FR3014804A1

FR3014804A1 - Procede et dispositif de guidage pour un vehicule automobile par rapport a une borne fixe

Info

Publication number: FR3014804A1
Application number: FR1362626A
Authority: FR
Inventors: Alain Bernard
Original assignee: MODULOWATT INGENIERIE
Current assignee: MODULOWATT INGENIERIE
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-19
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: DE102014018348A1; FR3014804B1

Abstract

Le véhicule possède une partie femelle d'un ensemble de connexion placée à l'avant du véhicule, entouré d'un cône de guidage (10), lui-même équipé d'une caméra (5), pour le positionnement du véhicule vers la borne fixe. La caméra (5) est orientée vers l'avant du véhicule, légèrement vers le bas. De préférence, l'ouverture du cône de guidage (10) est obturée pendant le roulage du véhicule par une plaque d'obturation, déplacée par pivotement par une pièce pivotante (20). Cette dernière prend appui sur la boîte (2) dans laquelle est placée la caméra (5) pour rigidifier le cône de guidage (10) pendant la position « de stationnement », la plaque d'obturation étant dégagée de l'ouverture du cône de guidage (10). Application au ravitaillement des véhicules électriques.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE GUIDAGE POUR UN VEHICULE AUTOMOBILE PAR RAPPORT A UNE BORNE FIXE DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine des véhicules automobiles, et en particulier la connexion de ces véhicules par l'avant de ceux-ci, à diverses bornes fixes, constituant des prises électriques, hydrauliques, ou de carburant. Une application préférentielle est la connexion électrique de véhicules électriques à des bornes de rechargement. Art antérieur et problème posé Dans le cadre de l'utilisation de véhicules électriques domestiques, on prévoit, dans une application envisagée, de pouvoir raccorder des véhicules électriques possédant un type déterminé et standardisé de connexion à des bornes fixes de rechargement possédant une installation de connexion et de rechargement correspondante. On s'impose que cette connexion puisse se faire par l'avant du véhicule, de manière à faciliter les manoeuvres d'approche du véhicule vers la borne de rechargement. On envisage également un tel type de connexion pour d'autres échanges entre le véhicule et la borne, par exemple des échanges d'informations, un rechargement de carburant, un échange thermique pour préchauffer le véhicule dans les pays froids, le rechargement en eau ou en hydrogène. Dans une réalisation connue, la borne de rechargement électrique, qui est une installation fixe, est équipée d'une broche, c'est-à-dire d'un connecteur mâle. En correspondance, le véhicule est équipé d'un connecteur femelle, composé d'un cône de guidage, conique ou pyramidal, destiné à guider la broche jusqu'au point de connexion et d'accrochage sur le véhicule. De tels systèmes sont parfaitement connus. Par contre, leur implantation sur un véhicule routier est particulièrement complexe, si l'on veut que la broche s'enfonce dans le véhicule, à l'avant et sensiblement au milieu de celui-ci. Toutefois, on arrive à positionner le véhicule à quelques centimètres près, de manière à atteindre le centrage de la broche et à assurer le coulissement et la connexion électrique. Toutefois, lorsque les deux sous-ensembles que constituent la partie male et la partie femelle d'un ensemble de connexion sont fixés l'un à une borne de recharge et l'autre à un véhicule routier, il faut prépositionner le véhicule à quelques centimètres près, ce qui s'avère toujours un peu difficile pour un conducteur non entraîné. Un système d'assistance à la conduite peut assurer ce prépositionnement de façon fiable. On connaît un procédé de prépositionnement d'un véhicule par rapport à une borne fixe, qui a été exposé au Salon Mondial de l'Automobile en 2010. Une caméra située derrière le pare-brise du véhicule, orientée vers l'avant, voit des diodes électroluminescentes situées sur la borne fixe. Un système de transmission transmet au système de pilotage du véhicule la position de ces diodes, par rapport au point à atteindre, par exemple l'extrémité de la broche de la borne fixe. En effet, dans la réalisation à laquelle on fait référence, le connecteur femelle est équipée d'un cône et est situé sur le véhicule. Une fois que la caméra a localisé les diodes dans le paysage, il est possible à un organe de calcul de calculer la position de la caméra et donc du véhicule par rapport à la borne fixe. Un algorithme de pilotage peut alors donner aux organes du véhicule, ou à son conducteur, les indications nécessaires pour se positionner au bon endroit, pour que le véhicule puisse enfoncer son connecteur femelle sur la broche mâle fixe de la borne de recharge. Le choix de positionner la caméra derrière le pare-brise du véhicule est intéressant, car les essuie-glaces permettent de nettoyer celui-ci, la caméra ne subissant pas les inconvénients des intempéries, par exemple la pluie, la boue, etc. Toutefois, ce choix présente des inconvénients, car la caméra et les diodes de référence étant loin des deux points rapprochés, des erreurs de positions s'accumulent. Un autre inconvénient est que la caméra située en partie haute du véhicule voit assez loin et peut être éblouie, entre autres, par le soleil, les réflexions sur les surfaces mouillées par la pluie, d'autres points lumineux, tels que les phares ou lanternes et feux stop de véhicules circulant à côté. Le but de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients, en présentant un système de guidage différent.

