FR2956615A1

FR2956615A1 - Procede et dispositif de detection de dysfonctionnement d'un capteur de pression d'un gaz dans un pneumatique de vehicule

Info

Publication number: FR2956615A1
Application number: FR1000712A
Authority: FR
Inventors: Youri Vassilieff
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-08-26
Anticipated expiration: 2030-02-22
Also published as: CN102753369A; US20120310469A1; FR2956615B1; CN102753369B; US8712629B2; WO2011101160A1

Abstract

Un procédé (2) de détection de dysfonctionnement d'un capteur (11) de pression d'un gaz à l'intérieur d'un pneumatique d'un véhicule, comporte au moins une étape (20) de détermination si un critère prédéfini de détection de variation de la température du gaz est vérifié. Si une variation de température est détectée, le procédé (2) comporte une étape (21) de détermination si un critère prédéfini de détection de variation de la pression, mesurée par le capteur (11) de pression, est vérifié. Si une variation de pression n'est pas détectée, le procédé (2) comporte une étape (22) de notification qu'un dysfonctionnement du capteur (11) de pression a été détecté. La présente invention concerne également un dispositif de détection de dysfonctionnement d'un capteur (11) de pression d'un gaz à l'intérieur de pneumatique d'un véhicule.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détection de dysfonctionnement d'un capteur de pression d'un pneumatique d'un véhicule. De plus en plus de véhicules automobiles comportent des systèmes de surveillance de paramètres tels que la pression et/ou la température des pneumatiques des roues du véhicule, en vue d'informer le conducteur du véhicule de toute variation anormale des paramètres mesurés. Ces systèmes de surveillance comportent généralement une unité centrale, montée dans le véhicule, et une unité roue montée sur chacune des roues du véhicule, dont le rôle est notamment de mesurer la pression du pneumatique de la roue sur laquelle elle est montée. Une unité roue se présente généralement sous la forme d'un module électronique comprenant notamment un capteur de pression, un microprocesseur, et un émetteur radiofréquences pour la transmission des mesures de pression à l'unité centrale. Afin de diminuer les risques de dysfonctionnement de l'unité roue, en particulier pour les mesures de pression, on peut par exemple la munir d'au moins deux capteurs de pression, afin d'assurer une redondance des mesures de pression. Une limitation de cette solution réside principalement dans son coût de réalisation, du fait de la duplication de certains éléments. Il n'est pas connu de solution pour détecter qu'un capteur de pression de pneumatique est défaillant et que, par conséquent, les mesures de pression effectuées par ce capteur de pression doivent être écartées. Ce problème se pose quel que soit le nombre de capteurs de pression de l'unité roue. En effet, même dans un système redondant muni de deux capteurs de pression, il n'est pas connu de solution pour détecter la défaillance simultanée des deux capteurs de pression, et/ou, si un seul capteur de pression est défaillant, déterminer quel est le capteur de pression défaillant. La présente invention a pour objectif de proposer une solution pour détecter le dysfonctionnement d'un capteur de pression, qui soit applicable à tout type de capteur de pression de pneumatique de véhicule, et de préférence à tout type de pneumatique et tout type de véhicule.

Pour résoudre les problèmes susmentionnés, la présente invention a pour objet un procédé de détection de dysfonctionnement d'un capteur de pression d'un gaz à l'intérieur d'un pneumatique d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins : • une étape de détermination si un critère prédéfini de détection de variation de la température du gaz est vérifié, • si une variation de température du gaz est détectée : une étape de détermination si un critère prédéfini de détection de variation de la pression, mesurée par le capteur de pression, est vérifié, • si une variation de pression n'est pas détectée : une étape de notification qu'un dysfonctionnement du capteur de pression a été détecté.

