FR3023519A1 - Systeme pour detecter la presence et la position de main et/ou de doigt sur un volant - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un système de détection pour véhicule automobile, comprenant un volant (2) de conduite relié au système de direction du véhicule, le volant comprenant une pluralité de capteurs (7), agencés sur la jante (25) du volant et configurés pour détecter au moins un doigt (5) d'une main du conducteur, le doigt étant au contact ou en pression sur la jante du volant, les capteurs étant agencés les uns à la suite des autres selon une direction circonférentielle (CC), la densité des capteurs étant établie de manière à pouvoir détecter un seul doigt enserrant le volant, moyennant quoi le système permet de déterminer le nombre de doigts au contact de la jante du volant. L'invention couvre également le procédé associé.

Description

La présente invention est relative aux systèmes et procédés permettant de détecter la présence d'un ou plusieurs doigt(s) et/ou main(s) sur le volant d'un véhicule automobile. Plus précisément, on s'intéresse à la façon dont le conducteur du véhicule 5 prend en main le volant, de façon plus ou moins active et ferme, cette information étant transmise à un système de surveillance de vigilance du conducteur, et/ou à un système de conduite assistée voire automatisée. Il est connu de mesurer le couple exercé par les mains du conducteur sur le volant par exemple dans les systèmes de direction assistée électrique. 10 Il est également connu, du document US 2014 054 880 A1, d'agencer une pluralité de capteurs à l'intérieur de la jante du volant d'un véhicule afin de détecter une forte pression exercée par les doigts et les mains du conducteur par exemple pour piloter un système de protection airbag. Toutefois, les systèmes connus ne permettent pas d'accéder à une 15 connaissance précise du nombre de doigts en contact actif sur le volant ; les systèmes connus ne permettent pas non plus de détecter que les mains du conducteur ne sont pas au contact du volant (volant non tenu). Il est donc apparu un besoin de proposer une solution améliorée pour permettre d'élaborer une information plus fine et plus précise pour mise à disposition d'un 20 système tiers utilisateur comme par exemple un système de surveillance de vigilance du conducteur, et/ou à un système de conduite assistée voire automatisée. Selon l'invention, il est proposé un système de détection pour véhicule automobile, comprenant un volant de conduite relié au système de direction du véhicule, le volant comprenant une pluralité de capteurs, agencés sur la jante du volant et 25 configurés pour détecter au moins un doigt d'une main du conducteur, le doigt étant en pression ou au contact sur la jante du volant, les capteurs étant agencés les uns à la suite des autres selon la direction circonférentielle de la jante, la densité des capteurs étant établie de manière à pouvoir détecter un seul doigt enserrant le volant, moyennant quoi le système permet de déterminer précisément le nombre de doigts au contact de (et/ou en 30 pression sur) la jante du volant, ainsi que leurs positions respectives sur la jante. Avantageusement, un tel système de détection peut en outre déterminer la condition où aucune main du conducteur n'enserre la jante du volant, c'est-à-dire le cas où le volant n'est pas tenu par le conducteur. Grâce à un tel procédé, on peut mettre à disposition une information de 35 nombre de doigts pour un système tiers, par exemple un système de détection de vigilance, et/ou pour un système d'assistance active, c'est-à-dire un système de conduite assistée voire automatisée appelée également « AutoDrive » en langue anglaise, comme par exemple un avertisseur actif de franchissement de ligne, un système de suivi automatique de file en circulation dense.

Dans divers modes de réalisation du procédé selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes. Les capteurs sont préférentiellement espacés les uns des autres d'au plus 15 mm selon la direction circonférentielle. Ainsi il est facile de discriminer les objets captés et cela permet une détection fiable d'un seul doigt sur la jante et de déterminer la 10 position de ce doigt (ou de plusieurs) sur la jante du volant. Les capteurs sont agencés sur la jante, répartis sur au moins 2000, voire au moins 260°, de manière symétrique par rapport au pcint supérieur du volant. Moyennant quoi, la zone de détection est suffisamment étendue pour les différentes configurations de prise en main classique du volant. 15 Les capteurs sont agencés sur la jante du côté opposé au conducteur ; une telle position s'avère être optimale pour détecter les cas habituels et plus fréquents de façons de tenir le volant avec les doigts ; de plus, avantageusement les capteurs ne sont pas visibles depuis le point de vue du conducteur du passager. La pluralité de capteurs est formée par une série de capteurs optiques de type 20 photodiodes ; on utilise ainsi une technologie mature, bon marché, bien maîtrisée, et peu sensible aux perturbations électromagnétiques ; de plus, ainsi, on peut détecter une main gantée. L'agencement de diodes infrarouge peut être formé par une alternance de diodes infrarouge d'émission et photodiodes de réception. Ceci permet d'effectuer une 25 analyse comparée d'une part sous lumière naturelle et d'autre part sous lumière artificielle. Les capteurs peuvent être des capteurs capacitifs ; ils peuvent être logés sous la peau de la jante et par conséquent être invisibles à Les capteurs peuvent être des capteurs ultrasonores ; ce qui permet, tout 30 comme dans le cas des diodes infrarouge, d'avoir une distance de détection qui peut aller jusqu'à quelques centimètres ; et ce qui fonctionne aussi dans le cas de main gantée. Le système comprend avantageusement en outre une unité de commande reliée aux capteurs et configurée pour gérer les informations de détection en provenance des capteurs et pour délivrer des informations de haut niveau sur le nombre de doigts et 35 de main au contact ou à proximité de la jante du volant, à destination d'un autre système.

