FR2953765A1 - Method for measuring pressure of tire of vehicle moving at high speed, involves correcting pressure measurements carried out at high speed of vehicle, by applying compensation determined from preset reference contribution values of pressure - Google Patents

Method for measuring pressure of tire of vehicle moving at high speed, involves correcting pressure measurements carried out at high speed of vehicle, by applying compensation determined from preset reference contribution values of pressure Download PDF

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Abstract

The method involves correcting pressure measurements (Pm) carried out at high speed of a vehicle, by applying a compensation determined from preset reference contribution values of the pressure exerted by a protective layer i.e. silicone gel layer (20), on a piezoelectric membrane (12) at acceleration values corresponding to the high speed. The contribution values of the pressure are provided by an accelerometer (6). Regression lines are established by centrifugation to correlate the contribution values of the pressure with the acceleration values. An independent claim is also included for a wheel unit for measuring the pressure of a tire of a vehicle moving at high speed, by using a pressure sensor.

Description

L'invention concerne un procédé et une unité de mesure de la pression de pneumatiques d'un véhicule pouvant se déplacer à des vitesses supérieures, relativement élevées par rapport aux vitesses moyennes. La mesure est effectuée par des capteurs situés dans des unités roue d'un système de contrôle de la pression des pneumatiques, du type connu sous la dénomination TPMS (initiales de « Tire Pressure Monitoring System » en langue anglaise). Avantageusement, ces unités roue intègrent une couche de protection, en général un gel, pour l'élément du capteur sensible à la pression. Dans un système TPMS, les mesures de pression sont effectuées par des 10 capteurs situés dans un module embarqué dans chaque pneu testé, dite unité roue. Cette unité comporte des capteurs de pression et de température, une mémoire, une alimentation autonome sous forme de pile et un circuit de commande qui reçoit les signaux de ces composants pour transmettre des données â une unité centrale, en liaison avec un circuit d'émission. Une horloge interne au circuit de commande de chaque unité 15 roue cadence les tâches de l'unité et, en particulier, déclenche périodiquement les mesures de pression. Les valeurs mesurées et mémorisées sont transmises périodiquement par le circuit d'émission par radio-fréquence (ci-après RF) à l'unité centrale pour une analyse quantitative et comparative des pressions des quatre pneus. La membrane de chaque capteur de pression est en général un diaphragme 20 piézoélectrique formé par exemple par un dépôt d'une couche d'oxyde de zinc sur une tranche de silicium. Ce diaphragme émet un signal électrique d'intensité lié directement à la pression qu'elle subit. Le signal est transmis par câble et traité dans le circuit de commande. Afin de préserver la membrane des polluants pouvant se détacher des parties internes des pneus, en particulier à vitesse élevée, une couche de gel, par exemple d'un gel à base de silicone, isole la membrane. Cependant, cette couche isolante augmente sensiblement la pression exercée sur la membrane, en particulier aux vitesses élevées, du fait de sa masse et en fonction de l'orientation des forces de pression. Ces dérives apparaissent en particulier pour des vitesses supérieures à un certain seuil, correspondant à une accélération radiale environ égale à 1000g. Pour éviter ces dérives, il est possible d'utiliser des membranes sans gel mais qui restent alors très fragiles. D'autres types de diaphragmes plus résistants sont également étudiés. Mais aucune combinaison fiable n'a jusqu'à présent été découverte Pour résoudre ce problème, l'invention propose de conserver la protection 35 la membrane et de s'affranchir des dérives de mesure à vitesses supérieures par une correction prédéterminée appropriée en fonction de la vitesse. 