Suivant des modes particuliers de mise en oeuvre, le procédé comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : • le critère de détection de variation de température est un critère de détection de diminution de vitesse du véhicule, et le critère de détection de variation de pression est un critère de détection d'augmentation de pression, • le procédé comporte une étape préalable d'apprentissage au cours de laquelle le critère de détection de diminution de vitesse et le critère de détection d'augmentation de pression sont définis par comparaison de mesures de vitesse du véhicule et de mesures de pression associées auxdites mesures de vitesse, • les mesures de vitesse du véhicule et les mesures de pression, d'après lesquelles les critères de détection de diminution de vitesse et d'augmentation de pression sont définis, sont effectuées au début de la mise en service du capteur de pression, • le critère de détection de diminution de vitesse du véhicule est vérifié lorsque la décélération est supérieure en valeur absolue à un seuil prédéfini, de préférence un seuil de 0.3g, où g est l'accélération gravitationnelle, • le critère de détection d'augmentation de pression est vérifié lorsque l'augmentation de pression est supérieure à un seuil prédéfini, de préférence un seuil de 10 kilopascals, • l'étape de notification qu'un dysfonctionnement du capteur de pression a été détecté est exécutée si le critère de détection de variation de pression n'a pas été vérifié plusieurs fois consécutives. La présente invention a également pour objet un dispositif de détection de 30 dysfonctionnement d'un capteur de pression d'un gaz à l'intérieur d'un pneumatique d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins : • des moyens de déterminer si un critère prédéfini de détection de variation de la température du gaz est vérifié, • des moyens de déterminer si un critère prédéfini de détection de variation de 35 la pression, mesurée par le capteur de pression, est vérifié, mis en oeuvre lorsqu'une variation de température a été détectée, • des moyens de notifier qu'un dysfonctionnement du capteur de pression a été détecté, mis en oeuvre lorsqu'une variation de pression n'a pas été détectée. De préférence, le dispositif comporte des moyens de mesurer la variation de la vitesse du véhicule, et les critères de détection de variation de la température du gaz et de variation de la pression sont des critères de détection respectivement de diminution de vitesse et d'augmentation de la pression. De préférence, le dispositif comporte des moyens de définir les critères de détection de diminution de vitesse et d'augmentation de pression par comparaison de mesures de vitesse du véhicule et de mesures de pression associées auxdites mesures de vitesse. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante de modes de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention, donnée à titre non limitatif de l'invention, et faite en se référant aux figures qui représentent : • Figure 1, une représentation schématique d'un exemple de dispositif de 15 détection de dysfonctionnement selon l'invention, • Figures 2, 3, 4 et 5, des diagrammes représentant des exemples de mise en oeuvre du procédé de détection de dysfonctionnement selon l'invention. La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détection de dysfonctionnement d'un capteur de pression d'un gaz à l'intérieur d'un pneumatique d'un 20 véhicule. La figure 1 représente, de façon très schématique, un exemple de réalisation d'un dispositif 1 adapté à la mise en oeuvre du procédé de détection de dysfonctionnement selon l'invention. En pratique, le dispositif 1 est destiné à être intégré dans un système de 25 surveillance d'un véhicule automobile, ledit système comportant une unité centrale, montée dans le véhicule, et une unité roue montée sur chacune des roues du véhicule. Plus particulièrement, le dispositif 1 est destiné à être intégré en tout ou partie dans une unité roue (non représentée), équipant une roue du véhicule, afin de détecter le dysfonctionnement d'un capteur de pression embarqué dans cette unité roue. De 30 préférence, le dispositif 1 est entièrement intégré dans une telle unité roue, mais rien n'exclut qu'il soit, suivant d'autres modes de réalisation, distribué entre une unité roue et l'unité centrale. Dans la suite de la description, on se place, de manière non limitative, dans le cas où le dispositif 1 est intégré dans une unité roue. 35 Le dispositif 1 de détection de dysfonctionnement comporte une unité de contrôle 10 du type ordinateur programmé, comportant notamment au moins un processeur relié à une ou des mémoires électroniques dans lesquelles sont mémorisées des instructions de code de programme à exécuter pour mettre en oeuvre le procédé de détection de dysfonctionnement. L'unité de contrôle 10 est reliée à des périphériques qui incluent un ou des capteurs 11 pour mesurer des paramètres du pneumatique, dont l'un au moins est un capteur de pression. Suivants certains modes de réalisation, le dispositif 1 comporte également un capteur de température. De préférence, le dispositif 1 comporte un émetteur radiofréquences 12, qui est mis en oeuvre au moins pour transmettre, à l'unité centrale montée dans le véhicule, des informations relatives aux mesures (par exemple de pression et de température) effectuées. Rien n'exclut que le dispositif 1 comporte d'autres éléments. A titre d'exemple, ledit dispositif comporte également un récepteur radiofréquences 13 ainsi qu'une source d'énergie électrique de type pile-bouton 14. L'invention, dans son principe, repose sur l'observation qu'une variation de la température d'un gaz, lorsqu'elle se produit à volume sensiblement constant et à quantité sensiblement constante de ce gaz, s'accompagne d'une variation de la pression de ce gaz. Cette relation s'exprime par exemple, dans le cas d'un gaz parfait, sous la forme suivante : pV=nRT (1) expression dans laquelle : • p est la pression du gaz exprimée en Pascals (Pa), • V est le volume occupé par le gaz, exprimé en mètres cubes (m3), • n est la quantité de gaz, exprimée en moles, • R est la constante universelle des gaz parfaits, • T est la température absolue du gaz, exprimée en Kelvins (K). Dans un pneumatique de véhicule, l'hypothèse de quantité de gaz sensiblement constante et de volume sensiblement constant est valable dans des conditions normales d'utilisation (valve fermée, pneumatique non endommagé, etc.) et sur une courte durée, de l'ordre de la minute. On comprend donc que, dans des conditions normales d'utilisation et sur une courte durée, une augmentation (respectivement une diminution) de la température du gaz T à l'intérieur du pneumatique, doit s'accompagner, selon l'équation (1), d'une augmentation (respectivement d'une diminution) de la pression p mesurée par le capteur 11 de pression. Si tel n'est pas le cas, il est probable que ledit capteur de pression présente un dysfonctionnement. On comprend en outre que cette relation est indépendante du type de capteur de pression mis en oeuvre et que, par conséquent, l'invention est applicable à tout type de capteur de pression. La figure 2 représente un mode particulier de mise en oeuvre du procédé 2 de détection de dysfonctionnement de capteur de pression.

