FR3007370B1

FR3007370B1 - Assistant de manoeuvre d'evitement de vehicule automobile

Info

Publication number: FR3007370B1
Application number: FR1455589A
Authority: FR
Inventors: Thomas HAEUSSLER
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2019-06-07
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: FR3007370A1; US20140379244A1; DE102013211645A1

Abstract

Assistant d'évitement pour un véhicule automobile comportant un système de capteurs (10) pour saisir l'environnement de circulation du véhicule (20) et une installation de commande électronique (14) qui implémente une fonction d'évitement de secours (16) vérifiant les données fournies par le système de capteur (10) pour déterminer si une manœuvre d'évitement de secours est nécessaire et ensuite agir par un système d'actionneurs (12) avec une force d'intervention (F) variant dans des limites prédéfinies (30) sur la dynamique du véhicule (20). L'installation de commande (14) implémente une fonction de limitation (18) qui fait varier les limites (30) de la force d'intervention (F) en fonction de l'écart entre une dynamique réelle (28) définie par les actions du conducteur et une dynamique de consigne (26) définie par la fonction d'évitement de secours (16).

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un assistant d’évitement pour un véhicule automobile comportant un système de capteurs pour saisir l’environnement de circulation du véhicule et une installation de commande électronique qui implémente une fonction d’évitement de secours vérifiant les données fournies par le système de capteurs pour déterminer si une manœuvre d’évitement de secours est nécessaire et ensuite agir par un système d’actionneurs avec une force d’intervention variant dans des limites prédéfinies sur la dynamique du véhicule pour assister le conducteur dans l’exécution de la manœuvre d’évitement de secours.

Etat de la technique

Les véhicules récents ont des fonctions d’assistance qui utilisent des capteurs d’environnement tels que des radars et des caméras vidéo pour évaluer la situation de risque d’accident et intervenir activement par le système de freins pour éviter des accidents ou du moins atténuer leur gravité. Ces fonctions d’assistance ne sont activées que si le conducteur ne lance pas de manœuvre d’évitement pour éviter l’accident.

On connaît également des fonctions d’assistance qui aident le conducteur pendant une manœuvre d’évitement de secours en intervenant sur la direction. Pour des raisons de sécurité, ces fonctions d’évitement (assistant d’évitement) doivent pouvoir être dominées à tout instant par le conducteur. Cette domination peut être par exemple nécessaire si du fait d’une situation en courbe, le conducteur souhaite utiliser une autre trajectoire d’évitement que celle proposée par la fonction. Un autre exemple est celui du cas où le conducteur détecte qu’un véhicule venant en face se rapproche sur la voie d’évitement et qu’il arrête ainsi la manœuvre d’évitement.

But de l’invention

La présente invention a pour but de développer un assistant de manœuvre d’évitement avec de meilleures fonctions de sécurité. Exposé et avantages de l’invention A cet effet, l’invention a pour objet un assistant d’évitement ou de manœuvre d’évitement de véhicule du type défini ci- dessus caractérisé en ce que l’installation de commande implémente une fonction de limitation qui fait varier les limites de la force d’intervention en fonction de l’écart entre une dynamique réelle définie par les actions du conducteur et une dynamique de consigne définie par la fonction d’évitement de secours.

Si la fonction de limitation selon l’invention facilite pour le conducteur la commande des actions de la fonction d’évitement de secours et lui permet d’imposer sa volonté si celle-ci est différente de ce qui est planifié par la fonction d’évitement de secours ce qui facilite pour le conducteur la prise en main de la situation de risques.

