FR3136059A1 - Procédé d’adaptation automatique d’un cycle d’essai de véhicule piloté par un robot de conduite et robot de conduite - Google Patents
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Abstract
Le procédé assure l’adaptation automatique d’un cycle d’essai piloté par un robot de conduite (1) d’un véhicule (2) monté sur des moyens d’essai, le robot étant du type ayant des moyens de communication de données pour l’établissement d’un dialogue entre un calculateur de commande (10) du robot et un calculateur superviseur (20) du véhicule. Conformément à l’invention, le procédé comprend les étapes de : a) prise en compte d’au moins une condition (CDE) du cycle d’essai ; b) prise en compte en temps réel, via le dialogue de communication de données, d’au moins une information de condition de véhicule (CDV) ; et c) adaptation automatique par calcul (A_CYCL) du cycle d’essai en fonction de l’information de condition de véhicule de façon à satisfaire ladite condition du cycle d’essai. Figure 1
Description
L’invention concerne de manière générale la conduite par robot d’un véhicule monté sur des moyens d’essai. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un procédé d’adaptation automatique d’un cycle d’essai piloté par un robot de conduite d’un véhicule monté sur des moyens d’essai, tels qu’un banc d’essais à rouleaux, et à un robot de conduite mettant en œuvre le procédé susmentionné.
Des robots de conduite sont utilisés habituellement par les constructeurs automobiles pour la réalisation de nombreux cycles d’essais sur banc à rouleaux pendant les phases de développement, de mise au point, de validation et d’homologation des véhicules. Ainsi, des cycles d’essais sur banc sont réalisés pour répondre aux procédures réglementaires d'homologation telles que les procédures « WLTP » (pour « Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedures » en anglais) et la procédure européenne « STP» (pour « Short Test Procedure » en anglais) concernant les essais d’homologation de l’autonomie des véhicules électriques.
Dans l’état de la technique, il est connu des robots de conduite comprenant des actionneurs capables de piloter mécaniquement la pédale de frein, la pédale d’accélération et le levier de changement de vitesse.
Dans sa demande de brevet français FR3100190A1, la demanderesse a proposé un robot de conduite de véhicule dans lequel un dialogue est établi entre un calculateur de commande du robot et un calculateur superviseur du véhicule. Les commandes d’accélération, pour le suivi d’une consigne de vitesse par le véhicule, sont réalisées à travers ce dialogue, ce qui permet de s’affranchir de la nécessité d’un actionneur couplé sur la pédale d’accélération du véhicule.
Dans l’état de la technique des robots de conduite, une intervention humaine est nécessaire pour certains types d’essais, car ceux-ci doivent être adaptés à des véhicules qui ont des caractéristiques différentes.
Ainsi, par exemple, dans le cadre de l’essai de la procédure européenne « STP » pour l’homologation de l’autonomie de roulage un véhicule électrique, des tests préparatoires de quantification de la consommation électrique du véhicule doivent être réalisés sous contrôle humain, de façon à définir une durée du cycle d’homologation qui soit adaptée au véhicule. Dans ce cycle d’homologation, le principe de l’essai consiste à faire rouler le véhicule électrique selon un gabarit de consigne de vitesse défini, avec un stockeur électrique de traction complètement chargé initialement, jusqu’à la décharge complète du stockeur électrique. L’autonomie électrique est donnée par le distance totale parcourue pour atteindre l’état de décharge complète du stockeur électrique, en partant avec le stockeur électrique complètement chargé. La durée du cycle d’homologation sera donc dépendante du modèle de véhicule, plus précisément, de la capacité de son stockeur électrique de traction et de la consommation électrique du véhicule.
Lorsque l’essai susmentionné est réalisé avec un conducteur humain, celui-ci doit surveiller la jauge de charge du stockeur électrique de tension et changer de profil de roulage en fonction de conditions stipulées par la norme d’homologation. Le conducteur humain est donc amené à arrêter un segment de test en cours pour relancer un autre segment de test ayant le profil de roulage voulu.