Objets de l'invention Le premier objet principal de l'invention est donc un procédé de guidage pour véhicules automobiles devant se connecter à une borne pour y effectuer un ravitaillement, le véhicule portant une partie femelle d'un ensemble de connexion placée à l'avant du véhicule et une caméra de positionnement orientée vers l'avant du véhicule, pour positionner le véhicule par rapport à la borne fixe, lors de l'accostage de la borne fixe. Selon l'invention, le procédé consiste à : - placer ladite caméra au niveau de la partie femelle de l'ensemble de connexion du véhicule ; et - placer des repères fixes, près de la borne, et détectables par la caméra. De préférence, les repères fixes peuvent être constitués, entre autres, de marquages au sol, par exemple une bande blanche.

Le deuxième objet principal de l'invention est un dispositif de guidage pour véhicule automobile devant se connecter à une borne de recharge pour s'y ravitailler, le véhicule portant une partie femelle d'un ensemble de connexion qui comprend une broche fixée à la borne, cette partie femelle étant placée à l'avant du véhicule et une caméra de positionnement orientée vers l'avant, pour positionner le véhicule par rapport à la borne fixe, lors de l'accostage sur la borne fixe. Selon l'invention, la caméra du dispositif est placée au niveau de la partie femelle de l'ensemble de connexion, qui est placée à l'avant du véhicule, au niveau de la calandre. Dans la réalisation envisagée de l'invention, la borne pour le rechargement est équipée de la partie male de l'ensemble de connexion qui constitue la connexion électrique male, tandis que la partie femelle de l'ensemble de connexion constitue une connexion électrique femelle, possédant un cône de guidage. Dans ce cas, on prévoit que la caméra soit placée dans le cône de la partie femelle de l'ensemble de connexion et soit orientée légèrement vers le bas.