Selon un développement avantageux, une intention du conducteur différente de celle de la fonction d’évitement de secours se reconnaît en ce que la valeur réelle d’une grandeur caractéristique pour l’intervention de direction, par exemple la vitesse de braquage, a un signe algébrique différent de celui de la valeur de consigne de cette grandeur définie par la fonction d’évitement de secours. Ce critère permet une détection ferme de ce que l’intention du conducteur diffère en ce que dans les cas dans lesquels le conducteur réagit d’une manière telle que la valeur réelle diffère de la valeur de consigne mais a le même signe algébrique, cela ne soit pas interprété à tort comme étant une intensité différente du conducteur.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, la fonction de limitation compare la valeur réelle et la valeur de consigne d’au moins une grandeur caractéristique de l’intensité de l’action sur la direction du véhicule.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, la fonction de limitation réduit les limites imposées à la force d’intervention à partir d’un instant lorsque la valeur de consigne et la valeur réelle de la grandeur caractéristique ont des signes algébriques différents.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, la fonction de limitation réduit les limites de la force d’intervention proportionnellement à une variable qui est une fonction de la valeur réelle de la grandeur caractéristique, du temps et le cas échéant de la valeur de consigne de la grandeur caractéristique.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, la variable est l’intégrale en fonction du temps.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, la fonction que l’on intègre par une intégration en fonction du temps est une fonction proportionnelle au temps. L’invention a également pour objet un assistant d’évitement dont la fonction de limitation neutralise complètement la fonction d’évitement de secours si la variable dépasse un seuil prédéfini. Dessins

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un exemple d’assistant d’évitement de véhicule automobile représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par blocs d’un assistant d’évitement selon l’invention, - la figure 2 est un diagramme d’une situation de circulation pour la description du fonctionnement de l’assistant d’évitement, - la figure 3 est un diagramme représentant la situation de la circulation selon la figure 2 à laquelle la vitesse de braquage est représentée en fonction du temps, - la figure 4 montre un diagramme force/temps selon la figure 3, - la figure 5 est un diagramme d’un autre exemple de situation de circulation, - la figure 6 est un diagramme représentant la situation de circulation de la figure 5 avec la vitesse de braquage en fonction du temps et, - la figure 7 est un diagramme force/temps pour la figure 6.

Description de modes de réalisation de l’invention L’assistant de manœuvre d’évitement (ou plus simplement l’assistant d’évitement) représenté sous la forme d’un schéma par blocs à la figure 1 comporte un système de capteurs 10, un système d’actionneurs 12 et une installation de commande électronique 14 par exemple sous la forme d’un ou plusieurs microprocesseurs qui exploitent et traitent les données fournies par le système de capteur 10 en fournissant comme résultat de ce traitement, des ordres à destination du système d’actionneurs 12.

Le système de capteurs 10 comporte des composants de capteurs qui détectent l’état dynamique du propre véhicule, c'est-à-dire par exemple sa vitesse, son accélération, sa vitesse de braquage, sa vitesse de lacet, l’état de la transmission, le patinage des roues motrices ou analogues. En outre, le système de capteur 10 comporte des composants de capteurs qui saisissent l’environnement du véhicule, par exemple des systèmes vidéo avec traitement électronique d’images, des capteurs radars, des capteurs à ultrasons ou des capteurs analogues. Dans le sens large, on peut englober dans le système de capteurs 10 également les sources d’information qui fournissent d’une autre manière des informations relatives à l’environnement de circulation, notamment l’infrastructure de circulation telle que des données d’un système de navigation ou autres cartes stockées. L’installation de commande 14 implémente une fonction d’évitement de secours 16 qui exploite la situation de circulation actuelle à l’aide des données fournies de manière connue par le système de capteurs 10 et calcule la probabilité de l’entrée en collision avec un autre véhicule ou un obstacle. Si cette probabilité atteint un certain niveau, la fonction d’évitement de secours 16 émet des ordres au système de commande 14 pour déclencher une manœuvre d’évitement de secours, par exemple tout d’abord par une indication correspondante à destination du conducteur et en cas d’urgence également en intervenant activement sur la dynamique du véhicule.

