WO2014195605A1 - Procédé et dispositif d'estimation d'un état d'usure d'au moins un pneu de véhicule automobile - Google Patents
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- WO2014195605A1 WO2014195605A1 PCT/FR2014/051227 FR2014051227W WO2014195605A1 WO 2014195605 A1 WO2014195605 A1 WO 2014195605A1 FR 2014051227 W FR2014051227 W FR 2014051227W WO 2014195605 A1 WO2014195605 A1 WO 2014195605A1
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- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C11/00—Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
- B60C11/24—Wear-indicating arrangements
- B60C11/246—Tread wear monitoring systems
Definitions
- the invention relates to a method for estimating the wear of a motor vehicle tire.
- a first technique is to use a wear indicator on the tire and intended to be regularly controlled by a user.
- the wear indicator may for example be a rubber lug located at the bottom of the sculptures dug in the tread of the tire. When the tread rubber of the tire is in an advanced state of wear, it reaches the wear indicator. It is then imperative to change the tire.
- Such a technique is binding for the user who must ensure itself, visually and / or by touch, the state of the rubber of the tire relative to the wear indicator.
- a second technique is to use specific measurement sensors for detecting tire wear by measuring the radius of the tire. They may be optical, magnetic or other sensors. Such sensors are however very expensive.
- the estimation of wear of a tire is in any case a delicate operation, in particular because the variations to be observed are minimal, generally of the order of a few millimeters.
- the present invention improves the situation.
- the present invention relates to a method for estimating a state of wear of at least one motor vehicle tire, characterized in that it comprises the steps of:
- the present invention is based on the principle that, when the vehicle is traveling in a straight line, the longitudinal speed of movement of a tire of the free-spinning vehicle is equal, on the one hand, to the overall speed of movement of the vehicle and, on the other hand, to the product of the speed of rotation and the radius of this tire.
- the speed of the vehicle can for example be measured by a GPS system.
- the invention takes into account that the radius of the tire increases as the vehicle speed increases. This phenomenon is due to the centrifugal effect caused by the rotation of the tire. This increase in radius is small relative to the radius itself, but it is nevertheless decisive for detecting significant variations in the radius of the tire due to wear of the latter.
- the invention consists in comparing a current value of the radius of the tire, determined from at least one speed of movement of the vehicle and a speed of rotation of the tire, with a value of reference radius corresponding to this same speed of rotation. displacement.
- the speeds of vehicle movement and tire rotation can be determined by sensors and / or receivers on the vehicle, not specifically intended for estimating tire wear. Indeed, most vehicles today are equipped with a GPS system capable of measuring the speed of moving the vehicle and a sensor capable of measuring the angular velocity, or rotation, tires.
- a wear rate can be calculated from the values, current and reference, determined. An alert is then triggered if this wear rate exceeds a predefined threshold.
- the state of wear estimation according to the invention is very precise and does not require any specific costly measuring instrument.
- it comprises an initial learning step, carried out when the tire is in a new state, during which a set of tire reference radii respectively associated with vehicle movement speeds are determined in order to form said curve of the tire. evolution of the reference radius of the tire.
- a plurality of so-called “initial" tire reference radii, associated with vehicle movement speeds, are determined by the implementation of the subunits. following steps :
- the evolution curve of the reference radius of the tire is determined as a function of the speed of movement of the vehicle by extrapolation from the initial reference radii determined.
- the use of speed ranges and the calculation of an average tire radius and associated average speed of movement on each speed range is a solution to account for the impact of vehicle speed on the radius. reference of the tire.
- step a the following sub-steps are implemented:
- the same method of calculating the average radius and the average speed of movement of the vehicle over different speed ranges can be applied to determine the evolution of the current radius of the tire as a function of the speed of movement of the vehicle.
- steps a) to c) are implemented for a tire of a non-driving wheel.
- a radius of said driving wheel tire associated with a given speed of movement of the vehicle from the radius of a non-driving wheel tire associated with said given speed of movement of the vehicle and a predetermined ratio, said driving wheel tire and said non-driving wheel tire being located on the same side of the vehicle with respect to a longitudinal plane of symmetry of the wheels.
- a driving wheel is subjected to a driving torque, intended to overcome non-conservative efforts that oppose the movement of the vehicle.
- This torque is produced through a slip between the tire of this wheel and the road. Due to this slippage, and in order to avoid calculation inaccuracies of the same order the wear of the tire, it is appropriate to evaluate the wear of the drive wheel tire from the tire radius of the non-driving wheel on the same side of the vehicle and a ratio between the radii of these wheels. two wheels, driving and not driving, and not directly from an estimate of the radius of the tire of the driving wheel.
- a rolling situation is detected for which a zero or substantially zero engine torque is applied to the driving wheel tire, then a ratio is determined between the respective speeds of rotation of the driving wheel tire and the tire. non-driving wheel.
- a plurality of instantaneous ratios between the respective rotational speeds of the drive wheel tire and the non-drive wheel tire are determined and the instantaneous ratios determined are averaged to obtain the ratio.
- the tire reference radii are modified according to the load of the vehicle.
- the invention also relates to a device for estimating a state of wear of a motor vehicle tire comprising means for implementing the steps of the method that has just been defined.
- the device comprises:
- An element for determining a running radius of the tire starting from at least one speed of movement of the vehicle, in particular in a straight line, and an associated speed of rotation of the tire, said tire rotating freely;
- the invention also relates to a software module for estimating a state of wear of a motor vehicle tire, comprising instructions software for controlling the implementation of the steps of the previously defined method, when said software module is executed by a processor.
- FIG. 1 represents a functional block diagram of an onboard system of the motor vehicle for estimating tire wear
- FIG. 2 shows a vehicle with wheels mounted on wheels, schematically
- FIG. 3 represents a flowchart of the steps of the tire wear estimation method of FIG. 2, according to one particular embodiment of the invention
- FIG. 4 represents a flowchart of the substeps of a first learning step of the method of FIG. 3;
- FIG. 5 represents a flowchart of the substeps of a second learning step of the method of FIG. 3;
- FIG. 6 represents a flowchart of the substeps of a first detection step of the process of FIG. 3;
- FIG. 7 represents a flowchart of the substeps of a second detection step of the method of FIG. 3;
- FIG. 8 represents an evolution curve of the reference radius of a non-towed tire of the motor vehicle of FIG. 2;
- FIG. 9 shows two curves of evolution of the reference radius of a motor vehicle tire according to the speed thereof, for two different loads of the vehicle.
- the motor vehicle comprises four wheels, referenced Ay , whose two-wheel drive or towed wheel, Aij and two non-driven or non-towed wheels, ⁇ 3 ⁇ 4.
- the driving wheels Aij are here the front wheels and the non-driving wheels A3 ⁇ 4 are rear wheels.
- Four tires marked By are respectively mounted on the wheels Ay.
- the vehicle comprises a GPS system 1 able to measure the speed of movement of the vehicle from signals received from several GPS satellites.
- Each wheel Ay is equipped with a sensor 2y, able to measure the speed of rotation, that is to say the angular velocity, of the wheel Ay and tire By mounted on this wheel Ay.
- the vehicle also comprises a device 3 for estimating tire wear, connected to the GPS system 1 and the sensors 2y.
- the device 3 comprises a processor 30 and a memory storing a software 31 comprising software instructions able to control the execution of the steps of the method described below with reference to FIGS. 3 to 7.
- the software 31 comprises different modules:
- a detection module 313 for a towed tire is a detection module 313 for a towed tire.
- the device 3 also comprises a working memory 32, intended to store measured values and intermediate values calculated, and a memory 33 for storing reference data relating to By tires.
- FIG. 3 represents a general flowchart of the method for estimating tire wear of a vehicle, according to a particular embodiment of the invention.
- the method comprises a first and a second learning step, referenced E0 and E1, and a first and a second step detection, referenced E2 and E3.
- the first EO learning and E2 detection steps are implemented for each non-towed tire B 2 i (B 22 ).
