FR3095510A1

FR3095510A1 - Procédé d’estimation d’un index représentatif du comportement frictionnel d’un véhicule sur une route

Info

Publication number: FR3095510A1
Application number: FR1904265A
Authority: FR
Inventors: Simon PIRIOU; Andrea Laruelo; Anaïs GOURSOLLE
Original assignee: Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2039-04-23
Also published as: FR3095510B1; CA3079339A1; US20200339130A1; US11453400B2

Abstract

L’invention concerne un procédé pour estimer une valeur représentative du comportement frictionnel d’un véhicule circulant sur un segment routier, caractérisé en ce qu’il comprend des étapes de réception (200) de paramètres de fonctionnement d’un véhicule comprenant au moins, une vitesse angulaire d’une roue motrice, une vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule, et une caractéristique dynamique du véhicule ; de calcul (201) d’un premier rapport entre la vitesse angulaire d’une roue motrice et la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises lorsque le véhicule se déplace sensiblement en ligne droite à une vitesse supérieure ou égale à un premier seuil prédéterminé ; de détermination (202), à partir des paramètres de fonctionnement reçus, d’un second rapport entre le rayon de la roue motrice et le rayon de la roue libre ; de détermination (203) d’un taux de glissement à partir d’un produit entre le premier et le second rapport déterminés ; et d’obtention (204) d’une valeur représentative du comportement frictionnel du véhicule par normalisation du taux de glissement déterminé à partir d’au moins la caractéristique dynamique du véhicule. Figure 2.

Description

Procédé d’estimation d’un index représentatif du comportement frictionnel d’un véhicule sur un route

L’invention concerne en général l’évaluation de caractéristiques de contact d’un véhicule avec la chaussée. Elle vise en particulier un procédé d’estimation d’un indice représentatif du comportement frictionnel d’un véhicule sur une route.

Art antérieur

Les pneus sont les seuls éléments de contact entre un véhicule et la chaussée, et représentent par conséquent un facteur prépondérant dans le comportement dynamique et la sécurité d’un véhicule. En particulier, les caractéristiques de friction entre un véhicule et la chaussée sont des données déterminantes pour estimer le comportement dynamique d’un véhicule. Connaître le comportement frictionnel d’un véhicule est particulièrement utile pour améliorer l’efficacité de dispositifs tels que l’ABS (Anti-lock system), l’ESP (Electronic Stability Program), ou encore le TCS (Traction Control System). En effet, ces systèmes fonctionnent généralement selon une configuration prédéfinie qui n’est pas toujours adaptée aux caractéristiques particulières d’un véhicule, des pneus dont il est équipé, ou de la route sur laquelle il circule.

En raison de la pertinence de ce paramètre, il existe des initiatives pour construire des cartes de friction par segment routier. Ainsi, un véhicule connecté peut obtenir une caractéristique frictionnelle du segment routier sur lequel il circule. Toutefois, le comportement frictionnel d’un véhicule ne résulte pas seulement des caractéristiques de la chaussée, mais il dépend aussi des caractéristiques du véhicule comme le type des pneus dont il est équipé, leur état d’usure ou leur pression de gonflage. Ainsi, sur un même segment routier, différents véhicules ne bénéficieront pas des mêmes conditions d’adhérence. Il existe donc un besoin pour déterminer le comportement frictionnel d’un véhicule particulier sur un segment routier.

EP 2876413 B1 divulgue une méthode pour comparer le comportement frictionnel de différents véhicules. Selon cette méthode, les véhicules spatialement proches les uns des autres transmettent à un serveur des valeurs de friction pneu-route. La méthode tire parti du fait que les véhicules étant proches les uns des autres bénéficient des mêmes conditions de route. Ainsi, les écarts de valeurs de friction constatés sont attribuables aux caractéristiques de ces véhicules. Toutefois, la méthode de EP 2876413 B1 nécessite que tous les véhicules entre lesquels on souhaite comparer le comportement frictionnel mettent en œuvre un algorithme de détermination de friction. Or, ces algorithmes sont particulièrement complexes et nécessitent des capteurs additionnels.

C’est pourquoi il existe un besoin pour une solution permettant d’estimer le comportement frictionnel d’un véhicule particulier, sans qu’il soit nécessaire d’équiper ce dernier de capteurs spécifiques ou qu’il mette en œuvre un algorithme de calcul de friction complexe.

A cet effet, l’invention concerne un procédé pour estimer une valeur représentative du comportement frictionnel d’un véhicule circulant sur un segment routier. Le procédé est remarquable en ce qu’il comprend les étapes suivantes :

Réception de paramètres de fonctionnement d’un véhicule comprenant au moins, une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice, une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule, et une caractéristique dynamique du véhicule,
Calcul d’un premier rapport entre la valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice et la valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises sur une première fenêtre temporelle durant laquelle le véhicule se déplace sensiblement en ligne droite à une vitesse supérieure à un seuil prédéterminé,
Détermination, à partir des paramètres de fonctionnement reçus, d’un second rapport entre le rayon d’une roue motrice et le rayon d’une roue libre,
Détermination d’un taux de glissement à partir d’un produit entre le premier et le second rapport déterminés,
Obtention d’une valeur représentative du comportement frictionnel du véhicule par normalisation du taux de glissement déterminé à partir d’au moins la caractéristique dynamique du véhicule,

Il est ainsi proposé de calculer un rapport entre la vitesse de rotation d’une roue motrice et d’une roue non motrice d’un véhicule. La différence de vitesse de rotation entre une roue motrice et une roue libre d’un même véhicule peut être due au glissement de la roue motrice sur la chaussée. En effet, le couple moteur transmis à la roue motrice engendre des micro-glissements de la roue sur la chaussée. La roue libre quant à elle n’est pas affectée par ces micro-glissements. Il en résulte une vitesse de rotation supérieure de la roue motrice par rapport à la roue libre. Cette différence de vitesse dépend des conditions de friction du pneu sur la route.