25 30 Plus précisément, l'invention apour objet un procédé de mesure de pression de pneumatiques à vitesses supérieures par un capteur intégrant une couche de protection disposée sur une membrane sensible à la pression et dans lequel les mesures de pression effectuées à ces vitesses sont corrigées par application d'une compensation déterminée à partir de valeurs de référence préétablies de la pression exercée par la couche de protection sur la membrane à des accélérations correspondant à ces mêmes vitesses. Selon des modes de réalisation particuliers des droites de régression sont établies par centrifugation pour corréler les 10 valeurs de pression exercées par des couches de protection aux accélérations subies et déduire la valeur de contribution de référence ; - les couches de protection présentent des caractéristiques d'épaisseur et de rigidité predefinies - la contribution de référence d'une couche de protection est fournie par la 15 pente de sa droite de régression ; les contributions de référence des couches de protection susceptibles d'être utilisées sont mémorisées et traitées de sorte que, lorsqu'une mesure de pression est effectuée, une horloge de cadencement des tempos de mesures déclenche également une mesure de l'accélération, 20 cette mesure étant comparée à une valeur seuil - ` si l'accélération est supérieure à ce seuil, il est déterminée, à partir de la contribution de référence, la valeur de pression exercée par le gel à cette accélération, cette valeur étant alors soustraite à la valeur de pression mesurée (Pm) pour transmettre la valeur ainsi corrigée 25 - la valeur de pression exercée par le gel correspondant â l'accélération à un instant donné est soustraite de la mesure de pression effectuée à un instant antérieur. L'invention se rapporte également à une unité roue de mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Cette unité comporte notamment un circuit de commande, muni d'une 30 unité de traitement numérique de signaux analogiques équipée d'un processeur élémentaire, ce circuit recevant des signaux provenant de capteurs de pression et de température, une mémoire et un accéléromètre. Le capteur de pression intègre en particulier une couche de protection de membrane de mesure et l'accéléromètre fournit des valeurs d'accélération au circuit de commande pour extraire de la mémoire une valeur 35 de contribution de la couche de protection à la pression mesurée et correspondant à chaque valeur d'accélération. L'invention permet ainsi de mesurer la pression avec précision même dans des conditions d'accélération statique élevée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et qui se rapporte à un exemple détaillé de réalisation, en référence aux figures annexées qui représentent respectivement - la figure 1, un bloc diagramme d'une unité roue d'un système TPMS la figure 2, une vue en coupe d'un exemple de capteur de pression muni d'une couche de gel de protection, et la figure 3, des diagrammes de pressions exercées par différentes couches de protection en fonction de l'accélération centrifuge subie par ces couches. En référence au bloc diagramme de la figure 1, une unité roue 1 comporte un circuit de commande 2, muni d'une unité de traitement numérique de signaux analogiques équipée d'un processeur élémentaire. Ce circuit reçoit des signaux provenant de capteurs de pression 10 et de température 3, d'une mémoire 4 et d'un accéléromètre 6. L'unité roue 1 comporte également un circuit d'émission RF 7 de données vers une unité centrale (non représentée) par une antenne RF 8. Une pile bouton 9 alimente l'ensemble de ces composants via le circuit de commande 2. Chaque unité roue est montée en tête de valve de chaque pneumatique. Concrètement, l'invention concerne plus particulièrement le capteur 10 de mesure de pression Pm, tel que vu en coupe selon la figure 2. Ce capteur 10 comporte un logement 11 dans lequel une membrane 12 à effet piézoélectrique est montée à une entrée de circuit imprimé 14 pour mesure la pression Pm. Ce circuit 14 intègre par ailleurs les composants de l'unité roue circuit de commande, mémoire, circuit d'émission, pile aptes à fournir des données de pression et de température à l'unité centrale par des signaux RF. Le logement 11 possède une ouverture 16 pour permettre à la pression ambiante, selon des directions symbolisées par les flèches 18, de s'exercer sur la membrane 12. Afin de protéger la membrane 12 des agressions dues aux produits chimiques, à la corrosion, aux fines particules de polluants ou équivalents, une couche de protection, plus particulièrement dans cet exemple, une couche en gel silicone 20 recouvre la membrane 12 sur toute l'ouverture 16. Le circuit imprimé 14 est également en liaison avec le capteur de température 3 et l'accéléromètre 6. Cet accéléromètre mesure l'accélération centrifuge yN qui est une fonction directe de la vitesse linéaire « v » du pneu (fonction carrée bien connue yN= v2/R, le rayon de référence du pneumatique). 