EP1924859A1 - Dispositif et procede de mesure d'une quantite representative de la vitesse de rotation d'une roue de vehicule automobile et systeme et procede utilisant un tel dispositif et un tel procede - Google Patents

Dispositif et procede de mesure d'une quantite representative de la vitesse de rotation d'une roue de vehicule automobile et systeme et procede utilisant un tel dispositif et un tel procede

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Publication number
EP1924859A1
EP1924859A1 EP06808303A EP06808303A EP1924859A1 EP 1924859 A1 EP1924859 A1 EP 1924859A1 EP 06808303 A EP06808303 A EP 06808303A EP 06808303 A EP06808303 A EP 06808303A EP 1924859 A1 EP1924859 A1 EP 1924859A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheel
vehicle
wheels
pulses
stiffness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06808303A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Zahir Djama
Denis Le Bret
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Publication of EP1924859A1 publication Critical patent/EP1924859A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/171—Detecting parameters used in the regulation; Measuring values used in the regulation

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for measuring the longitudinal velocity of a vehicle wheel.
  • the present invention relates to such a device comprising means for encoding rotational speed in the form of electromagnetic pulses, means for measuring said pulses, means for determining a period of time comprising an integer number of said pulses, and means for counting the integer pulse number during this period of time.
  • the present invention also relates to a system for determining the condition of tires of the wheels of a vehicle comprising such a device and a method for determining the state of tires of the wheels of a vehicle comprising such a method.
  • ABS sensors mounted on the wheels
  • An ABS sensor typically includes an encoder disk mounted on the axle of a vehicle wheel and including a plurality of alternating north and south magnetic poles.
  • the ABS sensor also comprises a casing mounted on the spindle of the wheel facing the disc and connected to an information processing unit.
  • This housing houses a printed circuit board on which a Hall effect cell is mounted. This cell produces an electric current according to the magnetic field variations generated by the alternating passage in front of the housing of the north and south poles of the disk rotated by the axle.
  • the ABS sensor thus functions as a magnetic encoder of the rotational speed of the wheel and the current it generates, or an image thereof, is delivered to the information processing unit which calculates the frequency of the current. generated and consequently the speed of rotation of the wheel.
  • the calculation of the signal frequency of the ABS sensor implemented by this unit uses a predetermined and constant radius of the wheel. Also, if the latter does not have this constant radius, for example because its tire is not inflated satisfactorily or if a bad tire has been mounted on the wheel, this calculation is distorted. Applications using the calculated frequency, such as anti-wheel lock, tire condition diagnosis, trajectory control, etc., are then based on a bad value, which can be dangerous.
  • the object of the present invention is to solve the above problem.
  • the subject of the present invention is a device for measuring a quantity representative of the speed of rotation of a vehicle wheel, of the type comprising:
  • means for counting the integer number of pulses during this period of time characterized in that it comprises:
  • the quantity representative of the speed of rotation of the wheel is the frequency of the electromagnetic pulses encoding said speed
  • the means for determining the magnitude representative of the radius of the wheel comprise means for acquiring vertical accelerations in a frame of reference of the vehicle of the wheel and of another wheel arranged on the same side of the vehicle as this one and the means for estimating a coefficient of stiffness of a tire mounted on the wheel;
  • the estimating means comprise means for temporal resetting of one of the accelerations acquired on the other of the accelerations acquired;
  • the means for estimating the stiffness coefficient are suitable for estimating it from a single-wheel mechanical model of said wheels connected to a vehicle body by means of suspensions and comprising tires similar to springs characterized by coefficients of stiffness;
  • the means for estimating the stiffness coefficient are suitable for estimating it by relying on discrete time modeling of the recalibrated accelerations of the wheel and the other wheel according to the relation:
  • k is the k th sampling instant
  • mrr is the mass of the rear wheel from the wheel and the other wheel
  • MRA is the mass of the front wheel from the wheel and the other wheel
  • Avr and Ava are the vertical accelerations of said rear and front wheels respectively
  • Zvr and Zva are the altitudes of the centers of said rear wheels and before respectively in the vehicle reference system
  • Kpr and Kpa are the stiffness coefficients of the tires of said front and rear wheels respectively
  • n is a moment of registration corresponding to a time shift between said rear and front wheels undergoing the same portion of roadway;
  • the means for estimating the stiffness coefficient are suitable for estimating it by relying on discrete time modeling of the recalibrated accelerations of the wheel and the other wheel according to the relation:
  • Ava (k) where k is the k th sampling instant, mrr is the mass of the rear wheel from the wheel and the other wheel, MRA is the mass of the front wheel from the wheel and the other wheel, Avr and Ava are the vertical accelerations of said rear and front wheels respectively, Zvr and Zva are the altitudes of the centers of said rear wheels and before respectively in the reference system of the vehicle, Kpr and Kpa are the stiffness coefficients of the tires of said front and rear wheels respectively, and n is a time of registration corresponding to a time shift between said rear and front wheels undergoing the same portion of roadway;
  • the estimation means are capable of estimating the coefficient of stiffness from a bicycle mechanical model of a vehicle body assimilated to a mass connected to the wheel and the other wheel by means of suspensions, the wheel and the other wheel comprising tires similar to springs characterized by coefficients of stiffness;
  • the means for estimating the coefficient of stiffness are suitable for estimating it by relying on a discrete time modeling of the recalibrated accelerations of the wheel and of the other wheel according to the relation: mra
  • Zvr (k) mrr where k is the k ' th moment of sampling, mrr is the mass of the rear wheel among the wheel and the other wheel, mra is the mass of the front wheel among the wheel and the other wheel , Avr and Ava are the vertical accelerations of said rear and front wheels respectively, Zvr and Zva are the altitudes of the centers of said rear wheels and respectively respectively in a reference system of the vehicle, Kpr and Kpa are the stiffness coefficients of the tires of said front and rear wheels respectively, n is a time of registration corresponding to a time shift between the rear and front wheels undergoing the same portion of roadway, Kca and Kcr are coefficients of stiffness suspensions of said front and rear wheels respectively, and Zva and Zvr are the speeds vertical displacement of the centers of said front and rear wheels respectively;
  • the means for estimating the coefficient of stiffness are suitable for implementing a recursive least squares algorithm in real time;
  • the magnitude representative of the radius of the wheel is a number that is a function of the ratio of the longitudinal speed of the wheel to the frequency of said pulses, and the means for determining this magnitude comprise means for estimating said number as a function of the coefficient of stiffness estimated tire of the wheel;
  • the means for determining the quantity representative of the rotational speed of the wheel comprise means for selecting an abacus of a predetermined set of abacuses as a function of the determined quantity representative of the radius of the wheel and the number of counted pulses and means for estimating said quantity by evaluating the selected chart for the determined period of time.
  • the subject of the invention is also a system for determining the state of tires of the wheels of a vehicle, characterized in that it comprises: a device of the aforementioned type associated with each wheel of the vehicle and delivering a representative quantity of the speed of rotation of the wheel; and
  • the diagnostic means are adapted to diagnose a tire as underinflated when the amount associated therewith is less than more than a first predetermined value to at least a quantity associated with other tires;
  • the devices are capable of delivering, in addition, the estimated stiffness coefficients of the wheels, and the diagnostic means are able to diagnose the tire as underinflated if, in addition, its estimated stiffness coefficient is more than a second predetermined value by less than at least one estimated stiffness coefficient of the other tires;
  • the diagnostic means are adapted to diagnose under-inflation of the vehicle wheels if said delivered quantities are less than a first predetermined threshold value; - The diagnostic means are adapted to diagnose under-inflation of the vehicle wheels if further said delivered coefficients are less than a second predetermined threshold value.
  • the invention also relates to a method for measuring a representative quantity of the speed of rotation of a vehicle wheel, of the type comprising:
  • a step of counting the integer number of pulses during this period of time characterized in that it comprises: a step of determining a magnitude representative of the radius of the wheel;
  • the subject of the invention is also a method for determining the state of tires of the wheels of a vehicle, characterized in that it comprises:
  • FIG. 1 is a schematic view of a motor vehicle comprising a system for determining the inflation state of tires according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of a sensor forming part of the constitution of the system of FIG. 1 associated with a rolling train of the vehicle;
  • FIG. 3 is a side view of the housing of Figure 1 in an orthogonal reference of the wheel;
  • FIG. 4 is a schematic perspective exploded view of a first embodiment of the housing of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a schematic exploded perspective view of a second embodiment of the housing of FIG. 2;
  • FIG. 6 is an exploded schematic perspective view of a third embodiment of the housing of FIG. 2;
  • FIG. 7 is a schematic view of an information processing unit forming part of the constitution of FIG. 1;
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a calculation hypothesis used by the unit of FIG. 7;
  • FIG. 9 is a schematic view of a module for determining operating points of front and rear wheels forming part of the unit of FIG. 7;
  • FIG. 10 is a schematic view of a mechanical model of a motor vehicle wheel connected to the body thereof by means of a suspension;
  • FIG. 11 is a schematic view of a second mechanical model of a front and rear wheel of a motor vehicle arranged on the same side of the vehicle and connected to the body thereof by means of suspensions;
  • FIG. 12 is a graph of the coefficient of stiffness of a tire mounted on a wheel of the vehicle as a function of the operating point thereof;
  • FIG. 13 is a schematic view of an electromagnetic pulse frequency determination module forming part of the unit of FIG. 7;
  • FIG. 14 is a graph illustrating the determination of an electromagnetic pulse address
  • FIG. 15 is a graph of electromagnetic pulse frequency charts as a function of electromagnetic pulse addresses
  • FIG. 16 is a schematic view of a diagnostic module forming part of the unit of FIG. 7.
  • FIG. 1 there is schematically illustrated a motor vehicle 10 having two front wheels right and left 14ag, 14ad mounted on a front axle 16 and two rear wheels right and left 14rg, 14rd mounted on a rear axle 18.
  • Each of 14ag, 14ad, 14rg, 14rd wheels is equipped with a tire 20ag, 20ad, 20rg, 20rd.
  • Each of the wheels is associated also associated with a sensor 22ag, 22ad, 22rg, 22rd encoding in the form of magnetic pulses its speed of rotation and measuring an acceleration of the center thereof.
  • the sensors 22ag, 22ad, 22rg, 22rd are connected to an information processing unit 24 which determines, as a function of the signals delivered by them, the frequencies of the pulses encoding the rotational speeds of the wheels 14ag, 14ad, 14rg, 14rd and the condition of the tires 20ag, 20ad, 20rg,
  • FIG. 2 is a view in more detail of the running gear of one of the wheels 14ag, 14ad, 14rg, 14rd, for example that of the left front wheel 14ag associated with the corresponding sensor 22ag.
  • the other sensors 22ad, 22rg, 22rd are identical to the sensor 22ag described below.
  • the wheel 14ag is marked by an orthogonal reference OXYZ of a reference frame of the vehicle, the axis OX being the transverse axis of the wheel, the axis OY being the longitudinal axis of the wheel and the axis OZ being the vertical axis of the wheel, as is known per se.
  • the OXY plane is referred to as the horizontal plane of the 14ag wheel.
  • the sensor 22ag comprises an encoder disk 30 formed of a succession of magnetic poles north 32 and south 34 alternately. This disc 30 is mounted on the axle 16.