Selon l'invention, l'ensemble comprend : - des moyens d'obturation temporaire de l'ouverture du cône de guidage, pour fermer cette ouverture du cône de guidage, lorsque le véhicule roule et pour l'ouvrir, lorsque le véhicule est à l'arrêt ; et - des moyens de renforcement temporaire de la structure du cône de guidage opérationnel, lorsque le véhicule est à l'arrêt. Cette disposition va à l'encontre des préjugés de l'homme du métier, puisqu'il propose que l'avant du véhicule soit moins solide, lorsque celui-ci roule vite, l'ouverture du connecteur femelle étant fermée, et que, lorsqu'il roule très lentement et est à l'arrêt, l'ouverture du cône de guidage soit ouverte, en vue de réaliser la connexion avec la broche de la partie mâle de la borne et pour que la caméra soit opérationnelle. La réalisation principale de la partie femelle prévoit, dans ce cas, que les moyens d'obturation temporaire et les moyens de renforcement temporaire soient réalisés par le cône de guidage et une unique pièce pivotante, montée pivotante à proximité de la petite extrémité du cône de guidage et possédant au moins un bras, au bout duquel est placée une plaque d'obturation, légèrement incurvée, et placée à une extrémité distale du au moins un bras pour obturer l'ouverture du cône de guidage, dans une première position de pivotement de la pièce pivotante, cette plaque d'obturation étant positionnée de façon décalée par rapport à au moins un bras ; le au moins un bras et le cône de guidage possédant des moyens de solidarisation de forme complémentaire entrant en contact, dans une deuxième position de rotation de la pièce pivotante, dans laquelle la plaque d'obturation est dégagée de l'ouverture du cône de guidage, les moyens de solidarisation immobilisant et maintenant les parois du cône, au moins dans la région de grand diamètre du cône de guidage, les moyens d'entraînement en rotation de la pièce pivotante, dont un moteur, étant montés sur le châssis.

Dans ce cas, on envisage que les moyens de solidarisation soient réalisés sous la forme de plusieurs tétons de fixation placés sur un premier élément, parmi la paroi externe du cône de guidage et le au moins un bras de la pièce pivotante, et sous la forme d'encoches de fixation de formes correspondantes à celles des tétons de fixation et placées sur le deuxième élément, parmi la paroi externe du cône de guidage et le au moins un bras de la pièce pivotante. Dans ce cas, il est intéressant qu'un des tétons soit creux et large pour constituer la boîte dans laquelle se trouve la caméra.

Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, qui est accompagnée de cinq figures, qui représentent respectivement : - figure 1, en coupe, la partie femelle de l'ensemble de connexion auquel sont appliqués le procédé et le dispositif selon l'invention ; - figures 2A, 2B et 2C, une réalisation particulière de l'invention ; et - figures 3A et 3B, deux schémas explicatifs du procédé selon l'invention.

Description détaillée d'une réalisation préférée de l'invention Le concept de la présente invention est donc de déplacer la caméra par rapport à la réalisation dans laquelle elle se trouve, derrière le pare-brise, et de la rapprocher du lieu de connexion, c'est-à-dire plus devant et plus bas, pouvant ainsi être orientée, entre autres, vers le sol. Dans la réalisation préférentielle de l'invention, pour que cette caméra ne soit pas salie par la pluie, ou la boue, lorsque le véhicule roule, cette caméra est protégée par une trappe fermant l'ouverture d'un cône de guidage de la partie femelle qui est placé à l'avant du véhicule, au niveau de la calandre.

En référence à la figure 1, une partie femelle de connexion comprend un cône de guidage 10, sur la surface externe duquel est montée une boîte 2, surmontée d'un couvercle, dans laquelle est installée une caméra 5. La visée de celle-ci est orientée vers l'avant du cône de guidage, légèrement vers le bas du cône, en d'autres termes, vers l'avant du véhicule, et légèrement vers le bas pour pouvoir capter des éventuels marquages au sol. Sur cette figure 1, a été rajouté un élément préférentiel du procédé et du dispositif selon l'invention, qui permet de protéger la caméra 5 et le cône de guidage 10 de la pluie et de la boue, lorsque le véhicule roule. D'une plaque d'obturation, placée de façon temporaire devant l'entrée du cône de guidage 10. Cette plaque d'obturation est l'extrémité d'une pièce pivotante 20, qui pivote par rapport à l'avant du véhicule. En fait, sur cette figure 1, le dispositif est en position « de stationnement » et c'est une ouverture 22 qui se trouve en face du cône de guidage 10. La plaque d'obturation ne se trouve pas dans le plan de la figure 1.

