FR3100190A1 - Procédé de conduite par robot d’un véhicule monté sur des moyens d’essai et robot de conduite - Google Patents
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Abstract
Le procédé assure le suivi d’une consigne de vitesse (CONS) par l’intermédiaire d’une commande d’accélération (ACC) et d’une commande de décélération (DEC), la commande de décélération étant réalisée au moyen d’un actionneur de pédale de frein (11) couplé mécaniquement à la pédale de frein (PF) du véhicule (2). Conformément à l’invention, le procédé comprend un dialogue entre un calculateur de commande (10) du robot et un calculateur de contrôle moteur du véhicule (20), et la commande d’accélération (ACC) est réalisée par l’intermédiaire d’une coopération établie à travers ledit dialogue entre le calculateur de commande et le calculateur de contrôle moteur. Fig.1
Description
L’invention concerne de manière générale la conduite par robot d’un véhicule montés sur des moyens d’essai. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un procédé de conduite par robot 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.
Les constructeurs automobiles se doivent de répondre aux défis écologiques notamment en réduisant la consommation des véhicules et les émissions polluantes des véhicules à moteur thermique. De manière générale, les méthodologies et les moyens d’essai doivent être adaptés pour des développements et des mises au point optimisés des nouvelles générations de véhicule, ainsi que pour répondre aux nouvelles obligations réglementaires telles que celles imposées par la procédure d'essais d'homologation WLTP (pour « Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedures » en anglais) prévoyant notamment la mesure de la consommation de carburant, de l'autonomie électrique et des rejets de CO2 et de polluants.
De nombreux cycles d’essais sont réalisés en laboratoire, notamment sur banc d’essais à rouleaux, pendant les phases de développement, de mise au point, de validation et d’homologation d’un véhicule.
Des robots de conduite sont utilisés habituellement pour les cycles d’essais. Les robots de conduite doivent être autonomes et non intrusifs pour maintenir le véhicule dans des conditions de fonctionnement proches des conditions réelles. Il est demandé à ces robots de conduite, notamment, d’assurer une précision élevée de suivi de consigne de vitesse, une bonne répétabilité pour la corrélation des essais et une qualité de conduite dite « humaine ». La détection de conditions anormales et la gestion d’un arrêt d’urgence du véhicule est aussi une aptitude attendue des robots de conduite pour garantir un environnement d’essais sécurisé.
Ainsi, 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. Ces machines présentent cependant différents inconvénients qui sont, entre autres, un coût élevé, des durées conséquentes d’installation dans le véhicule et de mise en œuvre, ainsi que la nécessité d’un paramétrage spécifique pour les différents types de véhicules.
Le document US5372035A décrit un robot de conduite de véhicule assurant l’arrêt du moteur du véhicule en cas de panne de courant ou d’erreur de fonctionnement. Le robot comprend un actionneur de clé de contact capable de commander une rotation de la clé. Une source d’alimentation électrique de secours est prévue pour alimenter un actionneur de pédale d'accélérateur et ramener la pédale d'accélérateur à sa position de repos lorsque le robot doit commander un arrêt du moteur thermique.
Le document EP0236518A1 décrit un dispositif d’actionnement automatique des organes de pilotage d’un véhicule. Le dispositif comprend un accrochage au niveau d’une traverse sous le siège conducteur et un maintien en pression prévu entre un bras et un appui d’assise.
Il est souhaitable de proposer un procédé et un robot de conduite de véhicule ne présentant pas les inconvénients susmentionnés de la technique antérieure, offrant un coût accessible et des gains de productivité lors des phases de développement, de mise au point, de validation et d’homologation du véhicule.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de conduite par robot d’un véhicule monté sur des moyens d’essai, le procédé assurant le suivi d’une consigne de vitesse par l’intermédiaire d’une commande d’accélération et d’une commande de décélération, la commande de décélération étant réalisée au moyen d’un actionneur de pédale de frein couplé mécaniquement à la pédale de frein du véhicule. Conformément à l’invention, le procédé comprend un dialogue entre un calculateur de commande du robot et un calculateur de contrôle moteur du véhicule, et la commande d’accélération est réalisée par l’intermédiaire d’une coopération établie à travers ledit dialogue entre le calculateur de commande et le calculateur de contrôle moteur.
