FR2943782A1

FR2943782A1 - Mass calculating method for motor vehicle i.e. commercial vehicle, involves utilizing measurement of height in combination with values of stiffness of suspension to calculate total mass of vehicle and to deliver information to driver

Info

Publication number: FR2943782A1
Application number: FR0951867A
Authority: FR
Inventors: Francois Bailleux
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-10-01
Anticipated expiration: 2029-03-24
Also published as: FR2943782B1

Abstract

The method involves measuring height of wheels (4) with respect to a body by a height sensor (2) to carry out height correction in a short time after variation of mass of a vehicle. Measurement of the height is used in combination with values of stiffness of a suspension during the short time before starting of height correction so as to calculate total mass of the vehicle and to deliver total mass information to a driver. Signals are received based on a state of the vehicle by an on-board network i.e. controller area network (CAN)(8). An independent claim is also included for a motor vehicle comprising suspensions.

Description

PROCEDE DE CALCUL DE LA MASSE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT DES SUSPENSIONS DISPOSANT D'UN SYSTEME DE CORRECTION DE LA HAUTEUR La présente invention concerne un procédé de calcul de la masse d'un véhicule automobile délivrant une information au conducteur, ainsi qu'un véhicule équipé d'un tel procédé. Certains véhicules utilisent pour le fonctionnement de différents systèmes de contrôle, un procédé d'estimation de la masse du véhicule permettant d'évaluer cette masse pour modifier des paramètres de fonctionnement de ces systèmes. Notamment, le document US-A1-2006/0089771 décrit un véhicule comprenant des capteurs de mesure de la hauteur des roues, pour en déduire des variations de masse et fournir ces paramètres à un système de contrôle du roulis du véhicule, et améliorer sa dynamique. Cependant, la valeur de la masse totale du véhicule n'est pas mise à disposition du conducteur. Or la connaissance de la masse totale du véhicule peut servir notamment pour s'assurer du respect de la capacité de charge prévue, et préserver les qualités dynamiques du véhicule ainsi que la sécurité. Cette connaissance de la masse totale peut servir de plus à éviter une surcharge interdite par la législation, entraînant une conduite en infraction. Différents procédés d'estimation de la masse du véhicule sont utilisés. Un procédé connu pour des suspensions hydrauliques ou pneumatiques, consiste à mesurer la pression du fluide pour en déduire en connaissant la surface du vérin appliquant cette pression, la masse réelle du véhicule. Ce procédé n'est pas utilisable dans le cas de suspensions mixtes, comportant en parallèle des ressorts métalliques. Un procédé connu dans le cas de ressorts métalliques, consiste une fois le véhicule chargé et sa suspension stabilisée, à réaliser au moyen de capteurs une mesure de la hauteur des axes de roue par rapport à la caisse, et en déduire en connaissant la flexibilité de la suspension, la masse totale de ce véhicule. Un problème est que dans le cas d'un véhicule équipé d'un système de correction de hauteur permettant de garder une hauteur de caisse constante indépendante de la charge embarquée, cette hauteur de caisse corrigée ne donne plus d'indication sur la masse du véhicule. Un autre procédé de mesure qui peut être utilisé, consiste à mesurer la fréquence propre d'oscillation de la suspension au moyen de capteurs de hauteur des roues, ou d'accéléromètres mesurant l'accélération verticale de ces roues, pour en connaissant la flexibilité des ressorts de suspension, en déduire la masse réelle du véhicule. Toutefois pour un véhicule équipé d'un système de correction de hauteur, ajoutant une raideur complémentaire au moyen par exemple d'un fluide sous pression, la flexibilité globale de la suspension est variable, et on ne peut pas déduire de sa fréquence propre la masse totale du véhicule. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer pour un véhicule équipé d'un dispositif de correction de hauteur, un procédé simple et économique permettant de délivrer au conducteur une indication de la masse totale de ce véhicule. Elle propose à cet effet un procédé de calcul de la masse d'un véhicule automobile comprenant des suspensions disposant d'un système de correction de la hauteur en fonction de la variation de charge de ce véhicule, comportant au moins un capteur de mesure de la hauteur des roues par rapport à la caisse, pour réaliser cette correction de hauteur qui s'effectue dans un temps court après une variation de la charge du véhicule, caractérisé en ce que pendant le temps court avant le début de correction de hauteur, la mesure de hauteur est utilisée aussi en combinaison avec des valeurs de raideur de la suspension, pour calculer la masse totale du véhicule et délivrer cette information au conducteur. The present invention relates to a method for calculating the mass of a motor vehicle delivering information to the driver, as well as to a method for calculating the mass of a motor vehicle delivering information to the driver, as well as a method for calculating the mass of a motor vehicle delivering information to the driver, as well as a method for calculating the mass of a motor vehicle vehicle equipped with such a method. Some vehicles use for the operation of different control systems, a vehicle mass estimation method for evaluating the mass to change operating parameters of these systems. In particular, the document US-A1-2006 / 0089771 describes a vehicle comprising sensors for measuring the height of the wheels, to deduce mass variations and provide these parameters to a system for controlling the roll of the vehicle, and improve its dynamic . However, the value of the total mass of the vehicle is not made available to the driver. However, knowledge of the total mass of the vehicle can be used in particular to ensure compliance with the expected load capacity, and preserve the dynamic qualities of the vehicle as well as safety. This knowledge of the total mass can serve moreover to avoid an overload prohibited by the legislation, leading to an offense. Different methods of estimating the mass of the vehicle are used. A known method for hydraulic or pneumatic suspensions, consists in measuring the pressure of the fluid to deduce from knowing the surface of the cylinder applying this pressure, the actual mass of the vehicle. This method is not usable in the case of mixed suspensions, comprising in parallel metal springs. A known method in the case of metal springs, consists once the vehicle loaded and stabilized suspension, to achieve by means of sensors a measurement of the height of the wheel axles relative to the body, and deduce from knowing the flexibility of the suspension, the total mass of this vehicle. A problem is that in the case of a vehicle equipped with a height correction system to keep a constant ride height independent of the load on board, this corrected body height no longer gives indication of the mass of the vehicle . Another measurement method that can be used is to measure the natural oscillation frequency of the suspension by means of wheel height sensors, or accelerometers measuring the vertical acceleration of these wheels, in order to know the flexibility of the wheels. suspension springs, deduct the actual mass of the vehicle. However, for a vehicle equipped with a height correction system, adding a complementary stiffness by means for example of a fluid under pressure, the overall flexibility of the suspension is variable, and can not be deduced from its natural frequency mass total vehicle. The present invention is intended in particular to avoid these disadvantages of the prior art, and to propose for a vehicle equipped with a height correction device, a simple and economical method for delivering to the driver an indication of the total mass of this vehicle. It proposes for this purpose a method for calculating the mass of a motor vehicle comprising suspensions having a height correction system as a function of the load variation of this vehicle, comprising at least one sensor for measuring the height of the vehicle. height of the wheels relative to the body, to achieve this correction of height which is carried out in a short time after a variation of the load of the vehicle, characterized in that during the short time before the beginning of correction of height, the measurement height is used also in combination with stiffness values of the suspension, to calculate the total mass of the vehicle and deliver this information to the driver.