De façon correspondante, le système d’actionneurs 12 comporte des installations pour intervenir de manière active sur la direction, sur le système d’entraînement et/ou le système de freinage du propre véhicule. Dans cet exemple, on examinera les interventions sur la direction. L’installation de commande 14 implémente en outre une fonction de limitation 18 qui, de son côté, exploite les données fournies par le système de capteurs 10 et compare les interventions lancées ou planifiées par la fonction d’évitement de secours 16 avec les actions que le conducteur fait manuellement en dominant les assistants d’évitement. Si cette comparaison montre que l’écart entre l’action effectivement entreprise par le conducteur et l’intervention planifiée par la fonction d’évitement de secours remplit certains critères qui indiquent que le conducteur ne veut pas exécuter la manœuvre évitement de secours proposée par la fonction d’évitement de secours, alors celle-ci sera atténuée et/ou totalement supprimée.

Habituellement, la force avec laquelle la fonction d’évitement de secours intervient de manière active sur le braquage du véhicule est limitée pour ne pas dépasser certaines limites. Ces limites correspondent de façon caractéristique à un couple de braquage de ± 3 Nm. Ces limites sont choisies pour que le conducteur puisse dominer la fonction d’évitement de secours en intervenant lui-même avec une force plus grande sur la direction. La fonction d’évitement de secours opposera certes une résistance aux actions du conducteur mais celui-ci pourra vaincre cette résistance.

Si la fonction de limitation 18 reconnaît que le conducteur a une intension différente, les limites de la force avec laquelle la fonction d’évitement de secours peut intervenir sur le système, seront limitées pour que le conducteur puisse facilement vaincre ce système. Dans le cas extrême, les limites de la force seront annulées c'est-à-dire que la manœuvre d’évitement de secours sera complètement arrêtée pour que le conducteur prenne seul le contrôle du véhicule. L’action de la fonction de limitation 18 sera décrite ci-après en référence à deux exemples qui seront décrits de manière plus précise. La figure 2 montre schématiquement une situation ou état de circulation d’un véhicule 20 équipé de l’assistant d’évitement selon l’invention ; dans le dessin, cela est schématisé en ce que le véhicule comporte un capteur radar 22 ; ce véhicule se rapproche d’un obstacle qui dans cet exemple est un véhicule 24 immobilisé sur sa propre voie ou qui a freiné brusquement. Le véhicule 20 équipé de l’assistant d’évitement sera appelé ci-après « propre véhicule ». A l’aide des valeurs mesurées par le capteur radar 22 de la distance et de la vitesse relative du véhicule 24, l’assistant d’évitement reconnaît que l’on risque une collision si le conducteur du propre véhicule n’entreprend pas de manœuvre d’évitement. La fonction d’évitement de secours 16 calcule ensuite une dynamique de consigne 26 sous la forme d’une trajectoire d’évitement pour contourner l’obstacle en sécurité. Indépendamment de ce que le conducteur du véhicule 20 devient actif ou non, la fonction d’évitement de secours 16 intervient activement sur la direction du véhicule et produit un braquage qui, s’il n’est pas dominé par le conducteur, fait que le véhicule se déplace suivant la dynamique de consigne 26. La force avec laquelle le système automatique intervient sur la direction est toutefois limitée dans les deux directions à des valeurs qui correspondent par exemple à un couple de direction de ± 3 Nm. Si de son côté, le conducteur exerce sur le volant une force, la force d’intervention de l’assistant d’évitement sera régulée pour que le véhicule 20 suive la trajectoire d’évitement calculée. Mais si le conducteur exerce un couple sur le volant qui dépasse la limite de ± 3 Nm, la fonction d’évitement dans cette intervention ne sera plus compensée totalement de sorte que la trajectoire du véhicule s’écartera de la dynamique de consigne 26.

Dans l’exemple de la figure 2, le conducteur force de cette manière une dynamique réelle 28 qui correspond à une autre trajectoire d’évitement du véhicule. Une raison peut être que le conducteur (autrement que le système de capteurs 10 du véhicule ou avant celui-ci) reconnaît que la trajectoire correspond à une courbe à gauche qu’il doit dominer cette fonction d’évitement de secours pour maintenir le véhicule sur la chaussée.