La illustre le cycle d’homologation de l’autonomie de roulage des véhicules électriques avec la procédure européenne « STP ». La courbe C_STP1 du cycle d’homologation montrée à la représente la vitesse de roulage VR du véhicule sur un axe des temps t. Comme visible à la , la courbe C_STP1 comprend deux segments dynamiques identiques à vitesse de roulage variable DS1et DS2et deux segments à vitesse de roulage constante CSSMet CSSE. Dans les segments CSSMet CSSE, la vitesse VR est de 100 km/h, ce qui permet de vider plus rapidement le stockeur électrique de traction. Le stockeur électrique de traction est considéré déchargé lorsque le véhicule n’arrive plus à atteindre la consigne de vitesse de 100 km dans le segment à vitesse constante CSSE. Dans le segment CSSE, lorsque la vitesse de roulage VR du véhicule devient inférieure à 96 km/h (tolérance du cycle) pendant plus de 4 secondes, le stockeur électrique de traction est considéré déchargé et le robot de conduite met fin à l’essai.
Dans le cycle de la procédure « STP », les segments dynamiques identiques DS1et DS2ont une durée fixe D12. Pour construire le cycle « STP » avec une durée totale visée, déterminée grâce aux tests préparatoires, l’ajustement est fait sur les durées DM et DE des segments à vitesse constante CSSMet CSSE, respectivement, sachant que le dernier segment à vitesse constante CSSEdoit avoir une consommation électrique inférieure à 10% de la consommation électrique totale du cycle « STP ».
Dans l’état de la technique, la nécessité d’une intervention humaine pour certains types d’essais complexifie le planning de déroulement des essais et introduit des coûts supplémentaires, notamment ceux dus au temps passé par l’opérateur humain et à une durée accrue d’immobilisation des moyens d’essai.
Il est souhaitable de proposer un procédé et un robot de conduite de véhicule ne présentant pas les inconvénients susmentionnés de la technique antérieure, qui soient aptes à réaliser des essais sans intervention humaine et sans interruption pendant le cycle d’essai, et ne nécessitant ni tests préparatoires ni paramétrage du cycle d’essai en fonction des différents véhicules.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé d’adaptation automatique d’un cycle d’essai piloté par un robot de conduite d’un véhicule monté sur des moyens d’essai, le robot étant du type ayant des moyens de communication de données pour l’établissement d’un dialogue entre un calculateur de commande du robot et un calculateur superviseur du véhicule. Conformément à l’invention, le procédé comprend les étapes de : a) prise en compte d’au moins une condition du cycle d’essai ; b) prise en compte en temps réel, via le dialogue de communication de données, d’au moins une information de condition de véhicule ; et c) adaptation automatique par calcul du cycle d’essai en fonction de l’information de condition de véhicule de façon à satisfaire ladite condition du cycle d’essai.
Selon un mode de réalisation particulier dans lequel le procédé est mis en œuvre pour l’adaptation automatique d’un cycle d’essai de mesure d’autonomie de roulage d’un véhicule électrique, le cycle d’essai comprenant une pluralité de segments identiques à vitesse de roulage variable et une pluralité de segments à vitesse de roulage constante exécutés séquentiellement et une condition de consommation électrique maximale du véhicule pendant un dernier segment à vitesse de roulage constante, l’étape b) comprend la prise en compte en temps réel d’un état de charge d’un stockeur électrique de traction du véhicule, en tant qu’information de condition de véhicule, et l’étape c) comprend, pendant un premier segment à vitesse de roulage variable, un calcul d’une consommation électrique du véhicule pour le premier segment à vitesse de roulage variable et, pendant un segment à vitesse de roulage constante qui précède le dernier segment à vitesse de roulage constante, un calcul d’un seuil d’état de charge du stockeur électrique de traction de façon à satisfaire la condition de consommation électrique maximale et une décision de fin du segment à vitesse de roulage constante en cours basée sur une comparaison entre l’état de charge pris en compte en temps réel et le seuil d’état de charge.