35 La pression exercée par la couche gel silicone 20 à une vitesse donnée est soustraite, ou éventuellement ajoutée suivant le sens des forces en jeu, de la pression mesurée Pm dans l'unité roue à cette vitesse afin de corriger la valeur mesurée. Pour ce faire, des droites de régression sont établies préalablement par centrifugation pour corréler la valeur R étant de pression exercée par une telle couche de gel Pg à l'accélération A correspondant à ladite vitesse. En référence à la figure 3, des droites de régression Dl à D5 ont été établies à partir de mesures Pg effectuées pour différents types de gels G1 à G5 en fonction de l'accélération A, les gels présentant des caractéristiques d'épaisseur et de rigidité prédéfinies. Ces valeurs de référence Pg sont établies par une centrifugeuse dont les nacelles contiennent successivement les gels présentant les caractéristiques prédéfinies. La valeur retenue est la moyenne des mesures effectuées par nacelle. Lorsque l'accélération A croît entre environ 250g et 2500g, les pressions exercées par les 10 gels croissent sensiblement linéairement entre environ 1 kPa et 14 kPa. II est ainsi possible d'établir avec précision la contribution de chaque gel G1 à G5. Par exemple, le gel G1 fournit une contribution d'environ 5 Pa/g. Les contributions de référence Pg des couches de protection susceptibles d'être utilisées sont intégrées dans la mémoire et traitées par le circuit de commande du 15 circuit imprimé. Lorsqu'une mesure de pression Pm est effectuée, le circuit oscillateur qui cadence les tempos de mesures déclenche également l'accéléromètre pour effectuer une mesure de l'accélération. La valeur obtenue est comparée, dans un processeur du circuit de commande, à une valeur seuil As. Si l'accélération mesurée est supérieure à ce seuil, 100g dans l'exemple, le processeur du circuit de commande détermine, à partir de la 20 contribution de référence extraite de la mémoire, la valeur de pression Pg exercée par le gel à l'accélération mesurée. Le processeur soustrait alors la valeur Pg de cette pression de gel à la valeur de pression mesurée Pm pour transmettre la valeur ainsi corrigée, IPm Pgl, au circuit d'émission. Il est avantageux d'associer la valeur de la pression exercée par le gel (Pg)t 25 correspondant à l'accélération At à l'instant « t » a la mesure de pression (Pm)t+1 effectuée à un instant ultérieur « t+1 » ou à un instant encore plus ultérieur. Dans l'exemple de réalisation, la période de mesure de la pression est de 4 s et celle de l'accélération de 16 s. Une association appropriée des mesures d'accélération et des mesures de pression juste ultérieures permet alors d'associer les pressions Pm et Pg 30 correspondant à une même accélération ou à des accélérations peu différentes. Afin de minimiser la consommation de la batterie, une association optimisée est un compromis entre l'économie d'énergie réalisée en sélectionnant les mesures et la justesse de l'association des mesures sélectionnées. Cette optimisation est par exemple déterminée en fonction des probabilités de variation de l'accélération dans l'instant considéré, à partir de situations standard telles que: si le véhicule a passé plusieurs minutes en parking, il a de fortes chances d'y rester dans les minutes qui suivent à l'inverse, si l'accélération augmente rapidement vers une valeur de 100g (80 km/h), I véhicule pourra facilement passer à 200g (120 km/h) en quelques secondes. The invention relates to a method and a unit for measuring the tire pressure of a vehicle that can move at higher speeds, relatively high compared to average speeds. The measurement is carried out by sensors located in wheel units of a tire pressure control system, of the type known under the name TPMS (initials of "Tire Pressure Monitoring System" in English). Advantageously, these wheel units incorporate a protective layer, generally a gel, for the element of the pressure-sensitive sensor. In a TPMS system, the pressure measurements are carried out by sensors located in a module embedded in each tire tested, called wheel unit. This unit comprises pressure and temperature sensors, a memory, an autonomous power supply in the form of a battery and a control circuit which receives the signals of these components for transmitting data to a central unit, in connection with a transmission circuit. . An internal clock in the control circuit of each wheel unit speeds the tasks of the unit and, in particular, periodically triggers the pressure measurements. The measured and stored values are transmitted periodically by the radio frequency transmission circuit (hereinafter RF) to the central unit for a quantitative and comparative analysis of the pressures of the four tires. The membrane of each pressure sensor is generally a piezoelectric diaphragm formed for example by depositing a layer of zinc oxide on a silicon wafer. This diaphragm emits an electrical signal of intensity directly linked to the pressure it undergoes. The signal is transmitted by cable and processed in the control circuit. In order to preserve the membrane pollutants that can detach from the internal parts of the