- the second learning and detection steps E1 and E3 are implemented for each towed tire Bu (B12).
- the first learning step EO, the second learning step E1, the first detection step E2 and the second detection step E3 are implemented by the device 3, respectively under the control of the software modules 310, 31 1, 312 and 313.
- Steps E0 to E3 will be described hereinafter with reference to these tires B 2 i and Bu , similar EO to E3 steps being also implemented for the other two tires B 22 and B-
- the EO and E1 learning steps are triggered when the vehicle is put into service for the first time and whenever the tires are changed.
- the learning step EO aims at determining how the radius R 2 i of the non-towed tire B 2 i in the new state behaves when the speed of movement of the vehicle changes.
- the goal is to observe the evolution of this radius R 2 i as a function of the speed of movement of the vehicle. Indeed, when the vehicle rolls, the rotation of the tire creates a centrifugal effect which tends to increase the radius of the tire: the higher the speed of movement of the vehicle, the more the radius of the tire increases.
- the learning step E0 comprises a first test sub-step E00, consisting of detecting specific, predetermined conditions of rolling, using sensors fitted to the vehicle.
- these conditions are as follows:
- the number of GPS satellites available (that is to say able to transmit signals to the GPS receiver 1 of the vehicle) is sufficient to reliably and accurately determine the speed of movement of the vehicle.
- the longitudinal movement speed of each tire corresponds to the overall speed of movement of the vehicle, which corresponds to the GPS speed determined by the GPS system.
- a tire mounted on a non-driving wheel rotates freely. This means that the tire is not subjected to any torque or effort to accelerate it and that there is therefore no slippage between the tire and the road.
- the rolling conditions detected define a rolling phase during which the tire considered, here B 2 i, rotates freely and the speed of movement of the vehicle can be determined reliably and accurately.
- the test step E00 is repeated as long as the specific driving conditions mentioned above are not satisfied, as represented by the branch "NOK" in FIG. 3.
- step E01 of measurement On detecting the driving conditions mentioned above (branch OK in FIG. 3), the process proceeds to the second substep E01 of measurement.
- i a loop index of the learning step. This index i is set to 0 at the initialization of step E0 and is incremented by 1 each time a new measurement is made, as shown in FIG. 4.
- V G ps (ti) the instantaneous speed of movement of the vehicle
- the speeds V G ps (ti) and W 2 i (ti) measured are transmitted to the learning module 310 of the device 3 and stored in the memory 32.
- the device 3 calculates the instantaneous radius of the tire B 2 i for the instant t ,, denoted R 2 i (t,), using the following formula:
- the device 3 stores the determined instantaneous radius R 2 i (t,) in association with the instantaneous speed V G ps (ti) of movement of the vehicle, in other words the torque (R 2 i (ti), V G ps (ti)), in the working memory 32.
- the method then proceeds to a test sub-step E04, in which a training end condition is verified.
- the end of learning condition may be the course of a predefined distance from the beginning of learning and / or the expiration of a predefined learning period.
- the process returns to the first substep EOO and the index i is incremented by 1, in order to proceed to a new measurement.
- the method proceeds to the following substeps E05 to E07 aiming to establish a reference curve C 21 associated with the tire B 21 , representing the evolution of the reference radius R 21 of the tire B 21 depending on the speed of the vehicle.
- the device 3 selects a number N of ranges of vehicle travel speeds, referenced Pn, where n is the index of the range.
- N the index of the range.
- Torques each having a tire reference radius and an associated vehicle traveling speed namely (R1 2 i, V1), (R2 2 i, V2) and (R3 2 i, V3), define reference points said "initial" of the curve C 2 i evolution of the reference radius of the tire B 2 i as a function of the speed of movement of the vehicle.
- these initial reference points are referenced PR1, PR2 and PR3, in a two-dimensional space comprising, on the abscissa, the speed of movement of the vehicle and in the ordinate the reference radius of the tire considered B 2 i.
- the device 3 determines complementary reference points of the curve C 2 i by extrapolation from the series of initial reference points (R1 2 i, V1), (R2 2 i, V2 ) and (R3 2 i, V3).
- the extrapolation can for example consist in connecting by line segments the successive initial reference points (R1 2 i, V1), (R2 2 i, V2), (R3 2 i, V3), as represented in FIG. 8 In this figure, one can observe a strong growth of the reference radius of the tire B 2 i as a function of the speed of the vehicle.
- the initial and complementary reference points are stored in the memory 33.
- the set of these reference points constitute data relating to the evolution of the reference radius of the tire as a function of the speed of movement of the vehicle and form the curve C 2 i.
- the first learning step EO relating to the left rear tire B 2 i, is followed by a second learning step E1, relating to the left front tire Bu.
- This step E1 aims to determine how the radius R of the towed tire Bu in new condition behaves when the speed of movement of the vehicle changes.
- the first learning step EO relating to the rear right tire B 21
- a second learning step E1 relating to the right front tire Bu.
- the vehicle In the case of a traction vehicle whose front wheels are driving, to advance, the vehicle must overcome non-conservative efforts that oppose its movement, such as aerodynamic forces and rolling resistance efforts. This is the case even at constant speed of the vehicle.
- the engine of the vehicle must for this purpose produce a torque to the driving wheel. This torque is produced through a slip between the tire and the road. Since the phenomenon of modification of the tire radius induced by the centrifugal effect produced by the speed of the vehicle being of small amplitude, this slip should be taken into account to evaluate the evolution of the radius of the tire of a driving wheel as a function of speed. Also, the evolution of the reference radius of the front left-hand towed tire Bu is evaluated from the evolution of the radius of the left rear untreated tire B 21 and a left front / rear ratio noted pi.
- the evolution of the reference radius of the right front towed tire B 12 is evaluated on the basis of the evolution of the radius of the right rear untensioned tire B 22 and a right forward / rearward ratio p 2 .
- the left forward / backward ratio pi is determined by the implementation of substeps E10 to E15 which will now be described with reference to FIG.
- the device 3 detects a particular driving situation for which it is estimated that the left front tire Bu rotates freely (the engine torque applied to the wheel being zero) or in which the engine torque applied to wheel A is close to zero.
- “Close to zero” means that the engine torque is low enough not to cause significant slip between the tire and the road, for example in the range [-10 Nm, + 10N.m].
- Such a situation corresponds to a position engaged with a motor torque close to zero or in the disengaged position and is detected from a measurement of the engine torque.
- the substep E10 is repeated as long as one of the two conditions mentioned above (motor torque applied to the wheel A null or close to zero) are not satisfied (NOK branch in Figure 4).
- substep E1 1 the process proceeds to substep E1 1 (OK branch).
- the respective speeds of rotation of the left front wheel W (tj) and the left rear wheel W 2 i (tj) are measured.
- the instantaneous ratio pi (t) between the front and rear left-ray is determined by the following formula: ⁇ TMTM •• - ⁇ ⁇ -
- the device 3 stores the instantaneous ratio determined pi (tj).
- the method then proceeds to a test sub-step E13, in which a training end condition is verified.
- the end of learning condition E1 may be identical to that of end of learning E0 or different from this one. It can for example be the expiry of a given learning period.
- the process returns to the first substep E10 and the index j is incremented by 1.
- the method proceeds to a sub-step E14 of calculating an average ratio pi.
- the learning module 311 determines a curve Cn (not shown) of evolution of the reference radius of the left front tire Bu from the evolution curve C21 of the reference radius of the left rear tire. B21 and the ratio p- ⁇ , knowing that the radius R of the left front tire B11 is equal to the radius R21 of the left rear tire multiplied by the ratio pi, that is to say:
- ⁇ u0 ' > represents the reference radius R of the front left tire for the speed V of the vehicle
- - pi represents the "left" ratio between the spokes of the front and rear left tires.
- the reference evolution curve Cn, relative to the tire Bu, and more precisely the reference points forming this curve are stored in the memory 33.