Un avantage du procédé selon l'invention est que l'on peut obtenir un calcul de la masse totale juste après une modification de la charge, en utilisant un capteur déjà existant, ce qui représente un moyen économique. Le procédé de calcul de la masse d'un véhicule automobile selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le système de correction de hauteur possède un calculateur électronique comprenant un logiciel de calcul qui pilote cette correction de hauteur, ce logiciel effectuant de plus le calcul de la masse totale du véhicule. Selon une caractéristique de l'invention, un calcul de la masse totale du véhicule est effectué après une mesure d'affaissement de la suspension, ainsi qu'après une mesure de remontée de la suspension. Avantageusement, une mesure de la masse totale du véhicule est faite après que certaines conditions soient réalisées, comprenant notamment le véhicule à l'arrêt et l'ouverture d'une porte de ce véhicule. La valeur de la masse totale du véhicule peut être gardée dans une mémoire d'un calculateur. Cette valeur de la masse totale du véhicule peut aussi être affichée sur un indicateur. L'invention comprend de plus un véhicule automobile comportant des suspensions disposant d'un système de correction de la hauteur en fonction de la charge de ce véhicule, ce système comprenant un procédé de calcul de la masse totale du véhicule comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un système de correction de hauteur pour un véhicule automobile ; et - la figure 2 est un diagramme présentant en fonction du temps, le fonctionnement de ce système de correction de hauteur pour successivement une charge et une décharge du véhicule, ce système réalisant en parallèle des calculs de masse. An advantage of the method according to the invention is that it is possible to obtain a calculation of the total mass just after a modification of the load, by using an already existing sensor, which represents an economical means. The method for calculating the mass of a motor vehicle according to the invention may further include one or more of the following features, which may be combined with one another. Advantageously, the height correction system has an electronic calculator comprising calculation software that controls this height correction, this software also calculates the total mass of the vehicle. According to one characteristic of the invention, a calculation of the total mass of the vehicle is performed after a measurement of slump of the suspension, as well as after a rise measurement of the suspension. Advantageously, a measurement of the total mass of the vehicle is made after certain conditions are achieved, including the vehicle at a standstill and the opening of a door of the vehicle. The value of the total mass of the vehicle can be kept in a memory of a computer. This value of the total mass of the vehicle can also be displayed on an indicator. The invention furthermore comprises a motor vehicle comprising suspensions having a system for correcting the height as a function of the load of this vehicle, this system comprising a method for calculating the total mass of the vehicle comprising any one of the previous characteristics. The invention will be better understood and other features and advantages will emerge more clearly on reading the following description given by way of example, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a diagram of a height correction system for a motor vehicle; and FIG. 2 is a diagram showing, as a function of time, the operation of this pitch correction system for successively loading and unloading the vehicle, this system performing mass calculations in parallel.