Selon une caractéristique particulière du mode de réalisation ci-dessus du procédé, le calcul à l’étape c) du seuil d’état de charge prend en compte une marge de sécurité sur la condition de consommation électrique maximale. Typiquement, cette marge de sécurité est de 3%.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un robot de conduite d’un véhicule monté sur des moyens d’essai, comprenant un calculateur de commande et des moyens de communication de données entre le calculateur de commande et le véhicule, le calculateur de commande comportant une mémoire stockant des instructions de programme pour la mise en œuvre du procédé tel que décrit brièvement ci-dessus.
L’invention concerne aussi un ensemble comprenant un véhicule monté sur des moyens d’essai et un robot de conduite, comme décrit ci-dessus, installé dans le véhicule, le véhicule comprenant un calculateur superviseur comprenant des moyens d’interfaçage avec le calculateur de commande du robot de conduite.
D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
En référence à la , il est décrit ci-dessous l’architecture générale et le fonctionnement d’une forme de réalisation particulière 1 d’un robot de conduite selon l’invention.
Dans cet exemple de réalisation, le robot de conduite 1 est installé dans un véhicule électrique 2. Le véhicule 2 est monté sur un banc d’essais à rouleaux (non représenté) par exemple pour un cycle d’essai d’homologation de l’autonomie électrique du véhicule 2, conforme au protocole susmentionné « STP ». Le robot de conduite 1 commande le véhicule 2 de façon à faire suivre à celui-ci une consigne de vitesse CONS.
Comme visible à la , le robot de conduite 1 comprend essentiellement un calculateur de commande 10 et un actionneur de pédale de frein 11. Le calculateur de commande 10 comprend des moyens de communication de données et est relié à un calculateur superviseur 20 du véhicule 2 via une liaison bidirectionnelle de communication de données établie à travers le réseau de communication de données du véhicule 2, typiquement du type dit « CAN ».
Le calculateur superviseur 20 est un calculateur dit ici de « développement » qui équipe le véhicule pour les besoins du cycle d’essai. Le calculateur superviseur 20 réalise à l’identique toutes les fonctions remplies par le calculateur superviseur normal du véhicule, mais héberge en plus une interface logicielle INT autorisant des traitements et transferts de données pour permettre un dialogue avec le calculateur de commande 10 du robot de conduite 1. Ce dialogue permet au calculateur de commande 10 d’utiliser toutes les informations disponibles dans le calculateur superviseur 20, comme l’état de charge « SOC » (pour « State of Charge » en anglais) du stockeur électrique de traction, des états de différents actionneurs, des conditions de fonctionnement, etc., pour assurer les fonctions qui doivent être assurées par le robot 1, notamment, le pilotage, un arrêt automatique en fin de cycle(s) ou pour la sécurité en cas de dysfonctionnement du véhicule, et autres.
Le calculateur de commande 10 héberge un module logiciel de robot de conduite ROB qui est implanté dans une mémoire MEM. Le module logiciel ROB comprend essentiellement trois sous-modules logiciels fonctionnels REG1, REG2 et A_CYCL. Les sous-modules logiciels REG1, REG2 implémentent respectivement un régulateur principal et un régulateur auxiliaire (désignés aussi REG1 et REG2 par la suite). Le sous-module logiciel A_CYCL est chargé de l’adaptation automatique du cycle d’essai conformément au procédé de l’invention. Le sous-module logiciel A_CYCL contenu dans la mémoire MEM du calculateur de commande 10 autorise la mise en œuvre du procédé selon l’invention par l’exécution d’instructions de code de programme par un processeur (non représenté) du calculateur de commande 10.
Le régulateur principal REG1 est chargé du suivi de la consigne de vitesse CONS du cycle d’essai. Cette consigne de vitesse CONS est fournie par le sous-module logiciel A_CYCL d’adaptation automatique du cycle d’essai, qui détermine le profil de vitesse à suivre pendant le cycle d’essai. Le régulateur auxiliaire REG2 est chargé de commander la décélération du véhicule 2 via le système de freinage 21 de celui-ci.
