FR3046392A1 - Procede et systeme de commande de freinage automatique pour vehicule automobile en mode de fonctionnement autonome - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de commande de freinage automatique pour véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome, le procédé comportant une étape de détection d'un objet extérieur au véhicule automobile par un module de détection, suivie d'une étape d'établissement et de transmission d'une consigne de freinage à un module de décélération équipant ledit véhicule automobile puis d'une étape d'application de forces de freinage au véhicule automobile par le module de décélération en fonction de ladite consigne de freinage de manière à permettre l'arrêt complet du véhicule automobile. Selon l'invention, on détermine en temps réel les variations de la décélération, et la consigne (C'1) de freinage est établie pour commander l'application d'au moins une première force de freinage prédéterminée et sensiblement constante pendant une première période temporelle (D1), puis l'application, pendant une deuxième période temporelle (D2) comprenant l'instant d'arrêt du véhicule, de forces de freinage non nulles de valeurs inférieures à ladite première force de freinage déterminées pour asservir les variations de décélération à des valeurs inférieures à un seuil maximum prédéterminé afin d'éviter un arrêt en saccade du véhicule automobile.
Description
Procédé et système de commande de freinage automatique pour véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome
La présente invention concerne de manière générale les véhicules automobiles autonomes, et plus précisément un procédé et un système pour la commande d’un freinage automatique d’un véhicule autonome.
Par « autonome », on entend ici un véhicule à fonctionnement complètement automatique, c’est-à-dire ne nécessitant pas d’intervention humaine pour la conduite, ou un véhicule apte à fonctionner selon deux modes, un mode classique manuel et un mode autonome.
De tels systèmes de freinage automatique ont pour but de permettre un freinage du véhicule automobile sans qu’aucune intervention du conducteur ne soit nécessaire, de manière à éviter des collisions avec des obstacles environnants, ou, à tout le moins, à en limiter les conséquences. Dans certains systèmes connus sous l’appellation AEB (initiales anglo-saxonnes mises pour Automatic Emergency Braking), il s’agit de permettre un freinage d’urgence. Dans d’autres systèmes, tels que les systèmes dits ACC (initiales anglo-saxonnes mises pour Adaptative Cruise Control), il s’agit d’adapter la vitesse du véhicule à la vitesse des véhicules qu’il suit. Dans d’autres systèmes encore, il s’agit de réaliser un freinage jusqu’à éventuellement l’arrêt du véhicule en fonction de l’état d’un panneau de signalisation tel qu’un feu tricolore, et/ou de la présence d’un panneau de signalisation ou d’une ligne de marquage imposant l’arrêt.
Dans tous les cas, de tels systèmes utilisent généralement un capteur monté sur le véhicule, apte à identifier, selon l’application, soit un obstacle avec lequel le véhicule est susceptible de rentrer en collision, soit l’état ou la présence de panneaux de signalisation.
Dans le cas d’un freinage d’urgence rendu nécessaire par la détection d’un obstacle, un système de commande du freinage automatique va généralement générer en boucle ouverte un signal de consigne pour l’application de forces de freinage constantes sur les quatre roues du véhicule. Dans les autres cas, le contrôle des forces de freinage s’effectue généralement en boucle fermée en fonction notamment de la vitesse du véhicule et de la distance à l’évènement détecté nécessitant le freinage. Pour des vitesses de roulage assez faibles du véhicule, typiquement inférieures ou égales à 5 km/heure, la force de freinage est généralement constante sur toute la durée du freinage. Une fois le véhicule arrêté, la commande de freinage se poursuit de manière à maintenir le véhicule à l’arrêt, avant d'engager un frein de parking si la période statique dure trop longtemps. A titre d’exemple, on a représenté sur la figure 1 une situation dans laquelle un système de freinage automatique d’un véhicule automobile est contrôlé alors que le véhicule se déplace à faible vitesse, pour permettre un freinage jusqu’à l’arrêt du véhicule, typiquement à proximité d’un feu tricolore qui passe au rouge, ou dans un embouteillage. La courbe Ci illustre la variation temporelle d’une consigne de force de freinage appliquée sur les roues du véhicule. La courbe C2 représente la variation de vitesse correspondante du véhicule. Enfin, la courbe C3 représente la variation temporelle correspondante de la décélération (en m/s2) du véhicule. Une première fenêtre temporelle notée D1 illustre l’initiation du freinage automatique, la fenêtre temporelle D3 correspond à la phase ultime lors de laquelle le véhicule est à l’arrêt, et la fenêtre intermédiaire D2 représente les conditions transitoires. Dans cet exemple, la force de freinage appliquée est classiquement quasi constante sur toute la durée du processus. Sur la fenêtre temporelle D1, la vitesse décroît lentement, jusqu’à l’arrêt complet du véhicule (vitesse nulle obtenue à l’instant ta dans la fenêtre intermédiaire D2). On constate en revanche, au niveau de la fenêtre intermédiaire D2, que la décélération décroît rapidement puis peut même passer, dans des cas extrêmes, par des valeurs négatives avant de se stabiliser à une valeur nulle. La décroissance rapide se traduit par des « à-coups >> ou saccades au niveau du véhicule automobile, suffisamment importants pour être ressentis par les occupants du véhicule, en particulier au niveau de la nuque et du haut du corps. Il en résulte un inconfort, en particulier dans les situations d’embouteillages dans lesquelles les mouvements saccadés, encore appelés phénomènes de « jerk >> en terminologie anglo-saxonne, peuvent être fréquents. L’invention a pour but de pallier les inconvénients et limites des systèmes connus.