Toutefois, une différence de rayon entre les roues peut également engendrer une différence de vitesse de rotation, une roue de faible rayon ayant une vitesse angulaire supérieure à une roue de rayon plus grand pour une vitesse de véhicule donnée. Or, on sait que les pneus qui équipent les roues motrices s’usent plus rapidement que les roues libres. Par conséquent, elles ont tendance à avoir un rayon plus faible que ces dernières.

Afin d’isoler l’influence des micro glissements sur la différence de vitesse de rotation des roues, il est proposé de prendre en compte un rapport entre la taille de la roue motrice et la taille de la roue libre.

En outre, pour écarter d’autres facteurs qui pourraient être responsables d’une différence de vitesse de rotation entre une roue motrice et une roue libre d’un véhicule, les valeurs représentatives des vitesses angulaires des roues sont acquises lors d’un déplacement du véhicule sensiblement rectiligne, c’est-à-dire sans virage significatif, et sur une route sans pente significative. De telles conditions de circulation sont fréquentes pour un véhicule, ce qui facilite l’obtention d’une valeur représentative des conditions de friction entre le véhicule et la chaussée.

En variante, la valeur représentative d’une vitesse angulaire d’une roue peut être une moyenne des vitesses angulaires des roues appartenant à un même train (avant ou arrière).

De préférence, la roue libre et la roue motrice considérées sont positionnées du même côté d’un véhicule. De cette façon, la différence de vitesse mesurée entre les roues ne dépend pas de la trajectoire du véhicule lorsque celle-ci n’est pas rectiligne.

Les micro-glissements constatés sur les roues motrices dépendent en outre de la vitesse de déplacement du véhicule. En effet, plus une roue motrice tourne vite, plus elle est susceptible de glisser sur la route. A l’inverse, une vitesse faible donnera lieu à moins de micro glissement. Ainsi, il est proposé de calculer un rapport entre les vitesses de rotation des roues motrices et des roues libres lorsque la vitesse est supérieure à un seuil prédéterminé au-dessus duquel des micro glissements sont susceptibles de se produire. Des tests ont montré que lorsque la vitesse du véhicule est supérieure à 35km/h, les micro glissements sont particulièrement représentatifs des conditions de friction.

Le taux de glissement déterminé dépend de nombreux paramètres et n’est pas constant. Afin de permettre une comparaison entre des taux de glissements calculés pour différents véhicules, il est proposé de normaliser le taux de glissement déterminée à parti d’une caractéristique dynamique du véhicule.

De cette façon, le procédé permet d’étudier l’évolution du taux de micro-glissement dans diverses conditions dynamiques du véhicule afin de déterminer, par régression linéaire, un index indépendant de ces conditions dynamiques.

Le procédé permet ainsi l’obtention d’un indice de glissement à partir de paramètres de fonctionnement disponibles sur la plupart des véhicules.

L’indice représentatif du comportement frictionnel déterminé selon le procédé dépend de trois principaux facteurs : le véhicule (pneus, suspensions, …), la surface de la route, et la météo. Ainsi, en connaissant une valeur d’indice et deux des trois facteurs, il est possible d’inférer une caractéristique du troisième facteur. Par exemple, pour un indice établi avec une météo et un segment de route donné, il est possible de comparer le comportement frictionnel de différents véhicules. Selon un autre exemple, pour un segment de route particulier et un véhicule particulier, une variation de l’indice peut être associée à une variation des conditions météo. Selon encore un autre exemple, pour un véhicule et une météo donnée, une variation de l’indice sera caractéristique de la surface de la route sur laquelle le véhicule circule.

Selon une réalisation particulière, le procédé est tel que le premier seuil prédéterminé est une vitesse du véhicule au-delà de laquelle des micro-glissements d’une roue motrice sur la chaussée sont susceptibles de se produire.

Une telle disposition permet d’assurer que la différence des vitesses angulaires constatées entre une roue motrice et une roue libre est corrélée au moins à une caractéristique de friction du véhicule et de la chaussée.

Selon un mode de réalisation particulier, le procédé est tel que la caractéristique dynamique à partir de laquelle est normalisé le taux de glissement comprend une valeur représentative d’une accélération longitudinale et d’une vitesse du véhicule.

La vitesse et l’accélération longitudinale, en l’absence de virage et de freinage significatifs, permet de caractériser la manœuvre réalisée sur la fenêtre temporelle considérée. Il est ainsi possible d’obtenir une valeur représentative du comportement frictionnel d’un véhicule qui soit indépendante d’une manœuvre particulière du véhicule.

Selon un mode de réalisation particulier, le procédé est tel que la caractéristique dynamique utilisée pour l’étape de normalisation comprend une valeur de couple à la roue motrice.

Les frottements entre les pneus et la route sont très corrélés avec les forces appliquées aux roues motrices d’un véhicule. Il est ainsi possible d’obtenir une valeur représentative du comportement frictionnel d’un véhicule qui soit indépendante d’une force particulière appliquées aux roues du véhicule.