Tel qu'illustré par la figure 2, le procédé 2 comporte principalement une étape 20 de détermination si un critère prédéfini de détection de variation de la température du gaz T est vérifié et, si une variation de température est détectée, une étape 21 de détermination si un critère prédéfini de détection de variation de la pression p, mesurée par le capteur 11 de pression, est vérifié.

Si une variation de pression n'est pas détectée, le procédé de détection de dysfonctionnement comporte également une étape 22 de notification qu'un dysfonctionnement du capteur 11 de pression a été détecté. Cette étape 22 met par exemple en oeuvre l'émetteur radiofréquences 12, pour notifier à l'unité centrale qu'un dysfonctionnement a été détecté.

Tel qu'illustré par la figure 2, l'étape 22 de notification de dysfonctionnement est par exemple exécutée dès que le critère de détection de variation de pression n'est pas vérifié. C'est-à-dire qu'il suffit que ledit critère de détection de variation de pression p ne soit pas vérifié une fois pour que le capteur 11 de pression soit considéré comme étant défaillant.

Suivant un autre exemple, illustré par la figure 3, l'étape 22 de notification de dysfonctionnement n'est exécutée que si le critère de détection de variation de pression p n'est pas vérifié plusieurs fois consécutives. Par « plusieurs fois consécutives », on entend pour plusieurs exécutions successives de l'étape 21 de détermination si ledit critère de détection de variation de pression p est vérifié, l'exécution de l'étape 21 étant conditionnée à la vérification préalable du critère de détection de variation de température T. Tel que représenté sur la figure 3, le procédé 2 comporte suivant cet exemple une étape 23 de détermination si le critère de détection de variation de pression p n'a pas été vérifié un nombre prédéterminé Mb de fois consécutives, où Mb est par exemple égal à trois ou plus. Pour cela, un compteur mb est incrémenté lorsque le critère de détection de variation de pression n'est pas vérifié. La valeur du compteur mb est comparée au nombre prédéterminé Mb au cours de l'étape 23. Lorsque le critère de détection de variation de pression est vérifié, la valeur du compteur mb est alors forcée à zéro. Le critère de détection de variation de température T est par exemple vérifié lorsque la variation de la température, sur une durée prédéfinie, par exemple de l'ordre de la seconde, est supérieure en valeur absolue à un seuil, par exemple de l'ordre de 10 K. Le critère de détection de variation de pression p est par exemple vérifié lorsque la variation de la pression, sur une durée prédéfinie, de préférence la même durée que pour la variation de température, est supérieure en valeur absolue à un seuil, par exemple de l'ordre de 10 kilopascals (kPa) (et va dans le même sens û augmentation ou diminution û que la variation de température).