Sur la figure 2 une réalisation particulière de cette pièce pivotante 20 et de sa trappe d'obturation 22 est représentée. La partie femelle de l'ensemble de connexion est représentée fixé sur une traverse 1 du véhicule et est raccordée à la grille d'une calandre 4. La pièce pivotante 20 est donc montée pivotante autour d'un axe perpendiculaire au plan de la figure 2A par deux bras pivotants 25 par rapport à la traverse 1 du châssis du véhicule, qui se trouve à l'avant de ce dernier. Les bras pivotants portent une pièce support 24, qui est placée sensiblement perpendiculairement au bras pivotant 25, et qui entoure le cône de guidage 10. Des extrémités support 29 de la pièce support 24 sont incurvées pour pouvoir coulisser dans deux fentes 14, placées juste avant l'ouverture du cône de guidage 10. Elle porte la plaque d'obturation, non 25 représentée sur la figure 2B. Sur la figure 2B, l'ensemble est représenté en position dite de « stationnement », tandis que sur les deux figures 2A et 2C, l'ensemble est représenté dans une position, dite de « route » du véhicule, c'est-à-dire d'obturation de l'ouverture du cône de guidage 10, par la plaque d'obturation.

Sur à la figure 2B représentant la partie femelle de l'ensemble de connexion, on peut voir la plaque d'obturation 22 qui est dégagée du cône de guidage 10. Les extrémités support 29 ont quitté la fente 14. Le débattement de la pièce pivotante 10 est obtenu, grâce à des moyens d'entraînement dont les pignons entrainés eux-mêmes par moteur 9. Or, cette pièce pivotante 20 possède des moyens de rigidification du cône de guidage 10. Comme on peut le voir sur la figure 2C, ceux-ci sont réalisés par des tétons de fixation 15A et 15B, placés sur la surface externe du cône de guidage 10. Dans la position, dite de « route », ces tétons 15A et 15B sont libérés. Des encoches de fixation 23 sont placées sur la surface interne de la pièce pivotante 20 pour pouvoir entourer chacune un téton de fixation 15A ou 15B, lorsque la pièce pivotante à pivoté pour être dans la position, dite « de stationnement ». Ainsi, la pièce pivotante a, à la fois, dégagé la plaque d'obturation 22 de l'ouverture du cône de guidage 10 et enfermé chacun des tétons de fixation 15, pour ainsi rigidifier le cône de guidage 10. En d'autres termes, les encoches de fixation 23 constituent des moyens de solidarisation temporaire du cône de guidage 10. Si la pièce pivotante 20 est montée directement sur le châssis du véhicule, elle peut être également montée pivotante par rapport au cône de guidage 10. Dans ce cas, le moteur 9 et ses moyens de transmission, se trouvant fixés sur le véhicule, un élément de transmission souple doit être utilisé entre le moteur 9 et les moyens de transmission et la pièce pivotante 20. Ces éléments souples peuvent être constitués par un ou plusieurs d'entre eux, par exemple un des deux pignons, ou une crémaillère d'entraînement. Un autre élément de transmission souple peut être constitué par un arbre flexible d'entraînement, à la sortie du moteur 9. De plus, le cône de guidage 10 étant solidaire de la calandre 4 du véhicule, par son extrémité, il sera sujet à des vibrations de celle-ci et à des éventuelles déformations de la carrosserie, transmettant celles-ci à la calandre 4. Un jeu de fonctionnement, ou de débattement, est donc nécessaire, dans ce cas, entre la pièce pivotante 20 et le moteur 9 placé sur le châssis du véhicule. On comprend ainsi facilement que, dans la position, dite de « route », la pièce pivotante 20 à ses bras de pivotement 25 sont écartés par rapport au cône de guidage 10, la plaque d'obturation est en regard de l'ouverture de ce même cône de guidage la Celui-ci est donc obturé et la caméra, repérée 5 sur la figure 1, est également protégée. De son côté, le cône de guidage 10 n'est pas maintenu par les moyens de solidarisation, constitués par les tétons de fixation 15 et les encoches de fixation 23. Par contre, en référence à la figure 2B représentant également la partie femelle de l'ensemble de connexion dans la position dite « de stationnement », la pièce pivotante 20 a une position opposée, ses bras de pivotement 25 entourant le cône de guidage 10 dans cette position, les encoches de fixation 23 de la pièce pivotante 20 bloquent les tétons de fixation 15A et 15B, respectifs du cône de guidage 10. Ainsi, ce dernier est maintenu mécaniquement et présente une résistance globale plus importante que lorsque le véhicule roule. Cette résistance mécanique accrue permet au cône de guidage 10 de résister mécaniquement aux aléas de l'approche du véhicule vers la borne fixe de connexion, l'ajustement des éléments mâles et femelles étant aléatoire et dépendant de la conduite du véhicule. Au contraire, dans la position, dite de « route », le cône de guidage étant retiré, ce dernier n'est plus maintenu par les moyens de renforcement temporaire. Dans ce cas, il présente une résistance mécanique amoindrie par rapport à la position, dite à l' « arrêt », du véhicule, dans les buts d'absorption, au moins partiellement, un éventuel choc d'un piéton au niveau de la calendre du véhicule. En référence aux figures 3A et 3B, la caméra, repérée 5 sur la figure 1, est donc placée à l'intérieur du cône de guidage 10. Elle est dirigée vers l'avant du véhicule, et vise légèrement vers le bas avec un angle tel que la caméra 5 voit le sol seulement quelques mètres devant le véhicule 30. Cette visée passe bien entendu par l'ouverture du cône de guidage 10 et permet de détecter l'arrivée de la broche 40 de connexion fixe sur la borne de rechargement. Cette broche 40 constituant la partie mâle de la connexion est placée au-dessus d'un trottoir 41.

