FR3082003A1 - Procede d'appairage d'un module de mesure et de sa roue associee avec filtration de la position angulaire - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'appairage d'un module de mesure avec une roue d'un véhicule automobile. La valeur de fréquence de tour de roue et le nombre total d'acquisitions (n) sont envoyés avec la valeur d'angle d'émission (A) vers le calculateur ayant mémorisé une position angulaire (ωr) en vigueur pour au moins une roue et une succession de positions angulaires (ω(t)). Le calculateur effectue une sélection de positions angulaires échantillonnées (ω*(t)) à partir d'une succession de positions angulaires (ω(t)) jusqu'au nombre total d'acquisitions (n), puis un filtrage (22a) de la fréquence de tour de roue, similaire au filtrage effectué dans le module de mesure afin d'obtenir une position angulaire échantillonnée et filtrée (ω(n)) alors comparée avec la position angulaire (ωr) avec, pour une différence de moins d'un pourcentage prédéterminé expérimentalement, une validation du déphasage entre les angles d'émission (A) des signaux du module de mesure et des positions angulaires (ωr).
Description
La présente invention se rapporte au domaine de l’automobile et concerne plus particulièrement un procédé et un ensemble d’un calculateur et de modules de mesure pour réaliser l’appairage de chaque module de mesure avec la roue dans laquelle il est monté, ceci après vérification si un filtrage effectué dans un module de mesure n’a pas faussé la détermination d’angles d’émission envoyés par chaque module de roue au calculateur.
L’invention vise notamment à proposer une méthode rapide, fiable et efficace permettant à un calculateur embarqué dans un véhicule automobile d’associer un module de mesure avec la roue dans laquelle il est monté.
De nos jours, il est connu de monter dans chaque roue d’un véhicule automobile un module de mesure permettant de contrôler certains paramètres de ladite roue. Un tel module de mesure est désigné communément par le terme « module TPMS >> pour « Tyre Pressure Monitoring System >> en langue anglaise, signifiant « Système de Surveillance de Pression d’un Pneu >>. Un tel module de mesure, dont les données sont transmises à un calculateur embarqué dans le véhicule, permet par exemple de mesurer la pression du pneu ainsi que sa température.
Un véhicule automobile comprenant une pluralité de roues, il est nécessaire pour le calculateur d’identifier le module de mesure de chaque roue afin de lui permettre de déterminer la roue à laquelle les données correspondent et pouvoir ainsi les exploiter. II convient donc pour chaque module de mesure de localiser la roue dans laquelle il est monté. Un tel procédé de localisation et d’association est connu de l’homme du métier sous le nom d’appairage.
Dans une solution existante connue sous le nom de Localisation avec des Emissions Synchronisées ou « Localization with Synchronized Emissions >> (LSE) en langue anglaise, il est connu d’utiliser pour chaque roue un module de mesure comprenant un capteur de mesure d’accélération, ce module de mesure étant fréquemment appelé unité roue.
Lorsque les roues tournent, les mesures réalisées par le capteur de mesure d’accélération permettent au module de mesure de déterminer l’instant où il est dans une position prédéterminée, par exemple à sa hauteur maximale, pour laquelle il envoie alors au calculateur un message codé dans un ou plusieurs signaux.
Afin d’associer chaque module de mesure à une roue du véhicule, il est nécessaire d’associer les signaux reçus de chaque module de mesure avec un paramètre propre à chaque roue. Or, lorsque le véhicule est en mouvement, on observe que chaque roue tourne à une vitesse de rotation différente des autres, notamment du fait que certaines des roues peuvent être de différents diamètres et qu’elles suivent des trajectoires différentes lors des virages.
Dans cette solution existante, le calculateur utilise le système antiblocage des roues du véhicule, par ailleurs connu sous le nom de système ABS (« Antiblockiersystem » en langue allemande ou « Anti-lock Braking System » en langue anglaise) afin de déterminer l’orientation angulaire de chaque roue.
Le système ABS comprend une pluralité de modules d’antiblocage des roues montés chacun en regard de chaque roue du véhicule. Chaque module d’antiblocage des roues comporte un capteur, appelé WSS (« Wheel Speed Sensor » en langue anglaise), délivrant au calculateur un signal représentatif de l’orientation angulaire de la roue correspondante, le calculateur faisant avantageusement partie d’une unité électronique de commande en charge de la commande et du contrôle des modules de mesure ou unités roues.
Pour chaque module de mesure, le calculateur corréle ainsi, à chaque tour de roue l’instant de réception du signal émis par le module de mesure avec la valeur du signal d’orientation angulaire de la roue reçu de chaque module d’antiblocage.
Ce faisant, le calculateur détermine qu’un module de mesure est associé à une roue lorsque l’orientation angulaire de ladite roue est sensiblement la même à chaque fois qu’un signal est émis par ce module de mesure, c’est-à-dire à chaque fois que le module de mesure se trouve dans la même position angulaire. II existe alors un déphasage sensiblement constant entre la position angulaire et l’angle d’émission du module de mesure.
En effet, les roues tournant à des vitesses différentes, notamment dans les virages, il en résulte que les signaux émis par un module de mesure monté dans une roue donnée ne sont pas synchronisés avec les orientations angulaires des autres roues.
En procédant de la sorte, le calculateur peut alors associer chaque module de mesure à l’une des roues du véhicule. Pour détecter l’angle d’émission, le module de mesure réalise un échantillonnage de mesures d’accélération de la roue adapté à la vitesse de rotation, par exemple, sans que cela soit limitatif un nombre de 16 ou 32 acquisitions par tour de roue. La détermination d’une durée d’échantillonnage passe par la mesure de la vitesse de rotation qui peut être entachée d’erreur ou évoluer sur la fenêtre de mesure du signal. Cela peut avoir un impact important sur la détection de l’angle d’émission recherché.