Selon une réalisation particulière le procédé est tel que le rapport entre le rayon d’une roue motrice et le rayon d’une roue libre est obtenu par calcul d’un rapport entre une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice et une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises sur une seconde fenêtre temporelle au cours de laquelle le véhicule se déplace en ligne droite à une vitesse constante inférieure à second un seuil prédéterminé.

Le taux de glissement d’une roue motrice sur la chaussée est fonction de la vitesse de déplacement du véhicule. Ainsi, lorsque le véhicule se déplace à faible vitesse, par exemple une vitesse inférieure à 30 km/h, il n’y a pas de micro glissements de la roue motrice sur la chaussée. La différence de vitesse de rotation des roues est alors uniquement due à une différence de rayon entre la roue motrice et la roue libre considérées. Ainsi, en calculant un rapport entre les vitesses de rotation d’une roue motrice et d’une roue libre à faible vitesse, le procédé permet d’obtenir un rapport entre le rayon d’une roue motrice et le rayon d’une roue libre.

Dans un mode de réalisation particulier, le second seuil prédéterminé est une vitesse du véhicule au-dessous de laquelle des micro-glissements entre d’une roue motrice sur la chaussée sont susceptibles de ne pas se produire.

Le second seuil prédéterminé correspond ici à une vitesse à laquelle les micros-glissement entre une roue motrice et la route sont nuls ou négligeables. Des tests ont montré qu’a une vitesse de véhicule inférieure à 30 km/h les micro-glissements entre le pneu et la chaussés sont nuls ou négligeables.

Ainsi, dans de telles conditions, les différentes de vitesses constatées entre une roue motrice et une roue libre d’un véhicule ne peuvent être dues qu’à une différence de rayon des roues.

Selon une réalisation particulière le procédé est tel que le rapport entre le rayon d’une roue motrice et le rayon d’une roue libre est obtenu par :

Calcul d’un premier rapport entre une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice et une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises lorsque le véhicule circule à une première vitesse,
Calcul d’au moins un deuxième rapport entre une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice et une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises lorsque le véhicule circule à une deuxième vitesse, et
Obtention d’un rapport entre le rayon de roue motrice et le rayon de la roue libre par détermination de l’ordonnée à l’origine d’une droite obtenue par régression linéaire à partir des premier et au moins un second rapports calculés.

La différence de vitesse de rotation d’une roue motrice et d’une roue libre d’un véhicule est due à la différence de rayon des roues, et aux micro-glissements entre la roue motrice et la chaussée. L’impact de la différence de rayon des roues est constant, alors que la part due aux micro-glissements varie selon la vitesse du véhicule. Ainsi, à faible vitesse, la part des micro-glissements dans la différence de vitesse constatée est nulle ou négligeable. A partir d’un calcul de rapport de vitesse de rotation entre une roue motrice et une roue libre pour différentes vitesses du véhicule, le serveur estime le rapport de vitesse de rotation d’une roue motrice et d’une roue libre à vitesse faible, vitesse à laquelle l’impact des micro glissements est négligeable.

Une telle disposition permet d’estimer le rapport de rayon des roues dans des conditions de circulations se présentant fréquemment.

Dans un mode particulier de réalisation, les valeurs représentatives de la vitesse angulaire d’une roue sont des signaux relatifs à la position d’une roue codeuse d’un capteur ABS.

La plupart des véhicules en circulation sont équipés d’une capteur ABS permettant d’obtenir une vitesse de rotation des roues. Pour cela, les systèmes ABS mettent en œuvre une roue codeuse ou une roue crantée et un capteur configuré pour générer des impulsions lorsque la roue tourne. Le nombre d’impulsions par seconde est représentatif de la vitesse angulaire de la roue. Il est avantageux d’utiliser un tel signal, car il est disponible de manière classique sur les bus de communication des véhicules, et qu’il s’agit d’un signal généralement moins filtré que d’autre signaux tels que le nombre de tours de roue par minutes (RPM). La précision est donc améliorée.

Selon un autre aspect, l’invention concerne un dispositif d’estimation d’une valeur représentative du comportement frictionnel d’un véhicule circulant sur un réseau routier, le dispositif comprenant une mémoire et un processeur configuré par des instructions enregistrées dans la mémoire et configurées pour mettre en œuvre des étapes de :

Réception de paramètres de fonctionnement d’un véhicule comprenant au moins, une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice, une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule, et une caractéristique dynamique du véhicule,
Calcul d’un premier rapport entre la valeur représentative de la vitesse angulaire de la roue motrice et valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises sur une première fenêtre temporelle durant laquelle le véhicule se déplace en ligne droite à une vitesse supérieure à un seuil prédéterminé,
Détermination, à partir des paramètres de fonctionnement reçus, d’un second rapport entre le rayon de la roue motrice et le rayon de la roue libre,
Détermination d’un taux de glissement à partir d’un produit entre le premier et le second rapport déterminés, et
Obtention d’une valeur représentative du comportement frictionnel du véhicule par normalisation du taux de glissement déterminé à partir d’au moins une caractéristique dynamique du véhicule acquise sur une seconde fenêtre temporelle.

L’invention concerne aussi un serveur comprenant un dispositif d’estimation tel que décrit ci-avant.

Selon encore un autre aspect, l’invention concerne un support d’information comportant des instructions de programme d’ordinateur configurées pour mettre en œuvre les étapes d’un procédé d’estimation tel que décrit précédemment, lorsque les instructions sont exécutées par un processeur.

