WO1993002875A1 - Procede d'exploitation des signaux dans un systeme de surveillance de pneumatiques - Google Patents

Procede d'exploitation des signaux dans un systeme de surveillance de pneumatiques Download PDF

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Jacques Hebert
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Compagnie Générale Des Établissements Michelin - Michelin & Cie
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver

Definitions

  • the present invention relates to tire monitoring systems. More particularly, it relates to the use of the measurements made on tires with a view to providing the driver with as complete a help as possible.
  • the primary purpose of tire monitoring systems is to alert the driver of any abnormality that may occur with the tires, or with one of these tires. For this, it is impossible to be satisfied with displaying the values of pressure, and temperature if necessary, recorded in the tires.
  • the permanent consultation of these indications is likely to be tedious, and especially their interpretation by the driver remains very problematic because these measurements are influenced by various disturbances like the heating of the tire while driving, due to its hysteretic losses. This is why a processor takes charge of the overall processing of the signals, according to an appropriate processing program to give the driver an alert when one or more of his tires are no longer in a state of normal operation, or even enters a danger zone for the safe use of the vehicle.
  • the object of the present invention is to be able not only to provide the "alert" function in the event of a fault, but also to be able to provide assistance when the tires are being re-inflated.
  • the classic approach to this problem is to ask the driver to indicate to the system, by an appropriate command to the dashboard for example, that we are going to re-inflate, or else to add a sensor, for example on the valve, making it possible to detect the use of a re-inflator, as proposed in application EP 0 284 895.
  • the method of processing the signals in a system for monitoring the tires of a vehicle said system delivering an estimate N of the quantity of air contained in each tire, the monitoring system having an operating mode normal consisting in giving the driver of the vehicle an alert when one of the tires does not have the desired quantity of air, is characterized in that, at all times t,
  • N of N is calculated, representative of the previous states of the tire existing before time t, b) we compare N to N discourse, c) we detect that the observed tire is being re-inflated if N - N is greater than a threshold value determined experimentally and one automatically switches to an operating mode in assistance with re-inflation of the tire considered.
  • the system will detect an unnatural evolution, namely a re-inflation, and the one who has carried out the changeover operation, or the driver, may be notified by the automatic change in re-inflation assistance mode.
  • the system will automatically switch to re-inflation assistance mode, and in general will give an over-inflation alarm since the spare tire must always be inflated to a pressure higher than the higher of the nominal tire pressures of each axle.
  • account is taken of the pressure measurement and the temperature measurement, recorded substantially at the same time for each tire. Variations in the volume of the tire can be neglected.
  • Figure 1 is a timing diagram to illustrate the operation of the filter
  • Figure 2 gives the signal processing algorithm.
  • the estimate N. of the quantity of air contained in each tire i is calculated by the ratio of the absolute pressure P. expressed in bars divided by the absolute temperature T. expressed in Kelvin. For each measurement cycle, i.e. at any time t, the ratio is expressed:
  • This filter must be representative of the history of the amounts of inflation air of a tire.
  • a filtered value N which embodies a representation of all the inflation states of the tire, preferably since the last inflation. This filtered value is calculated as follows:
  • the abscissa represents the elapsed time expressed in months during the period P .. elapsing between two adjustments of the inflation pressure, then expressed in number of cycles of the monitoring system during the period termewhich is the phase re-inflation.
  • the ordinates represent the air quantity estimator, equal to 1 for a tire in nominal condition.
  • the solid line curve represents the NR estimator and the broken line curve the filtered value NR réelleF of this estimator.
  • the sensitivity of the filter that is to say its reaction speed from the moment that inflation is effectively started, depends on the flow of air blown into the tire.
  • the proposed filter is an excellent compromise making it possible to use both high-flow re-inflation stations and manual pumps.
  • K. can be chosen between 0.9 and 0.995 to give sufficient weight to the previous states of the tire while reducing transient fluctuations.
  • the weight K. should be reduced especially as the flow rate of the re-inflation pump is high.
  • the re-inflation assistance offered consists in providing a first alarm as long as the quantity of air measured N. (t) is less than a minimum threshold Ni. mi.n, and to provide a second alarm distinct from the first when the quantity of air measured N. (t) is greater than a maximum threshold N. N. (t).
  • the first alarm activates a buzzer continuously, and the second alarm activates the same buzzer discontinuously.
  • the operator knows that he must re-inflate until the buzzer has not gone out, and at most until the buzzer operates discontinuously.
  • starting the vehicle for example solicitation of the starter or better still, information obtained from a speed sensor.
  • NR F is no longer calculated, and therefore does not change level on the curve in broken lines in FIG. 1.
  • the period P corresponds to switching to normal mode for the tire in question.
  • the new reference value for tire i is memorized (Memorization of Ni. Nom) 'and the filter NR. is reset by clearing the history.
  • the filter conventionally takes the value 1 (RESET of NR_.).
  • the monitoring system itself consumes electrical energy, it will generally be provided that it is automatically shut down when the engine is not running. If a re-inflation assistance mode is incorporated into the system as proposed by the present invention, then the system must be able to operate when the vehicle ignition key is in a position other than the ignition off position. Preferably, the data relating to the history of the tires must be stored in non-volatile memory.