  • the sensor 22ag also includes a sensor housing 36 attached to a rocket 37 of the wheel 14ag opposite the encoder disk 30 and separated therefrom by a gap distance g.
  • the housing 36 is electrically connected to the information processing unit 24 and to the vehicle power supply system (not shown) by electrical wiring 38 for its power supply and for data communication.
  • the housing 36 is of parallelepipedal shape and houses a circuit board on a longitudinal plane C1, as will be explained in more detail later. Active elements are mounted on the printed circuit board and are adapted to measure electromagnetic field variations caused by the scrolling of the north and south poles 32, 34 and an acceleration of the wheel 14a along a predetermined axis.
  • the housing 30 is mounted inclined .
  • the longitudinal plane C1 of the housing 36 on which the printed circuit board is arranged thus forms a predetermined and known angle A with respect to the horizontal plane OXY of the wheel 14ag, as can be seen in FIG. 3, which is a side view of the housing in the OXY mark.
  • FIG. 4 is a diagrammatic exploded perspective view of a first embodiment of the sensor housing 36.
  • This housing 36 is for example a rectangular parallelepiped formed of an upper half-shell 40 and a lower half-shell 42 and housing in its central longitudinal plane a printed circuit board 44 plane.
  • This card 44 is connected to a block 46 of electrical connections for its power supply and the transmission of signals via the electrical wiring 38.
  • a Hall effect encoder cell 50 is mounted on the printed circuit board 44. As is known per se, this cell 50 is sensitive to the magnetic field variations generated by the successive passage of the magnetic poles 32, 34 of the disk 30 in front of the front face 48. The cell 50 thus produces an electric current in the form of pulses substantially in square whose frequency depends on the period spatial poles on the disk 30 and the speed of rotation of the wheel 14ag.
  • the disk 30 and the cell 50 constitute a magnetic encoder of the speed of rotation of the wheel 14ag.
  • the cell 50 is supplied with electrical energy by a supply line 52 connected to the connection block 46 and the electric current it generates is transmitted to the block 46 by a first data line 54.
  • a single-axis accelerometer 56 consisting of an electromechanical micro-system in the form of a chip, is also mounted on the card 44 and is capable of measuring the acceleration experienced by the housing 36 along a predetermined axis M, here perpendicular to the plane of the card 44.
  • This accelerometer 44 is provided to measure the acceleration of the center of the wheel 14ag along the axis OZ ( Figure 2), hereinafter referred to as vertical acceleration.
  • Accelerometer 56 is connected to line 52 for their power supply and to a ground line 58 connected to block 46. Accelerometer 56 is further connected to a second data line 60 for transmission to the block. 46 of the acceleration measurement.
  • the plane of the printed circuit board 44 is inclined to the known angle A relative to the horizontal plane OXY of the wheel 14ag.
  • filtering means capable of extracting the latter. These filtering means are for example provided in the information processing unit 24 and multiply the measurement received from the accelerometer 56 by the cosine of the angle A to extract the vertical acceleration of the wheel 14ag.
  • FIG. 5 is a schematic view of a second embodiment of the housing 36.
  • the chip of the accelerometer 56 is here mounted inclined at an angle B, substantially equal to the angle 180 ° -A (in degrees), relative to the plane of the map 44 by resting on appropriate support means 70.
  • the measurement axis M of the accelerometer 56 is substantially in a vertical plane of the wheel 14ag.
  • the accelerometer 56 directly measures the vertical acceleration of the wheel 14ag and it is not necessary to implement a filtering of its measurement.
  • the chip of the accelerometer 56 is not mounted inclined on the card 44 but the accelerometer 56 measures the acceleration that the card undergoes
  • accelerometer 44 along an axis forming the angle B with the plane of the connection pads of the accelerometer chip 56.
  • This type of accelerometers is generally referred to as "inclined axis accelerometers”.
  • FIG. 6 is a schematic exploded perspective view of a third embodiment of the housing 36.
  • the housing 36 is formed of an upper half-shell 80 and a lower half-shell 82 bent from the angle B.
  • the housing 36 houses a printed circuit board 84, also bent from the angle B.
  • the card 84 comprises a first portion P1 on which the encoder cell 50 is mounted and a second portion P2 on which the accelerometer 56 is mounted.
  • the card 84 is for example rigid or is formed of a conformed flexible film to present an elbow at angle B.
  • the plane of the portion P1 of the card 84 forms with the horizontal plane OXY of the wheel 14ag the angle A.
  • the portions P1 and P2 being inclined relative to each other of the angle B, the portion P2 on which is mounted the accelerometer 56 is substantially in a horizontal plane of the wheel 14ag.
  • the accelerometer 56 directly measures the vertical acceleration of the wheel 14ag and it is therefore not necessary to implement a filtering of its measurement.
  • the housing 36 is a rectangular parallelepiped comprising appropriate support and / or fixing means for the bent printed circuit board 84.
  • connection block 46 integrated in the sensor housing, alternatively, the connection block is remote at the information processing unit 24.
  • Fig. 7 is a schematic view of the information processing unit 24.
  • the unit 24 comprises, for each pair of wheels 14ag, 14rg, 14ad, 14rd arranged on the same side of the vehicle 10, a module 90, 92 for determining tire stiffness coefficients and magnitudes representative of the wheel radius.
  • the module 90, 92 receives sensors 22rg, 22ag, 22rd, 22ad corresponding to the vertical accelerations Avrg, Avag, Avrd, Avad measured of the pair of wheels and determines, according to these measurements, coefficients of stiffness Kprg, Kpag, Kprd, Kpad tires 20rg, 20ag, 20rd, 20ad of the pair of wheels.
  • the module 90, 92 also determines, as a function of the accelerations received, the operating points Pf rg, Pfag, Pf rd, Pfad of the wheels of the pair of wheels, that is to say the quantities representative of their radii, as will be explained in more detail later.
  • the unit 24 also comprises, for each of said pairs of wheels, a frequency determining module 94, 96 receiving corresponding sensors the electromagnetic pulses Icrg, Icag, Icrd, Icad, measured.
  • This module 94, 96 is furthermore connected to the modules 90, 92 for determining the stiffness coefficients and the quantities representative of the radius of the wheels and determines, as a function of the inputs it receives, the frequencies fcrg, fcag, fcrd, fcad of the electromagnetic pulses. measured, as will be explained in more detail later.
  • the unit 24 comprises a diagnostic module 98 connected to the sensors 22rg, 22ag, 22rd, 22ad and the various modules 90, 92, 94, 96 mentioned above.
  • the diagnostic module 98 according to the inputs it receives, the inflation state of each of the tires 20rg, 20ag, 20rd, 20ad and the operating state of each of the sensors 22rg, 22ag, 22rd, 22ad, like this. will be described in more detail later.
  • FIG. 8 illustrates a calculation hypothesis used by the modules 90, 92 to determine the stiffness coefficients of the tires. This figure shows the progress of a motor vehicle on a roadway between two instants t and t + ⁇ t.
  • Zsa (t) Zsr (t + ⁇ t) (1)
  • t is the time
  • ⁇ t is the time between the passage of the rear wheel on a point of the road, the passage of the front wheel on the same point
  • Zsa is the altitude of the ground at the level of the front wheel
  • Zsr is the altitude of the ground at the level of the rear wheel.
  • Figure 9 is a schematic view of a module 90, 92 for determining the stiffness coefficients and magnitudes representative of the radius of the wheels, for example the module 90 associated with the pair of wheels arranged on the left side of the vehicle.
  • the module 90 described in relation with FIG. 9 corresponds to an embodiment associated with sensors 22ag, 22rg of the type described in relation with one of FIGS. 5 and 6.
  • the module 92 associated with the pair of wheels arranged on the right side is identical to the module 90.
  • the pair of left wheels there will be distinguished hereinafter the front wheel of the rear wheel.
  • the module 90 comprises an analog / digital converter 100, for example a 0-order sample-and-hold device, adapted to digitize according to a predetermined sampling period Te, for example between approximately 0.001 seconds and 0.02 seconds, the vertical accelerations Avrg , Avag and thus output numerical vertical accelerations of the front and rear wheels, where k represents the k ' th instant of sampling.
  • an analog / digital converter 100 for example a 0-order sample-and-hold device, adapted to digitize according to a predetermined sampling period Te, for example between approximately 0.001 seconds and 0.02 seconds, the vertical accelerations Avrg , Avag and thus output numerical vertical accelerations of the front and rear wheels, where k represents the k ' th instant of sampling.
  • the sampler 100 is connected to a bandpass filter 102 adapted to process the digital accelerations delivered by the sampler 100 by applying bandpass filtering thereto.
  • This filtering is implemented in a frequency range in which the power of the modes of the front and rear wheels is concentrated. This frequency range corresponds to the rolling resistance range and is for example substantially equal to the range [8; 20] Hz.
  • the module 90 also comprises time resetting means 104 connected to the filter 102.
  • These means 104 temporally recalibrate the filtered numerical acceleration Avag (k) of the front wheel on the filtered numerical acceleration Avrg (k) of the rear wheel to deliver at the output of the accelerated accelerations Avrg (k), Avag (kn) of the front and rear wheels, corresponding to the same altitude of the ground in order to apply the hypothesis according to the relation (1) described above.
  • These means 104 of registration include for this purpose means
  • the calculation means 104 implement an estimator of this intercorrelation, as is known per se in the field of signal processing.
  • the resetting means 104 also comprise, connected to the calculation means 106, means 108 for determining the maximum of the intercorrelation IC (N) and the sampling instant n corresponding to this maximum. This instant n corresponds to the time shift nxTe between the front and rear wheels undergoing the same portion of roadway.
  • Time shift means 110 are connected to the means 108 and the filter 102, and apply a delay of n samples to the acceleration Avag (k) of the front wheel and deliver an acceleration Avag (kn) of the front wheel set back temporally on Avrg acceleration (k) of the rear wheel.
  • the module 90 also comprises means 112 for estimating the coefficients of pneumatic stiffness Kprg, Kpag of the front and rear wheels.
  • These means 112 are connected to the filter 102 to receive the accelerations
  • the means 112 are based on the mechanical model of FIG. 10 to model the dynamic behavior of each of the front and rear wheels.
  • the body C is modeled by a mass brought back to the wheel occupying me, on a vertical axis OZ of the vehicle of a reference system thereof, an altitude Z c with respect to a reference level NRef, for example the altitude So soil at the front wheel when starting the vehicle.
  • the suspension Su is modeled by a stiffness coefficient spring Kc in parallel with damper damping coefficient Rc.
  • the wheel R is modeled by a mass Mr occupying on the axis OZ an altitude Zr with respect to the reference level Nref.
  • the tire of this latter is modeled by a stiffness coefficient spring Kp in contact with the ground So which occupies on the axis OZ an altitude Zs with respect to the reference level
  • Avag (k) ⁇ - (mrrgxAvrg (k + n) Zvrg (k + n) -Zvag (k)) f Kpag f V *? " G (k) l (4) mrag ⁇ Kpag (k) J where mrrg and mrag are the masses of the rear and front wheels respectively, and Zvrg and Zvag are the altitudes of the centers of the rear and front wheels respectively with respect to the reference level.