Selon une caractéristique particulière, le procédé comprend une transmission, par l’intermédiaire dudit dialogue, d’une mesure de vitesse instantanée du véhicule par le calculateur de contrôle moteur au calculateur de commande.
Selon une autre caractéristique particulière, le procédé comprend un apprentissage automatique par le robot d’une position de début d’actionnement de freinage de la pédale de frein, cet apprentissage automatique comprenant un pilotage par le calculateur de commande d’un déplacement en enfoncement de la pédale de frein, initialement relâchée, et une mémorisation de la position de la pédale de frein comme étant la position de début d’actionnement de freinage lorsqu’est détectée une pression hydraulique dans un système de freinage du véhicule représentative d’un début d’actionnement du freinage, cette pression hydraulique étant lue dans le système de freinage par le calculateur de contrôle moteur et transmise au calculateur de commande par l’intermédiaire dudit dialogue, et la position de début d’actionnement de freinage étant mémorisée par le calculateur de commande pour le pilotage de l’actionneur de pédale de frein.
Selon encore une autre caractéristique particulière, le procédé comprend une transmission, par l’intermédiaire dudit dialogue, d’une commande d’arrêt automatique du véhicule par le calculateur de commande au calculateur de contrôle moteur.
Selon un autre aspect, l’invention concerne aussi un robot de conduite d’un véhicule monté sur des moyens d’essai, comprenant un calculateur de commande et un actionneur de pédale de frein, le calculateur de commande comportant une mémoire stockant des instructions de programme pour la mise en œuvre du procédé brièvement décrit ci-dessus.
Selon une caractéristique particulière, l’actionneur de pédale de frein du robot de conduite est un actionneur à vérin commandé électriquement.
L’invention concerne aussi un ensemble comprenant un véhicule monté sur des moyens d’essai et un robot de conduite tel que décrit ci-dessus installé dans le véhicule, le véhicule comprenant un calculateur de contrôle moteur comprenant des moyens d’interfaçage avec un 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 formes de réalisation particulières de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
En référence à la Fig.1, 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 ici installé dans un véhicule 2 à transmission automatique de type essence, Diesel ou hybride. Le véhicule 2 est monté sur un banc d’essais à rouleaux (non représenté) typiquement pour un ou plusieurs cycles d’essais. Le robot de conduite 1 commande le véhicule 2 de façon à faire suivre à celui-ci une consigne de vitesse qui est spécifique au cycle d’essais.
Comme visible à la Fig.1, 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 est relié à un calculateur de contrôle moteur 20 du véhicule 2 à travers une liaison bidirectionnelle de communication de données établie à travers le réseau de communication de données du véhicule 2, typiquement du type dit « CAN ».
Conformément à l’invention, le calculateur de contrôle moteur 20 est un calculateur dit ici de « développement » qui équipe le véhicule pour les besoins du cycle d’essais. Le calculateur de contrôle moteur 20 réalise à l’identique toutes les fonctions remplies par le calculateur 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 de contrôle moteur 20, comme des positions d’actionneurs moteurs, des conditions de fonctionnement, etc., pour assurer les différentes 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 ROB qui est implanté dans une mémoire MEM. Le module logiciel ROB 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 module logiciel ROB comprend essentiellement deux sous-modules fonctionnels REG1 et REG2 qui implémentent respectivement un régulateur principal et un régulateur auxiliaire (désignés aussi REG1 et REG2 par la suite). Le régulateur principal REG1 est chargé du suivi de la consigne de vitesse CONS du cycle d’essais. Cette consigne de vitesse CONS provient typiquement d’un fichier de gabarit de vitesse qui détermine le profil de vitesse à suivre pendant le cycle d’essais. Le régulateur auxiliaire REG2 est chargé de commander la décélération du véhicule 2 via le système de freinage 21 de celui-ci.
La mesure MV de la vitesse instantanée du véhicule 2 est disponible dans le calculateur de contrôle moteur 20 qui reçoit des informations de mesure INF d’une pluralité de capteurs du véhicule. La mesure de vitesse instantanée MV est fournie par le calculateur de contrôle moteur 20 au calculateur de commande 10 via l’interface logicielle INT.
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’essais et la mesure de vitesse instantanée MV du véhicule 2. L’accroissement et la réduction de la vitesse sont commandées respectivement par la consigne d’accélération ACC et la consigne de décélération DEC.