La figure 1 présente un système de correction de hauteur 1 comprenant des capteurs de hauteur 2 des roues 4, qui délivrent un signal à un calculateur électronique 6, représentant la hauteur de l'axe de ces roues par rapport à la caisse du véhicule. Avantageusement on dispose un capteur de hauteur 2 par essieu, prenant une mesure de la position angulaire en un point milieu de la barre anti-roulis de chaque essieu, pour obtenir une hauteur moyenne des roues de ces essieux. Les capteurs de hauteur 2 envoient un signal à un calculateur électronique 6, qui reçoit de plus d'autres signaux sur l'état du véhicule par un réseau de bord 8 pouvant être multiplexé du type CAN. Le calculateur électronique 6 commande une pompe 10 maintenant un niveau de pression dans un réservoir d'air comprimé 12. L'air comprimé est prêt à être utilisé dans des vérins de compensation 24 qui délivrent une force sur les essieux pour relever les roues. La force délivrée par un vérin de compensation 24 vient en parallèle de celle appliquée par les ressorts de suspension permanents, généralement métalliques, qui disposent d'une raideur connue. En variante, le procédé de calcul de la masse peut s'appliquer sur un système de correction de hauteur utilisant d'autres dispositifs que l'air comprimé, comme un liquide sous pression, pour réaliser la correction de hauteur. Le calculateur électronique 6 compare les hauteurs mesurées à des données contenues en mémoire, pour calculer une différence de hauteur par rapport à la valeur souhaitée. FIG. 1 shows a height correction system 1 comprising height sensors 2 of the wheels 4, which deliver a signal to an electronic computer 6, representing the height of the axis of these wheels relative to the vehicle body. Advantageously there is a height sensor 2 per axle, taking a measurement of the angular position at a midpoint of the anti-roll bar of each axle, to obtain an average height of the wheels of these axles. The height sensors 2 send a signal to an electronic computer 6, which further receives other signals on the state of the vehicle by an CAN-capable multiplexed edge network 8. The electronic computer 6 controls a pump 10 maintaining a pressure level in a compressed air tank 12. The compressed air is ready to be used in compensation cylinders 24 which deliver a force on the axles to raise the wheels. The force delivered by a compensation cylinder 24 comes in parallel with that applied by the permanent suspension springs, generally metallic, which have a known stiffness. Alternatively, the mass calculation method can be applied to a height correction system using devices other than compressed air, such as a pressurized liquid, to perform pitch correction. The electronic computer 6 compares the measured heights with data stored in memory, to calculate a difference in height from the desired value.

Dans le cas d'une hauteur trop faible, par exemple suite à un chargement du véhicule qui affaisse ses suspensions, le calculateur pilote par un signal 20 une électrovanne de montée 22 qui délivre une pression aux vérins de compensation 24, pour remonter cette hauteur. La hauteur est mesurée en permanence pour réaliser un asservissement en boucle fermée, et arrêter cette correction quand la hauteur souhaitée est atteinte. In the case of a too low height, for example following a loading of the vehicle which collapses its suspensions, the computer controls by a signal 20 a rising solenoid valve 22 which delivers a pressure to the compensation cylinders 24, to raise this height. The height is continuously measured to achieve a closed-loop control, and stop this correction when the desired height is reached.

