Systèmes Embarqués Pour L'Automobile

se trouver dans toutes les parties du véhicule : freinage, moteur, suspension, direction, confort à bord, éléments polluants, interventions de sécurité, comportement sur la route, assistance au pilotage, … De fait, des modules de plus en complexes et diversifiés apparaissent au cœur du véhicule. Ils doivent de plus s’interfacer et communiquer avec un nombre croissant d’éléments extérieurs : GPS, GSM, capteurs de perception de la route ou des véhicules voisins, voir Internet, hautes fréquences, … et bien entendu, l’utilisateur.

Des systèmes qui étaient du luxe inatteignable il y a quelques années font maintenant partie de l’équipement de série, et les attentes des clients se montrent de plus en plus fortes, amenant les constructeurs à changer leur définition de l’automobile comme simple véhicule permettant de se déplacer au moyen d’un moteur. En 1920, la part de l’électronique dans le coût global d’une voiture était de 1%, elle atteint maintenant près de 35%, pour un cycle de renouvellement de l’ordre de 5 ans.

Figure 2 : Pénétration de l’Electricité et de l’Electronique dans l’Automobile (source : Groupe PSA)

Des contraintes fortes apparaissent : le système doit être simplement utilisable par n’importe quel utilisateur, voir parfaitement transparent, la fiabilité des systèmes doit être parfaite, la maintenance doit être aisée, et la sécurité assurée à tout moment.

B. Etat de l’art

1. ABS

L'ABS (de l'allemand Antiblockiersystem, nom donné par ses concepteurs appartenant à l'entreprise Bosch) est un système utilisé dans les véhicules à moteur, empêchant les roues de se bloquer durant un processus de freinage brusque, sans quoi, le véhicule peut partir en tête-à-queue à tout moment.

Apparu en 1978 sur des modèles allemands de haut de gamme, il fait maintenant partie de l’équipement de série, voir obligatoire.

Ce système ne diminue pas la distance de freinage vis-à-vis d’un “bon“ freinage (sans blocage de roues), mais la plupart des conducteurs ne savent pas réaliser un freinage d’urgence sans bloquer les roues.

Il fonctionne par régulation de la pression dans les freins.

2. ACC

Les systèmes de régulation Autocruise control ACC permettent, à l'aide d'un radar placé à l'avant du véhicule, de réguler la distance le séparant du véhicule précédent et, le cas échéant, déclencher un freinage.

3. Aide à la navigation

Ces systèmes, qui ne sont pas encore standardisés, permettent de calculer un itinéraire entre deux points, et de le modifier en temps réel avec la position du véhicule par GPS. Ils donnent les directions de navigation au conducteur.

Destinés à être plus interactifs, ces modules d’assistance s’interfacent déjà pour certains d’entre eux avec des modules GSM permettant de connaître en temps réel l’état du trafic, les travaux en place, et donc de choisir en conséquence l’itinéraire le mieux adapté.

4. Aide au freinage d’urgence

En cas de freinage d'urgence, ce système électronique amplifie la force de freinage appliquée aux roues et peut permettre l'allumage automatique des feux de détresse.

En effet, même avec un ABS, il est démontré que le conducteur a malheureusement tendance à ne pas appuyer suffisamment fort sur la pédale du frein (ou en tout cas pas assez vite ni assez longtemps) et c'est pour cela que l'on trouve désormais sur beaucoup de véhicule une aide au freinage d'urgence. Celle-ci permet d'avoir une attaque au freinage plus énergique, quitte à relâcher la pression si le freinage peut être plus tranquille (plus de place que prévu).

5. Alerte de franchissement de ligne involontaire

L'alerte de franchissement involontaire de ligne (ou AFIL) est un dispositif qui avertit le conducteur d'une automobile quand il franchit involontairement (sans actionner ses clignotants) une ligne continue ou discontinue.

L'avertissement peut se manifester par une vibration dans le siège conducteur du coté où le franchissement a lieu.

Plus précisément, pour détecter la sortie de file, six capteurs infrarouges sont logés sous le bouclier avant de la voiture, trois de chaque côté. Chacun d’eux regroupe une diode émettrice d’infrarouges et une cellule de détection. Les variations de réflexion du faisceau d’infrarouges émises par la diode sur la chaussée assurent la détection.