Le calculateur superviseur 20 dispose en temps réel d’une pluralité d’informations INF, de mesure, d’état et autres, fournies par les différents systèmes et capteurs du véhicule. Le dialogue établi avec le calculateur de commande 10, via l’interface logicielle INT, permet au calculateur superviseur 20 de transmettre au calculateur de commande 10 les informations INF qui sont nécessaires au robot 1 pour remplir ses fonctions. Ainsi, le calculateur superviseur 20 transmet la mesure de vitesse instantanée SP du véhicule au calculateur de commande 10, à l’intention du régulateur principal REG1, pour la régulation de vitesse. D’autres informations de condition de véhicule CDV sont également transmises par le calculateur superviseur 20 au calculateur de commande 10, à l’intention du sous-module logiciel A_CYCL d’adaptation automatique du cycle d’essai, pour la mise en œuvre du procédé de l’invention. Dans cet exemple de réalisation de l’invention, le calculateur superviseur 20 transmet l’état de charge SOC du stockeur électrique de traction du véhicule en tant qu’information de condition de véhicule CDV pour la mise en œuvre du procédé de l’invention. L’état de charge SOC est exprimé en pourcent, avec SOC=100% et SOC=0% indiquant respectivement un stockeur électrique complétement chargé et un stockeur électrique complétement déchargé.
Le régulateur principal REG1 réalise une boucle de régulation de vitesse et fournit une consigne d’accélération ACC et une consigne de décélération DEC qui sont calculées à partir d’une erreur entre la consigne de vitesse CONS du cycle d’essai et la mesure de vitesse instantanée SP du véhicule 2. L’accroissement de la vitesse est commandé par une consigne d’accélération ACC transmise au calculateur superviseur 20, via l’interface logicielle INT. La réduction de la vitesse est commandée par une consigne de décélération DEC qui est transmise au régulateur auxiliaire REG2. Le régulateur auxiliaire REG2 commande la décélération du véhicule 2 par une action mécanique sur la pédale de frein PF du système de freinage 21 du véhicule, par l’intermédiaire de l’actionneur de pédale de frein 11.
Le sous-module logiciel A_CYCL d’adaptation automatique du cycle d’essai est maintenant décrit en détail ci-dessous, en référence aussi aux Figs.4 et 5.
De manière générale, conformément au procédé de l’invention, le sous-module logiciel A_CYCL intègre l’intelligence nécessaire pour réaliser l’adaptation automatique du cycle d’essai de façon à satisfaire une ou plusieurs conditions CDE propres au cycle d’essai, en fonction d’une ou plusieurs informations de condition de véhicule CDV transmises en temps réel par le calculateur superviseur 2.
Ainsi, comme représenté à la , le sous-module logiciel A_CYCL dispose de l’ensemble des données de cycle d’essai D_CYCL, à savoir, les profils de vitesse de différents segments de cycle et les conditions CDE, reçoit en entrée les informations de condition de véhicule CDV et délivre en sortie une consigne de vitesse CONS adaptée au véhicule en cours d’essai.
Dans l’exemple de réalisation considéré ici, les données de cycle d’essai D_CYCL comprennent les profils de vitesse DS1, CSSM, DS2et CSSEet la condition de cycle d’essai CDE imposée par le protocole « STP » qui est que le segment à vitesse constante CSSEdoit avoir une consommation électrique inférieure à 10% de la consommation électrique totale du cycle « STP ». L’information de condition de véhicule CDV transmise ici par le calculateur superviseur 2 est l’état de charge SOC du stockeur électrique de traction du véhicule.
Le logigramme de la montre le processus de traitement réalisé par le sous-module logiciel A_CYCL pour obtenir automatiquement la courbe C_STP2 de la , conforme au protocole « STP » et adaptée au véhicule en cours d’essai.
Le processus de traitement réalisé par le sous-module logiciel A_CYCL, pour l’exemple de réalisation considéré ici, comprend essentiellement trois blocs fonctionnels BK1 à BK3.