La consigne d’accélération ACC est transmise au calculateur de contrôle moteur 20 via l’interface logicielle INT de celui-ci. Dans le calculateur de contrôle moteur 20, la consigne d’accélération ACC entraîne la modification du contenu d’au moins un paramètre de calibration du véhicule 2 qui représente la position physique de la pédale d’accélération du véhicule 2, ou une consigne de couple moteur pour le groupe motopropulseur du véhicule 2. Ainsi, par exemple, une valeur de 0% affectée au paramètre de calibration de véhicule représente une pédale d’accélération totalement relâchée et une valeur de 100% affectée à ce même paramètre représente une pédale d’accélération totalement enfoncée.
La consigne de décélération DEC est transmise au régulateur auxiliaire REG2 qui commande la décélération du véhicule 2 par une action mécanique sur sa pédale de frein PF, par l’intermédiaire de l’actionneur de pédale de frein 11. La pédale de frein 21 commande la pression hydraulique PH dans le système de freinage 21 du véhicule 2, pression hydraulique PH qui actionne les freins BK du véhicule.
L’actionneur de pédale de frein 11 est ici un actionneur à vérin commandé électriquement. Une commande d’actionneur CA, typiquement un signal à modulation de largeur d’impulsion (MLI) dit « PWM » en anglais pour « Pulse Width Modulation », est délivrée par le régulateur auxiliaire REG2 pour provoquer un enfoncement de la pédale de frein PF en fonction d’une consigne de position de pédale PP représentative de la consigne de décélération DEC.
Le régulateur auxiliaire REG2 réalise une boucle de régulation pour piloter l’actionneur 11 et produit la commande d’actionneur CA à partir d’une erreur entre la consigne de position de pédale PP et une information de recopie de position de pédale RPP fournie par l’actionneur 11. Le régulateur auxiliaire REG2 fournit au régulateur maître REG1 une information APP d’acquittement de position pour la pédale de frein PF.
La consigne de position de pédale PP est calculée par le régulateur auxiliaire REG2 à partir de la consigne de décélération DEC et est fournie ici en pourcentage de la course de la pédale de frein. Ainsi, par exemple, une valeur de 0% affectée à la consigne PP représente une pédale de frein PF totalement relâchée et une valeur de 100% affectée à la consigne PP représente une pédale de frein PF totalement enfoncée.
Pour calculer la consigne de position de pédale PP à appliquer, le processus du régulateur auxiliaire REG2 doit connaître une position PP0 de la pédale de frein PF correspondant au début d’actionnement du freinage. Cette position PP0 est détectée par l’apparition d’une pression hydraulique PH, supérieure à un seuil, suffisante pour un début d’actionnement des freins BK dans le système de freinage 21. Conformément à l’invention, le calculateur de commande 10 gère un apprentissage automatique de la position PP0 de la pédale de frein PF, typiquement sur demande de l’utilisateur et préalablement au lancement d’un premier cycle d’essais, par exemple.
En référence aussi aux courbes illustratives de la Fig.2, le calculateur de commande 10 pilote un déplacement en enfoncement de la pédale de frein PF, initialement relâchée (PP=0%) et lit simultanément la pression hydraulique PH dans le système de freinage 21 transmise par le calculateur de contrôle moteur 20. Le calculateur de commande 10 pilote le déplacement de la pédale de frein PF par l’intermédiaire du rapport cyclique DC de la commande d’actionneur CA. La position PP0 (PP0=6,494%, à la Fig.2) de la pédale de frein PF correspondant à l’apparition à la pression hydraulique PH de début d’actionnement de freinage (PH > 0 bar, à la Fig.2) est enregistrée en mémoire par le calculateur de commande 10. Cette position PP0 enregistrée est ensuite utilisée par le régulateur auxiliaire REG1 pour le pilotage de l’actionneur 11 lors du ou des cycles d’essais à réaliser.
La Fig.3 montre à titre d’exemple illustratif des formes d’onde de courbes de consigne de vitesse CONS, de mesure de vitesse MV et des consignes d’accélération ACC et de décélération DEC relevées dans le cadre d’une application pratique. Les consignes d’accélération ACC et de décélération DEC sont représentées par les positions correspondantes, en pourcentage (%), de la pédale d’accélération et de la pédale de freinage, respectivement, un pourcentage positif étant attribué à la consigne d’accélération ACC et un pourcentage négatif étant attribué à la consigne de décélération DEC. Comme visible à la Fig.3, la vitesse mesurée MV du véhicule suit étroitement la consigne de vitesse CONS du cycle d’essais, les quelques écarts constatés restant compris dans une tolérance admise, fixée par des gabarits haut CSHet bas CSBde la consigne de vitesse CONS.