Le problème à la base de la présente invention est de compenser, pour un module de mesure associé à une roue d’un véhicule automobile, une erreur de détection de l’angle recherché dû à un filtrage de la fréquence de tour de roue n’étant plus adapté à la fréquence de tour de roue en vigueur.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé d’appairage d’un module de mesure avec une roue d’un véhicule automobile comprenant une pluralité de roues, le procédé étant mis en oeuvre par un calculateur embarqué dans le véhicule, le module de mesure étant monté dans l’une des roues en comportant un accéléromètre ou un capteur de chocs permettant une détermination d’un angle d’émission de signaux de mesure successifs à destination du calculateur recevant, parallèlement et périodiquement, des signaux d’orientation représentatifs d’une position angulaire de chacune des roues et effectuant une comparaison d’un déphasage entre les angles d’émission des signaux de mesure reçus du module de mesure et des positions angulaires respectives pour chacune des roues, le calculateur effectuant pour chaque roue un calcul d'un appairage du module de mesure avec la roue dont les positions angulaires affichent un déphasage constant avec les angles d’émission de plusieurs signaux de mesure reçus du même module de mesure, le module de mesure, pour la détermination de l’angle d’émission, effectuant :
• premièrement, un échantillonnage d’un nombre N d’acquisitions d’accélérations radiales en fonction du temps par tour de roue, l’échantillonnage étant répété pour un nombre x de tours de roue consécutifs pour donner un nombre total d’acquisitions n, • deuxièmement, un filtrage de la fréquence de tour de roue pour une extraction d’une composante gravitationnelle d’une accélération radiale sur le nombre total d’acquisitions n et, • troisièmement, un calcul d’une valeur d’angle d’émission en vigueur à partir de la composante gravitationnelle extraite.
Le procédé est remarquable en ce que la valeur de fréquence de tour de roue et le nombre total d’acquisitions n sont envoyés dans le signal de mesure en plus de la valeur d’angle d’émission en vigueur vers le calculateur, le calculateur ayant mémorisé un instant de réception et une position angulaire en vigueur pour au moins une roue en ayant aussi préalablement mémorisé une succession de positions angulaires pour ladite au moins une roue et, parmi la succession de positions angulaires mémorisées, le calculateur sélectionne les positions angulaires échantillonnées à une même période égale à l’inverse de la fréquence de tour de roue multipliée par le nombre d’acquisitions d’accélérations radiales en fonction du temps par tour de roue, les positions angulaires sélectionnées étant filtrées par un filtre dont la fréquence de coupure est la fréquence de rotation de la roue, similaire au filtrage effectué dans le module de mesure étant mis en oeuvre afin d’obtenir une courbe de positions angulaires échantillonnées et filtrées dont on tire une position angulaire échantillonnée et filtrée obtenue après n échantillons et comparée avec la position angulaire en vigueur, et, quand la position angulaire échantillonnée et filtrée associée à ladite au moins une roue ne diffère que de moins d’un pourcentage prédéterminé expérimentalement de la position angulaire en vigueur, la comparaison d’un déphasage entre les angles d’émission des signaux de mesure reçus du module de mesure et des positions angulaires respectives pour ladite au moins une roue est validée.
La présente invention repose sur l’observation qu’un filtrage pour l’extraction d’une composante gravitationnelle d’une accélération radiale pouvait fausser cette extraction parce que le filtre n'est plus adapté a la fréquence initiale, par exemple quand la fréquence de tour de roue change.
Ceci permet de réaliser un appairage d’une roue avec un module de mesure, ceci par comparaison des positions angulaires de la roue et des angles d’émission du module de mesure et reconnaissance d’un déphasage constant avec les angles d’émission de plusieurs signaux de mesure reçus du même module de mesure et les positions angulaires de la roue. Si les angles de réception et calculés selon le procédé correspondent toujours à +/- x %, alors c'est que le module de mesure est bien appairé avec un capteur de position anglulaire.
Il peut être vérifié qu’un filtrage dans le calculateur, similaire au filtrage effectué dans le module de mesure, des positions angulaires échantillonnées à une même période égale à l’inverse de la fréquence de tour de roue multipliée par le nombre d’acquisitions d’accélérations radiales en fonction du temps par tour de roue et ayant donné une position angulaire échantillonnée et filtrée spécifique pour un nombre total d’acquisitions, n’a pas faussé cette position angulaire échantillonnée et filtrée spécifique qui reste sensiblement voisine de la position angulaire détectée. Cette vérification préalable permet de reconnaître si le filtrage sur l’angle d’émission du module de mesure n’a pas faussé cette mesure et donc si l’appairage qui suit peut se faire de manière fiable.
Sans que cela soit limitatif, le pourcentage déterminé expérimentalement peut être de 1%.
Pour le module de mesure, l’algorithme de traitement du signal d’accélération n’est pas changé. Par contre, l’algorithme de traitement des positions angulaires dans le calculateur est modifié pour conserver un stockage de diverses positions angulaires. Par exemple, si 256 valeurs d'angles peuvent etre stockées par tour de roue, alors il y a une valeur d'angle tous les 1,4°. A partir des positions angulaires stockées, on prélève des positions angulaires échantillonnées à une même période égale à l’inverse de la fréquence de tour de roue multipliée par le nombre d’acquisitions d’accélérations radiales et finalement une position angulaire échantillonnée et filtrée spécifique pour un nombre total d’acquisitions à comparer avec la position angulaire en vigueur. L’erreur de détection d’angle d’émission due à un filtrage non adapté à la fréquence de tour de roue occasionnée par une fréquence de tour de roue ayant varié est naturellement compensée.
Avantageusement, le procédé est mis en oeuvre pour chacune des roues.
Ceci vaut principalement dans le cas où il n’y a pas eu d’appairage préalable. En effet, après vérification de la validité du filtrage, il peut être mis en oeuvre des premiers appairages en toute sécurité en ce qui concerne la validité des angles d’émission de chaque module de mesure, ce qui fiabilise l’appairage.