Le bloc fonctionnel BK1 est exécuté pendant le premier segment dynamique DS1du cycle d’essai. Au lancement du cycle « STP » avec le segment dynamique DS1, au temps t0 (cf. ), le processus enregistre la valeur de l’état de charge SOC=SOC_D_STP reçu du calculateur superviseur 20. Pour la mesure de l’autonomie de roulage du véhicule, le stockeur électrique de traction doit être complètement chargé au temps t0, et l’égalité suivante SOC=SOC_D_STP=100% est vérifiée. A la fin du segment dynamique DS1, au temps t1 (cf. ), le processus enregistre également une nouvelle valeur de l’état de charge SOC=SOC_F_ DS1reçu du calculateur superviseur 20. La consommation électrique C_ DS1du segment dynamique DS1, exprimée en % de charge du stockeur électrique de traction, est alors donnée par C_ DS1= SOC_D_STP- SOC_F_ DS1.
Les blocs fonctionnels BK2 et BK3 sont exécutés pendant le premier segment à vitesse constante CSSM.
Le bloc fonctionnel BK2 est exécuté avec le lancement D_ CSSMdu segment CSSM, au temps t1, qui s’enchaîne immédiatement après la fin du segment dynamique DS1. Le bloc fonctionnel BK2 a à charge de calculer un seuil d’état de charge SOC_F_ CSSMqui déterminera la fin F_ CSSM, au temps t2, du premier segment à vitesse constante CSSM. Le seuil d’état de charge SOC_F_ CSSMest calculé par le processus de façon à obtenir un cycle d’essai conforme au protocole « STP » pour l’homologation de l’autonomie de roulage du véhicule. Pour cela, la valeur de l’état de charge SOC=SOC_F_ CSSEà la fin, temps t4, du dernier segment à vitesse constante CSSEdoit être égale à SOC=SOC_F_ CSSE=0% et la consommation électrique du segment CSSEdoit être inférieure à 10% de la consommation électrique totale du cycle « STP ».
Dans cet exemple de réalisation, il est adopté une marge de sécurité MS=3% pour la consommation électrique du segment CSSEet le seuil d’état de charge SOC_F_ CSSMest calculé par le processus pour une consommation électrique cible de 10%-MS=10%-3%=7% pour le segment CSSE.
Pour satisfaire les conditions de cycle d’essai susmentionnées, la valeur de l’état de charge SOC=SOC_D_ CSSEau début, au temps t3, du segment CSSEdoit être égale à SOC= SOC_D_ CSSE=(7/100)*SOC_D_STP, avec la marge de sécurité susmentionnée MS=3% et la valeur de l’état de charge à la fin, temps t4, du segment CSSEqui doit être égale à SOC=SOC_F_ CSSE=0%.
Sachant que le deuxième segment dynamique DS2est identique au premier segment dynamique DS1et a donc la même consommation électrique C_ DS1, le seuil d’état de charge SOC_F_ CSSMest donné par l’égalité suivante :
SOC_F_ CSSM=C_ DS1+SOC_D_CSSE, d’où
SOC_F_ CSSM=(SOC_D_STP- SOC_F_ DS1)+(7/100)*SOC_D_STP, ce qui donne
SOC_F_ CSSM=(1+(7/100))* SOC_D_STP- SOC_F_ DS1, et
SOC_F_ CSSM=(107/100)* SOC_D_STP- SOC_F_ DS1.
Avec SOC_D_STP=100%, le seuil d’état de charge SOC_F_ CSSMest donné aussi par l’égalité : SOC_F_ CSSM=107%- SOC_F_ DS1.
Le bloc fonctionnel BK3 est un bloc de décision. L’état de charge SOC fourni en temps réel par le calculateur superviseur 2 est comparé en permanence au seuil d’état de charge SOC_F_ CSSMcalculé. Lorsque l’état de charge SOC baisse pendant le segment CSSMet atteint le seuil SOC_F_ CSSM, le processus met fin, au temps t2, au segment CSSMet enchaîne immédiatement avec le segment dynamique DS2et ensuite avec le dernier segment à vitesse constante CSSE.
Ainsi, conformément à l’invention, le cycle « STP » dans cet exemple de réalisation est construit automatiquement pour différents types de véhicules électriques en jouant sur la durée DM2 du segment à vitesse constante CSSEqui est dépendante de la capacité du stockeur électrique de traction et de la consommation électrique du véhicule.