D'un autre côté dans le cas d'une hauteur trop forte, par exemple suite à un déchargement du véhicule qui remonte ses suspensions, le calculateur pilote par un signal 30 une électrovanne de descente 32, qui décharge la pression des vérins de compensation 24 en la retournant vers la pompe 10, pour descendre cette hauteur. De même, cette descente est contrôlée en boucle fermée par le capteur de hauteur 2. Le diagramme de la figure 2 détaille le fonctionnement dans le temps t du système de compensation de hauteur 1, en présentant la hauteur Z de la caisse du véhicule au niveau d'un essieu, en fonction de ce temps. Avant le temps Ti, le véhicule a une masse constante et se trouve à sa hauteur normale ZO. Le véhicule est à vide, et repose uniquement sur ses ressorts de suspension permanents donnant la hauteur normale ZO. Au temps Ti le véhicule est chargé, et la suspension de l'essieu concerné s'affaisse immédiatement pour atteindre une valeur Z1, qui est enregistrée par le capteur de hauteur 2 de cet essieu. On the other hand, in the case of a height that is too high, for example following an unloading of the vehicle which raises its suspensions, the computer controls by a signal 30 a downward solenoid valve 32, which discharges the pressure of the compensation cylinders 24. by turning it towards the pump 10, to go down this height. Likewise, this descent is controlled in a closed loop by the height sensor 2. The diagram of FIG. 2 details the operation in time t of the height compensation system 1, by presenting the height Z of the vehicle body at the level of the vehicle. of an axle, depending on this time. Before the time Ti, the vehicle has a constant mass and is at its normal height ZO. The vehicle is empty, and relies solely on its permanent suspension springs giving the normal height ZO. At time Ti the vehicle is loaded, and the suspension of the axle concerned immediately collapses to reach a value Z1, which is recorded by the height sensor 2 of this axle.

Le calculateur électronique 6 va commander au temps T2 la correction nécessaire pour remonter vers la valeur ZO, après un retard R qui peut être de 2 à 5 secondes. Ce retard R est nécessaire pour ne pas tenir compte de variations passagères de la hauteur des suspensions, intervenant sur un temps inférieur à cette durée et se produisant notamment lors du roulage avec les irrégularités du sol, ou lors des accélérations ou du freinage du véhicule. Ensuite à partir du temps T2, l'électrovanne de montée 22 est ouverte, le réservoir 12 envoie une pression au vérin de compensation 24 qui progressivement rétablit la hauteur pour arriver à la hauteur ZO, au temps T3 où l'électrovanne de montée est fermée. The electronic computer 6 will control at time T2 the correction necessary to go back to the value Z0, after a delay R which can be from 2 to 5 seconds. This delay R is necessary to disregard transient variations in the height of the suspensions, intervening on a time less than this duration and occurring especially when driving with irregularities of the ground, or during acceleration or braking of the vehicle. Then from the time T2, the rising solenoid valve 22 is open, the reservoir 12 sends a pressure to the compensation cylinder 24 which gradually restores the height to reach the height ZO at time T3 when the solenoid valve is closed .

Pour établir une mesure de la variation de la masse totale du véhicule, et donc du chargement qui s'est produit, on utilise le retard R avant qu'une correction de hauteur ne s'établisse, au temps Ti' entre les temps Ti et T2, pour retenir la valeur de l'affaissement de la suspension de l'essieu qui correspond à la différence de hauteur entre ZO et Z1. On en déduit en connaissant la flexibilité k de la suspension, la valeur de la masse m embarquée dans le véhicule avec la formule F = kx = mg. Dans le cas d'un déchargement du véhicule, avant le temps T4 le véhicule qui est chargé a une hauteur normale ZO. To establish a measurement of the variation of the total mass of the vehicle, and therefore of the loading that has occurred, the delay R is used before a height correction is established, at the time Ti 'between the times Ti and T2, to retain the value of the suspension of the axle suspension which corresponds to the difference in height between ZO and Z1. It is deduced by knowing the flexibility k of the suspension, the value of the mass m embedded in the vehicle with the formula F = kx = mg. In the case of an unloading of the vehicle, before the time T4 the vehicle which is loaded has a normal height ZO.

Au temps T4 le véhicule est déchargé, et la suspension de l'essieu concerné remonte immédiatement pour atteindre une valeur Z2, qui est enregistrée par le capteur de hauteur 2 de cet essieu. Le calculateur électronique 6 va commander après un retard similaire R, au temps T5 la correction nécessaire pour redescendre vers la valeur ZO. At time T4 the vehicle is unloaded, and the suspension of the axle concerned rises immediately to reach a value Z2, which is recorded by the height sensor 2 of this axle. The electronic computer 6 will control after a similar delay R, at time T5 the correction necessary to go down to the value ZO.