Avantageusement, le procédé est mis en oeuvre pour la roue appairée avec ledit module de mesure pour laquelle les positions angulaires affichent un déphasage constant avec les angles d’émission de plusieurs signaux de mesure reçus dudit module de mesure.
Ceci vaut dans le cas pour lequel un appairage a déjà été mis en oeuvre en appairant au moins une roue avec un module de mesure. Ceci permet de vérifier après coup cet appairage ou de remplacer le procédé classique d’appairage.
Avantageusement, la fréquence de tour de roue est calculée par l’équation suivante :
Z étant l’accélération radiale et R étant le rayon de la roue.
Avantageusement, l’accélération radiale Z est obtenue selon l’équation suivante :
Z = R.cu2 + g.sin(œ.(t - to ) + φ) + y.cos(œ.(t - to ) + φ) g étant la gravité, t le temps, ω la vitesse de rotation de la roue, to le temps initial, γ étant une composante d’accélération tangentielle et Φ un déphasage, le produit R-ω2 étant la composante centrifuge, g.sin(œ.(t - t0) + φ) la composante gravitationnelle, y.cos(œ.(t - to ) + φ) étant la composante d’accélération longitudinale, la composante gravitationnelle étant extraite du signal lors du filtrage de la fréquence de tour de roue.
Le but d’un filtrage était d’éliminer la composante centrifuge pour ne garder que la composante gravitationnelle d’une accélération radiale sur le nombre total d’acquisitions n, autrement dit pour extraire la composante gravitationnelle de l’équation précédente.
Avantageusement, le calculateur sélectionne parmi les positions angulaires mémorisées les positions angulaires échantillonnées à une même période avec un nombre d’acquisitions en vigueur k et continue la sélection jusqu’à ce que le nombre d’acquisitions en vigueur k atteigne le nombre total d’acquisitions.
II faut attendre l’obtention d’un nombre total d’acquisitions pour avoir une position angulaire échantillonnée et filtrée spécifique pour qu’on la compare avec la position angulaire en vigueur afin de vérifier si le filtrage a été conforme ou non et si la position angulaire échantillonnée et filtrée diffère ou non de plus du pourcentage prédéterminé de la position angulaire en vigueur.
Avantageusement, le calcul d’une position angulaire échantillonnée ω* à un instant t s’effectue selon un peigne de Dirac avec des dents échantillonnées sur une période Ts, chaque dent valant toute une masse en vigueur de la position angulaire échantillonnée ω*, la période Ts étant égale à 1/(Fe.N), Fe étant la fréquence de tour de roue et N le nombre d’acquisitions par tour de roue, œ(kTs) étant la position angulaire au nombre d’acquisitions k en vigueur, δ le symbole d’un Dirac, ceci selon l’équation:
ω*(ί) = Σ/=() w(fcTs) ô(t — kTs)
Utiliser une représentation en Dirac de la courbe de positions angulaires échantillonnées en fonction du temps est une représentation facilitée de la courbe illustrée selon les barres dont l’extrémité libre suit le contour de la courbe.
Avantageusement, quand le nombre d’acquisitions k en vigueur n’atteint pas le nombre total d’acquisitions n, le calcul de la position angulaire échantillonnée et filtrée est poursuivi sur un plus grand nombre d’acquisitions en vigueur jusqu’à atteindre le nombre total d’acquisitions.
L’invention concerne un ensemble comprenant un calculateur et des modules de mesure associés respectivement chacun à une roue d’un véhicule automobile pour la mise en oeuvre d’un tel procédé, chaque module de mesure présentant des moyens d’émission et de réception de signaux de mesure reçus ou émis par le calculateur, le calculateur présentant, d’une part, des moyens de réception de signaux émis par chaque module de mesure et, d’autre part, des moyens de réception de signaux d’orientation représentatifs de l’orientation angulaire de chacune des roues, chaque module de mesure présentant des moyens de filtrage de la fréquence de tour de roue, remarquable en ce que le calculateur comprend des moyens de mémorisation d’un instant de réception Tr, d’une position angulaire en vigueur œr et d’une succession de positions angulaires pour au moins une roue, des moyens de sélection de positions angulaires échantillonnées à une même période dans la succession de positions angulaires, des moyens de filtrage, similaires aux moyens de filtrage du module de mesure, de la composante de fréquence de tour de roue dans les positions angulaires échantillonnées pour obtenir une position angulaire échantillonnée et filtrée et des moyens de comparaison de la position angulaire en vigueur avec la position angulaire échantillonnée et filtrée pour une validation de la comparaison d’un déphasage entre signaux de mesure reçus du module de mesure et positions angulaires respectives pour ladite au moins une roue.
L’invention concerne un véhicule automobile comprenant un calculateur, une pluralité de roues, chaque roue comprenant un module de mesure et une pluralité de modules d’antiblocage de roue avec chaque module d’antiblocage monté en regard d’une roue comprenant des moyens d’émission vers le calculateur de signaux d’orientation représentatifs de l’orientation angulaire de ladite roue, remarquable en ce que le calculateur et les modules de mesure forment un tel ensemble.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de dessus schématique d'un véhicule doté d'un système de surveillance et d'un système de sécurité active, permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,
- la figure 2 est un logigramme du traitement d’un signal d’accélération dans un module de mesure conformément à un mode de réalisation du procédé selon la présente invention,
- la figure 3 est un logigramme du traitement d’un signal de position angulaire reçu par un calculateur faisant partie d’une unité de contrôle des modules de mesure conformément au mode de réalisation du procédé selon la présente invention,
- la figure 4a montre une roue de véhicule automobile équipée d’un module de mesure tournant avec la roue et la figure 4b montre la courbe d’angle d’émission d’un signal du module de mesure obtenue lors de la rotation de la roue, un procédé selon l’invention pouvant être mis en oeuvre pour une telle roue de véhicule automobile.