  • K (k + 1) 03 "1 S (k) X ⁇ (k + 1) ( ⁇ 2 (k) + 05 “ 1At + 1) s (k) A ⁇ (k + 1)) "1 (6)
  • a (k) is the vector of regression at moment k
  • E (A ⁇ (k) A (k)) is the variance of the vector A ⁇ at time k
  • 03 is a predetermined forgetting factor and ⁇ (k)
  • x (k) and S (k) are vectors or intermediate matrices used during estimation of the vector ⁇ .
  • the means 112 calculate the altitudes Zvrg (k), Zvag (kn) of the centers of the rear and front wheels at each sampling instant as a function of the vertical accelerations Avrg (k) and Avag (kn), for example by realizing a double integration of these after their filtering between 8 Hz and 20 Hz.
  • Another example of a calculation of the altitude of a wheel in function of its vertical acceleration is described in the French patent application FR 2 858 267 in the name of the applicant.
  • the estimation means 112 are adapted to implement a real-time least-squares recursive algorithm based on the relation (4) in a manner similar to that described above.
  • the means 112 are suitable for implementing an inversion or deconvolution algorithm based on the relation (3) or (4) for estimating the stiffness coefficients.
  • the estimation means 112 are thus adapted to deliver at each sampling instant estimated values Kpag (k) and Kprg (k) of the pneumatic stiffness coefficients of the front and rear wheels.
  • the means 112 rely on another type of mechanical model to estimate the stiffness coefficients.
  • FIG. 11 is a schematic view of a mechanical model generally referred to as a "bicycle model.”
  • This type of model allows in particular to take into account the case of active suspensions equipping the vehicle and applies to front and rear wheels arranged on the same side of the vehicle.
  • the difference with the model of Figure 10 consists in the fact that the body C of the vehicle is likened to a mass suspended me on both the front wheel Ra and the rear wheel Rr.
  • Zvaget Zvrg are the first derivatives of the altitudes of the centers of the front and rear wheels respectively, that is to say the speeds of vertical displacement thereof.
  • the estimation means 112 are then adapted to implement a recursive least squares algorithm in real time based on the relation (10).
  • a (k) IDra ⁇ Avag (k - n) -! - (Zvag (k - n) - Zvrg (k)) -! - Zvag (k - n) - -! - Zvrg (k) (13) I mrrg mrrg mrrg mrrg mrrg I
  • the elevations Zvrg (k), Zvag (k) of the centers of the wheels with respect to the reference level and their first derivatives Zvrg (k), Zvag (k -n) are calculated at each sampling step in a manner similar to the first embodiment, for example by integrating the corresponding vertical accelerations or in a manner described in the French patent application
  • the application of the recursive algorithm of the least squares in real time based on the bicycle model makes it possible to simultaneously estimate the pneumatic stiffness coefficients Kpag, Kprg as well as the stiffness coefficients Kcag and Kvrg of the suspensions .
  • the module 90 finally comprises means 114 for determining operating points connected to the means 112 for estimating the stiffness coefficients.
  • the means 114 determine the operating points Pfrg, Pfag of each of the wheels
  • the ratio - (k), - (k) of the ferg feag longitudinal speed Vcrg, Vcag of the wheel on the frequency ferg, feag of electromagnetic pulses encoding the rotational speed of the wheel is proportional to the radius of the wheel and it is found that it is linked bijectively to the stiffness coefficient Kprg, Kpag of the tire of the wheel, as illustrated in FIG. 12. This FIG.
  • the means 114 for determining comprises a predetermined mapping of ratio values as a function of stiffness coefficient values.
  • the means 114 evaluate, at each instant of sampling, this map for each of the coefficients of stiffness estimated by the means.
  • FIG. 13 is a schematic view of a module 94, 96 for determining the frequencies of the electromagnetic pulses, for example the module 94 associated with the pair of wheels arranged on the left side of the vehicle.
  • the module 96 associated with the pair of wheels arranged on the right side is identical to the module 94.
  • the module 94 comprises a clock 120 delivering a clock signal CIk of predetermined period TO, for example equal to 7 milliseconds, and means 122, 124 for determining the frequency fcrg, fcag measured pulses associated with each of the rear wheels and before 14rg, 14ag.
  • the means 122 and 124 are identical.
  • these comprise means 126 for determining the period of time connected to the clock 120 and receiving the electromagnetic pulses Irg measured from the sensor 22rg associated with the rear wheel 14rg. .
  • the means 126 determine for each period of time TO defined by two successive rising edges of the clock signal CIk, a period of time comprising an integer number of electromagnetic pulses.
  • Fig. 14 is a timing diagram of measured electromagnetic pulses Irg and clock signal CIk. As illustrated in this figure, the time period TO does not necessarily include an integer number of pulses due to the asynchrony between the measured pulses and the clock signal CIk.
  • the period of time TO + ⁇ rg thus comprises an integer number of pulses.
  • the period of time ⁇ rg will be referred to hereinafter as "address”.
  • the means 122 also comprise means 128 connected to the means 126 for determining the period TO + ⁇ rg, receiving the measured pulses Irg and counting the number of pulses present in the period TO + ⁇ rg.
  • the counting means 122 are connected to selection means 130.
  • the selection means 130 are also connected to the modules 90, 92 for determining the stiffness coefficients and the operating points of the wheels and to the diagnostic module 98.
  • the means 130 receive from these the operating point Pfrg of the left rear wheel 14rg, the operating point of the wheel mounted on the same axle as the left rear wheel, that is to say here the operating point.
  • the DC signal is delivered by the diagnostic module 98 and lists the sensors whose accelerometer portion is defective.
  • means 130 select the operating point Pfrg of the left rear wheel. If the accelerometer portion of the sensor associated with the left rear wheel is defective, the means 130 select one or other of the other operating points.
  • the means 130 also select, according to the selected operating point and the number of pulses Irg counted in the time period TO + ⁇ rg, one of a predetermined set of abacuses. As can be seen in FIG.
  • the selection means 130 includes, for each value of one or other of the other operating points of a predetermined set of operating points, a predetermined set of lines. Each of these lines is associated with a predetermined value of number of pulses. The means 130 select the set of lines associated with the selected operating point and then the right of this set associated with the number of pulses counted.
  • the charts of the means 130 are for example stored therein in the form of maps.
  • the means 122 for determining the frequency fcrg comprise frequency calculation means 132 connected to the selection means 130 for receiving the selected chart and to the means 126 for determining the period TO + ⁇ rg to receive the address ⁇ rg.
  • the means 132 calculate the frequency fcrg of the pulses delivered by the sensor 22rg associated with the left rear wheel 14rg by evaluating the nomogram selected for the address ⁇ rg received.
  • FIG. 16 is a schematic view of the diagnostic module 98 of the unit 24 of FIG. 7.
  • the module 98 comprises first comparison means 150 connected to the modules 94, 96 for determining the frequencies frcag, fcad, fcrg, fcrd and comparing these frequencies with each other. If the means 150 determine that these frequencies differ in absolute value by more than a first predetermined threshold value, the means 150 emit a first diagnosis of underinflation of the tire or tires associated with the lowest frequencies. For example, if three frequencies are substantially equal and the fourth frequency is smaller than the absolute value of more than the first threshold value, the means 150 emit that the tire associated with this fourth frequency is underinflated.
  • the comparison means 150 also compares each of the frequencies with a second predetermined threshold value.
  • the means 150 emit as a first diagnosis that the tires are all underinflated if all the frequencies frcag, fcad, fcrg, fcrd are lower than the second threshold value.
  • the diagnostic module 98 also comprises second comparison means 152 connected to the modules 90, 92 for determining the stiffness coefficients and the quantities representative of the radius of the wheels for receiving the coefficients of stiffness Kprg, Kpag, Kprd, Kpad and comparing these. between them. If the means 152 determines that these coefficients differ in absolute value by more than a third threshold value, they emit a second diagnosis of underinflation of the tire or tires associated with the lowest coefficients.
  • Means 152 also compare each of Kprg, Kpag, Kprd, Kpad coefficients to a fourth predetermined threshold value.
  • the means 152 emit as a second diagnosis that the tires are all underinflated if all the coefficients Kprg, Kpag, Kprd, Kpad are lower than the fourth threshold value.
  • the first means 150 and the second means 152 are connected to means 154 for diagnosing the state of inflation of the tires. These means 154 diagnose that a tire is underinflated if the first and the second diagnosis made by the first and second means 150, 152 of comparison coincide.
  • the module 98 also comprises, for each pair of wheels arranged on the same side of the vehicle, means 156, 158 for diagnosing the accelerometer portion of the sensors 22ag, 22ad, 22rg, 22rd associated with the pair of wheels.
  • the means 156 associated with the pair of left wheels of the vehicle test the consistency of the accelerations Avrg (k) and Avag (k) with each other over a predetermined period of time, for example between 5 minutes and 10 minutes.
  • a predetermined period of time for example between 5 minutes and 10 minutes.
  • the means 156 calculate the frequency spectra of these accelerations by means of a fast Fourier transform of the accelerations included in the predetermined period of time and compare the calculated spectra. If these differ by more than a predetermined value, for example in quadratic error, then the accelerometers of the sensors 22ag, 22rg are diagnosed as defective by the means 156.
  • the diagnostic module 98 also comprises, for each pair of wheels arranged on the same side of the vehicle, means 160, 162 for diagnosing the speed encoding part of the sensors 22ag, 22ad, 22rg, 22rd associated with the pair of wheels.
  • These means 160, 162 are analogous to the means 156, 158 for diagnosing the accelerometer portion of the sensors and test the frequency coherence frequency frcag, fcad, fcrg, fcrd pulses measured by the sensors associated with the pair of wheels.
  • the means 156, 160 diagnose a failure of the speed encoding part of these sensors if these frequencies are not coherent.
  • the means 156 for diagnosing the accelerometer portion of the sensors associated with the pair of left wheels, and correspondingly the means 158 associated with the right wheel pair are further adapted to predict the vertical acceleration of the left rear wheel as a function of the measured vertical acceleration of the left front wheel from the relation (4) by varying the instant n sampling.
  • the means 156 test the coherence between this predicted acceleration of the rear wheel and the acceleration of the front wheel measured for example in the manner described above.
  • the means 156, 158 diagnose a malfunction of the accelerometers of the sensors 22ag, 22rg.
  • the diagnostic module 98 also comprises, for each pair of wheels arranged on the same side of the vehicle, means 160, 162 for diagnosing the speed encoding part of the sensors 22ag, 22ad, 22rg, 22rd associated with the pair. of wheels.
  • the diagnostic module 98 finally comprises, connected to the means
  • the sencoding a rotational speed in the form of magnetic pulses comprises an optical encoder comprising a toothed disk associated with means for emitting a light beam. disposed opposite the sensor housing on the other side of the disc and the encoder cell is adapted to measure changes in brightness caused by the successive passage of the teeth of the disc.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de mesure d'une quantité représentative de la vitesse de rotation d'une roue (14ag, 14ad, 14rg, 14rd) de véhicule, du type comportant des moyens (22ag, 22ad, 22rg, 22rd) d'encodage et de mesure de vitesse de rotation sous la forme d'impulsions électromagnétiques, des moyens (24) de détermination d'une période de temps comprenant un nombre entier desdites impulsions, et des moyens (24) de comptage du nombre entier d'impulsion lors de cette période de temps. Ce dispositif comprend des moyens (24) de détermination d'une grandeur représentative du rayon de la roue et des moyens (24) de détermination de ladite quantité en fonction du nombre entier d'impulsions, de la période de temps et de la grandeur représentative du rayon de la roue.