Dans l’exemple de la figure 2, à l’instant tl, la fonction d’évitement de secours 16 devient active. Sensiblement en même temps, le conducteur entreprend de lui-même une manœuvre d’évitement. Dans l’intervalle compris entre l’instant tl et un instant ultérieur t2, les écarts entre la dynamique de consigne 26 et la dynamique réelle 28 ne sont que faibles et les deux interventions de direction correspondent à un braquage dans le même sens. Mais à l’instant t2, la fonction d’évitement de secours 16 tournerait le volant dans la direction opposée (vers la droite) pour engager le véhicule dans la voie de dépassement. Mais le conducteur maintient son braquage à gauche de sorte que le véhicule se déplace suivant la dynamique réelle 28 suivant la courbe vers la gauche de la chaussée.

La figure 3 montre la même situation dans un diagramme représentant la vitesse de l’angle de braquage ω en fonction du temps t.

La course 26’ correspond à la vitesse angulaire de braquage de consigne calculée par la fonction d’évitement de secours et qui correspond à la dynamique de consigne 26 alors que la vitesse angulaire de braquage qui correspond à la dynamique réelle 28 est donnée par la courbe 28’. A partir de l’instant tl, les deux courbes sont croissantes tout d’abord puis restent à un niveau constant ; cela signifie que le volant est braqué à vitesse angulaire constante vers la gauche. Suivant la dynamique de consigne 26, la vitesse angulaire diminue de nouveau et atteint à la valeur 0 l’instant t2. A ce moment, la vitesse angulaire de braquage de consigne donnée par la courbe 26’ change de signe algébrique et le mouvement de contrebraquage commence vers la gauche. La vitesse angulaire réelle de braquage est représentée par la courbe 28’. La vitesse angulaire de braquage qui correspond à un braquage vers la gauche reste constante pour une durée plus longue et ne commence à diminuer de nouveau qui à un instant beaucoup plus tard. A partir de l’instant t2, la vitesse angulaire de consigne et la vitesse angulaire réelle ont des signes algébriques opposés. La fonction de limitation 18 reconnaît en cela que l’intention du conducteur n’est pas calculée par la dynamique de consigne 24. A partir de cet instant, on intègre la valeur de la vitesse de l’angle réel de braquage (courbe 28j en fonction du temps. L’intégrale S est la surface hachurée de la figure 3. Pour cela, il est avantageux de pondérer la vitesse angulaire réelle de braquage d’autant plus fortement que dure l’état dans lequel la vitesse angulaire de consigne et la vitesse réelle ont des signes algébriques différents. La fonction que l’on intègre et qui donne l’intégrale S ne serait pas la fonction o(t) mais bien plus la fonction k (t-t2) ω avec une constante k choisie de manière appropriée.

La valeur de l’intégrale S définit l’intensité à laquelle la force d’intervention sur le mécanisme d’assistance est limitée. A la figure 4, la courbe 30 donne une limite pour le module de l’amplitude |f| de la force d’intervention F exercée par l’assistant d’évitement sur la direction, limite que cette force ne peut dépasser. Avant l’instant tl, la limite est la valeur 0, c'est-à-dire que la fonction d’évitement de secours 16 n’est pas activée. A l’instant tl, la fonction d’évitement de secours est activée et la limite décrite par la courbe 30 présente alors la valeur standard évoquée ci-dessus qui est par exemple de 3 Nm. A partir de l’instant t2, la fonction de limitation 18 agit pour diminuer la limite et cela proportionnellement à la valeur instantanée de l’intégrale S. Si cette intégrale S dépasse finalement un seuil prédéfini, la fonction d’évitement de secours 16 sera complètement neutralisée. La frontière n’est pas de nouveau réduite à 0. La manœuvre d’évitement de secours est ainsi interrompue de sorte que seul le conducteur contrôle le véhicule. Dans l’exemple des figures 3 et 4 cela se fait à l’instant t3.