Le support d'information peut être un support d'information non transitoire tel qu'un disque dur, une mémoire flash, ou un disque optique par exemple.

Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker des instructions. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, RAM, PROM, EPROM, un CD ROM ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple un disque dur.

D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens.

Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.

Les différents modes ou caractéristiques de réalisation précités peuvent être ajoutés indépendamment ou en combinaison les uns avec les autres, aux étapes du procédé de synchronisation. Les serveurs, terminaux et dispositifs présentent au moins des avantages analogues à ceux conférés par le procédé auquel ils se rapportent.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :

la figure 1 représente un environnement adapté pour mettre en œuvre le procédé en question selon un mode de réalisation particulier,

la figure 2 illustre les principales étapes du procédé d’estimation selon une réalisation particulière,

la figure 3 est un graphique mettant en évidence des différences de vitesses de rotation entre une roue motrice et une roue libre d’un véhicule, et

la figure 4 représente l’architecture d’un dispositif adapté pour mettre en œuvre le procédé selon un mode particulier de réalisation.

Description détaillée d’un mode de réalisation

La figure 1 représente un véhicule routier 100 équipé d’un moteur W. Le véhicule 100 comprend un train avant moteur composé de deux roues motrices 101 et un trans arrière non moteur composé de deux roues libres 102.

Le véhicule 100 comprend un calculateur 103 auquel sont connectés quatre capteurs de vitesse de rotation des roues 105 à 108. Les capteurs 105 à 108 sont par exemple des capteurs de vitesse de rotation des roues d’un système ABS. De manière classique, un tel capteur de vitesse de rotation est composé d’un disque denté relié au moyeu de roue ou à l'arbre de transmission, et d’un capteur configuré pour détecter le passage d’une dent du disque lorsque celui-ci entre en mouvement. Ainsi, lorsque les roues du véhicule 100 sont en rotation, les capteurs 105 à 108 génèrent des impulsions à destination du calculateur 103, dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue à laquelle ils sont associés. A partir de la fréquence des impulsions et du nombre de dents de la roue denté, il est possible de déterminer la vitesse de rotation en tours par minute des différentes roues du véhicule.

Le calculateur 103 est par exemple une unité de commande électronique (ECU) configuré pour recevoir, via un bus de communication, des signaux en provenance de capteurs tels que les capteurs 105 à 108. Le calculateur 103 peut en outre recevoir des informations en provenance d’autres capteurs, comme par exemple des capteurs de couple moteur, des capteurs d’accélération, de force de freinage, d’angle de direction etc.

Le véhicule 100 comprend en outre une interface de communication 104 lui permettant de se connecter par exemple à un réseau d’accès cellulaire 3G, 4G ou 5G, ou encore un réseau WiFi ou Wimax pour échanger des informations avec d’autres dispositifs. Ainsi, l’interface de communication 104 permet au véhicule 100 d’échanger des messages avec un serveur 110 d’un réseau de communication 109. En particulier, l’interface de communication 104 permet au véhicule de transmettre au serveur 110 des valeurs représentatives de la vitesse de rotation de chacune des roues du véhicule, par exemple la fréquence des impulsions issus des capteurs de vitesses de rotation 105 à 108.

Le serveur 110 est adapté pour recevoir et traiter des informations en provenance de véhicules tels que le véhicule 100. En particulier, le serveur peut recevoir des paramètres de fonctionnement du véhicule 100 à partir desquelles il met en œuvre le procédé en question selon un mode particulier de réalisation.

Le procédé va maintenant être décrit en référence à la figure 2 dans une réalisation particulière.

Lors d’une première étape 200, le serveur reçoit des paramètres de fonctionnement envoyés par le véhicule 100. Les paramètres de fonctionnement reçus comprennent au moins une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice 101 et une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre 102 du véhicule. Comme on l’a vu, ces valeurs peuvent être transmises sous la forme d’un signal comprenant des impulsions dont la fréquence dépend de la vitesse de rotation des roues, ou bien sous la forme d’un nombre de tours par minutes, ou sous toute autre forme souhaitable. De préférence, le signal reçu correspond à des valeurs échangées de manière classique sur le bus de communication du véhicule.

Selon une réalisation particulière, le serveur reçoit des paramètres de fonctionnements dont l’acquisition a été réalisée sur une première fenêtre temporelle au cours de laquelle le véhicule 100 circule en ligne droite à une vitesse constante relativement élevée, par exemple supérieure à 35 km/h.

Le schéma de la figure 3 est un repère cartésien sur lequel le temps est représenté sur l’axe des abscisses et le nombre d’impulsion détecté par un capteur de vitesse de rotation de roue sur l’axe des ordonnées. La droite 301 correspond aux données acquises par le capteur de vitesse de rotation de la roue motrice 101 du véhicule 100, et la droite 302 correspond aux données acquises par le capteur de vitesse de rotation de la roue libre 102 du véhicule 100, lorsque le véhicule se déplace en ligne droite à une vitesse supérieure à 35km/h. On constate qu’à l’instant t1, le nombre d’impulsions c2 détecté pour la roue motrice est supérieur au nombre d’impulsion c1 détecté pour la roue libre 102.

En effet, lorsque le véhicule 100 se déplace en ligne droite, à une vitesse supérieure à un seuil prédéterminé, par exemple 35 km/h, les roues motrices tournent plus vite que les roues libres. Cette différence est en partie dû à des micro-glissements de la roue motrice occasionnés par la transmission du couple moteur à la roue. L’importance des micro-glissements auxquels une roue motrice est sujette dépend des conditions de friction entre la roue motrice et la chaussée.