Description

Dispositif et procédé de mesure d'une quantité représentative de la vitesse de rotation d'une roue de véhicule automobile et système et procédé utilisant un tel dispositif et un tel procédé
La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour la mesure de la vitesse longitudinale d'une roue de véhicule.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un tel dispositif comportant des moyens d'encodage de vitesse de rotation sous la forme d'impulsions électromagnétiques, des moyens de mesure desdites impulsions, des moyens de détermination d'une période de temps comprenant un nombre entier desdites impulsions, et des moyens de comptage du nombre entier d'impulsion lors de cette période de temps.
La présente invention concerne également un système de détermination de l'état de pneumatiques des roues d'un véhicule comportant un tel dispositif et un procédé de détermination de l'état de pneumatiques des roues d'un véhicule comportant un tel procédé.
Le contrôle du fonctionnement d'un véhicule, tel que son freinage ou sa trajectoire, utilise actuellement des mesures de vitesse de rotation des roues du véhicule. Ces mesures sont délivrées par des capteurs de vitesse de rotation montés sur les roues, généralement désignés par « capteurs ABS ».
Un capteur ABS comporte typiquement un disque d'encodeur monté sur l'essieu d'une roue du véhicule et comprenant une pluralité de pôles magnétiques nord et sud alternés. Le capteur ABS comporte également à un boîtier monté sur la fusée de la roue en vis-à-vis du disque et connecté à une unité de traitement d'informations. Ce boîtier loge une carte de circuits imprimés sur laquelle est montée une cellule à effet Hall. Cette cellule produit un courant électrique en fonction des variations de champ magnétique générées par le passage alterné devant le boîtier des pôles nord et sud du disque entraîné en rotation par l'essieu. Le capteur ABS fonctionne donc comme un encodeur magnétique de la vitesse de rotation de la roue et le courant qu'il génère, ou une image de celui-ci, est délivré à l'unité de traitement d'informations qui calcule la fréquence du courant généré et par suite la vitesse de rotation de la roue. Or, le calcul de la fréquence du signal du capteur ABS mis en œuvre par cette unité utilise un rayon prédéterminé et constant de la roue. Aussi, si cette dernière ne présente pas ce rayon constant, du fait par exemple que son pneumatique n'est pas gonflé de manière satisfaisante ou qu'un mauvais pneumatique a été monté sur la roue, ce calcul est faussé. Les applications utilisant la fréquence calculée, comme l'anti-blocage de roue, le diagnostic de l'état des pneumatiques, le contrôle de trajectoire ou autres, se fondent alors sur une mauvaise valeur, ce qui peut s'avérer dangereux.
Le but de la présente invention est de résoudre le problème susmentionné.
A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de mesure d'une quantité représentative de la vitesse de rotation d'une roue de véhicule, du type comportant :
- des moyens d'encodage de la vitesse de rotation de la roue sous la forme d'impulsions électromagnétiques ;
- des moyens de mesure desdites impulsions ;
- des moyens de détermination d'une période de temps comprenant un nombre entier desdites impulsions ; et
- des moyens de comptage du nombre entier d'impulsions lors de cette période de temps, caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens de détermination d'une grandeur représentative du rayon de la roue ; et
- des moyens de détermination de ladite quantité en fonction du nombre entier d'impulsions, de la période de temps et de la grandeur représentative du rayon de la roue ;
- la quantité représentative de la vitesse de rotation de la roue est la fréquence des impulsions électromagnétiques encodant ladite vitesse ;
- les moyens de détermination de la grandeur représentative du rayon de la roue comprennent des moyens d'acquisition d'accélérations verticales dans un référentiel du véhicule de la roue et d'une autre roue agencée du même côté du véhicule que celle-ci et des moyens d'estimation d'un coefficient de raideur d'un pneumatique monté sur la roue ; - les moyens d'estimation comprennent des moyens de recalage temporel de l'une des accélérations acquises sur l'autre des accélérations acquises ;
- les moyens d'estimation du coefficient de raideur sont propres à estimer celui-ci à partir d'un modèle mécanique mono-roue desdites roues raccordées à une caisse du véhicule au moyen de suspensions et comportant des pneumatiques assimilés à des ressorts caractérisés par des coefficients de raideurs ;
- les moyens d'estimation du coefficient de raideur sont propres à estimer celui-ci en se fondant sur une modélisation en temps discret des accélérations recalées de la roue et de l'autre roue selon la relation :
Avr où k est le k'eme instant d'échantillonnage, mrr est la masse de la roue arrière parmi la roue et l'autre roue, mra est la masse de la roue avant parmi la roue et l'autre roue, Avr et Ava sont les accélérations verticales desdites roues arrière et avant respectivement, Zvr et Zva sont les altitudes des centres desdites roues arrière et avant respectivement dans le référentiel du véhicule, Kpr et Kpa sont les coefficients de raideur des pneumatiques desdites roues avant et arrière respectivement, et n est un instant de recalage correspondant à un décalage temporel entre lesdites roues arrière et avant subissant la même portion de chaussée ;
- les moyens d'estimation du coefficient de raideur sont propres à estimer celui-ci en se fondant sur une modélisation en temps discret des accélérations recalées de la roue et de l'autre roue selon la relation :
Ava(k) = où k est le k'eme instant d'échantillonnage, mrr est la masse de la roue arrière parmi la roue et l'autre roue, mra est la masse de la roue avant parmi la roue et l'autre roue, Avr et Ava sont les accélérations verticales desdites roues arrière et avant respectivement, Zvr et Zva sont les altitudes des centres desdites roues arrière et avant respectivement dans le référentiel du véhicule, Kpr et Kpa sont les coefficients de raideur des pneumatiques desdites roues avant et arrière respectivement, et n est un instant de recalage correspondant à un décalage temporel entre lesdites roues arrière et avant subissant la même portion de chaussée ;
- les moyens d'estimation sont propres à estimer le coefficient de raideur à partir d'un modèle mécanique bicyclette d'une caisse du véhicule assimilée à une masse raccordée à la roue et à l'autre roue au moyen de suspensions, la roue et l'autre roue comportant des pneumatiques assimilés à des ressorts caractérisés par des coefficients de raideurs ;
- les moyens d'estimation du coefficient de raideur sont propres à estimer celui-ci en se fondant sur une modélisation en temps discret des accélérations recalées de la roue et de l'autre roue selon la relation : mra
-Ava(k -n) mrr Kpr(k)/Kpa(k)
— (Zva(k - n)- Zvr(k))
Avr(k) = mrr Kpr(k)
-Zva(k - n) (Kpr(k)/Kpa(k))xKca(k) mnr Kcr(k)
Zvr(k) mrr où k est le k'eme instant d'échantillonnage, mrr est la masse de la roue arrière parmi la roue et l'autre roue, mra est la masse de la roue avant parmi la roue et l'autre roue, Avr et Ava sont les accélérations verticales desdites roues arrière et avant respectivement, Zvr et Zva sont les altitudes des centres desdites roues arrière et avant respectivement dans un référentiel du véhicule, Kpr et Kpa sont les coefficients de raideur des pneumatiques desdites roues avant et arrière respectivement, n est un instant de recalage correspondant à un décalage temporel entre les roues arrière et avant subissant la même portion de chaussée, Kca et Kcr sont des coefficients de raideur des suspensions desdites roues avant et arrière respectivement, et Zva et Zvr sont les vitesses de déplacement vertical des centres desdites roues avant et arrière respectivement ;
- les moyens d'estimation du coefficient de raideur sont propres à mettre en œuvre un algorithme récursif des moindres carrés en temps réel ; - la grandeur représentative du rayon de la roue est un nombre fonction du rapport de la vitesse longitudinale de la roue sur la fréquence desdites impulsions, et les moyens de détermination de cette grandeur comprennent des moyens d'estimation dudit nombre en fonction du coefficient de raideur estimé du pneumatique de la roue ; et
- les moyens de détermination de la quantité représentative de la vitesse de rotation de la roue comprennent des moyens de sélection d'un abaque d'un ensemble prédéterminé d'abaques en fonction de la grandeur déterminée représentative du rayon de la roue et du nombre d'impulsions comptées et des moyens d'estimation de ladite quantité en évaluant l'abaque sélectionné pour la période de temps déterminée.
L'invention a également pour objet un système de détermination de l'état de pneumatiques des roues d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend : - un dispositif du type susmentionné associé à chaque roue du véhicule et délivrant une quantité représentative de la vitesse de rotation de la roue ; et
- des moyens de diagnostic de l'état des pneumatiques des roues du véhicule en fonction desdites quantités délivrées ; - les moyens de diagnostic sont propres à diagnostiquer un pneumatique comme sous-gonflé lorsque la quantité associée à celui-ci est inférieure de plus d'une première valeur prédéterminée à au moins une quantité associée aux autres pneumatiques ;
- les dispositifs sont propres à délivrer en outre les coefficients de raideur estimés des roues, et les moyens de diagnostic sont propres à diagnostiquer le pneumatique comme sous-gonflé si en outre son coefficient de raideur estimé est inférieur de plus d'une seconde valeur prédéterminée à au moins un coefficient de raideur estimé des autres pneumatiques ;
- les moyens de diagnostic sont propres à diagnostiquer un sous- gonflage des roues du véhicule si lesdites quantités délivrées sont inférieures à une première valeur de seuil prédéterminée ; - les moyens de diagnostic sont propres à diagnostiquer un sous- gonflage des roues du véhicule si en outre lesdits coefficients délivrés sont inférieurs à une seconde valeur de seuil prédéterminée.