En effet, à température ambiante, soit approximativement à 300 K, et pour une pression absolue du gaz à l'intérieur du pneumatique d'approximativement 300 kPa, il a été constaté qu'une augmentation de 1 K entraîne une augmentation d'environ 1 kPa. Ces exemples de critères de détection de variation de température et de variation de pression ne sont pas limitatifs, et on comprend que d'autres critères de détection de variation de température et de variation de pression peuvent être considérés sans que l'invention soit modifiée dans son principe. L'étape 20 de détermination, si un critère de détection de variation de température est vérifié, utilise par exemple directement des mesures de la température T, effectuées par un capteur de température 11 du dispositif 1.

Toutefois, il s'avère en pratique difficile de mesurer avec une précision et une réactivité suffisantes la température du gaz à l'intérieur d'un pneumatique. En effet, bien que les unités roues actuelles soient munies de capteurs de température, ceux-ci sont généralement agencés à proximité de, (ou sur) la jante, et la température mesurée est le plus souvent la température de ladite jante, qui peut être différente de celle du gaz dans le pneumatique. De plus, la mesure de température est généralement obtenue avec un retard par rapport à la température réelle. En d'autres termes, la mesure de la température n'est pas représentative de la température instantanée du gaz, mais correspond plutôt à la température à laquelle se trouvait le gaz quelques minutes auparavant. Ceci est d'autant plus gênant que, sur quelques minutes, le nombre n de moles de gaz peut avoir changé, et la relation supposée entre les variations de température et de pression n'être plus valable. De plus, des variations rapides de la température du gaz sont généralement filtrées et n'apparaissent pas dans la mesure obtenue.

Pour toutes ces raisons, un mode préféré de mise en oeuvre du procédé 2, compatible avec l'un quelconque des modes précédents, consiste à utiliser des mesures de la variation de vitesse V du véhicule, et à considérer qu'une augmentation rapide et significative de la température T ne peut être détectée que lorsqu'une diminution abrupte de vitesse V est détectée.

Suivant ce mode de mise en oeuvre du procédé 2, représenté sur la figure 4, on exploite une connaissance a priori du comportement de la température du gaz à l'intérieur du pneumatique, donnée ci-après. 7 Lorsque le véhicule décélère rapidement, c'est-à-dire en cas de freinage important, on sait a priori que la température du pneumatique va augmenter de manière significative du fait, d'une part, que la ventilation du pneumatique par l'air ambiant diminue à mesure que la vitesse du véhicule diminue et, d'autre part, du fait des efforts de friction auxquels le caoutchouc du pneumatique est alors soumis. Un échauffement du pneumatique se traduit de façon très rapide, généralement en moins d'une minute, en un échauffement du gaz à l'intérieur du pneumatique, car la surface d'échange thermique entre le pneumatique et le gaz est très importante (bande de roulement du pneumatique).

On peut donc considérer, au cours de l'étape 20 du procédé 2, que déterminer si un critère de détection d'augmentation significative de température est vérifié est sensiblement équivalent à déterminer si un critère de détection de diminution abrupte de la vitesse est vérifié. Dans ce cas, le critère de détection de variation de pression est en outre un critère de détection d'augmentation de pression.