- a similar learning step is implemented to determine a "right" ratio p 2 between the radius & of the front right tire Bi 2 and the radius 22 of the right rear tire B 22 and to deduce the reference curve Ci 2 (not shown) of evolution of the reference radius of the right front tire Bi 2 from the evolution curve C 22 of the reference radius of the right rear tire B 22 and the ratio p 2 .
- the device 3 has in memory 33 four curves, or mappings, Cn, Ci 2 , C 2 i and C 22 representing the evolution of the reference radii of the left front tires and right and rear tires left and right, respectively, as well as the ratios left p- ⁇ and right p 2 .
- a detection phase is implemented. This phase aims to evaluate the wear of each tire over time from the current radius of the tire and the reference radius initially learned.
- the detection phase comprises a detection E2 relating to each non-towed tire B 2 i and B 22 and a detection E3 relating to each towed tire Bu and Bi2, implemented when the vehicle is moving.
- Steps E2 and E3 will be described in connection with these two tires B 2 i and Bu. Steps E2 and E3 are performed in a similar manner for the rear tires right B 22 and front right Bi 2 .
- the substeps used to determine the current radius, denoted r 2 i, of the non-towed tire B 2 i are at least partially similar to those used during the training E0 relating to this tire B 2 i, as this will appear in the following description.
- the detection E2 comprises a first test sub-step E20, consisting of detecting specific driving conditions, identical to those verified in the test step E00.
- test sub-step E20 is repeated as long as the specific driving conditions are not satisfied, as represented by the NOK branch in FIG. 6.
- V G ps (t k ) the instantaneous speed of movement of the vehicle
- the instantaneous speeds V G ps (tk) and W 2 i (t k ) are stored in the memory 32. Following the measurement sub-step E21, the loop index k is incremented by 1 and a new test step E20 is executed.
- the measurement sub-step E21 is followed by a calculation sub-step E22, during which the device 3 calculates the instantaneous radius of the tire B 2 i at the instant t k , denoted r 2 i (t k ), by calculating the ratio of the speed V G ps (t k ) to the speed W 2 i (t k ), as follows:
- the device 3 stores the determined instantaneous radius r 2 i (t k ) in association with the instantaneous speed V G ps (t k ) of movement of the vehicle, in other words the torque (r 2 i (t k ), V G ps (tk)), in the working memory 32.
- a number N 'of vehicle speed ranges are preconfigured in the detection module 312.
- the number N' is equal to the number N of the learning step.
- the numbers N and N 'could be different.
- the ranges P1, between 0 and 70 km / h, P2, between 70 km / h and 1 10 km / h, and P3 above 1 10 km / h are therefore configured in the detection module 312.
- the device 3 obtains a current radius rn 2 i
- the current radius and the associated speed relative to each range Pn (P1, P2 or P3) are thus updated each time a new speed measurement is made in this range Pn.
- the detection module 312 determines a wear rate " ⁇ of the tire B 2 i
- This wear percentage 3 ⁇ 4 ⁇ expressed as a percentage, may for example be determined by calculating a rate of wear. wear on each of the speed ranges Pn and by averaging the different wear rates thus calculated.
- n represents the index of the range, and is equal to 1, 2 or 3;
- the device 3 determines the reference radius 83 ⁇ 4 : î ⁇ 3 ⁇ 4> associated with this same speed vn on the reference curve C 2 i and evaluates the wear from the current radius n1 ⁇ 2 4 ( .%) And the corresponding reference radius R3 ⁇ 43 ⁇ 43 ⁇ 4X The determination of this rate of wear ⁇ ultimately makes it possible to compare the current radius rs . 21 3 ⁇ 4 ⁇ i) e t of the reference beam 3 ⁇ 43 ⁇ 4 ⁇ 3 ⁇ 4 tire ⁇ on the range of Pn speeds.
- the device 3 then averages the wear rates evaluated on the different ranges Pn, in order to obtain a final wear rate 3 ⁇ 4 of the tire B 2 i, using the following equation:
- the determined wear rate 3 ⁇ 4i is compared to a threshold TSH beyond which an alert is triggered (step E27) to signal the driver that the tire should be changed.
- the threshold TSH may for example be of the order of 90%. Advance alerts can be made for example when the wear rate reaches 75%, then 80% then 85%.
- the wear rate TU is then determined by a calculation mode similar to the mode of calculation of the wear rate TU during step E31.
- a wear rate for each speed range is evaluated using the following equation:
- the device 3 averages the wear rates of the different ranges to obtain a final wear rate:
- the determined wear rate ⁇ n is compared to a threshold TSH beyond which an alert is triggered (step E33) to signal the driver that the tire should be changed.
- the wear rate of the front right tire Bi 2 of the driving wheel Ai 2 is determined analogously from the rays evaluated for the right rear tire B 22 .
- the estimation of the rate of wear of the tires takes into account the state of loading of the vehicle.
- the radius of each tire varies depending on the loading status.
- a number M of curves of evolution of the reference radius of each tire are established for M distinct loads of the vehicle. These different curves can be made as previously described, from measurements, or from a first evolution curve corresponding to a load and test data.
- the device 3 determines the current load of the vehicle and, depending on this load, selects the appropriate reference curve to be used.
- FIG. 9 shows two curves of evolution of the reference radius of the tire B 2 i, referenced C 2 i and C 2 i ', respectively for a load corresponding to 2 persons in the vehicle and for a charge corresponding to 4 persons in the vehicle.
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Abstract
On détermine un rayon courant du pneu, à partir d'au moins une vitesse de déplacement du véhicule, notamment en ligne droite, et d'au moins une vitesse associée de rotation du pneu, ledit pneu tournant librement. On détermine un rayon de référence du pneu, associé à ladite vitesse de déplacement de véhicule, à partir de données d'évolution du rayon de référence du pneu en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule. On estime l'usure du pneu à partir des rayons, courant et de référence, déterminés.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF D'ESTIMATION D'UN ETAT D'USURE D'AU MOINS UN PNEU DE VEHICULE AUTOMOBILE
L'invention concerne un procédé d'estimation de l'usure d'un pneu de véhicule automobile.
Il existe différents types de techniques pour estimer l'usure d'un pneu de véhicule automobile.
Un première technique consiste à utiliser un témoin d'usure présent sur le pneu et destiné à être contrôlé régulièrement par un utilisateur. Le témoin d'usure peut par exemple être une patte de gomme située au fond des sculptures creusées dans la bande de roulement du pneu. Lorsque la gomme de la bande de roulement du pneu est dans un état d'usure avancé, elle arrive jusqu'au témoin d'usure. Il est alors impératif de changer le pneu. Une telle technique s'avère contraignante pour l'utilisateur qui doit s'assurer lui-même, de visu et/ou par le toucher, de l'état de la gomme du pneu par rapport au témoin d'usure.
Une deuxième technique consiste à utiliser des capteurs spécifiques de mesure, destinés à détecter l'usure des pneus par des mesures permettant de déterminer le rayon du pneu. Il peut s'agir de capteurs optiques, magnétiques ou autres. De tels capteurs s'avèrent toutefois très coûteux.
L'estimation d'usure d'un pneu est en toute hypothèse une opération délicate du fait notamment que les variations à observer sont minimes, généralement de l'ordre de quelques millimètres.
La présente invention vient améliorer la situation.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé d'estimation d'un état d'usure d'au moins un pneu de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de :
a) déterminer un rayon courant du pneu, à partir d'au moins une vitesse de déplacement du véhicule, notamment en ligne droite, et d'une vitesse associée de rotation du pneu, ledit pneu tournant librement;
b) déterminer un rayon de référence du pneu, associé à ladite vitesse de déplacement de véhicule, à partir de données d'évolution du rayon de référence du pneu en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule ;
c) estimer l'usure du pneu à partir des rayons, courant et de référence, déterminés.