L'invention a également pour objet un procédé de mesure d'une quantité représentative de la vitesse de rotation d'une roue de véhicule, du type comportant :
- une étape d'encodage de la vitesse de rotation de la roue sous la forme d'impulsions électromagnétiques ;
- une étape de mesure desdites impulsions ; - une étape de détermination d'une période de temps comprenant un nombre entier desdites impulsions ; et
- une étape de comptage du nombre entier d'impulsions lors de cette période de temps, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape de détermination d'une grandeur représentative du rayon de la roue ; et
- une étape de détermination de ladite quantité en fonction du nombre entier d'impulsions, de la période de temps et de la grandeur représentative du rayon de la roue. L'invention a également pour objet un procédé de détermination de l'état de pneumatiques des roues d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un procédé du type susmentionné pour chaque roue du véhicule et délivrant une quantité représentative de la vitesse de rotation de la roue ; et - une étape de diagnostic de l'état des pneumatiques des roues du véhicule en fonction desdites quantités délivrées.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec les dessins annexés dans lesquels des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues, et dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'une véhicule automobile comprenant un système de détermination de l'état de gonflage de pneumatiques selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'un capteur entrant dans la constitution du système de la figure 1 associé à un train de roulage du véhicule ;
- la figure 3 est une vue de côté du boîtier de la figure 1 dans un repère orthogonal de la roue ;
- la figure 4 est une vue schématique en perspective éclatée d'un premier mode de réalisation du boîtier de la figure 2 ;
- la figure 5 est une vue schématique en perspective éclatée d'un second mode de réalisation du boîtier de la figure 2 ; - la figure 6 est une vue schématique en perspective éclatée d'un troisième mode de réalisation du boîtier de la figure 2 ;
- la figure 7 est une vue schématique d'une unité de traitement d'informations entrant dans la constitution de la figure 1 ;
- la figure 8 est un schéma illustrant une hypothèse de calcul utilisée par l'unité de la figure 7 ;
- la figure 9 est une vue schématique d'un module de détermination de points de fonctionnement de roues avant et arrière entrant dans la constitution de l'unité de la figure 7 ;
- la figure 10 est une vue schématique d'un modèle mécanique d'une roue de véhicule automobile raccordée à la caisse de celui-ci au moyen d'une suspension ;
- la figure 11 est une vue schématique d'un second modèle mécanique d'une roue avant et arrière d'un véhicule automobile agencées du même côté du véhicule et raccordées à la caisse de celui-ci au moyen de suspensions ;
- la figure 12 est un graphique du coefficient de raideur d'un pneumatique montée sur une roue du véhicule en fonction du point de fonctionnement de celle-ci ;
- la figure 13 est une vue schématique d'un module de détermination de fréquences d'impulsions électromagnétiques entrant dans la constitution de l'unité de la figure 7 ;
- la figure 14 est un graphique illustrant la détermination d'une adresse d'impulsions électromagnétiques ; - la figure 15 est un graphique d'abaques de fréquences d'impulsions électromagnétiques en fonction d'adresses d'impulsions électromagnétiques ; et
- la figure 16 est une vue schématique d'un module de diagnostic entrant dans la constitution de l'unité de la figure 7.
Sur la figure 1 , il est illustré de manière schématique un véhicule automobile 10 comportant deux roues avants droite et gauche 14ag, 14ad montées sur un essieu avant 16 et deux roues arrières droite et gauche 14rg, 14rd montées sur un essieu arrière 18. Chacune des roues 14ag, 14ad, 14rg, 14rd est équipée d'un pneumatique 20ag, 20ad, 20rg, 20rd. Chacune des roues est associée également associée à un capteur 22ag, 22ad, 22rg, 22rd encodant sous la forme d'impulsions magnétique sa vitesse de rotation et mesurant une accélération du centre de celle-ci.
Les capteurs 22ag, 22ad, 22rg, 22rd sont connectés à une unité 24 de traitement d'informations qui détermine en fonction des signaux délivrés par ceux-ci les fréquences des impulsions encodant les vitesses de rotation des roues 14ag, 14ad, 14rg, 14rd et l'état des pneumatiques 20ag, 20ad, 20rg,
20rd, comme cela sera décrit plus en détail par la suite.
La figure 2 est une vue plus en détail du train de roulage d'une des roues 14ag, 14ad, 14rg, 14rd, par exemple celui de la roue avant gauche 14ag associé au capteur 22ag correspondant. Les autres capteurs 22ad, 22rg, 22rd sont identiques au capteur 22ag décrit ci-dessous.
De manière classique, la roue 14ag est repérée par un repère orthogonal OXYZ d'un référentiel du véhicule, l'axe OX étant l'axe transversal de la roue, l'axe OY étant l'axe longitudinal de la roue et l'axe OZ étant l'axe vertical de la roue, comme cela est connu en soi. Le plan OXY est qualifié de plan horizontal de la roue 14ag.
Le capteur 22ag comporte un disque d'encodeur 30 formé d'une succession de pôles magnétiques nord 32 et sud 34 en alternance. Ce disque 30 est monté sur l'essieu 16.
Le capteur 22ag comprend également un boîtier de capteur 36 fixé sur une fusée 37 de la roue 14ag en vis-à-vis du disque d'encodeur 30 et séparé de celui-ci d'une distance d'entrefer g. Le boîtier 36 est raccordé électriquement à l'unité 24 de traitement d'informations et au système d'alimentation électrique du véhicule (non représenté) par un câblage électrique 38 pour son alimentation en énergie électrique et pour la communication de données. Le boîtier 36 est de forme parallélépipédique et loge une carte de circuits imprimés sur un plan longitudinal Cl, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Des éléments actifs sont montés sur la carte de circuits imprimés et sont propres à mesurer des variations de champ électromagnétique provoquées par le défilement des pôles 32, 34 nord et sud ainsi qu'une accélération de la roue 14a selon un axe prédéterminé.
Du fait de l'agencement des différents organes pour l'entraînement, le freinage et la direction de la roue et pour des questions de facilité de montage et de connexions électriques bien connues de l'état de la technique, le boîtier 30 est monté incliné. Le plan longitudinal Cl du boîtier 36 sur lequel est agencé la carte de circuits imprimés forme ainsi un angle A prédéterminé et connu par rapport au plan horizontal OXY de la roue 14ag, comme cela est visible sur la figure 3 qui est une vue de côté du boîtier dans le repère OXY.
La figure 4 est une vue schématique en perspective éclatée d'un premier mode de réalisation du boîtier de capteur 36. Ce boîtier 36 est par exemple un parallélépipède rectangle formé d'une demi coque supérieure 40 et d'une demi coque inférieure 42 et loge dans son plan longitudinal central une carte de circuits imprimés 44 plane. Cette carte 44 est raccordée à un bloc 46 de connexions électriques pour son alimentation électrique et la transmission de signaux via le câblage électrique 38.
Au niveau de la face avant 48 du boîtier 36, qui fait face au disque d'encodeur 30, une cellule d'encodeur 50 à effet Hall est montée sur la carte à circuits imprimés 44. Comme cela est connu en soi, cette cellule 50 est sensible aux variations de champ magnétique générées par le passage successif des pôles magnétiques 32, 34 du disque 30 devant la face avant 48. La cellule 50 produit ainsi un courant électrique sous forme d'impulsions sensiblement en créneau dont la fréquence dépend de la période spatiale de pôles sur le disque 30 et de la vitesse de rotation de la roue 14ag. Le disque 30 et la cellule 50 constituent un encodeur magnétique de la vitesse de rotation de la roue 14ag.
La cellule 50 est alimentée en énergie électrique par une ligne d'alimentation 52 raccordée au bloc de connexion 46 et le courant électrique qu'elle génère est transmis au bloc 46 par une première ligne de donnée 54.
Un accéléromètre 56 mono-axe, constitué d'un micro-système électromécanique sous la forme d'une puce, est également monté sur la carte 44 et est propre à mesurer l'accélération que subit le boîtier 36 selon un axe M prédéterminé, ici perpendiculaire au plan de la carte 44. Cet accéléromètre 44 est prévu pour mesurer l'accélération du centre de la roue 14ag selon l'axe OZ (figure 2), ci-après désignée par accélération verticale.
L'accéléromètre 56 est raccordé à la ligne 52 pour leur alimentation en énergie électrique ainsi qu'à une ligne de masse 58 connectée au bloc 46. L'accéléromètre 56 est par ailleurs connecté à une seconde ligne de données 60 pour la transmission au bloc 46 de la mesure d'accélération.
Il est donc à noter que seulement cinq connexions électriques sont nécessaires pour l'alimentation électrique et la communication de données de la carte 44.
Comme il a été fait mention précédemment, du fait du montage du boîtier 36 sur la roue 14ag, le plan de la carte à circuits imprimés 44 est incliné de l'angle connu A par rapport au plan horizontal OXY de la roue 14ag. Afin d'extraire de la mesure de l'accéléromètre 56 la composante selon l'axe vertical OZ de la roue 14ag, il est prévu des moyens de filtrage propres à extraire celle- ci. Ces moyens de filtrage sont par exemple prévus dans l'unité 24 de traitement d'informations et multiplient la mesure reçue de l'accéléromètre 56 par le cosinus de l'angle A pour extraire l'accélération verticale de la roue 14ag.
En variante, les moyens de filtrage sont montés sur la carte 44 sous la forme d'une puce à microcontrôleur. La figure 5 est une vue schématique d'un second mode de réalisation du boîtier 36.
La puce de l'accéléromètre 56 est ici montée inclinée d'un angle B, sensiblement égal à l'angle 180°-A (en degré), par rapport au plan de la carte 44 en reposant sur des moyens de support 70 appropriés. Ainsi, l'axe M de mesure de l'accéléromètre 56 est sensiblement dans un plan vertical de la roue 14ag.
Ainsi, l'accéléromètre 56 mesure directement l'accélération verticale de la roue 14ag et il n'est pas nécessaire de mettre en œuvre un filtrage de sa mesure.
En variante, la puce de l'accéléromètre 56 n'est pas montée inclinée sur la carte 44 mais l'accéléromètre 56 mesure l'accélération que subit la carte
44 selon un axe formant l'angle B avec le plan des pattes de connexion de la puce de l'accéléromètre 56. Ce type d'accéléromètres est généralement désigné par « accéléromètres à axe incliné ».
La figure 6 est une vue schématique en perspective éclatée d'un troisième mode de réalisation du boîtier 36.
Dans ce mode de réalisation, le boîtier 36 est formé d'une demi coque supérieure 80 et d'une demi coque inférieure 82 coudées de l'angle B. Le boîtier 36 loge une carte de circuits imprimés 84, également coudée de l'angle B. La carte 84 comporte une première portion P1 sur laquelle est montée la cellule d'encodeur 50 et une seconde portion P2 sur laquelle est monté l'accéléromètre 56. La carte 84 est par exemple rigide ou est formée d'un film souple conformé pour présenter un coude selon l'angle B.
Le plan de la portion P1 de la carte 84 forme avec le plan horizontal OXY de la roue 14ag l'angle A. Ainsi, les portions P1 et P2 étant inclinées l'une par rapport à l'autre de l'angle B, la portion P2 sur laquelle est monté l'accéléromètre 56 est sensiblement dans un plan horizontal de la roue 14ag.
Ainsi, l'accéléromètre 56 mesure directement l'accélération verticale de la roue 14ag et il n'est donc pas nécessaire de mettre en œuvre un filtrage de sa mesure.
En variante, dans le troisième mode de réalisation, le boîtier 36 est un parallélépipède rectangle comprenant des moyens de support et/ou de fixation appropriés pour la carte de circuits imprimés coudée 84.
Ainsi, on obtient un capteur 22ag compact, comprenant un unique boîtier et un nombre limité de connexions électriques. Bien qu'il a été décrit un bloc de connexion 46 intégré au boîtier de capteur, en variante, le bloc de connexion est déporté au niveau de l'unité 24 de traitement d'informations.
La figure 7 est une vue schématique de l'unité 24 de traitement d'informations.
L'unité 24 comporte, pour chacune des paires de roues 14ag, 14rg, 14ad, 14rd agencées d'un même côté du véhicule 10, un module 90, 92 de détermination de coefficients de raideurs de pneumatiques et de grandeurs représentatives du rayon de roues. Le module 90, 92 reçoit des capteurs 22rg, 22ag, 22rd, 22ad correspondant les accélérations verticales Avrg, Avag, Avrd, Avad mesurées de la paire de roues et détermine en fonction de ces mesures des coefficients de raideurs Kprg, Kpag, Kprd, Kpad des pneumatiques 20rg, 20ag, 20rd, 20ad de la paire de roues.
