co llision avec des obstacles fixes ou mobiles se trouvant à proximité du véhicule. De plus, la détection d' obstacles, le freinage et l 'immobilisation du véhicule sont également sous le contrôle exclusif du conducteur. Il existe un besoin d' améliorer les procédés et systèmes d ' aide à la conduite afin de proposer au conducteur une aide au stationnement la plus sécurisée possible.

L ' obj et de la présente invention est donc de fournir un système et un procédé d' aide au stationnement capables de prendre en compte la dispersion des actionneurs, notamment des systèmes de freinage, tout en assurant le maintien du véhicule sur une route en pente sans influer sur la précision de la régulation.

L 'invention a pour obj et un système d' aide au stationnement d'un véhicule automobile permettant le stationnement du véhicule depuis une voie de circulation vers un emplacement libre de stationnement et la sortie de ladite place de stationnement vers la voie de circulation, ledit véhicule automobile comprenant un système de détection d'obstacles, un système de détection de places de stationnement, une direction assistée électrique pilotable en angle de braquage, un moteur et un système de freinage pilotables en couple, une boite de vitesse automatique ou un système dit «shift by wire », au moins un capteur odométrique, un accéléromètre, une interface visuelle et sonore et un moyen d' activation d'une fonction pilotage automatique.

Le système d' aide au stationnement comprend un module de détermination ou calcul de l ' accélération du véhicule apte à délivrer une consigne d' accélération en fonction d'une consigne de vitesse du véhicule et de la distance avec un obstacle et un module de régulation de couple apte à calculer une consigne de couple de freinage et une consigne de couple moteur en fonction de la consigne d ' accélération, de la vitesse du véhicule et de la pente de la route.

Le système permet de réguler à basse vitesse le déplacement du véhicule. Il dispose pour cela d'un estimateur de vitesse à faible vitesse et un estimateur d' accélération.

Un tel système d' aide au stationnement permet au conducteur de se garer plus facilement en prenant non seulement le contrôle sur les actionneurs latéraux, tels que la direction assistée électrique, mais également sur les actionneurs longitudinaux, tels que le moteur, la boite de vitesse et le système de freinage du véhicule, tout en laissant la possibilité au conducteur d' agir sur la manœuvre de stationnent à tout moment.

Selon un mode de réalisation, le système comprend quatre états de fonctionnement :

- un état initial correspondant à la phase de recherche d'une place de stationnement par le système de détection de places de stationnement,

- un premier état correspondant à une phase d' attente du début de la manœuvre dans laquelle le module de détermination de l ' accélération calcule une consigne d' accélération négative afin d' assurer le maintien à l ' arrêt du véhicule, en tenant compte de la route,

- un deuxième état correspondant à une phase d' annulation de l ' accélération dans laquelle le mo dule de détermination de l' accélération calcule une première consigne d' accélération selon une rampe de décroissance rapide et une deuxième consigne d' accélération selon une rampe de décroissance lente,

- un troisième état dans lequel le module de détermination de l ' accélération calcule une consigne d' accélération en fonction d'un filtre par anticipation et d'un régulateur proportionnel intégral, et

- un quatrième état correspondant à la phase d' activation du freinage, dans laquelle le module de détermination de l' accélération calcule une consigne d' accélération en fonction d'un gain et d'une rampe de freinage.

Ainsi, à chaque état de la manœuvre de stationnement, le module de détermination de l ' accélération calcule une consigne d' accélération.

Avantageusement, le mo dule de régulation de couple comprend un module de calcul de couple initial en fonction de la consigne d' accélération calculée par le module de détermination de l ' accélération à chaque état de la manœuvre de stationnement. Par exemple, le module de calcul de couple initial comprend un convertisseur de la valeur de la consigne d' accélération en consigne de couple à la roue en fonction de la vitesse du véhicule et de la pente de la route estimée en utilisant l 'information fournie par l ' accéléromètre du véhicule.

Le module de calcul de couple initial peut également comprendre en outre un saturateur délivrant en sortie une composante positive correspondant à la consigne initiale de couple moteur et un soustracteur apte à soustraire à la consigne de couple à la roue, la composante positive pour obtenir la consigne initiale de couple de freinage.