A la figure 1, il est montré un véhicule V muni de quatre roues 1 à 4 et équipé d'un système de surveillance de paramètres, tels que la pression ou la température, des pneumatiques comportant des unités roues 5 à 8 en tant que modules de mesure. Fréquemment, le véhicule V est équipé d'un système de sécurité active tel qu’un système « ABS >> d’antiblocage de roues 13 à 16, 17 ou un système « ESP >> de contrôle dynamique de stabilité.
Si à la figure 1, il est montré un véhicule automobile à quatre roues 1 à 4, il est cependant à garder à l’esprit que la présente invention peut s’appliquer à un véhicule V automobile de plus de quatre roues 1 à 4, comme par exemple un camion.
De façon usuelle, le système de surveillance comporte classiquement, en premier lieu, associé à chaque roue 1 à 4, un module de mesure 5 à 8, par exemple solidarisé sur la jante de ladite roue 1 à 4 de façon à être positionné à l'intérieur de l'enveloppe du pneumatique.
Chacun de ces modules de mesure 5 à 8 intègre des capteurs dédiés à la mesure des paramètres des pneumatiques, connectés à une unité de calcul à microprocesseur reliée à un émetteur 10, dont un seul est référencé à la figure 1.
Chacun de ces modules de mesure 5 à 8 électroniques intègre également, de façon classique, des moyens de mesure 9 de la position angulaire du module de mesure 5 à 8 correspondant, dont un seul moyen de mesure est référencé à la figure 1.
De tels moyens de mesure peuvent avantageusement consister en un accéléromètre apte à fournir des signaux modulés représentatifs des valeurs de la gravité et donc de la position angulaire du boîtier électronique du module de mesure 5 à 8, dont la fréquence, égale à la fréquence de rotation des roues 1 à 4, permet, en outre, de calculer la vitesse de rotation desdites roues 1 à 4.
Le système de surveillance comprend, également, une unité centrale 11 située dans le véhicule V, comportant un calculateur sous la forme d’un microprocesseur et intégrant un récepteur 12 apte à recevoir les signaux émis par les émetteurs 10 de chacun des quatre modules de mesure 5 à 8. L’unité centrale 11 peut servir d’unité de contrôle et/ou de commande à distance mais n’est pas la seule forme de réalisation d’une unité de contrôle, l’unité de contrôle comprenant le calculateur pouvant être un téléphone portable, une tablette, un ordinateur ou un appareil électronique similaire.
Ainsi, chaque module de mesure 5 à 8 mesure au moins un paramètre de la roue 1 à 4 associée et communique avec l’unité centrale 11. Cependant chaque module de mesure 5 à 8 peut au moins communiquer avec un ou des dispositifs de contrôle et/ou de commande à distance des modules de mesure 5 à 8 autres que l’unité centrale 11, notamment un téléphone portable doté de l’application adéquate pour communiquer avec les modules de mesure 5 à 8.
Dans le cadre de la présente invention, le système « ABS » d’antiblocage de roues 13 à 16, 17 ou le système « ESP » de contrôle dynamique de stabilité, comporte quatre capteurs de vitesse de roue 13 à 16 positionnés sur le véhicule V, chacun à proximité d'une roue 1 à 4, et adaptés pour fournir, sous la forme de valeurs convertibles en valeurs angulaires, des données représentatives de l'orientation de ladite roue 1 à 4. Un module de contrôle/commande du système « ABS » d’antiblocage de roues 13 à 16 ou du système « ESP » de contrôle dynamique de stabilité est référencé 17.
Dans le système de surveillance de paramètres, tels que la pression ou la température, des pneumatiques et comportant des unités roues 5 à 8 en tant que modules de mesure, une position de chaque module de mesure 5 à 8 sur le véhicule V a été préalablement identifiée et mémorisée dans les modules de mesure 5 à 8 respectifs.
Selon l’état de la technique, il est connu que chaque module de mesure 5 à 8 équipant la roue 1 à 4 à localiser, délivre une pluralité de signaux radiofréquence transmis à des instants successifs pour des positions angulaires du module de mesure 5 à 8 décalées de valeurs angulaires déterminées par rapport à la position angulaire de transmission du premier signal, ceci vers l'unité centrale 11 du système de surveillance mais aussi vers un autre dispositif de contrôle et/ou de commande 11. II s'agit ici des emissions synchronisées à angle fixe d'un module de mesure, l'angle choisi pouvant prendre plusieurs valeurs possibles, par exemple 0°, 90, 180,270° sans que cela soit limitatif.
Un module de mesure 5 à 8 émet à angle fixe. Le diamètre de la roue 1 à 4, le caractère sinueux de la route peuvent influer sur l’émission.
Chacun de ces signaux peut comporter notamment le code d'identification du module de mesure 5 à 8 et des données représentatives de la position angulaire d'émission. L'émission de ces signaux est effectuée de façon périodique, avec une émission toutes les 15 à 20 secondes sur une durée de plusieurs minutes, par exemple de 40 x 15 s à 40 x 20 s, en vue d'une part du respect des normes radiofréquences, et d'autre part, de permettre une désynchronisation suffisante des roues 1 à 4.
En se référant à toutes les figures, la présente invention concerne un procédé d’appairage d’un module de mesure 5 à 8 avec une roue 1 à 4 d’un véhicule automobile comprenant une pluralité de roues 1 à 4, le procédé étant mis en oeuvre par un calculateur embarqué dans le véhicule. Le module de mesure 5 à 8 est monté dans l’une des roues 1 à 4 en comportant un accéléromètre ou un capteur de chocs apte à détecter une accélération radiale permettant une détermination d’un angle d’émission A de signaux de mesure successifs à destination du calculateur.
En se référant plus particulièrement à la figure 2 et à la figure 1, la détermination de l’angle d’émission A d’un signal de mesure dans un module de mesure 5 à 8 s’effectue comme suit.