Par ailleurs, l'invention vise également un procédé pour détecter d'une part la présence d'au moins une main et d'autre part l'absence de mains au voisinage d'un volant de véhicule automobile, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) scanner les capteurs b) en déduire le nombre de doigts pressant/enserrant le volant, y compris la condition zéro doigt, c) répéter les étapes a) et b), d) mettre à disposition en temps réel et continument une information composite (nombre de mains, nombre de doigts) pour un système commande ou de surveillance du véhicule. Ainsi, on peut informer un système de conduite assistée ou de surveillance de vigilance du conducteur à propos de la qualité de prise en main du volant par le conducteur. Par ailleurs, le procédé peut avantageusement comporter la fonction suivante : d2) identifier une position toujours occultée même quand le volant tourne, en déduire qu'un élément est disposé en permanence sur un ou plusieurs capteurs particuliers, et inhiber la prise en compte des informations sur ces capteurs particuliers ; ceci permet de parer à la situation éventuelle d'un objet ou d'une bande fixée sur la jante du volant ; en effet ainsi, un utilisateur ne peut pas leurrer le système de surveillance de vigilance en occultant en permanence un ou plusieurs capteurs ; cette fonction permet aussi de prendre en compte la présence d'un accessoire fixé sur la jante du volant.

D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. L'invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma général d'un volant de véhicule comprenant un système de détection selon l'invention, - les figures 2A et 2B montrent deux configurations de conduite, respectivement avec une tenue active du volant et avec un volant non tenu, - la figure 3 représente une vue en coupe de la jante du volant du système représenté sur la figure 1, - la figure 4 montre une vue de détail d'un exemple de capteurs utilisés dans le système représenté sur la figure 1, - la figure 5 montre un diagramme fonctionnel du dispositif de captation incluant notamment les capteurs, - la figure 6 montre un chronogramme illustrant la détection des doigts des mains du conducteur.

La figure 1 représente un schéma général d'un volant 2 de véhicule ; il s'agit du volant de conduite du véhicule, relié au système de direction du véhicule par une colonne de direction d'axe X. Le volant 2 comprend un dispositif de détection 3 dont l'objet principal est de détecter la qualité de prise en main du volant 2 par un conducteur, mais aussi de détecter que le conducteur ne tient pas le volant 2.