Dans la présente invention, le dialogue avec le calculateur de contrôle moteur permet de s’affranchir de la nécessité d’interfaces mécaniques autres que celle avec la pédale de frein. De plus, le dialogue avec le calculateur de contrôle moteur facilite une adaptation autonome du robot de conduite au véhicule à piloter, que celui-ci soit un véhicule essence, Diesel, hybride ou un véhicule électrique. La minimisation de l’interfaçage mécanique avec le véhicule réduit le coût du robot de conduite, et apporte aussi une diminution notable du temps d’installation du robot dans le véhicule. Le robot de conduite autorise une robustesse accrue par rapport aux robots de conduite de l’état de la technique, du fait notamment de l’interfaçage mécanique réduit et du dialogue avec le calculateur de contrôle moteur.
De plus, l’apprentissage automatique susmentionné de la position de début d’actionnement de freinage de la pédale de frein procure une réduction sensible du temps de mise en œuvre du robot de conduite. Une durée totale inférieure à cinq minutes a été constatée par l’entité inventive pour l’installation et la mise en œuvre du robot de conduite de l’invention pour des essais sur banc à rouleau.
L’invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites 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 (7)
- Procédé de conduite par robot (1) d’un véhicule (2) monté sur des moyens d’essai, ledit procédé assurant le suivi d’une consigne de vitesse (CONS) par l’intermédiaire d’une commande d’accélération (ACC) et d’une commande de décélération (DEC), ladite commande de décélération (DEC) étant réalisée au moyen d’un actionneur de pédale de frein (11) couplé mécaniquement à la pédale de frein (PF) dudit véhicule (2), caractérisé en ce qu’il comprend un dialogue entre un calculateur de commande (10) dudit robot (1) et un calculateur de contrôle moteur (20) dudit véhicule (2), et ladite commande d’accélération (ACC) est réalisée par l’intermédiaire d’une coopération établie à travers ledit dialogue entre ledit calculateur de commande (10) et ledit calculateur de contrôle moteur (20).
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend une transmission, par l’intermédiaire dudit dialogue, d’une mesure de vitesse instantanée (MV) dudit véhicule (2) par ledit calculateur de contrôle moteur (20) audit calculateur de commande (10).
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend un apprentissage automatique par ledit robot (1) d’une position de début d’actionnement de freinage (PP0) de ladite pédale de frein (PF), ledit apprentissage automatique comprenant un pilotage par ledit calculateur de commande (10) d’un déplacement en enfoncement de ladite pédale de frein (PF), initialement relâchée, et une mémorisation de la position (PP) de ladite pédale de frein (PF) comme étant ladite position de début d’actionnement de freinage (PP0) lorsqu’est détectée une pression hydraulique (PH) dans un système de freinage (21) dudit véhicule (2) représentative d’un début d’actionnement du freinage, ladite pression hydraulique (PH) étant lue dans ledit système de freinage (21) par ledit calculateur de contrôle moteur (20) et transmise audit calculateur de commande (10) par l’intermédiaire dudit dialogue, et ladite position de début d’actionnement de freinage (PP0) étant mémorisée par ledit calculateur de commande (10) pour le pilotage dudit actionneur de pédale de frein (11).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend une transmission, par l’intermédiaire dudit dialogue, d’une commande d’arrêt automatique dudit véhicule (2) par ledit calculateur de commande (10) audit calculateur de contrôle moteur (20).
- Robot de conduite (1) d’un véhicule (2) monté sur des moyens d’essai, comprenant un calculateur de commande (10) et un actionneur de pédale de frein (11), ledit calculateur de commande 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.
- Robot de conduite selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit actionneur de pédale de frein est un actionneur à vérin commandé électriquement (11).
- Ensemble comprenant un véhicule (2) monté sur des moyens d’essai et un robot de conduite (1) selon la revendication 5 ou 6 installé dans ledit véhicule (2), caractérisé en ce que ledit véhicule (2) comprend un calculateur de contrôle moteur (20) comprenant des moyens d’interfaçage (INT) avec un calculateur de commande (10) dudit robot de conduite (1).
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