Un signal physique Psign est reçu par un accéléromètre 20 et les acquisitions d’accélération radiale sont regroupées dans un module d’échantillonnage 21 avec un nombre N d’acquisitions par tour de roue 1 à 4. II est considéré une fréquence de tour de roue Fe et une fréquence d’échantillonnage Fs avec, entre les deux fréquences, la relation suivante :
Fs = Fe. N
II est effectué dans un module de filtrage 22, en tant que moyens de filtrage, un filtrage sur la fréquence de tour de roue Fe, ceci pour une extraction d’une composante gravitationnelle d’une accélération radiale à période sensiblement constante.
Ensuite, il est procédé dans le module de détection 23 à une détection de l’angle d’émission A du signal émis par le module de mesure 5 à 8.
L’échantillonnage est réalisé sur un nombre x de tours de roue 1 à 4 pour avoir un nombre total d’acquisitions n égal à Nx. S’il n’y a pas eu suffisamment de rotations de la roue 1 à 4, ce qui est référencé nox à la figure 2, il est retourné avant le module d’échantillonnage 21 pour continuer les acquisitions.
S’il n’y a pas eu de détection possible, ce qui est référencé NDA à la figure 2, il est retourné avant le module d’échantillonnage 21 pour reprendre les acquisitions, avantageusement en réalisant un nouvel échantillonnage.
S’il y a eu une détection possible, l’émetteur 10 du module de mesure 5 à 8 envoie vers un calculateur de l’unité centrale référencée 11 à la figure 1 ou une autre unité de contrôle et/ou de commande pouvant se trouver à l’extérieur du véhicule automobile le résultat de cette détection consistant en un angle d’émission A, une fréquence de tour de roue Fe et un nombre total d’acquisitions n.
Le module de mesure 5 à 8, pour la détermination de l’angle d’émission A, effectue donc premièrement, un échantillonnage d’un nombre d’acquisitions d’accélérations radiales en fonction du temps par tour de roue N, l’échantillonnage étant répété pour un nombre x de tours de roue 1 à 4 consécutifs pour donner un nombre total d’acquisitions n. Ensuite, deuxièmement, le module de mesure 5 à 8 effectue un filtrage 22 de la fréquence de tour de roue Fe pour une extraction d’une composante gravitationnelle d’une accélération radiale sur le nombre total d’acquisitions n. Enfin, troisièmement, le module de mesure 5 à 8 effectue un calcul d’une valeur d’angle d’émission A en vigueur à partir de la composante gravitationnelle extraite.
En se référant aux figures 1 et 3, qui concerne le calculateur de l’unité centrale référencée 11 à la figure 1, un signal physique Psign WSS est reçu par un capteur de vitesse de roue, à la figures référencée 13 mais qui aurait pu aussi être référencé 14 à 16, des positions angulaires œ(t) précédentes étant préalablement mémorisées dans un module de stockage 24 d’acquisitions d’accélération radiale.
L’unité centrale référencée 11 à la figure 1 reçoit aussi du module de mesure 5 à 8 les mesures d’angle d’émission A, de fréquence de roue Fe et de nombre total d’acquisitions n.
De manière classique, l’unité centrale 11 reçoit donc, parallèlement et périodiquement, des signaux d’orientation représentatifs d’une position angulaire œr de chacune des roues 1 à 4 et effectuant une comparaison d’un déphasage entre les angles d’émission A des signaux de mesure reçus du module de mesure 5 à 8 et des positions angulaires œr respectives pour chacune des roues 1 à 4. Le calculateur de l’unité centrale 11 effectue pour chaque roue 1 à 4 un calcul d'un appairage du module de mesure 5 à 8 avec la roue 1 à 4 dont les positions angulaires œr affichent un déphasage constant avec les angles d’émission A de plusieurs signaux de mesure reçus du même module de mesure.
Comme précédemment mentionné la valeur de fréquence de tour de roue Fe et le nombre total d’acquisitions n sont envoyés dans le signal de mesure en plus de la valeur d’angle d’émission A en vigueur vers le calculateur, le calculateur ayant mémorisé un instant de réception Tr et une position angulaire en vigueur œr pour au moins une roue 1 à 4.
La constatation à la base de la présente invention est que les valeurs des angles d’émission A calculés peuvent avoir été faussées par le filtrage 22 effectué dans le module de mesure 5 à 8.
Le calculateur de l’unité centrale 11 a aussi préalablement mémorisé dans le module de stockage 24 une succession de positions angulaires ω(1) pour ladite au moins une roue 1 à 4. Parmi la succession de positions angulaires mémorisées œ(t), le calculateur de l’unité centrale 11 sélectionne dans un module de sélection 25 les positions angulaires échantillonnées œ*(t) à une même période Ts égale à l’inverse de la fréquence de tour Fe de roue multipliée par le nombre d’acquisitions d’accélérations radiales en fonction du temps par tour de roue N.
Un filtrage 22a de la valeur de fréquence de tour de roue Fe, composante des positions angulaires échantillonnées œ*(t), similaire au filtrage 22 effectué dans le module de mesure 5 à 8 est mis en œuvre afin d’obtenir une courbe de positions angulaires échantillonnées et filtrées dont on tire une position angulaire échantillonnée et filtrée ω(η) obtenue après n échantillons ou position angulaire échantillonnée et filtrée spécifique pour n échantillons représentant un nombre d’échantillonnage total par tour de roue que multiplie le nombre de tours de roue.
La position angulaire échantillonnée et filtrée ω(η) spécifique pour un nombre total d’échantillons n est alors comparée avec la position angulaire en vigueur œr, ceci dans un module de comparaison 26. Quand la position angulaire échantillonnée et filtrée ω(η) associée à ladite au moins une roue 1 à 4 ne diffère que de moins d’un pourcentage prédéterminé expérimentalement de la position angulaire en vigueur œr, la comparaison d’un déphasage entre les angles d’émission A des signaux de mesure reçus du module de mesure 5 à 8 et des positions angulaires œr respectives pour ladite au moins une roue 1 à 4 est validée.
