WO2020011900A1 - Apprentissage de la position angulaire d'un accéléromètre à trois axes intégré à une unité de commande électronique d'un moteur de véhicule - Google Patents

Apprentissage de la position angulaire d'un accéléromètre à trois axes intégré à une unité de commande électronique d'un moteur de véhicule Download PDF

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WO2020011900A1
WO2020011900A1 PCT/EP2019/068635 EP2019068635W WO2020011900A1 WO 2020011900 A1 WO2020011900 A1 WO 2020011900A1 EP 2019068635 W EP2019068635 W EP 2019068635W WO 2020011900 A1 WO2020011900 A1 WO 2020011900A1
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WO
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vehicle
accelerometer
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acceleration
computer
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PCT/EP2019/068635
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Jean-Luc FREMAUX
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Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates generally to the detection of the inclination of a vehicle using an on-board accelerometer, and more particularly of an accelerometer integrated into an electronic control unit of a vehicle engine.
  • the invention finds applications, in particular, in vehicles of the motorcycle type (“motorcycle” for short), for example on two wheels, equipped with safety systems making it possible to stop the engine when a fall from the motorcycle is detected. .
  • the triggering of the automatic action to improve the safety of the driver is based on the real-time measurement of the lateral tilt of the motorcycle, in order to determine at all times whether the situation should be considered dangerous or not for the driver.
  • an inclination measurement is carried out using a dedicated and autonomous, that is to say independent (“standalone”, English-speaking) sensor, which is fixed to the frame or chassis of the motorcycle. This sensor reacts to movements of the motorcycle chassis. On the basis of the information generated by this sensor and which is transmitted to an engine control computer, the latter is capable of causing the engine and its fuel supply to stop when a lateral tilt threshold is exceeded.
  • mechanical sensors are usually used, fixed to the chassis of the vehicle, in which weights (for example balls) move according to the inclination of the vehicle and close electrical contacts when 'a given tilt is reached.
  • weights for example balls
  • the inertia of these weights determines the sensitivity of the sensor to the tilt of the vehicle and, moreover, the accuracy of the angle measurement.
  • sensors are in particular widely used both for motorcycles only equipped with an ignition and a carburetor powered by a mechanical fuel pump, as for motorcycles equipped with an electronic control unit controlling the operation of an engine by fuel injection under pressure.
  • the sensor is associated with a switch-type device arranged in the ignition circuit to directly cut the high voltage supply to the spark plugs and cause the fuel supply to the engine to stop when 'a limit tilt angle is reached.
  • the sensor transmits the measurement information to the electronic control unit, which stops the engine and cuts the electrical supply to the fuel pump to remove the pressure in the injection circuit, when an angle limit tilt is reached.
  • such an independent tilt angle sensor is, in itself, an element whose direct cost and the cost associated with its connection weigh on the overall cost of the associated safety function.
  • an accelerometer produced on silicon in the form of an integrated electronic component, in order to measure the inclination relative to the vertical of an electronic device. incorporating.
  • the electronic component can be integrated into this ECU.
  • This solution presents the advantage of compactness and lightness, and is particularly suitable for certain motorized vehicles such as motorcycles, scooters or golf cars for example.
  • such an accelerometer can have dimensions of the order of a few millimeters only, or even less, so that its integration can be done directly on the electronic card or even in the chip of a monolithic ECU computer and thus not represent any significant congestion nor require specific connectors.
  • Patent application EP 1184233 A1 discloses such a system.
  • the innovation described in this document relates to an accelerometer directly integrated into the ECU of a motorcycle to measure its lateral inclination and thus be able to detect a possible fall of the latter.
  • the use of the integrated accelerometer in place of a mechanical sensor external to the ECU has the advantages of offering good measurement accuracy and of reducing the bulk and costs associated with such a sensor. tilt.
  • the implementation of an accelerometer within the ECU also makes it possible, in the case described in this request, to use the measurement carried out by the accelerometer in order to detect possible collisions between the vehicle and obstacles .
  • an accelerometer directly in the ECU which controls the engine of a vehicle has a major drawback: it requires respecting very strict constraints of the position in the vehicle and orientation in three-dimensional space of the computer incorporating the accelerometer. Indeed, the angle of inclination of the vehicle is measured relative to the vertical and the sensor must therefore be arranged (ie, oriented relative to a reference axis of the vehicle) so that one of these axes of measurement coincides with the direction of the force of gravity when the vehicle itself is perfectly vertical. This is also true that it is an accelerometer making a measurement with respect to two or three axes (this is called a 2-axis or 3-axis accelerometer, respectively).
  • patent application EP 3031707 which relates to a method and a control unit for determining the overturning of a motorcycle.
  • An electronic control unit integrates a processing device, which uses the three acceleration values ax, ay and az along the three measurement axes X, Y, Z to determine a possible tilting (falling) of the motorcycle. It is possible to know the spatial orientation of the acceleration vector by combining the three acceleration values ax, ay, az along the three measurement axes X, Y, Z, and it is thus possible to know the orientation in space of the motorcycle and of the acceleration vector and the orientation in space of the sensor 16 of the triaxial accelerometer with respect to the motorcycle.