Avantageusement, le mo dule de régulation de couple comprend un module de régulation de décélération activé uniquement lors des phases d'interruptions de la manœuvre de stationnement, telles que la présence d'obstacles sur la traj ectoire, l ' annulation de la manœuvre par le conducteur ou la défaillance des actionneurs autres que le système de freinage. Ledit module de régulation de décélération est apte à envoyer des ordres de bypass et à calculer une consigne de couple de freinage lorsqu 'une interruption est détectée.

Par exemple, le module de régulation de couple comprend un module de calcul d'une consigne de couple finale capable de faire l ' arbitrage entre les différentes consignes de couple qu' il reçoit en entrée afin de délivrer une consigne finale de couple moteur à la roue et une consigne finale de couple de freinage à la roue.

Selon un second aspect, l 'invention concerne un procédé d' aide au stationnement d 'un véhicule automobile permettant le stationnement du véhicule depuis une voie de circulation vers un emp lacement libre de stationnement et la sortie de ladite place de stationnement vers la voie de circulation, ledit véhicule automobile comprenant un système de détection d'obstacles, un système de détection de places de stationnement, une direction assistée électrique pilotable en angle de braquage, un moteur et un système de freinage pilotables en couple, une boite de vitesse automatique ou un système dit «shift by wire », au moins un capteur odomètrique, un accéléromètre, une interface visuelle et sonore et un moyen d' activation d'une fonction pilotage automatique.

Dans le procédé, on calcule une consigne d' accélération en fonction de la vitesse du véhicule et de la distance avec un obstacle et on calcule une consigne de couple de freinage et une consigne de couple moteur en fonction de la consigne d' accélération, de la vitesse du véhicule et de la pente de la route.

Par exemple, pour calculer une consigne de couple de freinage et une consigne de couple moteur, on calcule une consigne initiale de couple moteur et une consigne initiale de couple de freinage en fonction de la consigne d' accélération et de la pente de la route, on vérifie s ' il y a une interruption de la manœuvre de stationnement, et on calcule une consigne finale de couple moteur et une consigne finale de couple de freinage et fonction des consignes initiales de couple et la détection de l ' interruption.

D ' autres buts, caractéristiques et avantages de l' invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d' exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 représente schématiquement un système d' aide au stationnement d'un véhicule automobile selon l' invention ;

- la figure 2 illustre les états du système d' aide au stationnement selon la figure 1 ;

- la figure 3 illustre en détails le module de régulation de couple du système d' aide au stationnement de la figure 1 ; et

- la figure 4 illustre les étapes d' un procédé d' aide au stationnement selon l' invention mis en œuvre par le système d' aide au stationnement.

Sur la figure 1 , on a représenté de manière très schématique un système 10 d' aide à la conduite et notamment au stationnement d'un véhicule automobile (non représenté) . Le véhicule automobile comprend les éléments suivants qui ne sont pas représentés sur les figures pour plus de clarté : un système de détection d'obstacles situés à proximité du véhicule, par exemple à une distance inférieure à 2m, un système de détection de places de stationnement, une direction assistée électrique pilotable en angle de braquage, un moteur et un système de freinage tous les deux pilotables en couple, une boite de vitesse automatique ou un système dit «shift by wire », au moins un capteur odométrique, un accéléromètre, une interface visuelle et sonore ainsi qu'un moyen d' activation d'une fonction pilotage automatique ou « homme-mort ».

Le système 10 permet de réguler à basse vitesse le déplacement du véhicule. Il dispose pour cela d'un estimateur de vitesse à faib le vitesse et un estimateur d' accélération (non représentés) .

Le système 10 comprend un module 12 de calcul ou détermination de l ' accélération du véhicule apte à délivrer une consigne d' accélération A en fonction de la vitesse V du véhicule et de la distance D avec un obstacle et un module 14 de régulation de couple apte à calculer une consigne de couple de freinage C FF et une consigne de couple moteur CMF en fonction de la consigne d' accélération A, de la vitesse du véhicule V et de la pente P de la route.

Le module 12 de détermination de l ' accélération calcule, à chaque état E du système 1 0 d' aide au stationnement, une consigne d' accélération A qui sera transmise au module 14 de régulation de couple afin d' adapter en permanence le pilotage des actionneurs du véhicule en fonction du stade de la manœuvre de stationnement et de l ' environnement à proximité du véhicule.

Les états sont représentés sur la figure 2.