II est alors estimé que l’angle d’émission A ainsi filtré dans le module de mesure 5 à 8 n’a pas été faussé par ce filtrage, étant donné qu’une comparaison a donné la position angulaire échantillonnée et filtrée ω(η) sensiblement égale à la position angulaire en vigueur œr.
Le pourcentage précédemment mentionné, déterminé expérimentalement par essais de routine, peut être égal à environ 1%, ce qui n’est pas limitatif.
Le calculateur de l’unité centrale 11 peut sélectionner dans le module de sélection 25 parmi les positions angulaires mémorisées œ(t) les positions angulaires échantillonnées œ*(t) à une même période Ts avec un nombre d’acquisitions en vigueur k. La sélection continue avec augmentation du nombre d’acquisitions en vigueur jusqu’à ce que le nombre d’acquisitions en vigueur k atteigne le nombre total d’acquisitions n.
En effet, s’il n’y a pas eu suffisamment d’acquisitions de positions angulaires œ*(t), ce qui est référencé noN à la figures, il est retourné avant le module de sélection 25 pour continuer les acquisitions pour l’échantillonnage.
Ce procédé peut être mis en oeuvre pour chacune des roues 1 à 4 ou spécifiquement pour la roue 1 à 4 déjà appairée avec ledit module de mesure 5 à 8, l’unité de contrôle et son calculateur ayant détecté précédemment pour cette roue 1 à 4 et ce module de mesure 5 à 8 présentant des positions angulaires œr affichant un déphasage constant avec les angles d’émission de plusieurs signaux de mesure reçus du même module de mesure du module de mesure 5 à 8.
La fréquence de tour de roue Fe est calculée par l’équation suivante :
Z étant l’accélération radiale et R étant le rayon de la roue 1 à 4.
En se référant aux figures 4a et 4b et à la figure 1, l’accélération radiale Z peut être obtenue selon l’équation suivante :
Z = R-ω2 + g.sin(œ.(t - to)+ φ) + y.cos(œ.(t - to )+ φ) g étant la gravité, t le temps, ω la vitesse de rotation de la roue 1 à 4, to le temps initial, γ étant une composante d’accélération tangentielle et Φ un déphasage, le produit R-ω2 étant la composante centrifuge, g.sin(œ.(t - t0)+ φ) la composante gravitationnelle, y.cos(œ.(t - t0)+ φ) étant la composante d’accélération longitudinale, la composante gravitationnelle étant extraite lors du filtrage 22 de la fréquence de tour de roue Fe.
La figure 4a montre une roue de véhicule automobile d’un rayon R avec un module de mesure placée dans différentes positions B à E pendant la rotation de la roue avec une vitesse angulaire ω. La référence g représente la gravité, γ une composante tangentielle de l’accélération et Z la composante radiale de l’accélération.
La figure 4b montre la courbe d’accélération Z en fonction d’un temps t sensiblement sinusoïdale obtenue lors des rotations successives de la roue du véhicule automobile avec signalement sur la courbe des positions B à E montrées à la figure 4a. Une composante centrifuge Rœ2 nécessite d’être filtrée sur cette courbe pour obtenir une sinusoïde représentant une extraction d’une composante gravitationnelle d’une accélération radiale. Ceci est fait par le module de filtrage 22 dans le module de mesure. Il est corrigé ou éliminé la composante statique ou centrifuge R.œ2 de l'accélération radiale Z. Donc le signal gravitationnel et longitudinal résultant est recentré sur 0.
En se référant à nouveau à la figure 3, le calcul d’une position angulaire échantillonnée œ*(t) à un instant t s’effectue selon une distribution périodique en peigne de Dirac de période Ts. Chaque dent du peigne ou Dirac présente une valeur infinie en 0, et la valeur zéro partout ailleurs. Si t-kTs = 0, alors le dirac ô(t - kTsj= 1; mais si t - kTs est different de 0 alors le Dirac 5(t - kTs) = 0. Du coup si on multiplie une fonction avec un Dirac de période Ts, on ne récupère en sortie que les points de la fonction ou t est multiple de Ts, ce qui est la réalité avec un échantilloneur.
La position angulaire échantillonnée œ*(t) est donnée selon l’équation suivante, la période Ts étant égale à 1/Fe.N, avec œ(kTs) étant la position angulaire au nombre d’acquisitions k, δ étant le symbole du Dirac, ceci selon l’équation:
n co'U) = ùj(kTs) S(t — kTs) k=0
Avec un peigne de Dirac, un échantillon œ(t) est retenu quand (t - kTs) = 0, soit pour toutes les valeurs t de périodicité Ts (1xTs, 2xTs, 3xTs... nxTs).
Il est ainsi obtenu une suite de traits verticaux de différentes hauteurs dont les sommets respectifs définissent un contour d’une courbe, dans le cas présent une sinusoïde.
Quand le nombre d’acquisitions en vigueur k n’atteint pas le nombre total d’acquisitions n, le calcul de position angulaire échantillonnée œ*(t) est poursuivi sur un plus grand nombre d’acquisitions en vigueur jusqu’à atteindre le nombre total d’acquisitions n.
Au début de la période d’échantillonnage, soit T0, le nombre d’acquisitions en vigueur k est égal à 0 et l’instant d’échantillonnage en vigueur est l’instant de départ soit t égal à 0.
A la fin de la période d’échantillonnage, soit Τη, n étant le nombre total d’acquisitions, n étant égal au nombre d’acquisitions N pendant un tour de roue 1 à 4 se répétant x fois, le nombre d’acquisitions k est égal à n et le temps d’échantillonnage en vigueur est l’instant final soit t = n. Ts avec Ts = 1/Fe.N, Fe étant la fréquence de rotation de la roue 1 à 4, Ts étant la période d’un échantillonnage.