  • a “single” calibration step is performed (typically at the end of the motorcycle assembly line) in which the actual measurements from the triaxial accelerometer sensor are learned so as to be able to compensate for systematic errors due to construction dispersion electronic components and assembly inaccuracies.
  • the motorcycle is arranged in a predetermined calibration position according to which, generally, the motorcycle is vertical so that the value of longitudinal acceleration ax and the value of transverse acceleration ay are zero and the acceleration az along a vertical axis Z is equal to the gravitational acceleration in the predetermined calibration position.
  • the invention aims to remove, or at least mitigate, all or part of the disadvantages of the aforementioned prior art, and to propose an improvement of this prior art.
  • a first aspect of the invention provides a method of learning the angular position, relative to a reference axis of a vehicle, of an accelerometer with three measurement axes which is integrated into a control unit.
  • electronics of a vehicle engine comprising a computer adapted for, in operation, continuously recovering from the accelerometer of the acceleration vectors comprising three values of acceleration x, y, z measured along the three axes of measuring X, Y, Z of the accelerometer, respectively, said method comprising:
  • the invention it is possible to make learn or relearn, to an ECU controlling the engine of a vehicle, as many times as desired, the orientation of the accelerometer integrated in this ECU relative to the vehicle on which it is mounted. This orientation can then be memorized and make it possible to establish a reference for all the measurements of lateral inclination of the vehicle, carried out subsequently, by means of this accelerometer.
  • the vehicle is maintained by an operator in a substantially vertical angular position, and the method further comprises:
  • Embodiments taken individually or in combination, further provide that:
  • the vehicle is suspended so as to be subjected only to the effect of gravity so that the reference axis of the vehicle is perfectly aligned with the vertical;
  • the first determined duration is greater than or equal to 5 seconds
  • the first and second angular thresholds are greater than or equal to 10 degrees
  • the computer checks that a first maximum of the difference between the maximum acceleration value and the minimum acceleration value measured and compensated for their respective compensation values has been reached when the vehicle is tilted to the first side;
  • the computer checks that a second maximum of said difference has been reached when the vehicle is tilted to the other side;
  • the calculator verifies that a minimum of said difference, located between the first maximum and the second maximum, has been reached.
  • the computer verifies that the average acceleration values calculated during the first duration and the acceleration values obtained during the occurrence of the reference position are between determined limit values;
  • the method is initiated in response to an action by the operator comprising the pressing of a mechanical or tactile button, and / or to the activation of a handle or of another physical control member of the vehicle; and or, • the initiation, progress and / or interruption of the process are signaled to the user by an audible and / or visual signal.
  • the invention also relates to a method of using a computer of an electronic engine control unit of a motor vehicle comprising, in a learning phase, the steps of the learning method according to any of the embodiments of the method according to the first aspect and, in a phase of controlling the engine in operation:
  • the invention also relates to an electronic control unit for a vehicle engine comprising a computer in the form of an electronic card, said electronic card incorporating at least one microprocessor, a non-volatile memory and an accelerometer, said calculator being adapted to carry out the operations of calculating mean value, adding algebraic values, calculating difference, determining the occurrence of a maximum or a minimum, calculating angle according to any one of the embodiments of the method according to the first aspect and said non-volatile memory being adapted to store the angular correction vector.
  • Figure 1A and Figure 1B are diagrams showing, respectively, a side view of a motorcycle and a front view of the motorcycle according to three respective inclinations with respect to the vertical, in which the method can be implemented ;
  • FIG. 2A and Figure 2B show, respectively, a simplified representation of an accelerometer with three measurement axes, and curves of the evolution as a function of time of the acceleration values measured along the three axes of the accelerometer ;
  • FIG. 3 is a step diagram illustrating an example of implementation of the method according to the invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating another example of implementation of the method according to the invention
  • - Figure 5 is a step diagram illustrating an example of implementation of the method according to the invention according to its schematic description given with reference to Figure 4;
  • FIG. 6 is a functional diagram of an ECU in which the method according to the invention can be implemented.
  • FIG. 1A and of FIG. 1B respectively show, by way of example, a side view and front views, of a motorcycle 101 in which the method can be implemented according to embodiments of the invention.
  • This process can however be implemented in any other type of motorized vehicle with two, three or four wheels such as a scooter, a quad, a mini-tractor or a golf cart for example.
  • the vehicle is equipped with an injection engine.
  • the engine is controlled by an electronic control unit (ECU).
  • An accelerometer is installed in the ECU.
  • the vehicle's inclination measurement provided by the accelerometer allows the ECU to shut down the engine if the vehicle falls. Indeed, the fact that the engine continues to run during a fall from the vehicle creates an additional danger for the driver and additional risks for the vehicle. Therefore, stopping the engine in the event of a vehicle fall improves operator safety and reduces risk to the vehicle.