La présente invention repose sur le principe selon lequel, lorsque le véhicule se déplace en ligne droite, la vitesse de déplacement longitudinal d'un pneu du véhicule tournant librement est égale, d'une part, à la vitesse globale de déplacement du véhicule et, d'autre part, au produit de la vitesse de rotation et du rayon de ce pneu. On peut donc déduire le rayon du pneu en calculant le rapport entre la vitesse de déplacement du véhicule et la vitesse de rotation du pneu. La vitesse du véhicule peut par exemple être mesurée par un système GPS.
Par « tourner librement », on entend signifier qu'aucun couple, ou effort, n'est appliqué au pneu tendant à le faire accélérer ou à le faire freiner et que, par conséquent, il n'existe aucun glissement entre le pneu et la route, ou que ce glissement est tout à fait négligeable.
En outre, l'invention tient compte du fait que le rayon du pneu augmente lorsque la vitesse du véhicule augmente. Ce phénomène est dû à l'effet centrifuge provoqué par la rotation du pneu. Cette augmentation du rayon est faible par rapport au rayon lui-même mais elle est néanmoins déterminante pour détecter de sensibles variations du rayon du pneu dues à l'usure de celui- ci.
L'invention consiste à comparer une valeur courante du rayon du pneu, déterminée à partir d'au moins une vitesse de déplacement du véhicule et d'une vitesse de rotation du pneu, à une valeur de rayon de référence correspondant à cette même vitesse de déplacement. Les vitesses de déplacement du véhicule et de rotation du pneu peuvent être déterminées par des capteurs et/ou récepteurs équipant le véhicule, non spécifiquement destinés à l'estimation d'usure des pneus. En effet, la plupart des véhicules sont aujourd'hui équipés d'un système GPS apte à mesurer la vitesse de
déplacement du véhicule et un capteur apte à mesurer la vitesse angulaire, ou de rotation, des pneus. Un taux d'usure peut être calculé à partir des valeurs, courante et de référence, déterminées. Une alerte est alors déclenchée si ce taux d'usure dépasse un seuil prédéfini.
L'estimation d'état d'usure selon l'invention est très précise et ne requiert aucun instrument de mesure spécifique coûteux.
Avantageusement, il comprend une étape initiale d'apprentissage, réalisée lorsque le pneu est dans un état neuf, lors de laquelle on détermine un ensemble de rayons de référence de pneu respectivement associés à des vitesses de déplacement du véhicule, afin de former ladite courbe d'évolution du rayon de référence du pneu.
Grâce à cela, l'évolution du rayon du pneu à l'état neuf, que l'on qualifie de « rayon de référence » est évalué avec précision pour le pneu effectivement considéré, en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule.
Dans un mode de réalisation particulier, lors de l'étape initiale d'apprentissage, on détermine une pluralité de rayons de référence de pneu, dits « initiaux », associés à des vitesses de déplacement de véhicule, par la mise en œuvre des sous-étapes suivantes :
i) déterminer respectivement une pluralité de rayons instantanés de pneu, chaque rayon instantané étant déterminé à partir d'une vitesse instantanée de déplacement du véhicule et d'une vitesse instantanée de rotation du pneu,
ii) moyenner les rayons instantanés de pneu déterminés et moyenner les vitesses instantanées de déplacement associées, sur un nombre N de plages de vitesses de déplacement, afin d'obtenir N rayons de référence initiaux de pneu, respectivement associés à N vitesses de déplacement associées.
Dans ce cas et avantageusement, on détermine la courbe d'évolution du rayon de référence du pneu en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule par extrapolation à partir des rayons de référence initiaux déterminés.
L'utilisation de plages de vitesses et le calcul d'un rayon de pneu moyen et d'une vitesse de déplacement moyenne associée sur chaque plage de vitesses est une solution permettant de tenir compte de l'impact de la vitesse du véhicule sur le rayon de référence du pneu.
Dans un mode de réalisation particulier, lors de l'étape a), les sous- étapes suivantes sont mises en œuvre :
a1 ) déterminer une pluralité de rayons instantanés de pneu, chaque rayon instantané étant déterminé à partir d'une vitesse instantanée de déplacement du véhicule et d'une vitesse instantanée de rotation de pneu,
a2) moyenner les rayons instantanés de pneu déterminés et moyenner les vitesses instantanées de déplacement du véhicule associées sur un nombre N' de plages de vitesses prédéfinies, afin d'obtenir respectivement N' rayons courants de pneu associés à N' vitesses de déplacement associées.
La même méthode de calcul du rayon moyen et de la vitesse moyenne de déplacement du véhicule sur différentes plages de vitesses peut être appliquée pour déterminer l'évolution du rayon courant du pneu en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule.
Avantageusement, les étapes a) à c) sont mises en œuvres pour un pneu d'une roue non motrice.
Dans ce cas, et avantageusement encore, pour un pneu d'une roue motrice, on estime un rayon dudit pneu de roue motrice associé à une vitesse donnée de déplacement du véhicule à partir du rayon d'un pneu de roue non motrice associé à ladite vitesse donnée de déplacement du véhicule et d'un ratio prédéterminé, ledit pneu de roue motrice et ledit pneu de roue non motrice étant situés du même côté du véhicule par rapport à un plan longitudinal de symétrie des roues.
Une roue motrice est soumise à un couple moteur, destiné à vaincre des efforts non conservatifs qui s'opposent au déplacement du véhicule. Ce couple est produit à travers un glissement entre le pneu de cette roue et la route. Du fait de ce glissement, et afin d'éviter des imprécisions de calcul du même ordre
de grandeur que l'usure du pneu, il convient d'évaluer l'usure du pneu de la roue motrice à partir du rayon du pneu de la roue non motrice située du même côté du véhicule et d'un ratio entre les rayons de ces deux roues, motrice et non motrice, et non pas directement à partir d'une estimation du rayon du pneu de la roue motrice.
Avantageusement encore, pour déterminer ledit ratio, on détecte une situation de roulage pour laquelle un couple moteur nul ou sensiblement nul est appliqué au pneu de roue motrice, puis on détermine un rapport entre les vitesses de rotation respectives du pneu de roue motrice et du pneu de roue non motrice.
Dans un mode de réalisation particulier, on détermine une pluralité de rapports instantanés entre les vitesses de rotation respectives du pneu de roue motrice et du pneu de roue non motrice et on moyenne les rapports instantanés déterminés afin d'obtenir le ratio.
Selon une variante de réalisation, les rayons de référence de pneu sont modifiés en fonction de la charge du véhicule.
L'invention concerne aussi un dispositif d'estimation d'un état d'usure d'un pneu de véhicule automobile comprenant des moyens pour mettre en œuvre les étapes du procédé qui vient d'être défini.
Avantageusement, le dispositif comprend :
• un élément de détermination d'un rayon courant du pneu, à partir d'au moins une vitesse de déplacement du véhicule, notamment en ligne droite, et d'une vitesse associée de rotation du pneu, ledit pneu tournant librement;
« un élément de détermination d'un rayon de référence du pneu, associé à ladite vitesse de déplacement de véhicule, à partir de données d'évolution du rayon de référence du pneu en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule ;
• un élément d'estimation de l'usure du pneu à partir des rayons, courant et de référence, déterminés.
L'invention concerne également un module logiciel pour estimer un état d'usure d'un pneu de véhicule automobile, comprenant des instructions
logicielles pour commander la mise en œuvre des étapes du procédé précédemment défini, lorsque ledit module logiciel est exécuté par un processeur.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de mise en œuvre particulier du procédé d'estimation de l'usure d'un pneu de véhicule automobile et d'un exemple particulier de réalisation du dispositif associé, selon l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- La figure 1 représente un schéma bloc fonctionnel d'un système embarqué du véhicule automobile, pour l'estimation d'usure des pneus ;
- La figure 2 représente un véhicule avec des pneus montés sur des roues, de façon schématique ;
- La figure 3 représente un organigramme des étapes du procédé d'estimation d'usure des pneus de la figure 2, selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
- La figure 4 représente un organigramme des sous-étapes d'une première étape d'apprentissage du procédé de la figure 3 ;
La figure 5 représente un organigramme des sous-étapes d'une deuxième étape d'apprentissage du procédé de la figure 3 ;
- La figure 6 représente un organigramme des sous-étapes d'une première étape de détection du procédé de la figure 3 ;
- La figure 7 représente un organigramme des sous-étapes d'une deuxième étape de détection du procédé de la figure 3 ;
- La figure 8 représente une courbe d'évolution du rayon de référence d'un pneu non tracté du véhicule automobile de la figure 2 ;
- La figure 9 représente deux courbes d'évolution du rayon de référence d'un pneu de véhicule automobile en fonction de la vitesse de celui-ci, pour deux charges différentes du véhicule.