tires, particularly at high speed, a layer of gel, for example a silicone gel, isolates the membrane. However, this insulating layer substantially increases the pressure exerted on the membrane, in particular at high speeds, because of its mass and as a function of the orientation of the pressure forces. These drifts appear in particular for speeds above a certain threshold, corresponding to a radial acceleration of approximately 1000 g. To avoid these drifts, it is possible to use membranes without gel but which remain very fragile. Other types of more resistant diaphragms are also studied. However, no reliable combination has so far been discovered. To solve this problem, the invention proposes to preserve the protection of the membrane and to overcome the drifts of measurement at higher speeds by a predetermined correction appropriate according to the speed. More specifically, the invention relates to a method for measuring the pressure of tires at higher speeds by a sensor incorporating a protective layer disposed on a pressure-sensitive membrane and in which the pressure measurements made at these speeds are corrected. by applying a compensation determined from pre-established reference values of the pressure exerted by the protective layer on the membrane at accelerations corresponding to these same speeds. According to particular embodiments, the regression lines are established by centrifugation to correlate the pressure values exerted by the protection layers with the accelerations undergone and to deduce the reference contribution value; the protective layers have pre-defined thickness and stiffness characteristics; the reference contribution of a protective layer is provided by the slope of its regression line; the reference contributions of the protective layers that can be used are stored and processed so that, when a pressure measurement is made, a clock of the measurement tempo clock also triggers a measurement of the acceleration, this measurement being compared with a threshold value - if the acceleration is greater than this threshold, it is determined, from the reference contribution, the pressure value exerted by the freezing at this acceleration, this value then being subtracted from the value Measured pressure (Pm) for transmitting the thus corrected value - the pressure value exerted by the gel corresponding to the acceleration at a given instant is subtracted from the pressure measurement performed at a previous instant. The invention also relates to a wheel unit for implementing the above method. This unit comprises in particular a control circuit, provided with a digital signal processing unit equipped with an elementary processor, this circuit receiving signals from pressure and temperature sensors, a memory and an accelerometer. The pressure sensor integrates in particular a measurement membrane protection layer and the accelerometer provides acceleration values to the control circuit for extracting from the memory a contribution value of the protective layer to the measured and corresponding pressure. at each acceleration value. The invention thus makes it possible to measure the pressure accurately even under conditions of high static acceleration. Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the description which follows and which relates to a detailed example of embodiment, with reference to the appended figures which represent respectively - FIG. 1, a block diagram of a unit of a TPMS system FIG. 2, a sectional view of an example of a pressure sensor provided with a layer of protective gel, and FIG. 3, diagrams of pressures exerted by different protective layers as a function of the centrifugal acceleration undergone by these layers. Referring to the block diagram of Figure 1, a wheel unit 1 comprises a control circuit 2, provided with a digital processing unit of analog signals equipped with a basic processor. This circuit receives signals from pressure sensors 10 and temperature 3, a memory 4 and an accelerometer 6. The wheel unit 1 also comprises a data transmission circuit RF 7 to a central unit (no represented) by an RF antenna 8. A button cell 9 supplies all of these components via the control circuit 2. Each wheel unit is mounted at the valve head of each tire. Specifically, the invention relates more particularly to the sensor 10 for measuring pressure Pm, as seen in section according to FIG. 2. This sensor 10 comprises a housing 11 in which a membrane 12 having a piezoelectric effect is mounted at a printed circuit input 14 for measuring the pressure Pm. This circuit 14 also integrates the components of the control circuit, memory, transmission circuit, battery unit capable of supplying pressure and temperature data