Le module 90, 92 détermine également en fonction des accélérations reçues des points de fonctionnement Pf rg, Pfag, Pf rd, Pfad des roues de la paire de roues, c'est-à-dire des grandeurs représentatives de leurs rayons, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite.
L'unité 24 comprend également, pour chacune desdites paires de roues, un module 94, 96 de détermination de fréquence recevant des capteurs correspondants les impulsions électromagnétiques Icrg, Icag, Icrd, Icad, mesurées. Ce module 94, 96 est par ailleurs connecté aux modules 90, 92 de détermination des coefficients de raideurs et des grandeurs représentatives du rayon des roues et détermine en fonction des entrées qu'il reçoit les fréquences fcrg, fcag, fcrd, fcad des impulsions électromagnétiques mesurées, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite.
Enfin, l'unité 24 comporte un module 98 de diagnostic connecté aux capteurs 22rg, 22ag, 22rd, 22ad et aux différents modules 90, 92, 94, 96 susmentionnés. Le module 98 diagnostique, en fonction des entrées qu'il reçoit, l'état de gonflage de chacun des pneumatiques 20rg, 20ag, 20rd, 20ad et l'état de fonctionnement de chacun des capteurs 22rg, 22ag, 22rd, 22ad, comme cela sera décrit plus en détail par la suite.
La figure 8 illustre une hypothèse de calcul utilisée par les modules 90, 92 pour déterminer les coefficients de raideur des pneumatiques. Cette figure montre l'avancement d'un véhicule automobile sur une chaussée entre deux instants t et t + Δt .
Comme il est illustré sur cette figure, les roues avant et arrière agencées du même côté du véhicule subissent avec un décalage temporel Δt dépendant de la vitesse V et de l'empattement d du véhicule, le même profil de chaussée. Ce phénomène peut être modélisé selon la relation :
Zsa(t) = Zsr(t + Δt) (1 ) où t est le temps, Δt est la durée séparant le passage de la roue arrière sur un point de la chaussée, du passage de la roue avant sur ce même point, Zsa est l'altitude du sol au niveau de la roue avant et Zsr est l'altitude du sol au niveau de la roue arrière.
La figure 9 est une vue schématique d'un module 90, 92 de détermination des coefficients de raideurs et des grandeurs représentatives du rayon des roues, par exemple le module 90 associé à la paire de roues agencées sur le côté gauche du véhicule. Le module 90 décrit en relation avec la figure 9 correspond à un mode de réalisation associé à des capteurs 22ag, 22rg du type décrit en relation avec l'une des figures 5 et 6.
Le module 92 associé à la paire de roues agencées sur le côté droit est identique au module 90. Parmi la paire de roues gauches, on distinguera ci-après la roue avant de la roue arrière.
Le module 90 comprend un convertisseur analogique/numérique 100, par exemple un échantillonneur bloqueur d'ordre 0, adapté pour numériser selon une période d'échantillonnage prédéterminée Te, par exemple comprise entre environ 0,001 seconde et 0,02 seconde, les accélérations verticales Avrg, Avag et ainsi délivrer en sortie des accélérations verticales numériques des roues avant et arrière, où k représente le k'eme instant d'échantillonnage.
L'échantillonneur 100 est connecté à un filtre passe-bande 102 adapté pour traiter les accélérations numériques délivrées par l'échantillonneur 100 en leur appliquant un filtrage passe-bande. Ce filtrage est mis en œuvre dans une gamme de fréquences dans laquelle se concentre essentiellement la puissance des modes des roues avant et arrière. Cette gamme de fréquences correspond à la gamme de résistance au roulement et est par exemple sensiblement égale à la gamme [8 ; 20] Hz.
Le module 90 comporte également des moyens 104 de recalage temporel connectés au filtre 102. Ces moyens 104 recalent temporellement l'accélération numérique filtrée Avag(k) de la roue avant sur l'accélération numérique filtrée Avrg(k) de la roue arrière pour délivrer en sortie des accélérations recalées Avrg(k), Avag(k-n) des roues avant et arrière, correspondant à la même altitude du sol afin d'appliquer l'hypothèse selon la relation (1) décrite ci-dessus. Ces moyens 104 de recalage comprennent à cet effet des moyens
106 de calcul estimant l'intercorrélation numérique IC(N) des accélérations Avrg(k), Avag(k) délivrées par le filtre 102 selon la relation :
+OO
IC(N) = ∑Avrg(k)xAvag(N-k) (2)
Les moyens 104 de calcul mettent en œuvre un estimateur de cette intercorrélation, comme cela est connu en soi dans le domaine du traitement du signal.
Les moyens 104 de recalage comprennent également, connectés aux moyens 106 de calcul, des moyens 108 de détermination du maximum de l'intercorrélation IC(N) et de l'instant d'échantillonnage n correspondant à ce maximum. Cet instant n correspond donc au décalage temporel nxTe entre les roues avant et arrière subissant la même portion de chaussée.
Des moyens 110 de décalage temporel sont connectés aux moyens 108 et au filtre 102, et appliquent un retard de n échantillons à l'accélération Avag(k) de la roue avant et délivrent une accélération Avag(k-n) de la roue avant recalée temporellement sur l'accélération Avrg(k) de la roue arrière.
Le module 90 comprend par ailleurs des moyens 112 d'estimation des coefficients de raideur pneumatique Kprg, Kpag des roues avant et arrière.
Ces moyens 112 sont connectés au filtre 102 pour recevoir les accélérations
Avrg(k), Avag(k) numériques filtrées des roues arrière et avant et aux moyens 110 de recalage pour recevoir l'accélération Avag(k-n) recalée de la roue avant. Les moyens 112 se fondent sur le modèle mécanique de la figure 10 pour modéliser le comportement dynamique de chacune des roues avant et arrière.
Sur cette figure, il est illustré un modèle mécanique mono-roue d'une roue R d'un véhicule automobile à quatre roues, raccordée à la caisse C de celui-ci au moyen d'une suspension Su, la roue R étant en contact avec le sol So.
La caisse C est modélisée par une masse ramenée à la roue de me occupant, sur un axe OZ vertical du véhicule d'un référentiel de celui-ci, une altitude Zc par rapport à un niveau de référence NRef, par exemple l'altitude du sol So au niveau de la roue avant lors du démarrage du véhicule.
La suspension Su est modélisée par un ressort de coefficient de raideur Kc en parallèle avec amortisseur de coefficient d'amortissement Rc. La roue R est modélisée par une masse Mr occupant sur l'axe OZ une altitude Zr par rapport au niveau de référence Nref. Le pneumatique de celle-ci est modélisé par un ressort de coefficient de raideur Kp en contact avec le sol So qui occupe sur l'axe OZ une altitude Zs par rapport au niveau de référence
Nref.
Lorsque le véhicule se déplace, le comportement de ce système mécanique est commandé par l'évolution dans le temps de l'altitude Zs du sol. Dans ce qui suit, la lettre « a » est ajoutée aux désignations des grandeurs précédentes pour les grandeurs associées à une roue avant, la lettre
« r » est ajoutée aux désignations précédentes pour les grandeurs associées à une roue arrière, la lettre « g » est ajoutée aux désignations des grandeurs précédentes pour les grandeurs associées au côté gauche du véhicule, et la lettre « d » est ajoutée aux désignations des grandeurs précédentes pour les grandeurs associées au côté droit du véhicule.
En utilisant le principe fondamental de la dynamique appliqué à ce modèle en relation avec l'hypothèse selon la relation (1 ), les accélérations verticales Avrg(k), Avag(k) des centres des roues sont modélisées en temps discret selon les relations : Avrg(k) = (3)
Avag(k) = ^-(mrrgxAvrg(k + n) Zvrg(k + n)-Zvag(k))fKpagf V*?"g(k)l (4) mrag ^ Kpag(k) J où mrrg et mrag sont les masses des roues arrière et avant respectivement, et Zvrg et Zvag sont les altitudes des centres des roues arrière et avant respectivement par rapport au niveau de référence.
En se référant à nouveau à la figure 9, les moyens 112 d'estimation sont adaptés pour mettre en œuvre un algorithme récursif des moindres carrés en temps réel se fondant la relation (3), selon les relations : θ(k + 1) = θ(k) + K(k + l)(Avτg(k + 1) - A(k + l)θ(k)) (5)
K(k + l) = 03"1 S(k)Xτ (k + l)(σ2 (k) + 05 "1 A^ + l)s(k)Aτ (k + l))"1 (6)
S(k + I) = OJ-1 (S(k)- K(k + l)A(k + l)S(k)) (7)
X(k + l) = E(Aτ(k + I)A^ l))T1 (8) σ(k) = Var(e(k)) (9)
où («)τest le symbole de la transposée, θ(k) est l'estimée du vecteur
des paramètres à l'instant k, A(k) est le vecteur de régression à l'instant k,
E(Aτ(k)A(k)) est la variance du vecteur Aτ à l'instant k, Var(e(k)) est la variance de l'erreur d'estimation e(k) = Avrg(k)-A(k)θ(k) à l'instant k, 03 est un facteur d'oubli prédéterminé et κ(k), x(k) et S(k) sont des vecteurs ou des matrices intermédiaires utilisées lors de l'estimation du vecteur θ .
De préférence, les moyens 112 calculent les altitudes Zvrg(k), Zvag(k-n) des centres des roues arrière et avant à chaque instant d'échantillonnage en fonction des accélérations verticales Avrg(k) et Avag(k-n), par exemple en réalisant une double intégration de celles-ci après leur filtrage entre 8 Hz et 20 Hz. Un autre exemple d'un calcul de l'altitude d'une roue en fonction de son accélération verticale est décrit dans la demande de brevet français FR 2 858 267 au nom de la demanderesse.
En variante, les moyens 112 d'estimation sont adaptés pour mettre en œuvre un algorithme récursif des moindres carrés en temps réel se fondant sur la relation (4) d'une manière analogue à celle décrite précédemment.
En variante, les moyens 112 sont propres à mettre en œuvre un algorithme d'inversion ou de déconvolution se fondant sur la relation (3) ou (4) pour estimer les coefficients de raideur.
Les moyens 112 d'estimation sont ainsi propres à délivrer à chaque instant d'échantillonnage des valeurs estimées Kpag(k) et Kprg(k) des coefficients de raideur pneumatique des roues avant et arrière.
En variante, les moyens 112 se fondent sur un autre type de modèle mécanique pour estimer les coefficients de raideur.
Par exemple, en variante, le système se fonde sur le modèle mécanique illustré sur la figure 11. La figure 11 est une vue schématique d'un modèle mécanique généralement désigné sous l'expression de « modèle bicyclette ». Ce type de modèle permet notamment de prendre en compte le cas de suspensions actives équipant le véhicule et s'applique à des roues avant et arrière agencées du même côté du véhicule. La différence avec le modèle de la figure 10 consiste dans le fait que la caisse C du véhicule est assimilée à une masse me suspendue à la fois sur la roue avant Ra et la roue arrière Rr.
En se fondant sur le principe fondamental de la dynamique appliqué à ce modèle bicyclette ainsi que l'hypothèse selon la relation (1 ), les accélérations verticales Avag(k), Avrg(k) des roues avant et arrière sont modélisées en temps discret selon la relation :
où Zvaget Zvrg sont les dérivées premières des altitudes des centres des roues avant et arrière respectivement, c'est-à-dire les vitesses de déplacement vertical de celles-ci.