Le procédé de l'invention permet d'estimer l'usure des pneus d'un véhicule automobile. Dans l'exemple particulier décrit ici, en référence à la figure 2, le véhicule automobile comprend quatre roues, référencées Ay, dont
deux roues motrices, ou tractées, Aij et deux roues non motrices, ou non tractées, Α¾. Les roues motrices Aij sont ici les roues avant et les roues non motrices A¾ sont des roues arrière. L'indice i représente l'avant, avec i=1 , et l'arrière, avec i=2. L'indice j représente la gauche, avec j=1 , et la droite, avec j=2. L'avant, l'arrière, la gauche et la droite sont considérés par rapport au sens de marche avant du véhicule représenté par une flèche sur la figure 2. Quatre pneus notés By sont montés respectivement sur les roues Ay.
En référence à la figure 1 , le véhicule comprend un système GPS 1 apte à mesurer la vitesse de déplacement du véhicule à partir de signaux reçus en provenance de plusieurs satellites GPS.
Chaque roue Ay est équipée d'un capteur 2y, apte à mesurer la vitesse de rotation, c'est-à-dire la vitesse angulaire, de la roue Ay et du pneu By monté sur cette roue Ay.
Le véhicule comprend également un dispositif 3 d'estimation de l'usure des pneus, connecté au système GPS 1 et aux capteurs 2y. Le dispositif 3 comprend un processeur 30 et une mémoire stockant un logiciel 31 comprenant des instructions logicielles aptes à commander l'exécution des étapes du procédé décrit plus loin en référence aux figures 3 à 7.
Le logiciel 31 comprend différents modules :
- un module d'apprentissage 310 pour un pneu non tracté ;
- un module d'apprentissage 31 1 pour un pneu tracté ;
- un module de détection 312 pour un pneu non tracté ;
- un module de détection 313 pour un pneu tracté.
Le dispositif 3 comprend également une mémoire de travail 32, destinées à stocker des valeurs mesurées et des valeurs intermédiaires calculées, et une mémoire 33 de stockage de données de référence relatives aux pneus By.
Par définition, les termes « de référence » se rapportent au pneu à l'état neuf.
La figure 3 représente un organigramme général du procédé d'estimation de l'usure des pneus d'un véhicule, selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Le procédé comprend une première et une deuxième étape d'apprentissage, référencées E0 et E1 , et une première et une deuxième étape
de détection, référencées E2 et E3. Les premières étapes d'apprentissage EO et de détection E2 sont mises en œuvre pour chaque pneu non tracté B2i (B22). Les deuxièmes étapes d'apprentissage et détection E1 et E3 sont mises en œuvre pour chaque pneu tracté Bu (B12).
La première étape d'apprentissage EO, la deuxième étape d'apprentissage E1 , la première étape de détection E2 et la deuxième étape de détection E3 sont mises en œuvre par le dispositif 3, respectivement sous la commande des modules logiciels 310, 31 1 , 312 et 313.
Considérons par exemple le pneu arrière gauche B2i de la roue non motrice A2i et le pneu avant gauche Bu de la roue motrice An. Les étapes EO à E3 seront décrites ci-après en référence à ces pneus B2i et Bu, des étapes EO à E3 analogues étant également mises en œuvre pour les deux autres pneus B22 et B-|2.
Les étapes d'apprentissage EO et E1 sont déclenchées à la première mise en service du véhicule ainsi qu'à chaque changement de pneus.
L'étape d'apprentissage EO vise à déterminer comment le rayon R2i du pneu non tracté B2i à l'état neuf se comporte lorsque la vitesse de déplacement du véhicule change. En d'autres termes, le but est d'observer l'évolution de ce rayon R2i en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule. En effet, lorsque le véhicule roule, la rotation du pneu crée un effet centrifuge qui tend à faire augmenter le rayon du pneu : plus la vitesse de déplacement du véhicule augmente, plus le rayon du pneu augmente.
En référence à la figure 4, l'étape apprentissage E0 comprend une première sous-étape de test E00, consistant à détecter des conditions spécifiques, prédéterminées, de roulage, à l'aide de capteurs équipant le véhicule. Dans l'exemple particulier décrit ici, ces conditions sont les suivantes :
- le véhicule roule en ligne droite ;
- la vitesse du véhicule est constante et
- le nombre de satellites GPS disponibles (c'est-à-dire aptes à transmettre des signaux au récepteur GPS 1 du véhicule) est suffisant pour déterminer de façon fiable et précise la vitesse de déplacement du véhicule.
Lorsque le véhicule roule en ligne droite, la vitesse de déplacement longitudinal de chaque pneu correspond à la vitesse de déplacement global du véhicule, laquelle correspond à la vitesse GPS déterminée par le système GPS. On notera également que, en dehors des phases de décélération, un pneu monté sur une roue non motrice tourne librement. Cela signifie que ce pneu n'est soumis à aucun couple ou effort tendant à le faire accélérer et qu'il n'existe par conséquent aucun glissement entre le pneu et la route. On pourrait envisager de détecter des conditions de roulage au moins partiellement différentes de celles mentionnées plus haut. On pourrait notamment détecter en outre si le véhicule roule sur une route de pente nulle ou sensiblement nulle pour déclencher les sous-étapes suivantes d'apprentissage. En toute hypothèse, les conditions de roulage détectées définissent une phase de roulage pendant laquelle le pneu considéré, ici B2i, tourne librement et la vitesse de déplacement du véhicule peut être déterminée de façon fiable et précise. L'étape de test E00 est réitérée tant que les conditions spécifiques de roulage mentionnées plus haut ne sont pas satisfaites, comme représenté par la branche « NOK » sur la figure 3.
Sur détection des conditions de roulage mentionnées plus haut (branche OK sur la figure 3), le procédé passe à la deuxième sous-étape E01 de mesure. On note « i », un indice de boucle de l'étape d'apprentissage. Cet indice i est fixé à 0 à l'initialisation de l'étape EO et est incrémenté de 1 à chaque fois qu'une nouvelle mesure est réalisée, comme représenté sur la figure 4.
Lors de cette sous-étape E01 , à l'instant t,, les mesures suivantes sont réalisées :
- la vitesse instantanée de déplacement du véhicule, notée VGps(ti), est déterminée par le récepteur GPS 1 et
- la vitesse de rotation du pneu B2i, notée W2i(ti), est déterminée par le capteur 22i.
Les vitesses VGps(ti) et W2i(ti) mesurées sont transmises au module d'apprentissage 310 du dispositif 3 et mémorisées dans la mémoire 32.
Lors d'une troisième sous-étape E02, le dispositif 3 calcule le rayon instantané du pneu B2i pour l'instant t,, notée R2i (t,), à l'aide de la formule suivante :
Les unités des grandeurs sont indiquées entre crochets.
Lors d'une quatrième sous-étape E03, le dispositif 3 mémorise le rayon instantané déterminé R2i(t,) en association avec la vitesse instantanée VGps(ti) de déplacement du véhicule, autrement dit le couple (R2i(ti), VGps(ti)), dans la mémoire de travail 32.
Le procédé passe ensuite à une sous-étape de test E04, lors de laquelle une condition de fin d'apprentissage est vérifiée. La condition de fin d'apprentissage peut être le parcours d'une distance prédéfinie depuis le début de l'apprentissage et/ou l'expiration d'une durée prédéfinie d'apprentissage.