Il existe une relation entre, d’une part, le début de la période d’échantillonnage TO et, d’autre part, en fonction de l’instant de réception Tr du signal envoyé par le module de mesure, le nombre total d’acquisitions n et de la période d’échantillonnage Ts selon l’équation :
TO = Tr - nTS
En se référant à toutes les figures, l’invention concerne un ensemble d’un calculateur, avantageusement intégré dans une unité centrale 11 embarqué dans le véhicule automobile, mais pouvant être associé à un téléphone portable, une tablette ou un ordinateur et de modules de mesure associés respectivement à une roue 1 à 4 d’un véhicule automobile pour la mise en oeuvre du procédé tel que précédemment décrit.
Chaque module de mesure 5 à 8 présentant des moyens d’émission 10 et de réception de signaux de mesure reçus ou émis par le calculateur, le calculateur présentant, d’une part, des moyens d’émission et de réception 12 de signaux reçus ou émis par chaque module de mesure 5 à 8 et, d’autre part, des moyens de réception de signaux d’orientation représentatifs de l’orientation angulaire de chacune des roues 1 à 4, chaque module de mesure 5 à 8 présentant des moyens de filtrage 22 de la fréquence de tour de roue Fe.
Selon l’invention, le calculateur comprend des moyens de mémorisation d’un instant de réception Tr d’un signal en provenance d’un module de mesure 5 à 8 ou de chaque module de mesure 5 à 8, d’une position angulaire en vigueur œr donné par un système de mesure de position angulaire de chaque roue 1 à 4 comme un système «ABS» d’antiblocage de roues 13 à 16, 17 ou un système «ESP» de contrôle dynamique de stabilité.
Le calculateur peut ainsi conserver dans ses moyens de mémorisation ou de moyens de stockage 24 une succession de positions angulaires préalables pour au moins une roue 1 à 4. Le calculateur comprend des moyens de sélection de positions angulaires échantillonnées œ*(t) à une même période Ts dans la succession de positions angulaires œ(t).
Le calculateur comprend des moyens de filtrage 22a, similaires aux moyens de filtrage du module de filtrage 22 du module de mesure 5 à 8, de la composante de fréquence de tour de roue Fe dans les positions angulaires échantillonnées œ*(t) pour obtenir une position angulaire échantillonnée et filtrée ω(η) obtenue pour le nombre total n d’acquisitions.
Le filtrage 22a de la composante de fréquence de tour de roue Fe dans les positions angulaires échantillonnées œ*(t) permet d’obtenir une position angulaire échantillonnée et filtrée ω(η) pour le nombre total n d’acquisitions.
Le calculateur comprend des moyens de comparaison de la position angulaire en vigueur œr avec la position angulaire échantillonnée et filtrée ω(η) pour une validation de la comparaison d’un déphasage entre signaux de mesure reçus du module de mesure 5 à 8 et positions angulaires œr respectives pour ladite au moins une roue 1 à 4.
L’invention concerne un véhicule automobile comprenant un calculateur, une pluralité de roues 1 à 4, chaque roue 1 à 4 comprenant un module de mesure 5 à 8, et 10 une pluralité de modules d’antiblocage 13 à 16 de roue avec chaque module d’antiblocage 13 à 16 monté en regard d’une roue1à4 comprenant des moyens d’émission vers le calculateur de signaux d’orientation œr représentatifs de l’orientation angulaire de ladite roue 1 à 4, le calculateur et les modules de mesure formant un ensemble tel que décrit précédemment.
Claims (10)
1. Procédé d’appairage d’un module de mesure (5 à 8) avec une roue (1 à 4) d’un véhicule automobile comprenant une pluralité de roues (1 à 4), le procédé étant mis en oeuvre par un calculateur, le module de mesure (5 à 8) étant monté dans l’une des roues (1 à 4) en comportant un accéléromètre ou un capteur de chocs permettant une détermination d’un angle d’émission (A) de signaux de mesure successifs à destination du calculateur recevant, parallèlement et périodiquement, des signaux d’orientation représentatifs d’une position angulaire (œr) de chacune des roues (1 à 4) et effectuant une comparaison d’un déphasage entre les angles d’émission (A) des signaux de mesure reçus du module de mesure (5 à 8) et des positions angulaires (œr) respectives pour chacune des roues (1 à 4), le calculateur effectuant pour chaque roue (1 à 4) un appairage du module de mesure (5 à 8) avec la roue (1 à 4) dont les positions angulaires (œr) affichent un déphasage constant avec les angles d’émission (A) de plusieurs signaux de mesure reçus du même module de mesure, le module de mesure (5 à 8), pour la détermination de l’angle d’émission (A), effectuant :
• premièrement, un échantillonnage d’un nombre d’acquisitions d’accélérations radiales en fonction du temps par tour de roue (N), l’échantillonnage étant répété pour un nombre x de tours de roue (1 à 4) consécutifs pour donner un nombre total d’acquisitions (n), • deuxièmement, un filtrage (22) de la fréquence de tour de roue pour une extraction d’une composante gravitationnelle d’une accélération radiale sur le nombre total d’acquisitions (n) et, • troisièmement, un calcul d’une valeur d’angle d’émission (A) en vigueur à partir de la composante gravitationnelle extraite, caractérisé en ce que la valeur de fréquence de tour de roue et le nombre total d’acquisitions (n) sont envoyés dans le signal de mesure en plus de la valeur d’angle d’émission (A) en vigueur vers le calculateur, le calculateur ayant mémorisé un instant de réception (Tr) et une position angulaire (œr) en vigueur pour au moins une roue (1 à 4) en ayant aussi préalablement mémorisé une succession de positions angulaires (œ(t)) pour ladite au moins une roue (1 à 4) et, parmi la succession de positions angulaires mémorisées (œ(t)), le calculateur sélectionne les positions angulaires échantillonnées (œ*(t)) à une même période (Ts) égale à l’inverse de la fréquence de tour (Fe) de roue multipliée par le nombre d’acquisitions d’accélérations radiales en fonction du temps par tour de roue (N), les positions angulaires sélectionnées (œ*(t)) étant filtrées par un filtre (22a) dont la fréquence de coupure est la fréquence de rotation de la roue, similaire au filtrage (22) effectué dans le module de mesure (5 à 8), étant mis en oeuvre afin d’obtenir une courbe de positions angulaires échantillonnées et filtrées dont on tire une position angulaire échantillonnée et filtrée (ω(η)) obtenue après n échantillons, alors comparée avec la position angulaire (œr) en vigueur, et, quand la position angulaire échantillonnée et filtrée (ω(η)) associée à ladite au moins une roue (1 à 4) ne diffère que de moins d’un pourcentage prédéterminé expérimentalement de la position angulaire (œr) en vigueur, la comparaison d’un déphasage entre les angles d’émission (A) des signaux de mesure reçus du module de mesure (5 à 8) et des positions angulaires (œr) respectives pour ladite au moins une roue (1 à 4) est validée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé est mis en oeuvre pour chacune des roues (1 à 4).