Les moyens 112 d'estimation sont alors adaptés pour mettre en œuvre un algorithme récursif des moindres carrés en temps réel se fondant sur la relation (10).
Cet algorithme est analogue à celui décrit précédemment (relations (6) à (10)) avec le vecteur des paramètres défini par la relation :
Kprg/Kpag Kprg
. (12)
( (KKpprrgg//Kpag) x Kcag
Kcrg et le vecteur de régression défini par la relation :
A(k) = IDra^Avag(k - n) — !— (Zvag(k - n)- Zvrg(k)) — !— Zvag(k - n) - — !— Zvrg(k) (13) I mrrg mrrg mrrg mrrg I
Les altitudes Zvrg(k), Zvag(k) des centres des roues par rapport au niveau de référence et leurs dérivées premières Zvrg(k), Zvag(k -n) sont calculées à chaque pas d'échantillonnage d'une manière analogue au premier mode de réalisation, par exemple en intégrant les accélérations verticales correspondantes ou d'une manière décrite dans la demande de brevet français
FR 2 858 267.
Comme on peut le constater, l'application de l'algorithme récursif des moindres carrés en temps réel se fondant sur le modèle bicyclette permet d'estimer simultanément les coefficients de raideur pneumatiques Kpag, Kprg ainsi que les coefficients de raideur Kcag et Kvrg des suspensions.
En se référant de nouveau à la figure 9, le module 90 comprend enfin des moyens 114 de détermination de points de fonctionnement connectés aux moyens 112 d'estimation des coefficients de raideur. Les moyens 114 déterminent les points de fonctionnement Pfrg, Pfag de chacune des roues
Vers Vcaε avant et arrière, et plus particulièrement, le rapport -(k) , -(k) de la ferg feag vitesse longitudinale Vcrg, Vcag de la roue sur la fréquence ferg, feag des impulsions électromagnétiques encodant la vitesse de rotation de la roue. Ce rapport est proportionnel au rayon de la roue et on constate qu'il est lié bijectivement au coefficient de raideur Kprg, Kpag du pneumatique de la roue, comme cela est illustré sur la figure 12. Cette figure 12 est un graphique d'une courbe de l'évolution, sur une plage P1 , du coefficient de raideur d'un pneumatique d'une roue en fonction de l'évolution, sur une plage P2, du rapport de la vitesse longitudinale de celle-ci sur la fréquence des impulsions encodant la vitesse de rotation de la roue. Les plages P1 et P2 correspondant aux valeurs que peuvent physiquement prendre ces deux grandeurs. Les moyens 114 de détermination comprennent une cartographie prédéterminée de valeurs de rapport en fonction de valeurs de coefficient de raideur. Les moyens 114 évaluent, à chaque instant d'échantillonnage, cette cartographie pour chacun des coefficients de raideur estimés par les moyens
Vers Vcag
112 pour déterminer le rapport -(k) , -(k) correspondant. fcrg fcag La figure 13 est une vue schématique d'un module 94, 96 de détermination des fréquences des impulsions électromagnétiques, par exemple le module 94 associé à la paire de roues agencées sur le côté gauche du véhicule.
Le module 96 associé à la paire de roues agencées sur le côté droit est identique au module 94.
Le module 94 comprend une horloge 120 délivrant un signal d'horloge CIk de période TO prédéterminée, par exemple égale à 7 millisecondes, et des moyens 122, 124 de détermination de la fréquence fcrg, fcag des impulsions mesurées associée à chacune des roues arrière et avant 14rg, 14ag. Les moyens 122 et 124 sont identiques.
En considérant par exemple les moyens 122 associés à la roue arrière gauche 14rg, ceux-ci comprennent des moyens 126 de détermination de période de temps connectés à l'horloge 120 et recevant les impulsions électromagnétiques Irg mesurées du capteur 22rg associé à la roue arrière 14rg. Les moyens 126 déterminent pour chaque période de temps TO définie par deux fronts montants successifs du signal d'horloge CIk, une période de temps comprenant un nombre entier d'impulsions électromagnétiques.
La figure 14 est un chronogramme d'impulsions électromagnétiques Irg mesurées et du signal d'horloge CIk. Comme cela est illustré sur cette figure, la période de temps TO ne comprend pas nécessairement un nombre entier d'impulsions du fait de l'asynchronisme entre les impulsions mesurées et le signal d'horloge CIk.
Les moyens 126 tiennent compte de ce fait en calculant, pour la période de temps TO, une période TO+Δrg, avec Δrg=(T1-T2), où T1 est la période séparant le front montant débutant la période TO du front de l'impulsion juste précédent ce front montant et T2 la période de temps séparant le front montant terminant la période TO du front d'impulsion juste précédant ce front montant. La période de temps TO+Δrg comprend ainsi un nombre entier d'impulsions. La période de temps Δrg sera désignée ci-après par « adresse ».
Les moyens 122 comprennent également des moyens 128 connectés aux moyens 126 de détermination de la période TO+Δrg, recevant les impulsions Irg mesurées et comptant le nombre d'impulsions présentes dans la période TO+Δrg. Les moyens 122 de comptage sont connectés à des moyens 130 de sélection. Les moyens 130 de sélection sont également connectés aux modules 90, 92 de détermination des coefficients de raideurs et des points de fonctionnement des roues et au module 98 de diagnostic. Les moyens 130 reçoivent de ceux-ci le point de fonctionnement Pfrg de la roue arrière gauche 14rg, le point de fonctionnement de la roue montée sur le même essieu que la roue arrière gauche, c'est-à-dire ici le point de fonctionnement Pfrd de la roue arrière droite 14rd, le point de fonctionnement de la roue située en diagonale de la roue arrière gauche 14rg, c'est-à-dire ici le point de fonctionnement Prad de la roue avant droite 14ad, et un signal de sélection DC d'un point de fonctionnement parmi les points de fonctionnement reçus par les moyens 130.
Le signal DC est délivré par le module 98 de diagnostic et répertorie les capteurs dont la partie accéléromètre est défectueuse. Par défaut, les moyens 130 sélectionnent le point de fonctionnement Pfrg de la roue arrière gauche. Si la partie accéléromètre du capteur associé à la roue arrière gauche est défectueux, les moyens 130 sélectionnent l'un ou l'autre des autres points de fonctionnements. Les moyens 130 sélectionnent également, en fonction du point de fonctionnement sélectionné et du nombre d'impulsions Irg comptées dans la période de temps TO+Δrg, un abaque parmi un ensemble prédéterminé d'abaques. Comme cela est visible sur la figure 15 qui illustre un ensemble d'abaques de fréquences d'impulsions fc en fonction de valeurs d'adresse Δ, ou de manière équivalente en fonction de valeur de période T0+Δ, on constate que la fréquence fc des impulsions électromagnétiques délivrées par un capteur est une fonction affine de l'adresse Δ associée à celles-ci pour un point de fonctionnement et un nombre d'impulsions comptés donnés.
Les moyens 130 de sélection comprennent, pour chaque valeur de l'un ou l'autre des autres points de fonctionnement d'un ensemble prédéterminé de points de fonctionnement, un ensemble prédéterminé de droites. Chacune de ces droites est associée à une valeur prédéterminée de nombre d'impulsions. Les moyens 130 sélectionnent l'ensemble de droites associé au point de fonctionnement sélectionné puis la droite de cet ensemble associée au nombre d'impulsions comptées. Les abaques des moyens 130 sont par exemple mémorisés dans ceux-ci sous la forme de cartographies.
En se référant à nouveau à la figure 13, les moyens 122 de détermination de la fréquence fcrg comprennent des moyens 132 de calcul de fréquence connectés aux moyens 130 de sélection pour recevoir l'abaque sélectionné et aux moyens 126 de détermination de la période TO+Δrg pour recevoir l'adresse Δrg. Les moyens 132 calculent la fréquence fcrg des impulsions délivrées par le capteur 22rg associé à la roue arrière gauche 14rg en évaluant l'abaque sélectionné pour l'adresse Δrg reçue.
La figure 16 est une vue schématique du module 98 de diagnostic de l'unité 24 de la figure 7.
Le module 98 comprend des premiers moyens 150 de comparaison connectés aux modules 94, 96 de détermination des fréquences frcag, fcad, fcrg, fcrd et comparant ces fréquences entre elles. Si les moyens 150 déterminent que ces fréquences diffèrent en valeur absolue de plus d'une première valeur de seuil prédéterminée, les moyens 150 émettent un premier diagnostic de sous-gonflage du ou des pneumatiques associées aux fréquences les plus faibles. Par exemple, si trois fréquences sont sensiblement égale et que la quatrième fréquence leur est inférieure en valeur absolue de plus de la première valeur de seuil, les moyens 150 émettent que le pneumatique associé à cette quatrième fréquence est sous-gonflé.
Les moyens 150 de comparaison comparent également chacune des fréquences à une seconde valeur de seuil prédéterminée. Les moyens 150 émettent en tant que premier diagnostic que les pneumatiques sont tous sous- gonflés si toutes les fréquences frcag, fcad, fcrg, fcrd sont inférieures à la seconde valeur de seuil.
Le module 98 de diagnostic comprend également des seconds moyens 152 de comparaison connectés aux modules 90, 92 de détermination des coefficients de raideurs et des grandeurs représentatives du rayon des roues pour recevoir les coefficients de raideur Kprg, Kpag, Kprd, Kpad et comparer ceux-ci entre eux. Si les moyens 152 déterminent que ces coefficients diffèrent en valeur absolue de plus d'une troisième valeur de seuil, ils émettent un second diagnostic de sous-gonflage du ou des pneumatiques associées aux coefficients les plus faibles.
Les moyens 152 comparent également chacun des coefficients Kprg, Kpag, Kprd, Kpad à une quatrième valeur prédéterminée de seuil. Les moyens 152 émettent en tant que second diagnostic que les pneumatiques sont tous sous-gonflés si tous les coefficients Kprg, Kpag, Kprd, Kpad sont inférieurs à la quatrième valeur de seuil.
Les premiers moyens 150 et les seconds moyens 152 sont connectés à des moyens 154 de diagnostic de l'état de gonflage des pneumatiques. Ces moyens 154 diagnostiquent qu'un pneumatique est sous- gonflé si le premier et le second diagnostic réalisés par les premiers et second moyens 150, 152 de comparaison coïncident.
Le module 98 comprend également, pour chaque paire de roues agencées d'un même côté du véhicule, des moyens 156, 158 de diagnostic de la partie accéléromètre des capteurs 22ag, 22ad, 22rg, 22rd associés à la paire de roues.
En considérant par exemple les moyens 156 associés à la paire de roues gauches du véhicule, ceux-ci testent la cohérence des accélérations Avrg(k) et Avag(k) entre elles sur une période de temps prédéterminée, comprise par exemple entre 5 minutes et 10 minutes. Comme cela a été décrit précédemment, on sait que les accélérations verticales des roues avant et arrière sont cohérentes du fait que les roues subissent avec un décalage temporel la même portion de chaussée. Par exemple, les moyens 156 calculent les spectres fréquentiels de ces accélérations au moyen d'une transformée de Fourier rapide des accélérations comprises dans la période de temps prédéterminée et comparent les spectres calculés. Si ceux-ci diffèrent de plus d'une valeur prédéterminée, par exemple en erreur quadratique, alors les accéléromètres des capteurs 22ag, 22rg sont diagnostiqués comme défectueux par les moyens 156.