L ' état initial E0 du système d' aide au stationnement, correspond à la phase de recherche d'une place de stationnement. A cet état E0, le système 10 d' aide au stationnement n' est pas actif, c ' est-à- dire qu' aucun pilotage n' est réalisé sur les actionneurs. Le conducteur du véhicule reste entièrement responsable de son véhicule. Pour activer le système 1 0 d' aide au stationnement, le conducteur doit appuyer sur un moyen d' activation (non représenté) d'une fonction de pilotage automatique ou « homme-mort » présent sur le tableau de bord du véhicule, sélectionner le type de manœuvre de stationnement, tel que par exemple un créneau, ainsi que le côté du véhicule à partir duquel le conducteur souhaite stationner le véhicule. L'interface homme- machine (non représentée) du véhicule invite alors le conducteur à avancer jusqu'à la détection d'une place de stationnement puis à arrêter le véhicule.

Une fois la place de stationnement validée par le conducteur, le système 10 d'aide au stationnement passe à l'état El, correspondant à une phase d'attente du début de la manœuvre. Lors de cette phase d'attente El, le module 12 de détermination de l'accélération calcule une consigne d'accélération négative selon l'équation suivante :

Am(k) = C (Eq.1)

Avec :

AEI, la consigne d'accélération calculée à l'état El, exprimée en m/s ² ;

k, l'instant d 'échantillonnage ; et

C, une constante, exprimée en m/s ² , correspondant à la cible d'accélération calculée par le module de détermination de l'accélération afin d'assurer le maintien à l'arrêt du véhicule, en tenant compte de la route et du véhicule, par exemple de la pente de la route et de l'incertitude sur la masse du véhicule.

En cas de stationnement par créneau, le conducteur doit engager la marche arrière. Lorsque la marche arrière est engagée et que le conducteur transmet l'ordre de démarrer la manœuvre de stationnement au système d'aide au stationnement, celui-ci passe à l'état E2, correspondant à une phase d'annulation de l'accélération (initialement définie pour assurer le maintien du véhicule à l'arrêt) dans laquelle le module de détermination de l'accélération calcule une première consigne d'accélération selon une rampe de décroissance rapide et une deuxième consigne d'accélération selon une rampe de décroissance lente, selon les équations suivantes :

AEi(k) = (Eq.2) AEiik = AEiik - \).K.Te.Ks (Eq. 3)

Avec :

AE2 , la consigne d ' accélération calculée à l 'état E2, exprimée en m/s ² ;

K, le gain de l 'intégrateur discret ;

Te, la période d ' échantillonnage ;

KF, le gain de la rampe rapide ;

Ks, le gain de la rampe rapide ; et

S, la valeur de seuil de changement de rampe de décélération.

A la fin de l ' annulation complète de la consigne d' accélération ou lorsque le système d' aide au stationnement détecte un mouvement du véhicule, celui-ci passe à l ' état E3.

Pour détecter un mouvement du véhicule, le système d' aide au stationnement comprend un module de détection de mouvement basé sur les « top roues » à l ' aide d'un estimateur interne du système d ' aide au stationnement. L ' appellation « top roues » fait référence à la sortie d'un encodeur situé au niveau de la roue du véhicule et qui s 'incrémente tous les X degrés de rotation de la roue. La valeur X dépend du véhicule et de la taille de la roue. Cet encoder fait partie de l'odométrie du véhicule et il en existe sur chaque roue. A chaque rotation de X degrés, on a un « top » de plus.

Lors des états E l et E2, le véhicule est immobile . Lors de l ' état E3 , le module 12 de détermination de l ' accélération calcule une consigne d' accélération AE3 selon l' équation suivante :

AEî(k) = KpiD.ApiD(k). + KFF.AFF(K) (Eq. 4)

Avec :

AE3, la consigne d 'accélération calculée à l 'état E3, exprimée en m/s ² ;

Kpw, le gain de pondération du régulateur Proportionnel intégral dérivé ;

Apw, la consigne d 'accélération du Proportionnel intégral dérivé, exprimée en m/s ² ; KFF, le gain de pondération du filtre par anticipation « feed forward » ;

AFF, la consigne d'accélération du filtre par anticipation « feed forward », exprimée en m/s ² ; et

Vreq, la consigne de vitesse du système d'aide au stationnement correspondant à une valeur de seuil à ne pas dépasser, exprimée en m/s.