Suivant un mode adapté de réalisation du dispositif 1, celui-ci comporte des moyens de mesurer la variation de la vitesse du véhicule, tels qu'un accéléromètre 15, représenté schématiquement sur la figure 1, ou tout autre moyen connu de l'homme de l'art. Rien n'exclut toutefois que les mesures de variation de la vitesse du véhicule ne 20 soient pas directement effectuées par le dispositif 1, mais soient reçues, par exemple de l'unité centrale, via le récepteur radiofréquences 13. Le critère de détection de diminution de la vitesse du véhicule est par exemple vérifié lorsque la décélération du véhicule est supérieure en valeur absolue à un seuil, par exemple de l'ordre de 0.3g (où g est l'accélération gravitationnelle, sensiblement égale à 25 9.81 m/s2). Il est généralement admis que le freinage maximum pour un véhicule grand public est aux alentours de -1g (soit une décroissance de la vitesse de 9.81m/s chaque seconde). On peut considérer que le critère de détection de diminution de la vitesse est vérifié lorsque la décélération est comprise entre -0.3g et -1g (-0.3g correspondant à une 30 décroissance de la vitesse d'environ 10 kms/heure en une seconde). Suivant un autre exemple, le critère de détection de diminution de la vitesse est vérifié lorsque, sur un intervalle temporel de durée prédéfinie, par exemple de l'ordre de la seconde, un rapport Av/vo entre une variation Av de la vitesse sur cet intervalle et une vitesse vo de référence sur cet intervalle (par exemple la vitesse au début de cet 35 intervalle, la vitesse moyenne sur cet intervalle, etc.) est supérieur en valeur absolue à un seuil, par exemple supérieur à 50 %. Ces exemples de critère de détection de diminution de vitesse ne sont pas limitatifs, et on comprend que d'autres critères de détection de diminution de vitesse peuvent être considérés sans que l'invention soit modifiée dans son principe. Suivant un mode préféré de mise en oeuvre, compatible avec l'un quelconque des modes précédents, le procédé 2 comporte une étape 24 préalable d'apprentissage au cours de laquelle les différents critères à vérifier sont définis par comparaison de mesures de vitesse du véhicule et de mesures de pression associées auxdites mesures de vitesse. Ce mode de mise en oeuvre est représenté sur la figure 5. En pratique, la relation entre les variations de la vitesse et les variations de la pression dépend du type de pneumatique et du type de véhicule, car l'augmentation de la température, accompagnant une diminution de vitesse, dépend notamment du matériau dans lequel le pneumatique est réalisé, du poids du véhicule, de son coefficient de traînée, etc. L'étape 24 d'apprentissage est avantageusement exécutée au début de la mise en service du capteur 11 de pression véhicule. En d'autres termes, l'étape 24 d'apprentissage est exécutée lorsque l'on peut supposer que le capteur 11 de pression ne présente pas de dysfonctionnement. Par exemple, l'étape 24 d'apprentissage est exécutée lors des cent premiers kilomètres parcourus par le véhicule et/ou par l'unité roue embarquant le capteur 11 de pression. L'étape 24 d'apprentissage permet par exemple de définir les seuils des différents critères. Par exemple, il peut être possible de prédéfinir a priori une augmentation de la pression à observer, par exemple 10 kPa, et de déterminer, par les mesures successives effectuées, la diminution minimale de la vitesse du véhicule permettant d'observer cette augmentation de 10 kPa. On comprend donc que, lorsque l'étape 24 d'apprentissage est exécutée, le 25 procédé 2 de détection de dysfonctionnement peut être adapté à tout type de pneumatique et tout type de véhicule. Suivant d'autres modes de mise en oeuvre, dans lesquels l'étape 24 d'apprentissage n'est pas exécutée, les différents critères mis en oeuvre sont par exemple préalablement prédéfinis par simulation et/ou par mesure sur un véhicule de référence 30 doté de pneumatiques de référence, et sont mémorisés dans une mémoire non volatile du dispositif 1. Le dispositif 1 de détection de dysfonctionnement comporte, outre les éléments déjà décrits, un ensemble de moyens permettant la mise en oeuvre du procédé 2. Ces moyens se présentent principalement sous la forme d'instructions de code 35 de programme, mémorisées dans des mémoires électroniques, qui, lorsqu'elles sont exécutées par un microprocesseur de l'unité de contrôle 10, assurent la mise en oeuvre du procédé 2 de détection de dysfonctionnement. Ces moyens comportent également, suivant certains modes de réalisation, des circuits électroniques