Pour ce faire, la présente invention a pour objet un procédé de commande de freinage automatique pour véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome, le procédé comportant une étape de détection d’un objet extérieur au véhicule automobile par un module de détection comportant au moins un capteur de mesure, suivie d’une étape d’établissement et de transmission d’une consigne de freinage à un module de décélération équipant ledit véhicule automobile puis d’une étape d’application de forces de freinage au véhicule automobile par le module de décélération en fonction de ladite consigne de freinage de manière à permettre l’arrêt complet du véhicule automobile, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape de détermination en temps réel des variations de la décélération, et en que la consigne de freinage est établie pour commander l’application d’au moins une première force de freinage prédéterminée et sensiblement constante pendant une première période temporelle, puis l’application, pendant une deuxième période temporelle comprenant l’instant d’arrêt du véhicule, de forces de freinage non nulles de valeurs inférieures à ladite première force de freinage déterminées pour asservir les variations de décélération à des valeurs inférieures à un seuil maximum prédéterminé afin d’éviter un arrêt en saccade du véhicule automobile.
Selon d’autres aspects possibles du procédé: - l’application desdites forces de freinage non nulles de valeurs inférieures à ladite première force de freinage est conditionnée par le fait que le véhicule roule à une vitesse inférieure à une vitesse prédéfinie; - les variations de la décélération peuvent être déterminées à partir de mesures de la vitesse du véhicule automobile; -en variante, les variations de la décélération sont déterminées à partir de mesures de la décélération du véhicule automobile ; - le seuil maximum prédéterminé est fixé à environ 1 m.s-3. L’invention a également pour objet un système de commande de freinage automatique pour véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome, le système comprenant un module de détection comportant au moins un capteur de mesure, apte à détecter un objet extérieur au véhicule automobile, et un module de commande apte à établir et transmettre une consigne de freinage à un module de décélération équipant ledit véhicule automobile, ledit module de décélération étant apte à appliquer des forces de freinage au véhicule automobile en fonction de ladite consigne de freinage de manière à permettre l’arrêt complet du véhicule automobile, le système de commande étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens de détermination en temps réel des variations de la décélération, et en que la consigne de freinage est établie pour commander l’application d’au moins une première force de freinage prédéterminée et sensiblement constante pendant une première période temporelle, puis l’application, pendant une deuxième période temporelle comprenant l’instant d’arrêt du véhicule, de forces de freinage non nulles de valeurs inférieures à ladite première force de freinage déterminées pour asservir les variations de décélération à des valeurs inférieures à un seuil maximum prédéterminé afin d’éviter un arrêt en saccade du véhicule automobile.
Les moyens de détermination comprennent un capteur de mesure de vitesse du véhicule automobile, ou bien un capteur de mesure de décélération du véhicule automobile. L’invention et les différents avantages qu’elle procure seront mieux compris au vu de la description suivante, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1, déjà décrite ci-avant, donne une représentation schématique explicative d’une situation de freinage automatique d’un véhicule automobile équipé d’un système de commande du freinage automatique selon l’art antérieur; - la figure 2 représente, sous forme de synoptique simplifié, une architecture générale possible d’un système de commande de freinage automatique susceptible d’implémenter le procédé selon l’invention ; - la figure 3 donne une représentation schématique explicative de la commande de freinage réalisée selon l’invention pour une situation de roulage similaire à celle de la figure 1 ; - la figure 4 illustre schématiquement des étapes possibles d’un procédé de commande du freinage automatique d’un véhicule automobile conforme à l’invention.
Dans la suite de la description, et à moins qu’il n’en soit disposé autrement, les éléments communs à l’ensemble des figures portent les mêmes références.