Sur détection d'un obstacle ou sur la volonté du conducteur de reprendre le contrôle de son véhicule ou en cas de disfonctionnement d'un des actionneurs latéraux ou longitudinaux du véhicule, le système d'aide au stationnement passe à l'état El.

A la fin du mouvement, et sans interruptions de l'état E3, le système d'aide au stationnement passe à l'état E4 correspondant à la phase d'activation du freinage, dans laquelle le module de détermination de l'accélération calcule une consigne d'accélération AE4 selon l'équation suivante :

ÀE4(k) = ÀE4(k - \).K.Te.Ksb (Eq.6)

Avec :

AE4, la consigne d'accélération calculée à l'état E4, exprimée en m/s ² ;

KSB, le gain de la rampe de freinage.

Une fois le véhicule à l'arrêt et la rampe de freinage terminée, le système d'aide au stationnement passe à l'état El qui correspond à la phase d'attente du prochain mouvement. Lors de cet état, le véhicule est maintenu à l'arrêt en appliquant une consigne d'accélération négative AEI.

Toutes ces consignes d'accélérations AEO, AEI, AE ₂ , AE3 et AE ₄ sont ensuite synthétisées en une consigne d'accélération unique A. Cette dernière est déterminée grâce à la logique suivante basée sur les états E _x du système 10 :

A(k) = ÂEo{k). si E (Etat du système) = Eo _; Ou

A(k) = si E (Etat du système) = Ei _; Ou

A(k) = ÂEi{k). si E (Etat du système) = E _{2 ;} Ou A(k) = ÀE3(k). si E (Etat du système) = E3 _; Ou

A(k) = ÂEA{k). si E (Etat du système) = E _{4 ;}

Cette consigne d'accélération unique A est ensuite transmise au module 14 de régulation de couple afin de calculer les consignes de couple nécessaires pour la commande des actionneurs (moteur et frein) du véhicule.

Le module 14 de régulation de couple comprend un module 16 de calcul de couple initial CMI, CFI en fonction de la consigne d'accélération A calculée par le module 12 de régulation de l'accélération.

Le module 16 de calcul de couple initial comprend un convertisseur 18 de la valeur de la consigne d'accélération A en en consigne de couple à la roue Cr en fonction de la vitesse du véhicule V et de la pente de la route P estimée en utilisant l'information fournie par l'accéléromètre du véhicule (non représenté) au démarrage de la manœuvre lorsque le véhicule est à l'arrêt. En fonction de la pente de la route P, on détermine l'effort appliqué au véhicule du fait de cette pente puis le couple correspondant Cp à rajouter à la consigne de couple à la roue.

La consigne de couple à la roue Cr s'écrit selon l'équation suivante :

Avec :

C _r , la consigne de couple à la roue, exprimée en N.m ;

Cp, le couple correspondant à l'effort appliqué au véhicule du fait de la pente de la route, exprimé en N.m ;

m, la masse du véhicule, exprimée en kg ; et

R, le rayon de la roue, exprimé en m.

Le module 16 de calcul de la consigne initiale de couple moteur CMI et de la consigne initiale de couple CFI au système de freinage comprend en outre un saturateur 20 délivrant en sortie une composante positive CMI correspondant à la consigne initiale de couple pour le moteur et un soustracteur 22 apte à soustraire à la consigne de couple à la roue Cr, la composante de couple moteur CMI précédemment déterminée pour obtenir la consigne initiale de couple au système de freinage à l'aide d'un deuxième saturateur 24.

Le module 14 de régulation de couple comprend en outre un module 26 de régulation de décélération activé uniquement lors des phases d'interruptions de la manœuvre de stationnement, telles que la présence d'obstacles sur la trajectoire, l'annulation de la manœuvre par le conducteur ou la défaillance des actionneurs autres que le système de freinage.

Le module 26 de régulation de décélération envoie des ordres de bypass et calcule une consigne de couple de freinage CF en fonction d'une valeur estimée de l'accélération AESÎ du véhicule obtenue par dérivation de la vitesse du véhicule. Ce module 26 est basé sur un régulateur proportionnel intégral avec dérivée filtrée.