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Abstract

Le système de surveillance de la pression des pneumatiques fonctionne selon un mode normal de détection des crevaisons et sous-gonflages, et selon un mode d'assistance au regonflage des pneumatiques. Le basculement entre les deux modes (P1; P2) ne requiert aucune intervention de l'utilisateur: par détection d'une élévation de la masse d'air dans un pneumatique, on peut en déduire que le pneumatique en question est en cours de regonflage.

Description

PROCEDE D'EXPLOITATION DES SIGNAUX DANS UN SYSTEME DE SURVEILLANCE DE PNEUMATIQUES
La présente invention se rapporte aux systèmes de surveillance des pneumatiques. Plus particulièrement, elle concerne l'exploitation des mesures faites sur les pneumatiques en vue d'apporter une aide aussi complète que possible au conducteur.
Le but premier des systèmes de surveillance des pneumatiques est d'alerter le conducteur de toute anomalie pouvant survenir aux pneumatiques, ou à l'un de ces pneumatiques. Pour cela, il est impossible de se contenter d'afficher les valeurs de pression, et de température le cas échéant, relevées dans les pneumatiques. La consultation permanente de ces indications risque d'être fastidieuse, et surtout leur interprétation par le conducteur reste très problématique parce que ces mesures sont influencées par les perturbations diverses comme l'échauffement du pneumatique en roulage, dû à ses pertes hystérétiques. C'est pourquoi un processeur prend en charge l'exploitation globale des signaux, selon un programme de traitement approprié pour donner une alerte au conducteur lorsque l'un de ses pneumatiques, ou plusieurs d'entre eux, ne sont plus dans un état de fonctionnement normal, voire entre dans une zone dangereuse pour la sécurité d'utilisation du véhicule.
Le but de la présente invention est de pouvoir non seulement assurer la fonction "alerte" en cas de défaillance, mais aussi de pouvoir apporter une assistance lorsque l'on regonfle les pneumatiques. L'approche classique de ce problème est de demander au conducteur d'indiquer au système, par une commande appropriée au tableau de bord par exemple, que l'on va procéder au regonflage, ou bien d'ajouter un capteur, par exemple sur la valve, permettant de détecter l'utilisation d'un regonfleur, comme proposé dans la demande EP 0 284 895.
Selon l'invention, le procédé d'exploitation des signaux dans un système de surveillance des pneumatiques d'un véhicule, ledit système délivrant une estimation N de la quantité d'air contenue dans chaque pneumatique, le système de surveillance ayant un mode de fonctionnement normal consistant à donner au conducteur du véhicule une alerte lorsque l'un des pneumatiques ne dispose pas de la quantité d'air souhaitable, est caractérisé en ce que, à tout instant t,
a) on calcule une valeur filtrée N de N, représentative des états antérieurs du pneumatique existant avant l'instant t, b) on compare N à N„, c) on détecte que le pneumatique observé est en cours de regonflage si N - N est plus grand qu'une valeur de seuil déterminée expérimentalement et on bascule automatiquement dans un mode de fonctionnement en assistance au regonflage du pneumatique considéré.
Partant de l'observation que, par la cause des fuites ou de la porosité des matériaux, un pneumatique en cours d'utilisation ne peut que perdre de l'air, c'est-à-dire ne peut que voir sa quantité d'air diminuer, il est proposé de construire un système de surveillance capable de basculer automatiquement d'un mode de fonctionnement normal à un mode d'assistance au regonflage lorsque le début d'un regonflage est détecté. Ce basculement est non seulement automatique, mais il est spontané puisque qu'il n'utilise que sa propre connaissance de la quantité d'air, sans avoir recours à une information supplémentaire spécifique de la situation de regonflage. Un système de surveillance ainsi élaboré permet non seulement d'apporter au conducteur une assistance lorsqu'il souhaite effectivement regonfler ses pneumatiques, mais il permet aussi de l'alerter lorsque, par exemple lors d'une permutation de pneumatiques sur un véhicule ayant des pressions de gonflage différentes à l'avant et à l'arrière, on oublie de réajuster les pressions. Dans ce cas, sur l'un des essieux au moins, le système va détecter une .évolution non naturelle, à savoir un regonflage, et celui qui a effectué l'opération de permutation, ou le conducteur, pourra être averti par le passage automatique en mode d'assistance au regonflage. De même, lorsque l'on place la roue de secours après une crevaison, le système basculera automatiquement en mode d'assistance au regonflage, et en général donnera une alarme de surgonflage puisque la roue de secours doit toujours être gonflée à une pression supérieure à la plus élevée des pressions nominales des pneumatiques de chaque essieu.