Au choix, à partir de l’instant t3, c'est-à-dire dès que l’intégrale S dépasse le seuil, on peut réduire la limite également en continu suivant une courbe décroissance (plus raide) réduite à 0 pour que le conducteur ne perçoive pas de secousse irritante au niveau du volant du fait de la neutralisation de la fonction d’évitement de secours. La constante k dans la fonction à intégrer, évoquée ci-dessus sera choisie pour que la courbe 30 chute rapidement et qu’elle atteigne de toute façon la valeur 0 à l’instant t3.

Dans l’exemple de réalisation décrit, on intègre la vitesse réelle de l’angle de braquage ω. Dans une autre forme de réalisation, on pourrait intégrer la différence entre la vitesse réelle et la vitesse de consigne de l’angle de braquage. L’intégrale S correspondrait alors à la surface comprise entre les deux courbes 26’ et 28’. On pourrait également choisir comme fonction à intégrer, n’importe quelle autre fonction formée avec la vitesse angulaire réelle et la vitesse angulaire de consigne de l’angle de braquage.

Selon un autre mode de réalisation, on envisage de caractériser l’intervention de braquage par une autre grandeur que la vitesse de l’angle de braquage ω, par exemple l’accélération de l’angle de braquage ou le couple de braquage. Le critère indiqué par l’écart de l’intension du conducteur résiderait alors dans ce que l’accélération de consigne et réelle de l’angle de braquage ou du couple de direction auraient des signes algébriques différents.

En principe, à la place de la vitesse de l’angle de braquage, on pourrait également exploiter directement l”angle de braquage. Toutefois, dans ce cas, l’intention différente du conducteur illustrée dans l’exemple de la figure 2 ne serait reconnue qu’à un instant ultérieur, à savoir lorsque le véhicule 20 serait arrivé dans la position qui correspond au point d’inflexion de la trajectoire selon la dynamique de consigne 26 et qui aurait ainsi braqué le volant vers la droite. La prise en compte de la vitesse de braquage ou en variante de l’accélération de braquage ou du couple de braquage, a l’avantage que le système réagit de manière prévisionnelle.

En variante, la fonction de limitation 18 peut également exploiter une combinaison de plusieurs grandeurs (par exemple la vitesse de l’angle de braquage et le couple de braquage) qui sont des grandeurs caractéristiques de l’intensité de l’action de braquage. Le critère de l’intention du conducteur serait alors que la valeur de consigne et la valeur réelle de la somme pondérée formée à partir de telle grandeur auraient des signes algébriques opposés. De façon correspondante, l’intégrale S correspondrait par intégration à une fonction qui dépend de la valeur réelle et le cas échéant également des valeurs de consigne de la vitesse de l’angle de braquage et du couple de braquage.

La figure 5 montre un autre exemple de situation selon lequel le propre véhicule 20 circule sur une chaussée avec seulement une voie de circulation dans chaque direction. Si la fonction d’évitement de secours 18 lance la manœuvre d’évitement, le conducteur détecte que sur la voie de circulation opposée il y a un véhicule qui se rapproche de sorte qu’il arrête pour cela la manœuvre d’évitement et préfère la collision avec le véhicule 24 à l’arrêt ou circulant dans la même direction. La dynamique réelle 28 correspond pour cela selon, la figure 5, à une trajectoire qui reste sur sa propre voie et qui arrive sur l’arrière du véhicule 24.

Les courbes 26’ et 28’ de la figure 6 et la courbe 30 de la figure 7 ont la même signification que les courbes correspondantes des figures 3 et 4 mais concernent toutefois la situation présentée à la figure 5. La vitesse réelle de l’angle de braquage représentée par la courbe 28’ change de signe algébrique déjà dès l’instant t2’ qui précède significativement l’instant t2 auquel la vitesse de consigne de l’angle de braquage (courbe 26j change également de signe algébrique. Dans ce cas également il y a une phase dans laquelle la vitesse réelle et la vi tesse de consigne de l’angle de braquage ont des signes algébriques opposés et c’est pourquoi on réduit les limites de la force d’actionnement selon la courbe 30 de la figure 7. L’instant t3 auquel la fonction d’évitement de secours est neutralisé complètement se situe dans ce cas dès avant l’instant t2 pour lequel la vitesse de consigne de l’angle de braquage changerait de signe algébrique.