Lors d’une étape 201, le serveur calcule un premier rapport entre la valeur représentative de la vitesse angulaire de la roue motrice et valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule. Pour cela, le serveur détermine un nombre d’impulsions détectées par le capteur de vitesse d’une roue motrice sur une période donnée, par exemple sur une période d’au moins 2 secondes, et le nombre d’impulsions détectées par le capteur de la roue libre 102 sur la même période. Le rapport entre le nombre d’impulsion comptabilisées pour la roue motrice et le nombre d’impulsions comptabilisées pour la roue libre étant en relation avec un taux de glissement de la roue motrice, le serveur détermine ainsi une valeur représentative de l’adhérence du véhicule à la route.

Toutefois, la différence de vitesse de rotation constatée peut également être due à d’autres facteurs. En particulier, une différence de vitesse de rotation entre une roue motrice et une roue libre d’un véhicule en mouvement peut avoir pour origine une différence de rayon entre la roue motrice et la roue libre. En effet, une roue de faible rayon devra tourner plus vite qu’une roue de rayon supérieur pour parcourir la même distance. En outre, l’usure des pneus, ou une différence de pression de gonflage modifie le rayon d’une roue. Ainsi, il convient de prendre en compte une possible différence de rayon entre la roue motrice 101 et la roue libre 102 pour obtenir une valeur qui soit uniquement représentative des conditions de friction des pneus avec la chaussée. Autrement dit :

Où :

wheelTicks_DWest le nombre d’impulsions mesurées par le capteur de vitesse de roue motrice sur un intervalle donné,
wheelTicks_FWest le nombre d’impulsions mesurées par le capteur de vitesse de roue libre sur un intervalle donné,
wheelRadius_Ratioest le rapport entre le rayon de la roue motrice et le rayon de la roue libre, et
µs_Ratioest le taux de glissement de la roue motrice,

A cet effet, il est proposé de déterminer à l’étape 202 un rapport entre le rayon de la roue motrice 101 et le rayon de la roue libre 102 du véhicule 100. Pour cela, le véhicule peut transmettre au serveur le rayon nominal des roues dont il est équipé. Toutefois, le diamètre des roues n’est pas toujours connu, notamment parce que l’usure et la pression de gonflage des pneus ne peuvent pas toujours être déterminés avec précision. Par conséquent, il est proposé, selon un mode de réalisation particulier de calculer un rapport entre le rayon d’une roue motrice et le rayon d’une roue libre sans en connaitre les valeurs nominales.

Pour cela, le serveur reçoit des paramètres de fonctionnement du véhicule 100 dont l’acquisition a est réalisée sur une seconde fenêtre temporelle au cours de laquelle le véhicule 100 circule en ligne droite à une vitesse constante inférieure à un seuil prédéterminé au-dessous duquel les micro-glissements entre le pneu d’une roue motrice et la chaussée sont nuls ou négligeables. Un tel seuil correspond généralement à une vitesse relativement faible. Des tests ont montré qu’a une vitesse de véhicule inférieure à 30 km/h, les micro-glissements étaient négligeables. Comme on l’a vu, l’importance des micro-glissements constaté sur les roues motrices d’un véhicule son fonction de la vitesse de déplacement du véhicule. Ainsi, à faible vitesse, les roues motrices ne sont pas sujette à des micro-glissement, ou bien ceux-ci sont négligeables. Dans ces conditions la différence entre la vitesse de rotation d’une roue motrice et la vitesse de rotation d’une roue libre d’un véhicule circulant à vitesse constante en ligne est due à une différence de rayon entre les roues. Par conséquent, toujours dans ces conditions, le rapport entre la vitesse de rotation d’une roue motrice et la vitesse de rotation d’une roue libre d’un véhicule est égal au rapport entre le rayon de la roue motrice et le rayon de la roue libre.

Dans un autre mode de réalisation, le rapport entre le rayon d’une roue motrice et le rayon d’une roue libre est obtenu par :

A partir d’un calcul de rapport de vitesse de rotation entre une roue motrice et une roue libre pour différentes vitesses du véhicule, le serveur estime le rapport de vitesse de rotation d’une roue motrice et d’une roue libre à vitesse faible, vitesse à laquelle l’impact des micro glissements est négligeable. Pour cela, le serveur détermine l’ordonnée à l’origine d’une droite de régression calculée dans un repère dans lequel sont placés des points de coordonnées (V_i,R_i), avec V_ila vitesse du véhicule et R_ile rapport de vitesse de rotation d’une roue motrice et d’une roue libre du véhicule.

A l’étape 203, le serveur 103 détermination un taux de glissement de la roue motrice. Pour cela, le serveur calcule un produit entre le rapport calculé à l’étape 201 et le rapport calculé à l’étape 202 selon la formule suivante :

Dans laquelle :

µs_Ratioest le taux de glissement de la roue motrice,
wheelTicks_DWest le nombre d’impulsions mesurées par le capteur de vitesse de roue motrice sur un intervalle donné,
wheelTicks_FWest le nombre d’impulsions mesurées par le capteur de vitesse de roue libre sur un intervalle donné, et
wheelRadius_Ratioest le rapport entre le rayon de la roue motrice et le rayon de la roue libre.