Si la condition de fin d'apprentissage n'est pas satisfaite, le procédé revient à la première sous-étape EOO et l'indice i est incrémenté de 1 , afin de procéder à une nouvelle mesure. Les sous-étapes EOO à E04 sont ainsi réitérées pour une pluralité d'instants de mesure successifs t,, avec i=0, 1 , 2, jusqu'à ce qu'une condition de fin d'apprentissage soit satisfaite.
Si la condition de fin d'apprentissage est satisfaite, le procédé passe aux sous-étapes suivantes E05 à E07 visant à établir une courbe de référence C21 associée au pneu B21, représentant l'évolution du rayon de référence R21 du pneu B21 en fonction de la vitesse du véhicule.
Lors de la sous-étape E05, le dispositif 3 sélectionne un nombre N de plages de vitesses de déplacement du véhicule, référencées Pn, n étant l'indice de la plage. A titre d'exemple illustratif, et non limitatif, les trois plages de vitesses suivantes sont sélectionnées :
- plage P1 entre 0 et 70 km/h ;
- plage P2 entre 70km/h et 1 10 km/h ;
- plage P3 supérieure à 1 10km/h.
Puis, lors d'une sous-étape E06, pour chacune des plages sélectionnées
Pn (avec n=1 , 2 ou 3), le dispositif 3 :
- moyenne les vitesses instantanées de véhicule mémorisées VGps(ti), appartenant à la plage considérée, afin d'obtenir une vitesse moyenne du véhicule pour cette plage Pn, notée Vn avec n=1 , 2 ou 3 ;
- moyenne les valeurs instantanées de rayons mémorisées correspondantes, afin d'obtenir une valeur moyenne de rayon de pneu pour cette plage, notée Rn2i avec n=1 , 2 ou 3.
On obtient ainsi :
- trois rayons de référence de pneu, correspondant aux valeurs moyennes R12i , R22i , R32i , et
- trois vitesses de déplacement associées respectives, correspondant aux vitesses moyennes V1 , V2 et V3.
Les couples comportant chacun un rayon de référence de pneu et une vitesse de déplacement de véhicule associée, à savoir (R12i , V1 ), (R22i , V2) et (R32i , V3), définissent des points de référence dits « initiaux » de la courbe C2i d'évolution du rayon de référence du pneu B2i en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule. Sur la figure 8, ces points de référence initiaux sont référencés PR1 , PR2 et PR3, dans un espace bidimensionnel comportant en abscisses la vitesse de déplacement du véhicule et en ordonnées le rayon de référence du pneu considéré B2i .
Lors d'une sous-étape E07, le dispositif 3 détermine des points de référence complémentaires de la courbe C2i par extrapolation à partir de la série de points de référence initiaux (R12i , V1 ), (R22i , V2) et (R32i , V3). L'extrapolation peut par exemple consister à relier par des segments de droite les points de référence initiaux successifs (R12i , V1 ), (R22i , V2), (R32i , V3), comme représenté sur la figure 8. Sur cette figure, on peut observer une forte croissance du rayon de référence du pneu B2i en fonction de la vitesse du véhicule.
Les points de référence initiaux et complémentaires sont mémorisés dans la mémoire 33. L'ensemble de ces points de référence constituent de données relatives à l'évolution du rayon de référence du pneu en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule et forment la courbe C2i .
La première étape d'apprentissage EO, relative au pneu arrière gauche B2i, est suivie d'une deuxième étape d'apprentissage E1 , relative au pneu avant gauche Bu . Cette étape E1 vise à déterminer comment le rayon R du pneu tracté Bu à l'état neuf se comporte lorsque la vitesse de déplacement du véhicule change.
De même, la première étape d'apprentissage EO, relative au pneu arrière droit B21, est suivie d'une deuxième étape d'apprentissage E1 , relative au pneu avant droit Bu .
On considère que l'usure des deux pneus, arrière et avant, situés du même côté (gauche ou droit) est analogue.
Dans le cas d'un véhicule traction dont les roues avant sont motrices, pour avancer, le véhicule doit vaincre des efforts non conservatifs qui s'opposent à son mouvement, tels que des efforts aérodynamiques et des efforts de résistance au roulement. C'est le cas même à vitesse constante du véhicule. Le moteur du véhicule doit à cet effet produire un couple à la roue motrice. Ce couple est produit à travers un glissement entre le pneu et la route. Le phénomène de modification du rayon du pneu induit par l'effet centrifuge produit par la vitesse du véhicule étant de faible amplitude, il convient de tenir compte de ce glissement pour évaluer l'évolution du rayon du pneu d'une roue motrice en fonction de la vitesse. Aussi, l'évolution du rayon de référence du pneu tracté avant gauche Bu est évalué à partir de l'évolution du rayon du pneu non tracté arrière gauche B21 et d'un ratio avant/arrière gauche noté pi.
De façon analogue, l'évolution du rayon de référence du pneu tracté avant droit B12 est évalué à partir de l'évolution du rayon du pneu non tracté arrière droit B22 et d'un ratio avant/arrière droite p2.
Le ratio avant/arrière gauche pi est déterminé par la mise en œuvre des sous-étapes E10 à E15 qui vont maintenant être décrites en référence à la figure 5.
Lors de la sous-étape de test E10, le dispositif 3 détecte une situation particulière de roulage pour laquelle on estime que le pneu avant gauche Bu tourne librement (le couple moteur appliqué à la roue étant nul) ou dans laquelle le couple moteur appliqué à la roue A est proche de zéro. Par
« proche de zéro », on entend signifier que le couple moteur est suffisamment faible pour ne pas engendrer de glissement significatif entre le pneu et la route, par exemple compris dans l'intervalle [-10 N.m ,+10N.m]. Une telle situation correspond à une position embrayée avec un couple moteur proche de zéro ou en position débrayée et est détectée à partir d'une mesure du couple moteur.
La sous-étape E10 est réitérée tant que l'une des deux conditions mentionnées ci-dessus (couple moteur appliqué à la roue A nul ou proche de zéro) ne sont pas satisfaites (branche NOK sur la figure 4).
On note j un indice de boucle pour l'apprentissage E1 .
Lorsque l'une des conditions est satisfaite, à l'instant tj, le procédé passe à la sous-étape E1 1 (branche OK). Lors de cette sous-étape E1 1 , les vitesses respectives de rotation de la roue avant gauche W (tj) et de la roue arrière gauche W2i(tj) sont mesurées.
Lors d'une sous-étape suivante E12, le ratio instantané pi(tj) entre les rayons avant et arrière gauche est déterminé par la formule suivante : '••·™™-^···—
Le dispositif 3 mémorise le ratio instantané déterminé pi(tj).
Le procédé passe ensuite à une sous-étape de test E13, lors de laquelle une condition de fin d'apprentissage est vérifiée. La condition de fin d'apprentissage E1 peut être identique à celle de fin d'apprentissage E0 ou différente de celle-ci. Il peut par exemple s'agir de l'expiration d'une durée d'apprentissage donnée.
Si la condition de fin d'apprentissage n'est pas satisfaite, le procédé revient à la première sous-étape E10 et l'indice j est incrémenté de 1 . Tant que la condition de fin d'apprentissage n'est pas satisfaite, les sous-étapes E10 à E13 sont réitérées pour des instants successifs tj, avec j=0, 1 , 2, ...afin de déterminer une pluralité de valeurs instantanées du ratio p1 , mémorisées dans la mémoire de travail 32.
Si la condition de fin d'apprentissage est satisfaite, le procédé passe à une sous-étape E14 de calcul d'un ratio moyen pi . Lors de cette sous-étape E14, le dispositif 3 moyenne les ratios instantanés pi(tj), avec j=0, 1 , 2, mémorisés,
afin de déterminer un ratio p-\ entre le rayon R du pneu avant gauche Bu et le rayon R2i du pneu arrière gauche B2i. Ce ratio gauche p-\ est mémorisé dans la mémoire 33.