Selon un autre développement, une intention différente du conducteur sera également reconnue si la valeur de consigne et la valeur réelle de la grandeur caractéristique (ici la vitesse de l’angle de braquage ω) ont le même signe algébrique mais diffèrent toutefois de plus d’un seuil déterminé ou par une durée plus longue que la durée prédéterminée de passage en dessous de ce seuil. Le critère proposé à cet effet et qui repose sur le signe algébrique de la valeur réelle et de la valeur de consigne a toutefois l’avantage que les réactions excessives du conducteur qui diffèrent toutefois significativement de la dynamique de consigne, ne vont toutefois pas dans la même direction et ne sont pas interprétés comme une demande différente du conducteur. On évite de cette manière que le conducteur ne neutralise de manière non voulue l’assistant d’évitement par une réaction excessive.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Système de capteurs 12 Système d’actionneurs 14 Installation de commande électronique 16 Fonction d’évitement de secours 18 Fonction de limitation 20 Véhicule 22 Capteur radar 24 Véhicule à l’arrêt/Véhicule freinant fortement 26 Dynamique de consigne 26’ Courbe 28 Dynamique réelle 28’ Courbe 30 Courbe limite F Force d’intervention S Intégrale tl Instant d’activation de la fonction d’évitement de secours t2 Instant auquel la vitesse angulaire s’annule t’2 Instant auquel la vitesse angulaire s’annule Î3 Instant auquel l’intégrale S dépasse le seuil ω Vitesse angulaire k Constante

Claims

REVENDICATION S 1°) Assistant d’évitement pour un véhicule automobile comportant un système de capteurs (10) pour saisir l’environnement de circulation du véhicule (20) et une installation de commande électronique (14) qui implémente une fonction d’évitement de secours (16) vérifiant les données fournies par le système de capteurs (10) pour déterminer si une manœuvre d’évitement de secours est nécessaire et ensuite agir par un système d’actionneurs (12) avec une force d’intervention (F) variant dans des limites prédéfinies (30) sur la dynamique du véhicule (20) pour assister le conducteur dans l’exécution de la manœuvre d’évitement de secours, l’installation de commande (14) implémentant une fonction de limitation (18) qui fait varier les limites (30) de la force d’intervention (F) en fonction de l’écart entre une dynamique réelle (28) définie par les actions du conducteur et une dynamique de consigne (26) définie par la fonction d’évitement de secours (16), et la fonction de limitation (18) comparant la valeur réelle et la valeur de consigne d’au moins une grandeur (ω) caractéristique de l’intensité de l’action sur la direction du véhicule (20), caractérisé en ce que la fonction de limitation (18) réduit les limites (30) imposées à la force d’intervention (F) à partir d’un instant (tl) à partir duquel la valeur de consigne et la valeur réelle de la grandeur caractéristique (ω) ont des signes algébriques différents.
2°) Assistant d’évitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fonction de limitation (18) réduit les limites (30) de la force d’intervention (F) proportionnellement à une variable (S) qui est une fonction de la valeur réelle de la grandeur caractéristique (ω), du temps (t) et le cas échéant de la valeur de consigne de la grandeur caractéristique (ω).
3°) Assistant d’évitement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la variable (S) est une intégrale de temps.
4°) Assistant d’évitement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fonction intégrée par l’intégrale de temps est une fonction proportionnelle au temps (t).
5°) Assistant d’évitement selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la fonction de limitation (18) neutralise complètement la fonction d’évitement de secours (16) si la variable (S) dépasse un seuil prédéfini.