to the central unit by RF signals. The housing 11 has an opening 16 to allow the ambient pressure, in directions symbolized by the arrows 18, to be exerted on the membrane 12. In order to protect the membrane 12 from aggression due to chemicals, corrosion, fine particles of pollutants or equivalent, a protective layer, more particularly in this example, a layer of silicone gel 20 covers the membrane 12 over the entire opening 16. The printed circuit 14 is also in connection with the temperature sensor 3 and the accelerometer 6. This accelerometer measures the centrifugal acceleration yN which is a direct function of the linear speed "v" of the tire (well-known square function yN = v2 / R, the reference radius of the tire). The pressure exerted by the silicone gel layer 20 at a given speed is subtracted, or possibly added according to the direction of the forces involved, from the measured pressure Pm in the wheel unit at this speed in order to correct the measured value. To do this, regression lines are established beforehand by centrifugation to correlate the value R being the pressure exerted by such a gel layer Pg to the acceleration A corresponding to said speed. With reference to FIG. 3, regression lines D1 to D5 were established from measurements Pg made for different types of gels G1 to G5 as a function of acceleration A, the gels having characteristics of thickness and rigidity. predefined. These reference values Pg are established by a centrifuge whose nacelles successively contain the gels having the predefined characteristics. The value used is the average of the measurements taken by nacelle. When the acceleration A increases between about 250g and 2500g, the pressures exerted by the gels increase substantially linearly between about 1 kPa and 14 kPa. It is thus possible to establish with precision the contribution of each gel G1 to G5. For example, gel G1 provides a contribution of about 5 Pa / g. The reference contributions Pg of the protective layers that can be used are integrated in the memory and processed by the control circuit of the printed circuit. When a pressure measurement Pm is performed, the oscillator circuit which speeds the measurement tempos also triggers the accelerometer to measure the acceleration. The value obtained is compared, in a processor of the control circuit, with a threshold value As. If the measured acceleration is greater than this threshold, 100 g in the example, the control circuit processor determines, starting from 20 reference contribution extracted from the memory, the pressure value Pg exerted by the gel at the measured acceleration. The processor then subtracts the value Pg of this gel pressure from the measured pressure value Pm to transmit the value thus corrected, IPm Pgl, to the transmission circuit. It is advantageous to associate the value of the pressure exerted by the gel (Pg) t corresponding to the acceleration At at time "t" to the pressure measurement (Pm) t + 1 carried out at a later time " t + 1 "or at an even later time. In the exemplary embodiment, the period of measurement of the pressure is 4 s and that of the acceleration of 16 s. An appropriate combination of the acceleration measurements and just subsequent pressure measurements then makes it possible to associate the pressures Pm and Pg corresponding to the same acceleration or to slightly different accelerations. In order to minimize battery consumption, an optimized combination is a compromise between the energy saving achieved by selecting the measurements and the accuracy of the combination of the selected measurements. This optimization is for example determined according to the probabilities of variation of the acceleration in the instant considered, from standard situations such as: if the vehicle has spent several minutes in the parking lot, it is likely to remain there in the following minutes conversely, if the acceleration rapidly increases to a value of 100 g (80 km / h), the vehicle can easily go to 200 g (120 km / h) in a few seconds.

L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits ou représentés. II est par exemple possible d'utiliser plusieurs couches de protection, d'épaisseur et/ou de rigidité variées. Par ailleurs, il est également possible d'extrapoler les valeurs de pression de gel Pg afin de déterminer la valeur la plus proche de celle correspondant à l'accélération mesurée. The invention is not limited to the examples described or represented. It is for example possible to use several layers of protection, thickness and / or rigidity varied. On the other hand, it is also possible to extrapolate the gel pressure values Pg to determine the value closest to that corresponding to the measured acceleration.