spécialisés, de type ASIC, FPGA, etc. Le dispositif 1 comporte notamment : • des moyens de déterminer si le critère de détection de variation de la température du gaz est vérifié, • des moyens de déterminer si le critère de détection de variation de la pression, mesurée par le capteur 11 de pression, est vérifié, mis en oeuvre lorsqu'une variation de température a été détectée, • des moyens de notifier qu'un dysfonctionnement du capteur 11 de pression a été détecté, mis en oeuvre lorsqu'une variation de pression n'a pas été détectée. Le cas échéant, le dispositif 1 comporte des moyens de définir le critère de détection de diminution de vitesse et le critère de détection d'augmentation de pression, par comparaison de mesures de vitesse du véhicule et de mesures de pression simultanées auxdites mesures de vitesse.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé (2) de détection de dysfonctionnement d'un capteur (11) de pression d'un gaz à l'intérieur d'un pneumatique d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins : • une étape (20) de détermination si un critère prédéfini de détection de variation de la température du gaz est vérifié, • si une variation de température est détectée, une étape (21) de détermination si un critère prédéfini de détection de variation de la pression, mesurée par le capteur de pression, est vérifié, • si une variation de pression n'est pas détectée, une étape (22) de notification qu'un dysfonctionnement du capteur de pression a été détecté.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le critère de détection de variation de température est un critère de détection de diminution de vitesse du véhicule, et le critère de détection de variation de pression est un critère de détection d'augmentation de pression. 15
3. Procédé selon la revendication 2, comportant une étape (24) préalable d'apprentissage au cours de laquelle le critère de détection de diminution de vitesse et le critère de détection d'augmentation de pression sont définis par comparaison de mesures de vitesse du véhicule et de mesures de pression associées auxdites mesures de vitesse.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les mesures de vitesse du véhicule 20 et les mesures de pression, d'après lesquelles le critère de détection de diminution de vitesse et le critère de détection d'augmentation de pression sont définis, sont effectuées au début de la mise en service du capteur (11) de pression.
5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel le critère de détection de diminution de vitesse du véhicule est vérifié lorsque la décélération est supérieure en 25 valeur absolue à un seuil prédéfini, de préférence un seuil de 0.3g, où g est l'accélération gravitationnelle.
6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le critère de détection d'augmentation de pression est vérifié lorsque l'augmentation de pression est supérieure à un seuil prédéfini, de préférence un seuil de 10 kilopascals. 30
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (22) de notification qu'un dysfonctionnement du capteur (11) de pression a été détecté est exécutée si le critère de détection de variation de pression n'a pas été vérifié plusieurs fois consécutives.
8. Dispositif (1) de détection de dysfonctionnement d'un capteur (11) de pression 35 d'un gaz à l'intérieur d'un pneumatique d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins : 10• des moyens de déterminer si un critère prédéfini de détection de variation de la température du gaz est vérifié, • des moyens de déterminer si un critère prédéfini de détection de variation de la pression, mesurée par le capteur de pression, est vérifié, mis en oeuvre 5 lorsqu'une variation de température a été détectée, • des moyens de notifier qu'un dysfonctionnement du capteur (Il) de pression a été détecté, mis en oeuvre lorsqu'une variation de pression n'a pas été détectée.
9. Dispositif (1) selon la revendication 8, comportant des moyens (15) de mesurer la 10 variation de la vitesse du véhicule, et dans lequel : • le critère de détection de variation de température du gaz est un critère de détection de diminution de vitesse du véhicule, • le critère de détection de variation de pression est un critère de détection d'augmentation de pression. 15
10. Dispositif (1) selon la revendication 9, comportant des moyens de définir le critère de détection de diminution de vitesse et le critère de détection d'augmentation de pression par comparaison de mesures de vitesse du véhicule et de mesures de pression associées auxdites mesures de vitesse.