Comme l'illustre la figure 3B, on prévoit également des repères fixes supplémentaires, placés près de la borne, c'est-à-dire de la broche 40, qui puissent être détectables par la caméra. On pense, en particulier, à une ligne blanche 42 constituant un marquage au sol, placé dans l'axe de la broche 40, c'est-à-dire en face de la borne, qui est fixe, de manière à ce que le conducteur du véhicule 30 puisse centrer son véhicule en face la broche 40.

La caméra est équipée d'un dispositif de traitement de signal, qui peut déterminer, entre autres, l'écart en distance et en écartement du véhicule 30, par rapport au point à atteindre, c'est-à-dire la broche 40. Il peut déterminer également l'angle du connecteur, concrétisé par le cône de guidage 10, par rapport à la broche 40. Ces informations peuvent être visualisées sur un écran pour aider le conducteur du véhicule 30 à faire la manoeuvre, ou être transmises à un organe de pilotage, dérivé de celui qui permet un parking automatique pour que la manoeuvre se fasse automatiquement. La détection du passage de la broche 40 dans le champ de la caméra permet de donner l'ordre d'arrêt du véhicule 30 pour signifier que la broche 40 est enfoncée à fond dans le connecteur, au fond du cône de guidage 10. En revenant à la figure 1, on peut prévoir que l'endroit où se trouve la caméra 5, c'est-à-dire la boîte 2 et son couvercle 3, puisse être assimilé au plot de fixation 15A, représenté sur la figure 2B plus gros que les plots de fixation 15B. En fait, la boîte 2, est donc intégrée dans le cône de guidage 10. Elle est percée d'une ouverture 6 permettant à l'objectif de la caméra 5 de voir l'intérieur du cône de guidage 10. Dans cette boîte 2, on peut loger un « cube caméra » de téléphone portable, s'assimilant à la caméra 5, le circuit imprimé sur lequel elle est soudée, ainsi que les composants de servitude à la connexion au cordon d'alimentation et de sortie du signal. L'application décrite dans cette description l'est à la connexion électrique d'un véhicule sur une borne, mais elle pourrait concerner la connexion d'un tuyau de carburant à une pompe à carburant, la connexion d'une canalisation d'eau du véhicule à une station de rechargement en eau, ou même à la transmission de signaux électroniques de renseignements pour la navigation d'un véhicule.