La figure 2 illustre de façon simplifiée un système embarqué de commande de freinage automatique pour véhicule automobile autonome ou présentant un mode de fonctionnement autonome, susceptible de mettre en oeuvre un procédé de commande selon l’invention. Le système comprend classiquement : - un module 1 de commande ; - un module 2 de détection ; - de préférence, un capteur 3 de mesure de la vitesse du véhicule automobile ; et - un module 4 de décélération.
Le module 2 de détection comprend au moins un, dans l’exemple représenté, deux capteurs 20, 21 de mesure utilisés pour détecter un objet extérieur au véhicule automobile. La nature de l’objet peut être très diverse selon les applications envisagées, puisqu’il peut notamment s’agir d’un piéton, d’un autre véhicule, ou encore de la présence d’un feu tricolore passant au rouge, ou d’une ligne de marquage au sol indiquant que les véhicules doivent s’arrêter. On notera qu’un capteur 20 de type caméra est nécessaire pour la détection de piéton, de l’état d’un feu tricolore ou de la présence de ligne de marquage. La caméra 20 ou un autre capteur 21 tel qu’un radar ou un lidar peuvent être utilisés pour la détection d’un véhicule.
Sur réception d’une information de détection d’un objet nécessitant le freinage jusqu’à l’arrêt du véhicule, le module 1 de commande va établir puis transmettre une consigne de freinage au module 4 de décélération.
Ce dernier va alors appliquer des forces de freinage au véhicule automobile en fonction de la consigne de freinage de manière à permettre l’arrêt complet du véhicule automobile.
Le système de freinage en tant que tel n’est pas représenté et comporte un organe de freinage regroupant l'ensemble des moyens mécaniques, hydrauliques, électriques, et/ou électroniques permettant de ralentir un véhicule automobile (freins à disque ou à tambour, circuits d'actionnement hydrauliques ou électriques...).
Comme on l’a vu précédemment, un module de commande classique va généralement commander l’application d’une force de freinage constante ou quasi constante sur toute la durée du processus, c’est-à-dire jusqu’à l’arrêt complet du véhicule, en particulier lorsque le véhicule automobile se déplace à de faibles vitesses, typiquement inférieures à 5 km/heure, par exemple lorsqu’il est pris dans un embouteillage.
De manière différente, et conformément à l’invention, le système de commande va également déterminer en temps réel les variations de décélération du véhicule automobile, et utiliser cette information pour moduler, au moins pendant une période temporelle recouvrant l’instant d’arrêt du véhicule, l’intensité des forces de freinage appliquées afin d’éviter les saccades.
Pour illustrer le fonctionnement, on a représenté sur la figure 3 une situation similaire à celle de la figure 1, dans laquelle les courbes C’i, C’2 et C’3 sont à mettre en parallèle avec les courbes Ci, C2, et C3 décrites en référence à la figue 1. On retrouve sur cette figure les trois fenêtres temporelles précitées, à savoir, la première fenêtre temporelle D1 correspondant à la phase d’initiation du freinage automatique, la fenêtre intermédiaire D2 qui recouvre l’instant ta d’arrêt du véhicule, et la dernière fenêtre temporelle D3 lors de laquelle le véhicule et à l’arrêt. Tout comme dans le cas de l’art antérieur, la force de freinage appliquée pendant la première fenêtre temporelle D1 est sensiblement constante, sa valeur étant prédéterminée en fonction notamment de la vitesse du véhicule au moment du déclenchement du freinage et de la distance à l’évènement détecté nécessitant le freinage. De manière différente néanmoins, on module l’intensité des forces de freinage appliquées pendant la période intermédiaire D2 de façon à réduire voire annuler le phénomène de saccade. Comme illustré par la courbe C’1, la modulation consiste à appliquer des forces de freinage non nulles mais de valeurs inférieures à la force de freinage appliquée dans la première fenêtre temporelle D-|. Il en résulte bien entendu que le véhicule met un peu plus de temps pour s’immobiliser, comme le montre la courbe C’2 avec un instant d’arrêt ta plus tardif que dans le cas de la figure 1. Ces forces de freinage modulées sont déterminées à partir du suivi des variations de décélération, et plus précisément pour asservir ces variations de décélération à des valeurs inférieures à un seuil maximum prédéterminé, typiquement de l’ordre de 1 m.s-3. Il en résulte, comme le montre la courbe C’3, une décroissance de la décélération beaucoup plus lente que dans le cas de la figure 1 de sorte que les occupants du véhicule ne perçoivent plus l’inconfort lié au jerk.
Les variations de décélération sont déterminées par exemple à partir des mesures fournies par le capteur de vitesse 3, ou alors à partir d’un capteur de mesure dédié. A l’issue de la période intermédiaire D2, la force de freinage revient à nouveau à une valeur sensiblement constante et de même ordre que celle appliquée pendant la première fenêtre temporelle.