Claims (1)

REVENDICATIONS1. Procédé de mesure de pression de pneumatiques à REVENDICATIONS1. Procédé de mesure de pression de pneumatiques à vitesses supérieures par un capteur (10) intégrant au moins une couche de protection (20), disposée sur une membrane (12) sensible à la pression, caractérisé en ce que les mesures d pression (Pm) effectuées à ces vitesses sont corrigées par application d'une compensation déterminée à partir de valeurs de contribution de référence préétablies de la pression (Pg) exercée par la couche de protection (20) sur la membrane (12) à des accélérations (A) correspondant à ces mêmes vitesses. Procédé de mesure de pression selon la revendication 1, dans lequel des droites de régression (Dl à D5) sont établies par centrifugation pour corréler les valeurs de pression (Pg) exercées par des couches de protection (G1 à G5) aux accélérations (A) subies et déduire la valeur de contribution de référence. Procédé de mesure de pression selon la revendication précédente, dans lequel les couches de protection (20) présentent des caractéristiques d'épaisseur et de rigidité prédéfinies. Procédé de mesure de pression selon la revendication précédente, dans lequel la contribution de référence d'une couche de protection (20) est fournie par la pente de sa droite de régression (D1 à D5). Procédé de mesure de pression selon la revendication 1, dans lequel les contributions de référence (Pg) des couches de protection (20) susceptibles d'être utilisées sont mémorisées et traitées de sorte que, lorsqu'une mesure de pression (Pm) est effectuée, une horloge de cadencement des tempos de mesures déclenche également une mesure de l'accélération (A), cette mesure est comparée à une valeur seuil (As) et, si l'accélération (A) est supérieure à cette valeur seuil (As), il est déterminée, à partir de la contribution de référence, la valeur de pression (Pg) exercée par le gel à cette accélération (A), cette valeur étant alors soustraite a la valeur de pression mesurée (Pm) pour transmettre la valeur ainsi corrigée. Procédé de mesure de pression selon la revendication précédente, dans lequel la valeur de pression exercée par le gel (Pg) correspondant à l'accélération à un instant donné est soustraite de la mesure de pression (Pm) effectuée à un instant antérieur. Unité roue de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant notamment un circuit de commande (2), muni d'une unité de traitement numérique de signaux analogiques équipée d'un processeur élémentaire, ce circuit recevant des signaux provenant de capteurs de pression (10) et de température (3), une mémoire (4) et un accéléromètre (6), caractérisée en ce que le capteur de pression (10) intègre une couche de protection (20) de membranede mesure (12) et en ce que l'accéléromètre (6) fournit des valeurs d'accélération (A) au circuit de commande (2) pour extraire de la mémoire (4) une valeur de contribution (Pg) de la couche de protection (20) à la pression mesurée (Pm) et correspondant à chaque valeur d'accélération (A). REVENDICATIONS1. Tire pressure measuring method according to CLAIMS1. Method for measuring the pressure of tires at higher speeds by a sensor (10) incorporating at least one protective layer (20), arranged on a membrane (12) sensitive to pressure, characterized in that the pressure measurements (Pm) at these speeds are corrected by applying a compensation determined from pre-established reference contribution values of the pressure (Pg) exerted by the protective layer (20) on the membrane (12) at corresponding accelerations (A). at these same speeds. A pressure measuring method according to claim 1, wherein regression lines (D1-D5) are established by centrifugation to correlate pressure values (Pg) exerted by protective layers (G1-G5) with accelerations (A) incurred and deduct the reference contribution value. Pressure measuring method according to the preceding claim, wherein the protective layers (20) have predefined thickness and stiffness characteristics. Pressure measuring method according to the preceding claim, wherein the reference contribution of a protective layer (20) is provided by the slope of its regression line (D1 to D5). A pressure measuring method according to claim 1, wherein the reference contributions (Pg) of the protective layers (20) which can be used are stored and processed so that when a pressure measurement (Pm) is performed , a clock of measurement tempo clocking also triggers a measurement of the acceleration (A), this measurement is compared with a threshold value (As) and, if the acceleration (A) is greater than this threshold value (As) the pressure value (Pg) exerted by the gel at this acceleration (A) is determined from the reference contribution, this value then being subtracted from the measured pressure value (Pm) to transmit the value thus corrected. Pressure measuring method according to the preceding claim, wherein the pressure value exerted by the gel (Pg) corresponding to the acceleration at a given instant is subtracted from the pressure measurement (Pm) carried out at a previous instant. Wheel unit for implementing the method according to any one of the preceding claims, comprising in particular a control circuit (2) provided with a digital signal processing unit equipped with an elementary processor, this circuit receiving signals. from pressure sensors (10) and temperature sensors (3), a memory (4) and an accelerometer (6), characterized in that the pressure sensor (10) incorporates a protective layer (20) of measuring membrane ( 12) and in that the accelerometer (6) provides acceleration values (A) to the control circuit (2) for extracting from the memory (4) a contribution value (Pg) of the protection layer (20). ) at the measured pressure (Pm) and corresponding to each acceleration value (A).
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