De préférence, pour estimer la masse d'air dans chaque pneumatique, on tient compte de la mesure de la pression et de la mesure de la température, relevées sensiblement au même moment pour chaque pneumatique. On peut négliger les variations de volume du pneumatique.
La description qui suit expose un mode de réalisation de l'invention particulièrement efficace de par le filtre choisi pour calculer Np, et est illustrée par les figures jointes, dans lesquelles :
La figure 1 est un chronogramme permettant d'illustrer le fonctionnement du filtre, la figure 2 donne l'algorithme de traitement des signaux.
Dans la suite de la description, l'estimation N. de la quantité d'air contenue dans chaque pneumatique i est calculée par le rapport de la pression absolue P. exprimée en bars divisée par la température absolue T. exprimée en Kelvin. Pour chaque cycle de mesure, c'est-à-dire pour tout instant t, le rapport s'exprime :
N (t) = —i
T.(t)
Connaissant pour chaque pneumatique i la quantité nominale d'air N. qu'il doit contenir, en général exprimée par les constructeurs de véhicule en une pression de gonflage établie à froid (dans une ambiance normalisée de 17°C), on peut construire un estimateur sans dimension :
Figure imgf000006_0001
Il faut construire un filtre permettant de gommer toutes les fluctuations des mesures NR.(t). Ce filtre doit être représentatif de l'historique des quantités d'air de gonflage d'un pneumatique. On va donc calculer, pour chaque pneumatique i, une valeur filtrée N„ (ou NRp si l'on utilise des estimateurs sans dimension) qui incarne une représentation de tous les états de gonflage du pneumatique, de préférence depuis le dernier regonflage. Cette valeur filtrée est calculée comme suit :
NRFi(t) = χ NRpi (t-1) + K- NRjL (t) avec Kχ + K2 = 1
A la figure 1, les abcisses représentent le temps écoulé exprimé en mois pendant la période P.. s'écoulant entre deux ajustements de la pression de gonflage, puis exprimé en nombre de cycles du système de surveillance pendant la période „ qui est la phase de regonflage. Les ordonnées représentent l'estimateur de la quantité d'air, valant 1 pour un pneumatique à l'état nominal. La courbe en trait continu représente l'estimateur NR et la courbe en trait discontinu la valeur filtrée NR„ F de cet estimateur.
On voit à la figure 1 que cette valeur filtrée NR_1. (t) permet de donner une rampe de pression continûment décroissante, pendant la phase P.. , et que cette valeur filtrée ne remonte que très faiblement pendant le début de la phase P2. La détection du regonflage consiste à repérer que la dernière valeur de l'estimateur NR. (t) s'est écartée par excès de la valeur filtrée NR„. (t) . On choisit expérimentalement un seuil ε.
Les expérimentations menées ont montré que les valeurs
K1 = 0,98 et K2 = 0,02 donnent d'excellents résultats. La sensibilité du filtre, c'est à dire sa vitesse de réaction à partir du moment où l'on a débuté effectivement un regonflage, dépend du débit d'air insuifé dans le pneumatique. Le filtre proposé est un excellent compromis permettant d'utiliser aussi bien des stations de regonflage à gros débit que des pompes manuelles. K. peut être choisi entre 0,9 et 0,995 pour donner un poids suffisant aux états antérieurs du pneumatique tout en diminuant les fluctuations transitoires. Il convient de diminuer le poids K. d'autant plus que le débit de la pompe de regonflage est élevé. En associant la valeur filtrée NR F_ à un seuil de détection ε = 5 %, de préférence, on choisira K.. entre 0,97 et 0.985
En assistance au regonflage, on ne peut pas se contenter de réutiliser la même fourchette de surveillance de la quantité d'air que celle utilisée par le même système lorsqu'il travaille en mode normal. Il faut regonfler en respectant une tolérance étroite (par exemple ± 1,3 %) encadrant finement la valeur nominale, laquelle tient éventuellement compte des conditions d'utilisation du véhicule (capteur de charge éventuel par exemple) , alors que en mode normal effectuant la surveillance proprement dite, on va tolérer une plus grande perte d'air (par exemple - 12 %) .
L'assitance au regonflage proposée consiste à fournir une première alarme tant que la quantité d'air mesurée N. (t) est inférieure à un seuil minimal Ni. mi.n, et à fournir une seconde alarme distincte de la première lorsque la quantité d'air mesurée N. (t) est supérieure à un seuil maximal N. N. (t).
L'opérateur étant à l'extérieur du véhicule, la première alarme active un bruiteur de façon continue, et la seconde alarme active le même bruiteur de façon discontinue. L'opérateur sait qu'il doit regonfler tant que le bruiteur ne s'est pas éteint, et au plus jusqu'à ce que le bruiteur fonctionne de façon discontinue.