Claims

REVENDICATIONS1) Procédé de guidage pour un véhicule automobile devant se connecter à une borne fixe pour un ravitaillement sur la borne, le véhicule portant une partie femelle d'un ensemble de connexion à l'avant du véhicule et une caméra de positionnement orientée vers l'avant du véhicule vers la borne pour l'accostage du véhicule à la borne, caractérisé en ce qu'il consiste à placer la caméra au niveau de la partie femelle du véhicule (30) et à placer des repères fixes près de la borne et détectables par la caméra (5).
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les repères fixes sont constitués, entre autres, d'un marquage au sol, par exemple une bande blanche (42), placée en face de la borne.
3) Dispositif de guidage pour véhicule automobile devant se connecter à une borne pour un ravitaillement sur la borne, le véhicule (30) portant une partie femelle sur à l'avant du véhicule (30) et une caméra (5) de positionnement orientée vers l'avant du véhicule (30) pour l'accostage de la borne par le véhicule (30), caractérisé en ce que la caméra (5) est placée au niveau de la partie femelle, à l'avant du véhicule (30).
4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la borne pour le rechargement est équipée de la partie mâle électrique, à savoir une broche (40), et en ce que la partie femelle constitue une connexion électrique femelle et possède un cône de guidage (10).
5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la caméra (5) est dans le cône de guidage (10) de la partie femelle sur le véhicule et en ce que la caméra (5) est orientée vers l'avant et vers l'intérieur du cône de guidage (10), légèrement vers le bas.
6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend :- des moyens d'obturation temporaire de l'ouverture du cône de guidage (10) pour fermer l'ouverture de ce cône de guidage (10), lorsque le véhicule (30) roule et pour l'ouvrir, lorsque le véhicule (30) est à l'arrêt ; et - des moyens de renforcement temporaire de la structure du cône de guidage (10), opérationnels lorsque le véhicule (30) est à l'arrêt.
7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'obturation temporaire et les môyens de renforcement temporaire sont réalisés par le cône de guidage (10), lui-même et une pièce pivotante (20), unique, montée pivotante à proximité d'une petite extrémité du cône de guidage (10), cette pièce pivotante (20) possédant : - au moins un bras de pivotement (15) ; - une plaque d'obturation (22), légèrement incurvée et placée à l'extrémité distale du au moins un bras de pivotement (15) pour obturer l'ouverture du cône de guidage (10) dans une première position de pivotement de la pièce de pivotement (20), cette plaque d'obturation (22) ayant une position décalée par rapport au au moins un bras de pivotement (15) ; - le au moins un bras de pivotement (15) et le cône de guidage (10) possédant des moyens de solidarisation de forme complémentaire, rentrant en contact dans une deuxième position de rotation de la pièce pivotante (20), dans laquelle la plaque d'obturation (22) est dégagée de l'ouverture du cône de guidage (10), les moyens de solidarisation temporaire immobilisant et maintenant les parois du cône de guidage (10), ces moyens de solidarisation étant placés au moins dans la région du plus grand diamètre du cône de guidage (10) ; - des moyens d'entraînement en rotation de la pièce pivotante (20) dont au moins un moteur (9) monté sur le châssis du véhicule (30).
8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation de forme complémentaire sont réalisés sous la forme de tétons de fixation (15A, 15B), placés sur un premier élément parmi la paroi externe du cône de guidage (10), et le au moins un bras de pivotement (25) de la pièce pivotante (20) et par des encoches de fixation (23) de forme correspondant aux tétons de fixation 15 et placées sur undeuxième élément parmi la paroi externe du cône de guidage (10) et le au moins un bras de pivotement (25) de la pièce pivotante (20).
9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un des tétons (15A) est large et -creux pour constituer la boîte (2) et son couvercle (3) dans laquelle est logée la caméra (5).