Le volant 2 comprend une portion centrale 61 appelée moyeu et une jante 25 reliée au moyeu par trois branches dans l'exemple illustré, mais toutefois le nombre de branches peut être quatre ou même deux, ou le volant 2 peut être du type mono-branche. Le dispositif de détection 3 comprend une pluralité de capteurs 7 agencés sur la jante 25 du volant 2. Sur la figure 2A, on voit que les mains 4 (la main gauche 4G et la 15 main droite 4D) enserrent le volant 2 selon une position de prise en main dite « 9h15 ». Bien sûr d'autres positions classiques comme « 10h10 », des positions à deux mains mais dissymétriques, et des positions à une seule main sont aussi couramment utilisées par les conducteurs. Les doigts de la main 4 du conducteur sont désignés par la référence 5. À la 20 figure 2B, le volant 2 n'est pas tenu par le conducteur, condition qui doit être également détectée par le procédé. Dans l'exemple illustré à la figure 3, la jante 25 du volant 2 présente une section ronde ou légèrement ovale avec une première face frontale 2A dirigée vers le conducteur, une face opposée 2B, orientée à l'opposé de la vision du conducteur, une 25 face supérieure 2S sur la partie extérieure de la jante 25, et une face inférieure 2U sur la partie intérieure de la jante 25. La direction médiane de cette section de jante 25, parallèle à l'axe X, est repérée XC. La jante 25 du volant 2 comprend une armature 63 généralement métallique et qui s'étend le long d'un cercle CC autour de l'axe X du volant 2. En outre, la jante 25 du 30 volant 2 comprend un garnissage 64 en matériau synthétique, le cas échéant recouvert de tissu ou de cuir, le garnissage 64 pouvant présenter une certaine souplesse et la surface extérieure 65 pouvant présenter une certaine rugosité pour l'accroche des mains du conducteur. Dans l'exemple illustré, on dispose des capteurs de détection 7 du côté 2B de 35 la jante 25 opposé à la face visible par le conducteur, ce qui permet de détecter généralement la dernière phalange du doigt 5 de la main (cf. figure 3). Cette position des capteurs 7 est aussi la plus adéquate pour que ces derniers ne soient pas visibles des occupants du véhicule. Toutefois, notamment dans le cas des capteurs 7 capacitifs non visibles de l'extérieur, on remarque qu'on pourrait aussi installer des capteurs sur la face 5 supérieure 2S extérieure. Il n'est pas non plus exclu d'avoir des capteurs 7 sur la face intérieure 2U et sur la face frontale 2A. De préférence les capteurs 7 sont agencés les uns à la suite des autres selon la direction circonférentielle CC. Avantageusement, les capteurs sont répartis sur un secteur angulaire de 3600, c'est-à-dire ils couvrert de préférence tout le tour de la 10 jante 25 du volant 2 le long de la direction circonférentielle CC. Avantageusement, la répartition des capteurs 7 est symétrique par rapport au point supérieur 29 du volant 2 (lorsque le volant 2 est positionné pour une trajectoire du véhicule en ligne droite). On note qu'il n'est pas exclu que les capteurs 7 couvrent un secteur inférieur 15 à 360°, par exemple de l'ordre de 260°, ou même parexemple de l'ordre de 200°, pour coïncider avec les secteurs de prise en main habituelle dans une population statistique de conducteurs. Selon un choix avantageux, les capteurs 7 sont espacés les uns des autres d'une distance E d'au plus 15 mm selon la direction circonférentielle CC. Ceci apporte une 20 précision suffisante pour pouvoir discriminer les différents objets potentiels détectés y compris la présence d'un seul doigt 5 sur la jante 25 du volant 2. Comme évoqué plus haut, il peut y avoir soit un seul capteur 7 à une position radiale XC donnée (cf. figure 3), soit plusieurs capteurs 7 répartis à une position radiale XC donnée (sur les faces 2A, 2S, AB). 25 La zone de détection, autrement dit le rayon d'action des capteurs 7, peut être plus ou moins grande selon le choix technologique des capteurs 7 ; à la figure 4 on a représenté des zones de couverture 7A type pour des capteurs capacitifs. Dans l'exemple représenté aux autres figures, les capteurs de détection sont des capteurs optiques de type photodiodes ; une pièce 70 faisant office de guide optique 30 et de pièce de fermeture est disposée entre les diodes elles-mêmes et la paroi extérieure 65 de la jante 25. La pièce de fermeture optique 70 se présente comme une bande annulaire couvrant toute la surface où sont disposés les capteurs optiques. La pièce de fermeture optique 70 peut être avantageusement formée comme une « glace teintée » pour limiter la pénétration de rayonnement dans le domaine visible vers les 35 capteurs 7, spécialement dans le cas où l'on travaille dans le domaine infrarouge comme détaillé ci-après.

De préférence, on alterne une diode d'émission infrarouge lx (71) et une photodiode de réception Rx (7R) le long de la direction circonférentielle CC. Selon cette disposition, lorsqu'une des diodes d'émission 71 est activée, on s'intéresse en particulier au niveau de réception lumineuse sur les deux diodes de réception 7R adjacentes.

