Analyse du comportement dynamique des véhicules routiers légers : développement d'une méthodologie appliquée à la sécurité primaire

The aim of this thesis is to show how the knowledge of road vehicle dynamics can contribute to improve the primary safety level for the driver-vehicle-road system. After a presentation of the modeling tools used, mainly the multibody system modeling software MORGAN'S, taking advantage of the Lie Group formalism, the first part of the thesis deals with the development of different dynamic models for passenger cars. Their validity area is than determined by comparing simulation results with data collected on an instrumented car, driven by a professional driver on test !racks on a large panel of manoeuvers. This work clearly put in evidence, and mainly for application to accident analysis, the interest of simple models, with only 3 degrees of freedom for the car body, but for which many care is taken for their parameterization. In the second part of the thesis, the model with the best compromise between parameter simplicity, operating easiness and validity, is developed in order to emulate the intervention of stability control systems: models including 4WS and yaw moment control by differential braking are created. The potential of such devices to enable a significant improvement of primary safety appears really promising. In parallel, a specific model has been developed to be embedded on an instrumented car to run jointly with the acquisition device. The information coming from sensors is combined with the one coming from the model to build what has been called the 'real time active safety diagnosis', showing different operating points characterizing the driver-vehicle system behavior. This device could be further developed to identify objective criteria for the activation of stability control systems. In addition to the different vehicle dynamic models created, the final product of this thesis is thus a demonstrator of this innovating concept of active safety diagnosis, taking advantage of an embedded model.Cette thèse a pour objectif de montrer comment la connaissance du comportement dynamique d'un véhicule routier peut contribuer à une amélioration de la sécurité primaire du système conducteur-véhicule-infrastructure. Apres avoir présenté les outils de modélisation retenus, notamment le logiciel Morgan's, qui utilise le formalisme des groupes de Lie, on se propose de concevoir une gamme de modèles de comportement dynamique d'un véhicule léger, puis d'établir leurs domaines de validité à travers la confrontation des résultats de simulations avec les données recueillies lors d'essais, réalisés sur piste avec un véhicule instrumenté piloté par un essayeur professionnel, sur un ensemble de manoeuvres très complet. L'intérêt de modèles simples dans leur conception, ne possédant que 3 degrés de liberté, mais paramétrés avec soin, est mis en évidence, notamment pour l'application au domaine de l'accidentologie. Le modèle présentant le meilleur compromis (simplicité du paramétrage / facilité de mise en oeuvre / validité des simulations) est ensuite complété pour émuler l'intervention de systèmes de contrôle de stabilité avec des dispositifs à 4-roues directrices ou un contrôle du moment de lacet par freinage différentiel. Leur potentiel apparaît très prometteur pour permettre une amélioration significative en matière de sécurité primaire. En parallèle, un modèle dynamique spécifique a été développé pour être embarqué sur un véhicule instrumenté et tourner conjointement au système d'acquisition. Ainsi est née l'élaboration d'un 'diagnostic de sécurité primaire temps réel', à travers l'établissement de différents points de fonctionnement caractérisent le comportement du couple conducteur-véhicule. Ce dispositif pourrait notamment être développé pour identifier des critères objectifs de déclenchement de systèmes actifs de contrôle de stabilité. Outre les modèles crées, le produit concret de cette thèse est un véhicule démonstrateur du concept de diagnostic de sécurité primaire. Thèse de doctorat en mécanique, Ss la dir. Jezequel l., Ecole centrale de Lyo