De manière générale, l’invention autorise des stratégies spécifiques pour adapter automatiquement les cycles d’essai, de telle façon à éviter une intervention humaine et à gagner en efficacité en évitant notamment des cycles préparatoires. Ainsi, par exemple, grâce à l’invention, il devient possible d’utiliser le robot de conduite sur des essais longs, qui peuvent être déroulés la nuit sans présence humaine.
L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation particuliers qui ont été décrits ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l’invention.
Claims (6)
- Procédé d’adaptation automatique d’un cycle d’essai piloté par un robot de conduite (1) d’un véhicule (2) monté sur des moyens d’essai, ledit robot (1) étant du type ayant des moyens de communication de données pour l’établissement d’un dialogue entre un calculateur de commande (10) dudit robot (1) et un calculateur superviseur (20) dudit véhicule (2), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de : a) prise en compte d’au moins une condition (CDE) dudit cycle d’essai ; b) prise en compte en temps réel, via ledit dialogue de communication de données, d’au moins une information de condition de véhicule (CDV) ; et c) adaptation automatique par calcul (BK1 à BK3) dudit cycle d’essai en fonction de ladite information de condition de véhicule (CDV) de façon à satisfaire ladite condition (CDE) dudit cycle d’essai.
- Procédé selon la revendication 1, mis en œuvre pour l’adaptation automatique d’un cycle d’essai de mesure d’autonomie de roulage (STP) d’un véhicule électrique (2), ledit cycle d’essai comprenant une pluralité de segments identiques à vitesse de roulage variable (DS1, DS2) et une pluralité de segments à vitesse de roulage constante (CSSM, CSSE) exécutés séquentiellement et une condition de consommation électrique maximale (CDE, 10%) dudit véhicule (2) pendant un dernier segment à vitesse de roulage constante (CSSE), caractérisé en ce que ladite étape b) comprend la prise en compte en temps réel d’un état de charge (SOC) d’un stockeur électrique de traction dudit véhicule (2), en tant qu’information de condition de véhicule (CDV), et ladite étape c) comprend, pendant un dit premier segment à vitesse de roulage variable (DS1), un calcul (BK1) d’une consommation électrique (C_ DS1) dudit véhicule (2) pour ledit premier segment à vitesse de roulage variable (DS1) et, pendant un segment à vitesse de roulage constante (CSSM) qui précède ledit dernier segment à vitesse de roulage constante (CSSE), un calcul (BK2) d’un seuil d’état de charge (SOC_F_ CSSM) dudit stockeur électrique de traction de façon à satisfaire ladite condition de consommation électrique maximale (CDE, 10%) et une décision (BK3) de fin du segment à vitesse de roulage constante en cours (CSSM) basée sur une comparaison entre ledit état de charge (SOC) pris en compte en temps réel et ledit seuil d’état de charge (SOC_F_ CSSM).
- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le calcul (BK2) à l’étape c) dudit seuil d’état de charge (SOC_F_ CSSM) prend en compte une marge de sécurité (MS, 3%) sur ladite condition de consommation électrique maximale (CDE, 10%).
- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite marge de sécurité (MS) est de 3%.
- Robot de conduite (1) d’un véhicule (2) monté sur des moyens d’essai, comprenant un calculateur de commande (10) et des moyens de communication de données entre ledit calculateur de commande (10) et ledit véhicule (2), ledit calculateur de commande (10) comportant une mémoire (MEM) stockant des instructions de programme pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
- Ensemble comprenant un véhicule (2) monté sur des moyens d’essai et un robot de conduite (1) selon la revendication 5 installé dans ledit véhicule (2), caractérisé en ce que ledit véhicule (2) comprend un calculateur superviseur (20) comprenant des moyens d’interfaçage (INT) avec le calculateur de commande (10) dudit robot de conduite (1).
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| EP3889570A1 (fr) * | 2018-11-28 | 2021-10-06 | HORIBA, Ltd. | Système et procédé de test de véhicule |
-
2022
- 2022-05-31 FR FR2205201A patent/FR3136059B1/fr active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150338313A1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-26 | Horiba, Ltd. | Vehicle testing system |
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