Selon une variante non représentée, chaque capteur 7 optique est formé par un couple (diode d'émission infrarouge - photodiode de réception) intégré. Selon encore une autre variante non représentée, chaque diode d'émission infrarouge lx est encadrée par deux photos diodes de réception Rx situées de part et d'autre selon une direction radiale (perpendiculairement à la direction circonférentielle CC). Toutefois, l'alternance d'une diode d'émission infrarouge lx (71) et une photodiode de réception Rx (7R) selon la direction circonférentielle CC, ceci associé au procédé de balayage séquentiel des capteurs 7, s'avère particulièrement un mode de réalisation optimal car une photodiode est utilisée séquentiellement en couple avec chacune des deux diodes d'émission qui lui sont adjacentes. Comme illustré à la figure 5, le système de détection 3 comprend, outre les capteurs 7 déjà mentionnés, une unité électronique de traitement 8, configurée pour gérer les informations de détection en provenance des capteurs 7. Notamment, l'unité de traitement 8 identifie quel capteur 7 (parmi la pluralité) détecte un objet (occultation par un doigt 5) et en fonction de la position géographique de ce capteur 7 en déduit la position du doigt 5 détecté sur la circonférence de la jante 25, par exemple exprimée sous forme d'un écart angulaire par rapport au point supérieur 29 du volant 2. L'unité électronique de traitement 8 est adaptée pour délivrer des informations de haut niveau sur le nombre de doigts 5 et de mains 4, 4G, 4D au contact de la jante 25 du volant 2, à destination d'un autre système tiers 68 utilisateur, par exemple un système de détection de vigilance, et/ou pour un système « AutoDrive », c'est-à-dire un système de conduite assistée voire automatisée. Lorsque la liaison entre l'unité électronique de traitement 8 et le système 30 tiers 68 utilisateur est filaire, elle passe par un contacteur tournant 66. De manière optionnelle, il peut être prévu que la transmission d'informations à partir du volant 2 vers un élément non tournant soit faite par infrarouge, en utilisant des transmetteurs infrarouges 71 présents pour la fonction détection, pendant les périodes où ils ne sont pas sollicités pour la détection ; auquel cas on évite de passer par un 35 contacteur tournant. À la figure 6, sont représentés en haut les signaux issus d'un certain nombre de capteurs 71 - 73 et 76 - 79 parmi l'ensemble des capteurs 7 présents (typiquement au nombre d'au moins une vingtaine voire trentaine). Le chronogramme du bas de la figure 6 illustre l'angle volant (« TETA Volant ») par rapport à une position de conduite en ligne droite. Pendant une première période repérée 91, le conducteur conduit en ligne droite (« TETA Volant » voisin de zéro) ; le capteur repéré 77 détecte tout le temps la présence d'un doigt 5 (par exemple doigt 5 de la main 4 qui reste sur le volant 2) et les capteurs repérés 71, 76 détectent de temps en temps un doigt 5 (ce peut être des doigts de l'autre main mobile, ou bien des doigts 5 que le conducteur bouge régulièrement). À la période de temps repérée 92, le conducteur tourne le volant 2 pour prendre un virage ; étant donné qu'il déplace ses mains 4, 4G, 4D sur le volant 2, certains capteurs 7 sont activés pendant la manoeuvre ; en général dans cette phase, normalement aucun des capteurs n'est activé en permanence par les doigts 5. En effet, il se produit plusieurs changements d'états sur les capteurs lorsque le conducteur déplace ses mains 4 sur le volant 2. À la période de temps repérée 93, le conducteur redresse le volant 2 pour revenir en ligne droite ; là aussi, le conducteur déplace ses mains 4, 4G, 4D sur le volant 2 ou bien laisse glisser le volant 2 par le rappel naturel de la direction vers la ligne droite. Là aussi, on retrouve naturellement plusieurs changements d'états sur les capteurs 7. À la période de temps repérée 94, on retrouve une situation de conduite analogue à la première période 91 avec peu d'évolution sur les signaux capteurs. Le procédé selon l'invention peut alors être formulé par une succession d'étapes comme suit : a) scanner les capteurs 7, b) en déduire le nombre de doigts 5 pressant/enserrant le volant 2, y compris la condition « zéro doigt », c) répéter les étapes a) et b), d) mettre à disposition en temps réel et continument une information composite (nombre de mains 4, nombre de doigts 5) pour un système commande ou de surveillance du véhicule. L'information composite peut comprendre tout d'abord le nombre de doigts 5 détectés par le système de détection. Ensuite, l'unité électronique de traitement 8 est configurée pour calculer en fonction de l'écartement des positions détectées si les doigts 5 appartiennent à une seule main ou à deux mains distinctes. Ainsi, l'information composite, rafraîchie en temps réel, peut comprendre outre le nombre de doigts 5 détectés, le nombre de mains 4 au contact de la jante 25 du volant 2, avec le nombre de