Le procédé permet ainsi au serveur de déterminer un taux de glissement pour le véhicule 100. Ce taux de glissement est remarquable en ce qu’il est représentatif des conditions de frictions des pneus du véhicule 100 avec la chaussée. Toutefois, le taux de glissement déterminé dépend encore de facteurs propres au véhicule 100. Il ne peut donc par être utilisé comme point de comparaison avec d’autres véhicules.

Afin de permettre une comparaison entre des taux de glissements calculés pour différents véhicules, ou encore pour comparer des frictions constatées lors de manœuvres différentes, il est proposé, lors d’une étape 204, de normaliser le taux de glissement déterminé à l’étape 203 par une régression linéaire entre le taux de glissement déterminé et une caractéristique dynamique du véhicule. Le procédé permet ainsi d’obtenir un index de micro-glissement adapté effectuer des comparaisons avec des index de micro-glissement estimés pour d’autres véhicules.

La caractéristique de normalisation est estimée à partir d’un ou plusieurs paramètres parmi les paramètres de fonctionnement suivants :

Accélération longitudinale du véhicule,
Vitesse du véhicule,
Vitesse de rotation des roues,
Couple transmis aux roues,
Couple moteur,
Couple de transmission,
Vitesse de rotation moteur,
Rapport de boîte de vitesse engagé,
Rapports de démultiplications de la boîte de vitesse.

Selon un mode particulier de réalisation, le taux de micro glissement est normalisé à partir de l’accélération longitudinale du véhicule et de sa vitesse, selon le modèle linéaire suivant:

Où :

µs_Ratioest le taux de micro-glissement pour le véhicule en question,
a_xest l’accélération longitudinale du véhicule,
v_xest la vitesse du véhicule,

Le taux de micro-glissement normalisé, µs_Index,ainsi que les valeurs B et C étant estimées par la régression linéaire. Ces valeurs sont par exemple ajustées par la méthode des moindres carrés.

Selon une réalisation particulière, le taux de micro-glissements est normalisé à partir de la force motrice (couple aux roues) du véhicule, selon le modèle linéaire suivant:

Dans lequel :

Avec :

Torque_Powertrainle couple de transmission, et
WheelRadius_DWle rayon de la roue motrice.

En mettant en œuvre une méthode d’ajustement telle que par exemple la méthode des moindres carrés, il est possible de déterminer un taux de micro-glissement normalisé, µs_Index.

L’index de micro-glissement ainsi obtenu peut être utilisé pour comparer des véhicules circulant sur un même segment routier dans les mêmes conditions météorologiques. Il est ainsi possible d’inférer le comportement frictionnel d’un véhicule afin d’effectuer des classements de véhicules selon leur performances dynamiques.

Le procédé qui a été décrit est particulièrement avantageux par rapport à l’art antérieur car la détermination de l’index de micro-glissement est réalisé à partir de données disponibles de façon courante sur un bus CAN d’une majorité de véhicules. Il ne nécessite pas la mise en œuvre de capteurs dédiés.

L’index est estimé sur une fenêtre temporelle correspondant à un déplacement sensiblement rectiligne du véhicule. Il s’agit de conditions de circulation courante qu’un véhicule rencontre très souvent. A l’inverse, les techniques de l’art antérieur, basées sur des capteurs particuliers et/ou des algorithmes de détermination de friction complexes ne peuvent estimer la friction que lors de manœuvres particulières, comme des freinages brusques ou des virages pris avec un angle et/ou une vitesse particulière.

Selon un mode particulier de réalisation, l’index de micro-glissement est utilisé lors d’une étape 205 pour compléter des cartes associant des valeurs de friction à des segments, comme dans la base de données cartographique 111 de la figure 1. De telles cartes sont établies à partir de mesures de friction effectuées par une flotte de véhicule équipés de capteurs configurés pour estimer une caractéristique de friction pour un segment de route. Toutefois, ces véhicules sont peu nombreux et ne peuvent parcourir les segments routiers d’une région de manière exhaustive. D’autre part, les caractéristiques d’un segment routier évoluent dans le temps, si bien qu’une mesure effectuée à un instant donnée peut ne plus être représentative des caractéristiques de friction de la chaussée passé un certain temps. Selon un mode particulier de réalisation, le serveur 110 peut mettre à jour une cartographie comprenant des valeurs de friction par segment routier en mettant en œuvre les étapes suivantes :

Détermination d’un premier index de micro-glissement pour un premier segment routier donné pour lequel un coefficient de friction est connu. Le coefficient peut par exemple avoir été mesuré au préalable par un système de mesure comprenant des capteurs dédiés.
Détermination d’un second index de micro-glissement pour un second segment routier, et
Lorsque le premier index de micro-glissement est sensiblement égal au second index de micro-glissement, affectation d’un coefficient de friction au second segment routier de valeur égale au coefficient de friction associé au premier segment routier.

En effet, lorsqu’un index de micro-glissement est le même à des emplacements distincts du réseau routier, pour des conditions météo similaires, on peut extrapoler que le coefficient de friction est le même à ces emplacements. L’index de micro-glissement permet ainsi avantageusement de compléter une cartographie des caractéristiques de friction sans augmenter significativement la flotte de véhicules de mesure.