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé est mis en oeuvre pour la roue (1 à 4) préalablement appairée avec ledit module de mesure (5 à 8) pour laquelle les positions angulaires (œr) affichent un déphasage constant avec les angles d’émission de plusieurs signaux de mesure reçus dudit module de mesure (5 à 8).
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence de tour de roue (Fe) est calculée par l’équation suivante :
Z étant l’accélération radiale et R étant le rayon de la roue (1 à 4).
5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’accélération radiale Z est obtenue selon l’équation suivante :
Z = R.co2 + g.sin(œ.(t - to ) + φ) + y.cos(œ.(t - to ) + φ) g étant la gravité, t le temps, ω la vitesse de rotation de la roue (1 à 4), to le temps initial, γ étant une composante d’accélération tangentielle et Φ un déphasage, le produit R.co2 étant la composante centrifuge, g.sin(œ.(t - t0) + φ) la composante gravitationnelle, y.cos(œ.(t - to ) + φ) étant la composante d’accélération longitudinale, la composante gravitationnelle étant extraite du signal lors du filtrage (22) de la fréquence de tour de roue.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calculateur sélectionne parmi les positions angulaires mémorisées (œ(t)) les positions angulaires échantillonnées à une même période Ts avec un nombre d’acquisitions en vigueur k et continue la sélection jusqu’à ce que le nombre d’acquisitions en vigueur k atteigne le nombre total d’acquisitions (n).
7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le calcul de la courbe d’une position angulaire échantillonnée (œ*(t)) à un instant t s’effectue selon un peigne de Dirac avec des dents échantillonnées sur une période Ts, chaque dent valant toute une masse en vigueur de la position angulaire échantillonnée (œ*(t)), la période Ts étant égale à 1/Fe.N, Fe étant la fréquence de tour de roue et N le nombre d’acquisitions par tour de roue, œ(kTs) étant la position angulaire au nombre d’acquisitions k en vigueur, δ étant la représentation d’un Dirac, ceci selon l’équation:
n a>*(t) = ô(t — kTs) k=0
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, quand le nombre d’acquisitions k en vigueur n’atteint pas le nombre total d’acquisitions (n), le calcul de position angulaire échantillonnée et filtrée (ω*(ί)) est poursuivi sur un plus grand nombre d’acquisitions en vigueur jusqu’à atteindre le nombre total d’acquisitions (n).
9. Ensemble d’un calculateur et de modules de mesure (5 à 8) associés respectivement à une roue (1 à 4) d’un véhicule automobile pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque module de mesure (5 à 8) présentant des moyens d’émission (10) et de réception de signaux de mesure reçus ou émis par le calculateur, le calculateur présentant, d’une part, des moyens de réception (12) de signaux émis par chaque module de mesure (5 à 8) et, d’autre part, des moyens de réception de signaux d’orientation représentatifs de l’orientation angulaire de chacune des roues (1 à 4), chaque module de mesure (5 à 8) présentant des moyens de filtrage (22) de la fréquence de tour de roue (Fe) pour une extraction d’une composante gravitationnelle d’une accélération radiale sur le nombre total d’acquisitions (n), caractérisé en ce que le calculateur comprend des moyens de mémorisation d’un instant de réception (Tr), d’une position angulaire (œr) en vigueur et d’une succession de positions angulaires (ω(ΐ)) pour au moins une roue (1 à 4), des moyens de sélection de positions angulaires échantillonnées (œ*(t)) à une même période (Ts) dans la succession de positions angulaires (œ(t)), des moyens de filtrage (22a), similaires aux moyens de filtrage (22) du module de mesure (5 à 8), de la composante de fréquence de tour de roue (Fe) dans les positions angulaires échantillonnées (œ*(t)) pour obtenir une position angulaire échantillonnée et filtrée (ω(η)) et des moyens de comparaison de la position angulaire (œr) en vigueur avec la position angulaire échantillonnée et filtrée (ω(η)) pour une validation de la comparaison d’un déphasage entre signaux de mesure reçus du module de mesure (5 à 8) et positions angulaires (œr) respectives pour ladite au moins une roue (1 à 4).
10. Véhicule automobile comprenant un calculateur, une pluralité de roues (1 à 4), 5 chaque roue (1 à 4) comprenant un module de mesure (5 à 8), et une pluralité de modules d’antiblocage (13 à 16) de roue avec chaque module d’antiblocage (13 à 16) monté en regard d’une roue (1 à 4) comprenant des moyens d’émission vers le calculateur de signaux d’orientation (œr) représentatifs de l’orientation angulaire de ladite roue (1 à 4), caractérisé en ce que le calculateur et les modules de mesure (5 à 8) 10 forment un ensemble selon la revendication précédente.
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2019
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