doigts 5 pour chaque main 4G, 4D, ainsi que la position angulaire de chaque doigt 5 détecté par rapport au point supérieur 29 du volant 2. Le nombre de doigts 5 et le nombre de mains 4 peuvent être à la valeur zéro ce qui indique que le volant 2 n'est pas tenu correctement par le conducteur et/ou que la 5 qualité de prise en mains du volant 2 est insuffisante. Selon une fonction optionnelle avantageuse, l'unité électronique de traitement 8 est configurée pour détecter un objet présent en permanence sur un (ou plusieurs) capteur(s contigus) ; cet objet peut être un accessoire (par exemple un satellite de commande) fixé sur la jante 25 du volant 2 mais cet objet (par exemple une bande 10 adhésive) peut aussi avoir été placé par l'utilisateur pour tenter de leurrer un système de surveillance de vigilance. Si un capteur 7, illustré sur la figure 6 par le repère 7W détecte en permanence quelque chose même lorsque l'on tourne le volant 2 de façon significative (par exemple plus d'un demi-tour), cela implique qu'il s'agit non pas des 15 doigts 5 du conducteur mais d'un objet fixé sur la jante 25 du volant 2. Alors, l'unité électronique de traitement 8 va exclure la prise en compte de ce (ou ces) capteurs 7, par exemple jusqu'au moment où à nouveau des changements d'états pourront être constatés sur ce capteur 7 ; autrement dit les capteurs 7 occultés en permanence sont inhibés, notamment pour la fonction d'élaboration de l'information composite à destination du 20 système de surveillance tiers. En effet, les capteurs 7 inhibés ne peuvent plus refléter la qualité de prise en mains du volant 2 par le conducteur.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Système de détection pour véhicule automobile, comprenant un volant (2) de conduite relié au système de direction du véhicule, le volant (2) comprenant une pluralité de capteurs (7), agencés sur la jante (25) du volant (2) et configurés pour détecter au moins un doigt (5) d'une main du conducteur, le doigt (5) étant au contact ou en pression sur la jante (25) du volant (2), les capteurs (7) étant agencés les uns à la suite des autres selon la direction circonférentielle (CC), la densité des capteurs (7) étant établie de manière à pouvoir détecter un seul doigt (5) enserrant le volant (2), moyennant quoi le système permet de déterminer le nombre de doigts (5) au contact de la jante (25) du volant (2).
2. 2. Système de détection selon la revendication 1, dans lequel les capteurs (7) sont espacés les uns des autres d'au plus 15 mm selon la direction circonférentielle (CC).
3. 3. Système de détection selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel les capteurs (7) sont agencés sur la jante (25), répartis sur un secteur angulaire de au moins 2000, voire au moins 260°, de manière symétrique par rapport au point /5 supérieur (29) du volant (2).
4. 4. Système de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les capteurs (7) sont agencés sur la jante (25) du côté opposé (2B) au conducteur.
5. 5. Système de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la pluralité de capteurs (7) est formée par une série de capteurs optiques de type 20 photodiodes.
6. 6. Système de détection selon la revendication 5, dans lequel l'agencement de diodes infrarouge est formé par une alternance de diodes infrarouge d'émission (Tx, 7T) et photodiodes de réception (Rx, 7R).
7. 7. Système de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans 25 lequel les capteurs (7) sont des capteurs capacitifs ou des capteurs ultrasonores.
8. 8. Système de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre une unité de commande (8) reliée aux capteurs (7) et configurée pour gérer les informations de détection en provenance des capteurs (7) et pour délivrer des informations de haut niveau sur le nombre de doigts (5) et de mains (4) au contact de 30 la jante (25) du volant (2), à destination d'un autre système (68).
9. 9. Procédé pour détecter d'une part la présence d'au moins une main (4, 4G, 4D) et d'autre part l'absence de mains au voisinage d'un volant (2), comportant les étapes suivantes :a) scanner des capteurs (7) agencés sur la jante (25) du volant (2), les uns à la suite des autres selon une direction circonférentielle (CC). b) en déduire le nombre de doigts (5) pressant/enserrant le volant (2), y compris la condition « zéro doigt », c) répéter les étapes a) et b), d) mettre à disposition en temps réel et continument une information composite (nombre de mains (4, 4G, 4D), nombre de doigts (5)) pour un système de conduite assistée ou de surveillance de vigilance du véhicule.
10. 10. Procédé de détection selon la revendication 9, comprenant en outre l'étape /0 suivante : d2) identifier au moins une position toujours occultée même quand le volant (2) tourne, en déduire qu'un élément est disposé en permanence sur un ou plusieurs capteurs (7) particuliers, et inhiber la prise en compte des informations sur ces capteurs (7) particuliers.