Selon une réalisation particulière, l’index de micro-glissement est utilisé lors de l’étape 205 pour estimer les conditions de surface d’une route sur laquelle circule le véhicule 100 ou un groupe de véhicule similaires lorsque les caractéristiques du véhicule ou du groupe sont connues. L’index déterminé selon le procédé en question reflète à la fois les caractéristiques du véhicule (caractéristiques dynamique et pneus) et les conditions de surface de la chaussée. Ainsi, lorsque les caractéristiques propres au véhicule et la météo sont connues, il est possible d’inférer les conditions de surface. Pour cela, le serveur 110 peut mettre en œuvre les étapes suivantes :

Détermination, sur une première fenêtre temporelle, d’un premier index de micro-glissement pour un segment routier,
Détermination, sur une seconde plage temporelle distincte de la première plage temporelle, d’un second index de micro-glissement pour le segment routier, et
Identification d’un changement de conditions de surface du segment routier lorsque le premier index est différent du premier index.

Dans un mode de réalisation particulier, l’index de micro-glissement déterminé est utilisé lors de l’étape 205 pour surveiller l’état d’usure des pneumatiques équipant un véhicule. Pour cela, il est proposé de constituer un groupe de véhicules présentant un index de micro-glissement similaire déterminé pour des segments routiers présentant une même caractéristique de friction et des conditions météo similaires. Ces données peuvent être obtenues de façon participative, c’est-à-dire transmises par des véhicules à destination d’un serveur. Le serveur peut alors comparer entre eux les index de micro-glissement déterminés pour les véhicules du groupe de manière à détecter une éventuelle divergence de l’index d’un véhicule pour des conditions de route constantes. Une divergence de l’index d’un véhicule par rapport au groupe, pour des conditions de route et météo constantes étant alors caractéristique d’une modification des conditions d’adhérence des pneumatiques équipant ce véhicule. Le serveur peut alors notifier le véhicule pour inciter son propriétaire à vérifier l’état d’usure et/ou la pression de gonflage des pneumatiques.

La figure 4 représente l’architecture d’un dispositif 400 adapté pour mettre en œuvre le procédé d’estimation selon un mode de réalisation particulier.

Le dispositif 400 comprend un espace de stockage 402, par exemple une mémoire MEM, une unité de traitement 401 équipée par exemple d’un processeur PROC. L’unité de traitement peut être pilotée par un programme 403, par exemple un programme d’ordinateur PGR, mettant en œuvre le procédé d’estimation tel que décrit dans l’invention en référence à la figure 2, et notamment les étapes de :

Réception de paramètres de fonctionnement d’un véhicule comprenant au moins une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice et une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule,
Calcul d’un premier rapport entre la valeur représentative de la vitesse angulaire de la roue motrice et valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises lorsque le véhicule se déplace en ligne droite à une vitesse supérieure à un seuil prédéterminé au-delà duquel des micro-glissements sont susceptibles de se produire entre les pneus des roues motrices et la route,
Détermination, à partir des paramètres de fonctionnement reçus, d’un second rapport entre le rayon de la roue motrice et le rayon de la roue libre,
Détermination d’un taux de glissement à partir d’un produit entre le premier et le second rapport déterminés, et de
Obtention d’une valeur représentative du comportement frictionnel du véhicule par normalisation du taux de glissement déterminé à partir d’au moins une caractéristique dynamique du véhicule.

À l’initialisation, les instructions du programme d’ordinateur 403 sont par exemple chargées dans une mémoire RAM (Random Access Memory en anglais) avant d’être exécutées par le processeur de l’unité de traitement 401. Le processeur de l’unité de traitement 401 met en œuvre les étapes du procédé d’estimation selon les instructions du programme d’ordinateur 403.

Pour cela, le dispositif 400 comprend, outre la mémoire 402, des moyens de communication 404 (COM) permettant au dispositif de se connecter à un réseau de télécommunication et d’échanger des données avec d’autres dispositifs par l’intermédiaire du réseau de télécommunications, et en particulier de recevoir des paramètres de fonctionnement d’un véhicule comprenant au moins une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice et une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule. Les vitesses angulaires peuvent être reçues sous la forme de signaux CAN comprenant un nombre d’impulsions généré par une roue codeuse par unité de temps, ou encore un nombre de tours par minutes, ou tout autre valeur adaptée pour déterminer une vitesse de rotation des roues en question. L’interface de communication est par exemple une interface d’accès à un réseau cellulaire de type 3G, 4G ou 5G, ou encore une interface WiFi ou Wimax. Une telle interface peut mettre en œuvre un protocole de communication de type TCP/IP ou V2X afin d’assurer la transmission des données.

Le dispositif comprend en outre un module de calcul 405 (CALC) configuré par des instructions de programme d’ordinateur pour calculer un premier rapport entre la valeur représentative de la vitesse angulaire de la roue motrice et valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule reçues, les valeurs ayant été acquises par un véhicule se déplaçant en ligne droite à une vitesse supérieure à un seuil prédéterminé au-delà duquel des micro-glissements sont susceptibles de se produire entre le pneu d’une roue motrice et la chaussée. Un tel seuil est par exemple une vitesse de 35km/h.

Le module de calcul 405 est en outre configuré par des instructions pour déterminer un rapport entre le rayon de la roue motrice et le rayon de la roue libre pour lesquelles des vitesses angulaires ont été reçues par le module de communication 404. Un tel rapport de rayon peut être directement obtenu par une donnée transmise par le véhicule. Selon une réalisation particulière, le rapport de rayon est déterminé par le module de calcul 405 en calculant un rapport entre la valeur représentative de la vitesse angulaire de la roue motrice et valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises sur une fenêtre temporelle au cours de laquelle le véhicule se déplace en ligne droite à une vitesse constante inférieure à un seuil prédéterminé au-dessous duquel les micros-glissements entre une roue motrice et la chaussée sont nuls ou négligeables, ou sont susceptibles de ne pas se produire, par exemple inférieure à une vitesse de 30 km/h. Le module de calcul 405 détermine alors un taux de glissement par calcul d’un produit entre le premier et le second rapport déterminés.