Lors d'une étape E15, le module d'apprentissage 311 détermine une courbe Cn (non représentée) d'évolution du rayon de référence du pneu avant gauche Bu à partir de la courbe d'évolution C21 du rayon de référence du pneu arrière gauche B21 et du ratio p-\ , sachant que le rayon R du pneu avant gauche B11 est égal au rayon R21 du pneu arrière gauche multiplié par le ratio pi, autrement dit :
^ -α' "" ~ Sii Mj
où
^u0'> représente le rayon R de référence du pneu avant gauche pour la vitesse V du véhicule,
- ¾2i<V> représente le rayon R21 de référence du pneu arrière gauche pour la vitesse V du véhicule et
- pi représente le ratio « gauche » entre rayons des pneus avant et arrière gauche.
Lors d'une étape E15, la courbe d'évolution de référence Cn, relative au pneu Bu, et plus précisément les points de référence formant cette courbe, sont mémorisés dans la mémoire 33.
Une étape d'apprentissage analogue est mise en œuvre pour déterminer un ratio « droit » p2 entre le rayon & du pneu avant droit Bi2 et le rayon ^22 du pneu arrière droit B22 et en déduire la courbe de référence Ci2 (non représentée) d'évolution du rayon de référence du pneu avant droit Bi2 à partir de la courbe d'évolution C22 du rayon de référence du pneu arrière droit B22 et du ratio p2.
A l'issue des étapes d'apprentissage E0 et E1 , le dispositif 3 a en mémoire 33 quatre courbes, ou cartographies, Cn, Ci2, C2i et C22 représentant l'évolution des rayons de référence des pneus avant gauche et droit et des pneus arrière gauche et droit, respectivement, ainsi que les ratios gauche p-\ et droit p2.
Après l'apprentissage, une phase de détection est mise en œuvre. Cette phase vise à évaluer l'usure de chaque pneu au fil du temps à partir du rayon courant du pneu et du rayon de référence initialement appris.
La phase de détection comprend une détection E2 relative à chaque pneu non tracté B2i et B22 et une détection E3 relative à chaque pneu tracté Bu et Bi2, mises en œuvre lorsque le véhicule roule.
Considérons le pneu non tracté B2i arrière gauche et le pneu tracté Bu avant gauche. Les étapes E2 et E3 vont être décrites en relation avec ces deux pneus B2i et Bu . Des étapes E2 et E3 sont exécutées de façon analogue pour les pneus arrière droit B22 et avant droit Bi2.
Les sous-étapes mises en œuvre pour déterminer le rayon courant, noté r2i , du pneu non tracté B2i sont au moins partiellement analogues à celles mises en œuvre lors de l'apprentissage E0 relatif à ce pneu B2i , comme cela apparaîtra dans la description qui suit.
En référence à la figure 6, la détection E2 comprend une première sous- étape de test E20, consistant à détecter des conditions spécifiques de roulage, identiques à celles vérifiées à l'étape de test E00.
La sous-étape de test E20 est réitérée tant que les conditions spécifiques de roulage ne sont pas satisfaites, comme représenté par la branche NOK sur la figure 6.
Sur détection des conditions spécifiques de roulage (branche OK sur la figure 6), le procédé passe à la deuxième sous-étape E21 de mesure. On note « k », un indice de boucle de la détection E2. Cet indice k est fixé à 0 à l'initialisation de la détection E2 et incrémenté de 1 à chaque fois qu'une nouvelle mesure est réalisée, comme représenté sur la figure 6.
Lors de cette sous-étape de mesure E21 , à chaque instant tk, les mesures suivantes sont réalisées :
- la vitesse instantanée de déplacement du véhicule, notée VGps(tk), est mesurée et
- la vitesse de rotation du pneu B2i , notée W2i(tk), est mesurée.
Les vitesses instantanées VGps(tk) et W2i(tk) sont mémorisées dans la mémoire 32.
Suite à la sous-étape de mesure E21 , l'indice de boucle k est incrémenté de 1 et une nouvelle étape de test E20 est exécutée.
Par ailleurs, la sous-étape de mesure E21 est suivie d'une sous-étape de calcul E22, lors de laquelle le dispositif 3 calcule le rayon instantané du pneu B2i à l'instant tk, noté r2i(tk), en calculant le rapport entre la vitesse VGps(tk) et la vitesse W2i(tk), comme suit :
¾¾ ¾)[r¾¾]
Les unités de mesure sont indiquées entre crochets.
Lors d'une quatrième sous-étape E23, le dispositif 3 mémorise le rayon instantané déterminé r2i(tk) en association avec la vitesse instantanée VGps(tk) de déplacement du véhicule, autrement dit le couple (r2i(tk), VGps(tk)), dans la mémoire de travail 32.
Un nombre N' de plages de vitesses de déplacement du véhicule sont préconfigurées dans le module de détection 312. Ici le nombre N' est égal au nombre N de l'étape d'apprentissage. Toutefois les nombres N et N' pourraient être différents. Dans l'exemple particulier décrit ici, les plages P1 , entre 0 et 70 km/h, P2, entre 70 km/h et 1 10 km/h, et P3 au-dessus de 1 10 km/h sont donc configurées dans le module de détection 312.
Lors d'une sous-étape E24, suite à chaque nouvelle mesure d'un rayon instantané de pneu r2i(tk) et d'une vitesse VGps(tk), le dispositif 3 détermine à quelle plage Pn (avec n = 1 , 2 ou 3) appartient cette vitesse VGPS(tk), puis
- moyenne les vitesses instantanées VGPS(tk) mesurées dans cette plage Pn et
- moyenne les rayons instantanés de rayon de pneu r2i(tk), associés à ces vitesses de la plage Pn.
Ces moyennes sont calculées pour des mesures effectuées durant une fenêtre temporelle glissante d'une durée prédéfinie T. En variante, elles pourraient être effectués sur un nombre prédéfini de mesures dans la plage Pn considérée.
A l'issue de la sous-étape E24, le dispositif 3 obtient un rayon courant rn2i
(r121 , r22i ou r32i) et une vitesse de déplacement associée vn (v1 , v2 ou v3),
pour la plage considérée (P1 , P2 ou P3). Le rayon courant (r12i, r22i ou r32i) correspond à la moyenne des rayons instantanés calculés et la vitesse courante associée (v1 , v2 ou v3) correspond à la vitesse moyenne calculée sur la plage Pn (avec n=1 , 2 ou 3). Le rayon courant et la vitesse associée, relatifs à chaque plage Pn (P1 , P2 ou P3), sont ainsi mis à jour à chaque fois qu'une nouvelle mesure de vitesses est réalisée dans cette plage Pn.
Lors d'une sous-étape E25, le module de détection 312 détermine un taux d'usure "ϋ du pneu B2i. Ce taux d'usure ¾ι , exprimé en pourcentage, peut par exemple être déterminé en calculant un taux d'usure sur chacune des plages de vitesse Pn et en moyennant les différents taux d'usure ainsi calculés.
Le calcul du taux d'usure sur une plage Pn (P1 , P2 ou P3) est déterminé par l'équation suivante:
Rn> . C„ ) - rn» -. (v<, }
OÙ
- l'indice n représente l'indice de la plage, et vaut 1 , 2 ou 3 ;
- suivante le rayon courant (r12i, r22i ou r32i) déterminé pour une plage de vitesses (P1 , P2 ou P3), à l'aide de l'équation suivante
- représente le rayon courant du pneu B2i évalué pour la plage Pn, ce rayon étant associé à une vitesse de déplacement moyenne % dans la plage Pn ;
- représente le rayon de référence associé à la vitesse ¾ ;
- représente le rayon minimum du pneu B2i, correspondant au rayon minimum du pneu usé au-delà duquel le pneu doit impérativement être changé.