Comme cela a été indiqué précédemment, le fait de réduire momentanément les forces de freinage appliquées au véhicule va avoir pour effet d’augmenter la distance d’arrêt du véhicule. On comprendra donc aisément que l’invention n’a d’intérêt que dans les cas où le véhicule se déplace à faible vitesse (vitesse par exemple inférieure à 10 km/h), typiquement dans une situation d’embouteillage, et aux seules fins d’augmenter le confort des occupants, et ne devra pas être appliquée aux situations de freinage d’urgence.
La figure 4 résume les étapes préférées d’un procédé de commande du freinage automatique d’un véhicule automobile conforme à l’invention:
Le procédé débute par une étape 100 de détection d’un objet extérieur au véhicule automobile par le module 2 de détection. Sur réception de la détection d’un objet nécessitant un arrêt du véhicule, le procédé se poursuit alors, de préférence, par une étape 105 de comparaison de la vitesse du véhicule à une vitesse limite, par exemple 10 km/h. Si la vitesse du véhicule est supérieure à la vitesse limite, une commande de freinage de type AEB est initiée. Dans le cas contraire, le procédé se poursuit par une étape 110 d’établissement, par le module 1 d’une consigne de freinage au module 4 de commande et de transmission de décélération utilisant les variations en temps réel de la décélération du véhicule automobile, déterminées par ailleurs (étape 115) pour déterminer les forces à appliquer dans la fenêtre intermédiaire D2. L’étape 120 illustre l’application de forces de freinage au véhicule automobile par le module de décélération en fonction de ladite consigne de freinage de manière à permettre l’arrêt complet, sans saccade, du véhicule automobile.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Procédé de commande de freinage automatique pour véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome, le procédé comportant une étape (100) de détection d’un objet extérieur au véhicule automobile par un module (2) de détection comportant au moins un capteur (20, 21) de mesure, suivie d’une étape (120) d’établissement et de transmission d’une consigne de freinage à un module (4) de décélération équipant ledit véhicule automobile puis d’une étape d’application (130) de forces de freinage au véhicule automobile par le module de décélération en fonction de ladite consigne de freinage de manière à permettre l’arrêt complet du véhicule automobile, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape (110) de détermination en temps réel des variations de la décélération, et en que la consigne de freinage est établie pour commander l’application d’au moins une première force de freinage prédéterminée et sensiblement constante pendant une première période temporelle (D1 ), puis l’application, pendant une deuxième période temporelle (D2) comprenant l’instant d’arrêt du véhicule, de forces de freinage non nulles de valeurs inférieures à ladite première force de freinage déterminées pour asservir les variations de décélération à des valeurs inférieures à un seuil maximum prédéterminé afin d’éviter un arrêt en saccade du véhicule automobile.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’application desdites forces de freinage non nulles de valeurs inférieures à ladite première force de freinage est conditionnée par le fait que le véhicule roule à une vitesse inférieure à une vitesse prédéfinie.
- 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les variations de la décélération sont déterminées à partir de mesures de la vitesse du véhicule automobile.
- 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les variations de la décélération sont déterminées à partir de mesures de la décélération du véhicule automobile.
- 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit seuil maximum prédéterminé est fixé à environ 1 m.s-3.
- 6. Système de commande de freinage automatique pour véhicule automobile en mode de fonctionnement autonome, le système comprenant un module (2) de détection comportant au moins un capteur (20, 21) de mesure, apte à détecter un objet extérieur au véhicule automobile, et un module (1) de commande apte à établir et transmettre une consigne de freinage à un module (4) de décélération équipant ledit véhicule automobile, ledit module (4) de décélération étant apte à appliquer des forces de freinage au véhicule automobile en fonction de ladite consigne de freinage de manière à permettre l’arrêt complet du véhicule automobile, le système de commande étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens (1, 3) de détermination en temps réel des variations de la décélération, et en que la consigne de freinage est établie pour commander l’application d’au moins une première force de freinage prédéterminée et sensiblement constante pendant une première période temporelle (D-ι), puis l’application, pendant une deuxième période temporelle (D2) comprenant l’instant d’arrêt du véhicule, de forces de freinage non nulles de valeurs inférieures à ladite première force de freinage déterminées pour asservir les variations de décélération à des valeurs inférieures à un seuil maximum prédéterminé afin d’éviter un arrêt en saccade du véhicule automobile.
- 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination comprennent un capteur de mesure de vitesse du véhicule automobile.
- 8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination comprennent un capteur de mesure de décélération du véhicule automobile.
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