Le dispositif 400 comporte également un module de normalisation 406, configuré pour normaliser le taux de glissement déterminé par le module de calcul 405. Le module de normalisation 406 est mis en œuvre par des instructions de programme d’ordinateur configurées pour déterminer à partir d’au moins une caractéristique dynamique du véhicule telle que l’accélération longitudinale du véhicule et de sa vitesse, des paramètres d’une fonction de normalisation. Pour cela, les instructions sont par exemple configurées pour mettre en œuvre une régression linéaire à partir d’un ensemble de valeurs de taux de micro-glissement associées à des accélérations et des vitesses du véhicule. Le module 406 permet ainsi au dispositif de déterminer un index de micro-glissement adapté pour effectuer des comparaison inter-véhicules.

Enfin, le dispositif 400 comprend un module de comparaison 407 configuré pour comparer un index de micro-glissement normalisé par le module 406 avec une valeur de friction associée à un segment routier sur lequel circule le véhicule, et/ou avec un index de micro-glissement déterminé pour un autre véhicule.

Selon une réalisation particulière, le dispositif 400 est compris dans un serveur d’un réseau de communication.

Claims

Procédé pour estimer une valeur représentative du comportement frictionnel d’un véhicule circulant sur un segment routier, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
Réception (200) de paramètres de fonctionnement d’un véhicule comprenant au moins, une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice (101), une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre (102) du véhicule, et une caractéristique dynamique du véhicule,

Calcul (201) d’un premier rapport entre la valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice (101) et la valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre (102) du véhicule acquises sur une première fenêtre temporelle durant laquelle le véhicule se déplace sensiblement en ligne droite à une vitesse supérieure ou égale à un premier seuil prédéterminé,

Détermination (202), à partir des paramètres de fonctionnement reçus, d’un second rapport entre le rayon de la roue motrice (101) et le rayon de la roue libre (102),

Détermination (203) d’un taux de glissement à partir d’un produit entre le premier et le second rapport déterminés, et

Obtention (204) d’une valeur représentative du comportement frictionnel du véhicule par normalisation du taux de glissement déterminé à partir d’au moins la caractéristique dynamique du véhicule.
Procédé selon la revendication 1 dans lequel le premier seuil prédéterminé est une vitesse du véhicule au-delà de laquelle des micro-glissements d’une roue motrice sur la chaussée sont susceptibles de se produire.
Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la caractéristique dynamique à partir de laquelle est normalisé le taux de glissement comprend une valeur représentative d’une accélération longitudinale et d’une vitesse du véhicule.
Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la caractéristique dynamique à partir de laquelle est normalisé le taux de glissement comprend une valeur de couple à la roue motrice.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le rapport entre le rayon de la roue motrice et le rayon de la roue libre est obtenu par calcul d’un rapport entre une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice et une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises sur une seconde fenêtre temporelle lorsque au cours de laquelle le véhicule se déplace en ligne droite à une vitesse constante inférieure à un second seuil prédéterminé.
Procédé selon la revendication 5 dans lequel le second seuil prédéterminé est une vitesse du véhicule au-dessous de laquelle des micro-glissements entre d’une roue motrice sur la chaussée sont susceptibles de ne pas se produire.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel le rapport entre le rayon d’une roue motrice et le rayon d’une roue libre est obtenu par :
Calcul d’un premier rapport entre une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice et une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises lorsque le véhicule circule à une première vitesse,

Calcul d’au moins un deuxième rapport entre une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice et une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises lorsque le véhicule circule à une deuxième vitesse, et

Obtention d’un rapport entre le rayon de roue motrice et le rayon de la roue libre par détermination de l’ordonnée à l’origine d’une droite obtenue par régression linéaire à partir des premier et au moins un second rapports calculés.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les valeurs représentatives de la vitesse angulaire d’une roue sont des signaux relatifs à la position d’une roue codeuse d’un capteur ABS.
Dispositif (400) d’estimation d’une valeur représentative du comportement frictionnel d’un véhicule circulant sur un segment routier, le dispositif comprenant une mémoire (402) et un processeur (401) configuré par des instructions (403) enregistrées dans la mémoire et configurées pour mettre en œuvre des étapes de :
Réception de paramètres de fonctionnement d’un véhicule comprenant au moins, une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice, une valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule, et une caractéristique dynamique du véhicule,

Calcul d’un premier rapport entre la valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue motrice et la valeur représentative de la vitesse angulaire d’une roue libre du véhicule acquises sur une première fenêtre temporelle durant laquelle le véhicule se déplace en ligne droite à une vitesse supérieure ou égale à un seuil prédéterminé,

Détermination, à partir des paramètres de fonctionnement reçus, d’un second rapport entre le rayon d’une roue motrice et le rayon d’une roue libre,

Détermination d’un taux de glissement à partir d’un produit entre le premier et le second rapport déterminés, et

Obtention d’une valeur représentative du comportement frictionnel du véhicule par normalisation du taux de glissement déterminé à partir d’au moins la caractéristique dynamique du véhicule.
Serveur comprenant un dispositif selon la revendication 9.