On vient d'expliquer comment le système est capable de basculer automatiquement en mode assitance au gonflage pour un pneumatique donné. Cela est symbolisé par la condition M. = Assis, sur l'organigramme de la figure 2. Il faut maintenant établir les conditions à remplir pour que le système quitte automatiquement ce mode assitance pour le pneumatique i. On propose de vérifier les trois conditions suviantes :
1) basculement en mode assitance pour un autre pneumatique j : M. = assist. ;
2) période de temps longue en mode assitance sans apport d'air sur le même pneumatique : θM± = Assistance >
3) démarrage du véhicule : par exemple solliciation du démarreur ou mieux encore, information obtenue d'un capteur de vitesse.
Lorsque l'une au moins de ces conditions est remplie, le Lorsque l'une au moins de ces conditions est remplie, le système bascule sur le mode normal pour le pneumatique i, ce qui est illustré par le basculement en mode M. = Normal sur la figure 2.
Après basculement en mode assistance au regonflage, NRF n'est plus calculé, et donc ne change plus de niveau sur la courbe en trait interrompu à la figure 1. La période P, correspond au basculement vers le mode normal pour le pneumatique considéré. La nouvelle valeur de référence pour le pneumatique i est mémorisé (Mémorisation de Ni. nom)' et le filtre NR . est réinitialisé en effaçant l'historique. Le filtre prend conventionnellement la valeur 1 (RAZ de NR_. ) .
Dans la mesure où le système de surveillance lui-même consomme de l'énergie électrique, il sera en général prévu qu'il soit automatiquement coupé lorsque le moteur ne fonctionne pas. Si l'on incorpore au système un mode assistance au regonflage comme proposé par la présente invention, il faut alors que le système puisse fonctionner lorsque la clé de contact du véhicule est sur une autre position que la position contact coupé. De préférence, il faut stocker les données relatives à l'historique des pneumatiques en mémoire non volatile.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'exploitation des signaux dans un système de surveillance des pneumatiques d'un véhicule, ledit système délivrant une estimation N de la quantité d'air contenue dans chaque pneumatique, le système de surveillance ayant un mode de fonctionnement normal consistant à donner au conducteur du véhicule une alerte lorsque l'un des pneumatiques ne dispose pas de la quantité d'air souhaitable, caractérisé en ce que à tout instant t,
a) on calcule une valeur filtrée N_ de N, représentative des états antérieurs du pneumatique existant avant l'instant t, b) on compare N à N_, c) on détecte que le pneumatique observé est en cours de regonflage si N - N_, est plus grand qu'une valeur du seuil déterminée expérimentalement et on bascule automatiquement dans un mode de fonctionnement en assistance au regonflage du pneumatique considéré.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système effectue une mesure de la pression et de la température relevée sensiblement au même moment pour chaque pneumatique.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'estimation N de la quantité d'air est calculée par le rapport de la pression absolue divisée par la température absolue relevées pour le pneumatique considéré.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'estimation N de la quantité d'air est exprimée en pourcentage par rapport à la quantité d'air nominale pour le pneumatique considéré.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur filtrée est calculée comme suit :
Np(t) = K± NF(t-l) + K2 N(t) avec Kχ + K2 = 1
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que 0,90 ≤ K1 ≤ 0,995.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que 0,97 ≤ K1 ≤ 0,985 et en ce que la valeur du seuil correspond à une évolution de N de plus de 5 % entre les instants t-1 et t.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'assistance au regonflage consiste à fournir une première alarme tant que la quantité d'air mesurée N(t) est inférieure à un seuil minimal Ni. mi.n, et à fournir une seconde alarme distincte de la première lorsque la quantité d'air mesurée N. (t) est supérieure à un seuil maximal N. maχ>
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que on quitte le mode d'assistance au regonflage d'un pneumatique lorsque le regonflage d'un autre pneumatique est détecté, ou lorsque le temps de fonctionnement en mode d'assistance au regonflage pour un pneumatique déterminé a dépassé une période préétablie, ou lorsque d'autres conditions prédéterminées sont remplies.
PCT/FR1992/000708 1991-08-08 1992-07-20 Procede d'exploitation des signaux dans un systeme de surveillance de pneumatiques WO1993002875A1 (fr)

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