A partir du temps T5, l'électrovanne de descente 32 est ouverte pour laisser retourner la pression du vérin de compensation 24 vers la pompe 10, et progressivement rétablir la hauteur qui revient à ZO au temps T6 où l'électrovanne de descente est fermée. Pour établir une mesure de la variation de la masse totale du véhicule, et donc du déchargement qui s'est produit, on utilise de la même manière le retard R avant qu'une correction de hauteur ne s'établisse, au temps T4' entre les temps T4 et T5, pour retenir la valeur de la remontée de la suspension de l'essieu qui correspond à la différence de hauteur entre Z2 et ZO. On en déduit la valeur de la masse du véhicule à ce moment. From time T5, the descent solenoid valve 32 is opened to let the pressure of the compensation cylinder 24 return to the pump 10, and gradually restore the height which returns to ZO at time T6 when the descent solenoid valve is closed. To establish a measure of the variation of the total mass of the vehicle, and thus of the unloading which has occurred, the delay R is used in the same manner before a height correction is established, at the time T4 'between the times T4 and T5, to retain the value of the rise of the suspension of the axle which corresponds to the difference in height between Z2 and ZO. We deduce the value of the mass of the vehicle at this time.

Avantageusement, le calcul de la masse totale du véhicule se fait dans certaines conditions dépendant de l'état du véhicule, qui sont indiquées au calculateur électronique 6 par le réseau de bord 8. On peut notamment réaliser ce calcul seulement lorsque le véhicule est à l'arrêt et après l'ouverture d'une porte, ce qui correspond aux conditions nécessaires pour réaliser un chargement ou un déchargement. Advantageously, the calculation of the total mass of the vehicle is done under certain conditions depending on the state of the vehicle, which are indicated to the electronic computer 6 by the onboard network 8. In particular, this calculation can be performed only when the vehicle is at the vehicle. stopping and after opening a door, which corresponds to the conditions necessary for loading or unloading.

La masse totale du véhicule peut être par exemple gardée en mémoire dans le calculateur 6, ou indiquée sur un affichage disposé sur le tableau de bord du véhicule pour le mettre en permanence à disposition du conducteur. La connaissance de la masse totale du véhicule est intéressante pour assurer un roulage dans des bonnes conditions de sécurité et d'économie. Notamment une surcharge de ce véhicule entraîne une usure plus importante des pneus, et une consommation plus élevée. Le procédé de calcul de la masse est économique, ne nécessitant pas d'équipement complémentaire, notamment des capteurs, sur un véhicule équipé d'un dispositif de correction de hauteur. Seulement un logiciel doit être complété, qui est avantageusement celui du calculateur 6 du système de correction de hauteur 1. En particulier ce procédé de calcul peut être utile dans le cas où une législation impose pour les véhicules utilitaires, une mise à disposition pour le conducteur de la masse totale du véhicule. The total mass of the vehicle may for example be stored in the computer 6, or indicated on a display disposed on the dashboard of the vehicle to make it permanently available to the driver. The knowledge of the total mass of the vehicle is interesting to ensure a ride in good conditions of safety and economy. In particular an overload of this vehicle leads to greater wear of the tires, and higher consumption. The method of calculating the mass is economical, requiring no additional equipment, in particular sensors, on a vehicle equipped with a height correction device. Only one software must be completed, which is advantageously that of the computer 6 height correction system 1. In particular, this calculation method can be useful in the case where legislation requires for commercial vehicles, a provision for the driver the total mass of the vehicle.

Claims

CLAIMS1 ù A method for calculating the mass of a motor vehicle comprising suspensions having a height correction system (1) as a function of the variation of the load of the vehicle, comprising at least one sensor (2) of measuring the height of the wheels (4) relative to the body, to achieve this correction of height which is carried out in a short time (R) after a variation of the mass of the vehicle, characterized in that during the short time ( R) before the start of height correction (T2, T5), the height measurement is used in combination with suspension stiffness values, to calculate the total mass of the vehicle and to deliver this information to the driver. 2 - Method for calculating the mass of a vehicle according to claim 1, characterized in that the pitch correction system has an electronic calculator (6) comprising a calculation software which controls this height correction, this software performing plus the calculation of the total mass of the vehicle. 3 - A method of calculating the mass of a vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that a calculation of the total mass of the vehicle is performed after a measurement of slump of the suspension, and after a measurement of lift of the suspension. 4 ù A method of calculating the mass of a vehicle according to any one of the preceding claims, characterized in that a measurement of the total mass of the vehicle is made after certain conditions are achieved, including in particular the vehicle to the stop and open a door of this vehicle. 5 - Method for calculating the mass of a vehicle according to any one of the preceding claims, characterized in that the value of the total mass of the vehicle is kept in a memory of a computer (6). mass calculation of a vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the value of the total mass of the vehicle is displayed on an indicator. 7 ù A motor vehicle comprising suspensions having a system for correcting the height (1) as a function of the mass of this vehicle, characterized in that this height correction system (1) comprises a method for calculating the height total mass of the vehicle according to any one of the preceding claims.