Le module 14 de régulation de couple comprend en outre un module 28 de calcul d'une consigne de couple finale capable de faire l'arbitrage entre les différentes consignes de couple qu'il reçoit en entrée afin de délivrer une consigne finale de couple moteur CMF à la roue et une consigne finale de couple de freinage CFF à la roue selon les équations suivantes :

CMF(K) = Cuiili) si pas de bypass (Eq.8)

Sinon C (fc) = 0 (Eq.9)

CFF{k) = CFi{k) si pas de bypass (Eq.10)

Sinon, CFF(K) = CF (Eq.11) Avec :

CMF, la consigne finale de couple moteur à la roue, exprimée en N.m ;

CFF, la consigne finale de couple de freinage à la roue, exprimée en N.m ; et

CF, la consigne de couple de freinage à la roue calculée par le module 26, exprimée en N.m.

Ainsi, on obtient des consignes de couple de freinage aux états Ei, E ₂ et E ₄ du système d'aide au stationnement et on obtient des consignes de couples moteur et/ou de freinage en fonction de l'environnement à l'état E3 du système d'aide au stationnement.

La figure 4 représente un organigramme de mise en œuvre d'un procédé 30 d'aide au stationnement d'un véhicule automobile.

Le procédé 30 permet le stationnement du véhicule depuis une voie de circulation vers un emplacement libre de stationnement, ainsi que la sortie de ladite place de stationnement vers la voie de circulation.

Le procédé 30 comprend une étape 31 de détermination de l'état E du système d'aide au stationnement, c'est-à-dire un des états E0 à E4 précédemment définis.

Lors de l'état initial E0, le procédé comprend une étape 32 de recherche d'une place de stationnement.

Une fois la place de stationnement validée par le conducteur, le procédé comprend une étape 33 correspondant à l'état El d'attente du début de la manœuvre.

Lorsque les conditions pour engager la manœuvre sont réunies, c'est-à-dire, en cas de stationnement par créneau, lorsque la marche arrière est engagée par le conducteur et que le conducteur transmet l'ordre de démarrer la manœuvre de stationnement, le procédé comprend une étape 34 correspondant à l'état E2 d'annulation de l'accélération dans laquelle le module de détermination de l'accélération calcule une première consigne d'accélération selon une rampe de décroissance au système d'aide au stationnement.

A la fin de l'annulation complète de la consigne d'accélération ou lorsque le système 10 d'aide au stationnement détecte un mouvement du véhicule, le procédé passe à l'étape 35 correspondant à l'état E3.

A la fin du mouvement, et sans interruptions de l'état E3, le procédé passe à l'étape 36 correspondant à l'état E4 d'activation du freinage, dans lequel le module de détermination de l'accélération calcule une consigne d'accélération AE ₄ . Le procédé 30 comprend en outre une étape 37 de calcul d' une consigne d' accélération A à chaque état E déterminé selon l'une des équations Eq. l à Eq.6 et une étape 38 de transmission de la consigne d' accélération A au module 14 de calcul d'une consigne de couple.

Le procédé 30 comprend une étape 39 de calcul d'une consigne initiale de couple moteur C MI et d'une consigne initiale de couple de freinage C FI en fonction de la consigne d' accélération et de la pente P de la route.

Le procédé 30 comprend une étape 40 de vérification d'une interruption, telles que par exemple la présence d' obstacles sur la traj ectoire, l ' annulation de la manœuvre par le conducteur ou la défaillance des actionneurs . Si une interruption est détectée, l ' étape de détection transmet une valeur de bypass positive et calcule une consigne de couple de freinage grâce au régulateur proportionnel intégral avec dérivée filtrée, en fonction d'une valeur estimée de l ' accélération du véhicule obtenue par dérivation de la vitesse du véhicule.

Le procédé comprend une étape 41 de calcul d'une consigne de couple finale capable de faire l ' arbitrage entre les différentes consignes de couple qu' il reçoit en entrée afin de délivrer une consigne finale de couple moteur CMF à la roue et une consigne finale de couple de freinage C FF à la roue selon les équations Eq. 8 à Eq. 1 1 .

Grâce au système et au procédé d' aide au stationnement selon l' invention, il est possible de commander le mouvement longitudinal du véhicule dans une manœuvre de stationnement assisté tout en prenant en compte la pente de la route afin d' assurer le maintien du véhicule pendant les phases statiques de la manœuvre.