La sophistication des capteurs permet de détecter aussi bien les bandes blanches que les bandes jaunes, rouges ou bleues, qui signalent des voies provisoires au sein des divers pays européens. Le système est également capable de faire la distinction entre le marquage longitudinal (continu ou discontinu) et les autres marquages au sol : flèches inscriptions (sauf cas particuliers non normalisés).

Cet équipement a été développé par Citroën en 2004.

6. Alerte de sous-gonflage

Les uniques liens entre un véhicule et le sol sont (en conduite normale) les pneumatiques. Le fait de rouler en avec des pneus sous-gonflés est un facteur majeur d’accident, le comportement du véhicule étant bien plus imprévisible et dangereux. Des alertes de sous-gonflage existent donc : reconnaissance par un algorithme basé sur un filtrage des vitesses des roues

Un autre système : des capteurs peuvent également être installés à l'intérieur du pneu et transmettre ses signaux via ondes radio. Les signaux une fois décodés permettent de connaître en temps réel (plusieurs fois par minute) la pression de chaque pneu et d'indiquer rapidement toute défaillance (témoin lumineux au tableau de bord et signal sonore).

7. Boîte de vitesses automatique/semi-automatique

La transmission automatique est un système capable d’assurer de manière autonome les fonctions de l’embrayage et de la boîte de vitesses. A l'identique d'une boîte de vitesses robotisée, c'est un système électro-hydraulique piloté par un calculateur électronique qui gère les passages de vitesses. Le conducteur peut donner l'ordre du passage de vitesse au moyen d'une commande manuelle (levier ou bouton sur le volant ou palette derrière le volant).

Une boîte semi-automatique laisse au conducteur le soin de choisir le moment du passage de vitesse, alors qu’une boîte automatique change elle-même de vitesse au moment qui lui semble adéquat.

Bien que l’Europe soit peu équipée, l’ensemble du parc automobile américain fonctionne avec des boîtes automatiques. Ce système, en constant développement, existe depuis les années 1960.

8. Climatisation

Au début, équipement de luxe, la climatisation se démocratise de plus en plus sur l’ensemble de la gamme automobile, portée par des phénomènes comme la vague de canicule de l’été 2003.

La climatisation a pour but de réguler la température de l’habitacle, en utilisant pompe à froid, radiateur et ventilateur. L’enjeu est de taille, puisqu’il faut régler la température “apparente“ : différence avec la température extérieure et intérieure, vitesse de la ventilation, hygrométrie, … et afficher 20°C sur le tableau de bord est loin d’être évident en toute fiabilité.

9. Déclenchement des airbags

L’airbag est un ballon d’air ou de gaz qui aide à absorber l’énergie cinétique du conducteur ou des passagers lors d’un choc. Son déclenchement doit être quasi-immédiat. Le ballon doit se dégonfler également rapidement afin de ne pas étouffer l’usager, et de permettre au conducteur d’agir.

Au début, des accidents ont eu lieu, dus à des déclenchements excessifs d’airbags, ou lors de chocs peu violents. Des systèmes complexes ont donc dû être mis en place, prenant en compte d’une part la décélération du véhicule, ou la traction sur les prétensionneurs de la ceinture de sécurité, et d’autre part, des capteurs de contact situés à l’avant du véhicule.

10. Direction assistée

L'assistance électrique ou pneumatique permet de réduire le couple nécessaire à l'actionnement du volant.

La direction assistée devient intelligente en s’adaptant aux situations : un couple résistant très faible pour effectuer des manœuvres lorsque l’on est en ville, ou au contraire, une augmentation du couple avec la vitesse pour garder un contrôle sain à haute vitesse et éviter de zigzaguer faute de couple de retenue suffisant, voir de partir en tête à queue.

11. EBD

Le répartiteur électronique de freinage EBD (appelé aussi EBV ou REF) permet d'optimiser la répartition de freinage entre le train avant et le train arrière. En effet, cette répartition évolue en fonction de la décélération du véhicule car les forces normales (i.e. selon la verticale) évoluent en fonction du report de charge (répartition des masses suivant les roues). De plus, chez certains constructeurs, le système EBD permet d'améliorer le comportement en courbe.

Le système EBD est un des plus importants car il intervient souvent