Ainsi, pour déterminer le taux d'usure sur une plage de vitesses donnée
Pn (avec n=1 , 2 ou 3), à partir du rayon courant n*24(vs> déterminé sur cette plage Pn et associé à une vitesse de déplacement moyenne vn sur cette plage, le dispositif 3 détermine le rayon de référence 8¾:î<¾> associé à cette même vitesse vn sur la courbe de référence C2i et évalue l'usure à partir du rayon courant n½4 (.%} et du rayon de référence correspondant R¾î¾X La détermination de ce taux d'usure τ permet en définitive de comparer le
rayon courant rs. 21{i¾) et le rayon de référence du pneu ¾¾ΐ¾^ sur la plage de vitesses Pn.
Le dispositif 3 moyenne ensuite les taux d'usure évalués sur les différentes plages Pn, afin d'obtenir un taux d'usure final ¾ du pneu B2i , à l'aide de l'équation suivante :
Lors d'une sous-étape de test E26, le taux d'usure déterminé ¾i est comparé à un seuil TSH au-delà duquel une alerte est déclenchée (étape E27) pour signaler au conducteur qu'il convient de changer le pneu. Le seuil TSH peut par exemple être de l'ordre de 90%. Des alertes préalables peuvent être faites par exemple lorsque le taux d'usure atteint 75%, puis 80% puis 85%.
On va maintenant décrire l'étape de détection E3 mise en œuvre pour le pneu tracté avant gauche B1 1 , en référence à la figure 7.
Le rayon courant de ce pneu rn (avec n=1 , 2 ou 3) est déterminé, pour chaque plage de valeurs Pn, en multipliant le rayon courant du pneu rn2i arrière gauche B2i , par le ratio gauche p-\ , lors d'une étape E30 :
Le taux d'usure TU est ensuite déterminé par un mode de calcul analogue au mode de calcul du taux d'usure TU lors de l'étape E31 . Un taux d'usure pour chaque plage de vitesse est évalué à l'aide de l'équation suivante :
m ~ ™— _— . —, ι^
Puis le dispositif 3 moyenne les taux d'usure des différentes plages pour obtenir un taux d'usure final :
Lors d'une sous-étape de test E32, le taux d'usure déterminé ~n est comparé à un seuil TSH au-delà duquel une alerte est déclenchée (étape E33) pour signaler au conducteur qu'il convient de changer le pneu.
Le taux d'usure du pneu avant droit Bi2 de la roue motrice Ai2 est déterminé de façon analogue, à partir des rayons évalués pour le pneu arrière droit B22.
Dans une variante de réalisation de l'invention, l'estimation du taux d'usure des pneus tient compte de l'état de chargement du véhicule. Le rayon de chaque pneu varie en fonction de l'état de chargement. Dans cette variante de réalisation, un nombre M de courbes d'évolution du rayon de référence de chaque pneu sont établies pour M charges distinctes du véhicule. Ces différentes courbes peuvent être réalisées comme précédemment décrit, à partir de mesures, ou à partir d'une première courbe d'évolution correspondant à une charge et de données d'essais. Dans ce cas, lors de phases de détection E2, E3, le dispositif 3 détermine la charge courante du véhicule et, en fonction de cette charge, sélectionne la courbe de référence adaptée à utiliser. A titre d'exemple illustratif, on a représenté sur la figure 9, deux courbes d'évolution du rayon de référence du pneu B2i, référencées C2i et C2i', respectivement pour une charge correspondant à 2 personnes dans le véhicule et pour une charge correspondant à 4 personnes dans le véhicule.
Dans une autre variante de réalisation, en cas de détection d'une alerte relative à la pression d'un pneu, la détection de l'état d'usure de ce pneu est suspendue.
Claims
REVENDICATIONS
Procédé d'estimation d'un état d'usure d'au moins un pneu (B ) de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de :
a) déterminer (E24) un rayon courant (rny) du pneu (By), à partir d'au moins une vitesse (vn) de déplacement du véhicule, notamment en ligne droite, et d'au moins une vitesse associée (Wy(tk)) de rotation du pneu, ledit pneu (By) tournant librement; b) déterminer (E25) un rayon de référence du pneu (Rny(vn)), associé à ladite vitesse (vn) de déplacement de véhicule, à partir de données d'évolution du rayon de référence du pneu en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule ;
c) estimer (E25) l'usure (xny) du pneu à partir des rayons, courant (rny) et de référence (Rny(vn)), déterminés.
Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une étape initiale d'apprentissage (E0), réalisée lorsque le pneu (By) est dans un état neuf, lors de laquelle on détermine un ensemble de rayons de référence de pneu respectivement associés à des vitesses de déplacement du véhicule, afin de déterminer lesdites données d'évolution du rayon de référence du pneu.
Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lors de l'étape initiale d'apprentissage, on détermine une pluralité de rayons de référence de pneu, dits « initiaux », associés à des vitesses de déplacement de véhicule, par la mise en œuvre des sous-étapes suivantes :
i) déterminer (E02) respectivement une pluralité de rayons instantanés de pneu, chaque rayon instantané étant déterminé à partir d'une vitesse instantanée de déplacement du véhicule et d'une vitesse instantanée de rotation du pneu, ii) moyenner (E06) les rayons instantanés de pneu déterminés et moyenner les vitesses instantanées de déplacement
associées, sur un nombre N de plages de vitesses de déplacement, afin d'obtenir N rayons de référence initiaux de pneu, respectivement associés à N vitesses de déplacement associées.
Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on détermine (E07) les données d'évolution du rayon de référence du pneu en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule par extrapolation à partir des rayons de référence initiaux déterminés.
Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lors de l'étape a), les sous-étapes suivantes sont mises en œuvre : a1 ) déterminer (E21 -E23) une pluralité de rayons instantanés de pneu, chaque rayon instantané étant déterminé à partir d'une vitesse instantanée de déplacement du véhicule et d'une vitesse instantanée de rotation de pneu,
a2) moyenner (E24) les rayons instantanés de pneu déterminés et moyenner les vitesses instantanées de déplacement du véhicule associées sur un nombre N' de plages de vitesses prédéfinies, afin d'obtenir respectivement N' rayons courants de pneu associés à N' vitesses de déplacement associées.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les étapes a) à c) sont mises en œuvres pour un pneu d'une roue non motrice.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour un pneu d'une roue motrice, on estime un rayon dudit pneu de roue motrice associé à une vitesse donnée de déplacement du véhicule à partir du rayon d'un pneu de roue non motrice associé à ladite vitesse donnée de déplacement du véhicule et d'un ratio prédéterminé, ledit pneu de roue motrice et ledit pneu de roue non motrice étant situés du même côté du véhicule par rapport à un plan longitudinal de symétrie des roues.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, pour déterminer ledit ratio, on détecte (E10) une situation de roulage pour laquelle un couple moteur nul ou sensiblement nul est appliqué au pneu de roue motrice, puis on détermine (E12) un rapport entre les vitesses de rotation respectives du pneu de roue motrice et du pneu de roue non motrice.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on détermine (E10- E13) une pluralité de rapports instantanés entre les vitesses de rotation respectives du pneu de roue motrice et du pneu de roue non motrice et on moyenne (E14) les rapports instantanés déterminés afin d'obtenir le ratio.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rayons de référence de pneu sont modifiés en fonction de la charge du véhicule.
1 1 . Dispositif d'estimation d'un état d'usure d'un pneu de véhicule automobile comprenant des moyens pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 10.
12. Dispositif selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce qu'il comprend :
• un élément de détermination d'un rayon courant du pneu (312, 313), à partir d'au moins une vitesse de déplacement du véhicule, notamment en ligne droite, et d'une vitesse associée de rotation du pneu, ledit pneu tournant librement;
• un élément de détermination d'un rayon de référence du pneu (310, 31 1 ), associé à ladite vitesse de déplacement de véhicule, à partir de données d'évolution du rayon de référence du pneu en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule ;
• un élément d'estimation (312, 313) de l'usure du pneu à partir des rayons, courant et de référence, déterminés.
13. Module logiciel pour estimer un état d'usure d'un pneu de véhicule automobile, comprenant des instructions logicielles pour commander la mise en œuvre des étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 10, lorsque ledit module logiciel est exécuté par un processeur.
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