Le module 98 de diagnostic comporte également, pour chaque paire de roues agencées d'un même côté du véhicule, des moyens 160, 162 de diagnostic de la partie d'encodage de vitesse des capteurs 22ag, 22ad, 22rg, 22rd associés à la paire de roues. Ces moyens 160, 162 sont analogues aux moyens 156, 158 de diagnostic de la partie accéléromètre des capteurs et testent la cohérence fréquentielle des fréquences frcag, fcad, fcrg, fcrd des impulsions mesurées par les capteurs associés à la paire de roues. Les moyens 156, 160 diagnostiquent une défaillance de la partie d'encodage de vitesse de ces capteurs si ces fréquences ne sont pas cohérentes.
Pour plus de robustesse dans le diagnostic de l'état de fonctionnement des accéléromètres des capteurs 22ag, 22rg, en variante, les moyens 156 de diagnostic de la partie accéléromètre des capteurs associés à la paire de roues gauches, et de manière correspondante les moyens 158 associés à la paire de roues droite, sont en outre adaptés pour prédire l'accélération verticale de la roue arrière gauche en fonction de l'accélération verticale mesurée de la roue avant gauche à partir de la relation (4) en faisant varier l'instant n d'échantillonnage. Les moyens 156 testent la cohérence entre cette accélération prédite de la roue arrière et l'accélération de la roue avant mesurée par exemple de la manière décrite précédemment.
Si, en outre, la cohérence entre ces accélérations n'est pas avérée, alors les moyens 156, 158 diagnostiquent un dysfonctionnement des accéléromètres des capteurs 22ag, 22rg.
Le module 98 de diagnostic comprend également, pour chaque paire de roues agencées du même côté du véhicule, des moyens 160, 162 de diagnostic de la partie d'encodage de vitesse de rotation des capteurs 22ag, 22ad, 22rg, 22rd associés à la paire de roues. Le module 98 de diagnostic comprend enfin, connectés aux moyens
156, 158 de diagnostic de la partie accéléromètre des capteurs, des moyens 164 de formation du signal DC répertoriant les capteurs dont la partie accéléromètres est diagnostiquée comme défectueuse.
Bien qu'il a été décrit une roue de véhicule automobile, on comprendra que l'invention s'applique à tout type de roues de véhicule, par exemple un motocycle, véhicule multi-trains (camion), ou autres.
De même, bien qu'il a été décrit un capteur encodant une vitesse de rotation sous la forme d'impulsions magnétiques, en variante, le capteur comprend un encodeur optique comportant un disque denté associé à des moyens d'émission d'un faisceau lumineux disposé en vis-à-vis du boîtier de capteur de l'autre côté du disque et la cellule d'encodeur est propre à mesurer des variations de luminosité provoquées par le passage successif des dents du disque.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure d'une quantité représentative de la vitesse de rotation d'une roue (14ag, 14ad, 14rg, 14rd) de véhicule, du type comportant :
- des moyens (32, 50) d'encodage de la vitesse de rotation de la roue sous la forme d'impulsions électromagnétiques ;
- des moyens (50) de mesure desdites impulsions ;
- des moyens (126) de détermination d'une période de temps comprenant un nombre entier desdites impulsions ; et
- des moyens (128) de comptage du nombre entier d'impulsions lors de cette période de temps, caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens (90, 92) de détermination d'une grandeur représentative du rayon de la roue ; et
- des moyens (94, 96) de détermination de ladite quantité en fonction du nombre entier d'impulsions, de la période de temps et de la grandeur représentative du rayon de la roue.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la quantité représentative de la vitesse de rotation de la roue est la fréquence des impulsions électromagnétiques encodant ladite vitesse.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (90, 92) de détermination de la grandeur représentative du rayon de la roue comprennent des moyens (56) d'acquisition d'accélérations verticales dans un référentiel du véhicule de la roue et d'une autre roue agencée du même côté du véhicule que celle-ci et des moyens (104, 112) d'estimation d'un coefficient de raideur d'un pneumatique monté sur la roue.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (104, 112) d'estimation comprennent des moyens (104) de recalage temporel de l'une des accélérations acquises sur l'autre des accélérations acquises.
5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé les moyens
(104, 112) d'estimation du coefficient de raideur sont propres à estimer celui-ci à partir d'un modèle mécanique mono-roue desdites roues raccordées à une caisse du véhicule au moyen de suspensions et comportant des pneumatiques assimilés à des ressorts caractérisés par des coefficients de raideurs.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'estimation du coefficient de raideur sont propres à estimer celui-ci en se fondant sur une modélisation en temps discret des accélérations recalées de la roue et de l'autre roue selon la relation :
Avr(k) = où k est le k'eme instant d'échantillonnage, mrr est la masse de la roue arrière parmi la roue et l'autre roue, mra est la masse de la roue avant parmi la roue et l'autre roue, Avr et Ava sont les accélérations verticales desdites roues arrière et avant respectivement, Zvr et Zva sont les altitudes des centres desdites roues arrière et avant respectivement dans le référentiel du véhicule, Kpr et Kpa sont les coefficients de raideur des pneumatiques desdites roues avant et arrière respectivement, et n est un instant de recalage correspondant à un décalage temporel entre lesdites roues arrière et avant subissant la même portion de chaussée.
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'estimation du coefficient de raideur sont propres à estimer celui-ci en se fondant sur une modélisation en temps discret des accélérations recalées de la roue et de l'autre roue selon la relation :
Ava(k) = où k est le k'eme instant d'échantillonnage, mrr est la masse de la roue arrière parmi la roue et l'autre roue, mra est la masse de la roue avant parmi la roue et l'autre roue, Avr et Ava sont les accélérations verticales desdites roues arrière et avant respectivement, Zvr et Zva sont les altitudes des centres desdites roues arrière et avant respectivement dans le référentiel du véhicule, Kpr et Kpa sont les coefficients de raideur des pneumatiques desdites roues avant et arrière respectivement, et n est un instant de recalage correspondant à un décalage temporel entre lesdites roues arrière et avant subissant la même portion de chaussée.
8. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens d'estimation sont propres à estimer le coefficient de raideur à partir d'un modèle mécanique bicyclette d'une caisse du véhicule assimilée à une masse raccordée à la roue et à l'autre roue au moyen de suspensions, la roue et l'autre roue comportant des pneumatiques assimilés à des ressorts caractérisés par des coefficients de raideurs.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'estimation du coefficient de raideur sont propres à estimer celui-ci en se fondant sur une modélisation en temps discret des accélérations recalées de la roue et de l'autre roue selon la relation : mra
Ava(k -n) mrr Kpr(k)/Kpa(k)
— (Zva(k - n)- Zvr(k))
Avr(k) = mrr Kpr(k)
— Zva(k - n) (Kpr(k)/Kpa(k))xKca(k) mnr Kcr(k)
Zvr(k) mrr où k est le k'eme instant d'échantillonnage, mrr est la masse de la roue arrière parmi la roue et l'autre roue, mra est la masse de la roue avant parmi la roue et l'autre roue, Avr et Ava sont les accélérations verticales desdites roues arrière et avant respectivement, Zvr et Zva sont les altitudes des centres desdites roues arrière et avant respectivement dans un référentiel du véhicule, Kpr et Kpa sont les coefficients de raideur des pneumatiques desdites roues avant et arrière respectivement, n est un instant de recalage correspondant à un décalage temporel entre les roues arrière et avant subissant la même portion de chaussée, Kca et Kcr sont des coefficients de raideur des suspensions desdites roues avant et arrière respectivement, et Zva et Zvr sont les vitesses de déplacement vertical des centres desdites roues avant et arrière respectivement.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que les moyens d'estimation du coefficient de raideur sont propres à mettre en œuvre un algorithme récursif des moindres carrés en temps réel.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la grandeur représentative du rayon de la roue est un nombre fonction du rapport de la vitesse longitudinale de la roue sur la fréquence desdites impulsions, et en ce que les moyens (90, 92) de détermination de cette grandeur comprennent des moyens (114) d'estimation dudit nombre en fonction du coefficient de raideur estimé du pneumatique de la roue.
12. Dispositif selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (94, 96) de détermination de la quantité représentative de la vitesse de rotation de la roue comprennent des moyens (130) de sélection d'un abaque d'un ensemble prédéterminé d'abaques en fonction de la grandeur déterminée représentative du rayon de la roue et du nombre d'impulsions comptées et des moyens (132) d'estimation de ladite quantité en évaluant l'abaque sélectionné pour la période de temps déterminée.
13. Système de détermination de l'état de pneumatiques des roues d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes associé à chaque roue du véhicule et délivrant une quantité représentative de la vitesse de rotation de la roue ; et - des moyens (98) de diagnostic de l'état des pneumatiques des roues du véhicule en fonction desdites quantités délivrées.
14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens (98) de diagnostic sont propres à diagnostiquer un pneumatique comme sous-gonflé lorsque la quantité associée à celui-ci est inférieure de plus d'une première valeur prédéterminée à au moins une quantité associée aux autres pneumatiques.
15. Système selon la revendication 14 et comprenant un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 10 associé à chaque roue du véhicule, caractérisé en ce que les dispositifs sont propres à délivrer en outre les coefficients de raideur estimés des roues, et en ce que les moyens (98) de diagnostic sont propres à diagnostiquer le pneumatique comme sous- gonflé si en outre son coefficient de raideur estimé est inférieur de plus d'une seconde valeur prédéterminée à au moins un coefficient de raideur estimé des autres pneumatiques.
16. Système selon la revendication 13, 14 ou 15, caractérisé en ce que les moyens (98) de diagnostic sont propres à diagnostiquer un sous- gonflage des roues du véhicule si lesdites quantités délivrées sont inférieures à une première valeur de seuil prédéterminée.
17. Système selon les revendications 15 et 16, caractérisé en ce que les moyens de diagnostic sont propres à diagnostiquer un sous-gonflage des roues du véhicule si en outre lesdits coefficients délivrés sont inférieurs à une seconde valeur de seuil prédéterminée.
18. Procédé de mesure d'une quantité représentative de la vitesse de rotation d'une roue de véhicule, du type comportant :
- une étape d'encodage de la vitesse de rotation de la roue sous la forme d'impulsions électromagnétiques ; - une étape de mesure desdites impulsions ;
- une étape de détermination d'une période de temps comprenant un nombre entier desdites impulsions ; et
- une étape de comptage du nombre entier d'impulsions lors de cette période de temps, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape de détermination d'une grandeur représentative du rayon de la roue ; et
- une étape de détermination de ladite quantité en fonction du nombre entier d'impulsions, de la période de temps et de la grandeur représentative du rayon de la roue.
19. Procédé de détermination de l'état de pneumatiques des roues d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un procédé conforme à la revendication 18 pour chaque roue du véhicule et délivrant une quantité représentative de la vitesse de rotation de la roue ; et
- une étape de diagnostic de l'état des pneumatiques des roues du véhicule en fonction desdites quantités délivrées.
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