  • the inclination to which reference is made here, and which is at the origin of the initiation of the stopping of the engine, is the lateral inclination of the vehicle (on one side or the other, relative to its direction of displacement), relative to the vertical.
  • vertical here is meant the direction of the force of gravity.
  • the vertical direction of the chassis of the vehicle 101 is represented by the thick arrow Z1, which is oriented in the direction from bottom to top.
  • the longitudinal direction of the chassis of the vehicle which also corresponds to its direction of movement in a straight line, is represented by the thick arrow X1, which is oriented in the direction from back to front.
  • the lateral direction of the vehicle chassis is represented by the thick arrow Y1, which is oriented in the direction from right to left.
  • FIG 1B illustrates different lateral inclinations of the motorcycle 101 of Figure 1A relative to the vertical.
  • the motorcycle In 101a, the motorcycle is in a vertical position, that is to say that its vertical reference axis Z1 is parallel to the direction of the force of gravity.
  • positions 101 b and 101 c the motorcycle is inclined respectively according to its right lateral side and its left lateral side, in both cases of an angle Q.
  • This angle (in English we speak of "bank angle”) defines the measure of the inclination of the motorcycle in relation to the vertical.
  • the ECU relies on continuous measurement and monitoring of the value of this angle to stop the engine in the event of a lateral fall of the vehicle.
  • FIG. 2A gives a simplified representation of an accelerometer 102 which measures the acceleration along three axes X, Y and Z chosen arbitrarily, for example three orthogonal axes two by two. We will see more concretely below that a three-axis accelerometer allows the determination of the exact angular orientation of the accelerometer 102 relative to the vehicle.
  • FIG. 2B gives an example of evolution as a function of time of acceleration values measured on these three axes X, Y and Z when the vehicle is maintained in a substantially vertical position and the accelerometer has been mounted so as to cause superimpose as precisely as possible its measurement axes X, Y and Z with the reference axes X1, Y1 and Z1 of the vehicle 101 represented by the thick arrows in FIGS. 1A and 1B.
  • the accelerometer has been mounted so as to cause superimpose as precisely as possible its measurement axes X, Y and Z with the reference axes X1, Y1 and Z1 of the vehicle 101 represented by the thick arrows in FIGS. 1A and 1B.
  • the lateral tilt angle Q is obtained by the relation:
  • This mode is said to be static in the sense that it does not involve any voluntary tilting of the vehicle in which the accelerometer is installed, on the part of the operator.
  • This mode of implementation is particularly suitable for a motorized vehicle with four wheels. The use of this method makes it possible to accurately determine the angle (relatively small, resulting from an angular positioning error due to the mounting) between the measurement axis Z and the direction of gravity.
  • the starting situation assumes that the engine is stopped and that the method for determining the orientation of the accelerometer relative to the vehicle is initiated.
  • the process can, without limitation, be initiated by the user by activating a control member connected to the ECU, such as pressing a mechanical or tactile button, activating a handle or any other physical interaction of the user with a vehicle control unit.
  • the vehicle is in a strictly vertical position for a certain duration. For example, if the vehicle is a motorbike it can be suspended above the ground from a point on the chassis located at the right of its center of gravity, so as to be subjected only to the force of the gravity while remaining in a stable vertical position.
  • the calculator calculates three average values ⁇ x>, ⁇ y> and ⁇ z> from a series of triples ⁇ x, y, z ⁇ of acceleration values x, y and z measured by l accelerometer for each of the measurement axes X, Y and Z, respectively, of the accelerometer.
  • the computer analyzes the stability over time of the acceleration values measured during this time, for example by calculating the standard deviations relating to the three average values, respectively.
  • step 403 the computer verifies the effective stability of the vehicle during step 402. For example by verifying that the standard deviations obtained are less than given threshold values, or by ensuring that the amplitudes of variations of the acceleration values of the series of values taken into account are lower than given threshold values. If this is not the case, the process is interrupted in step 404. If this is the case, conversely, then the process continues with step 405.
  • step 405 the computer calculates, on the basis of the average acceleration values obtained in step 402, the angles characterizing the angular orientation of the accelerometer relative to the vehicle. These three values define an angular correction vector.
  • the computer stores, for example in a non-volatile memory, the reference angles (the angular correction vector) characterizing the orientation of the accelerometer relative to the vehicle, which were obtained during the step 405 above.
  • step 407 the ECU concludes the process of determining the orientation of the accelerometer and activates the inclination measurement function of the vehicle using the accelerometer.
  • the ECU can control, during the various stages, the activation of signals intended to inform the user of the current situation.
  • the indicator lamp indicating a motor malfunction in English: "Malfunction Indicator Light” MIL
  • MIL Motor Function Indicator Light
  • the indicator lamp indicating a motor malfunction may flash at different given frequencies, or remain continuously lit or go out completely to signify to the user, for example, the events from the list including the start of the process, the counting down of a duration planned for the acquisition of the acceleration values provided by the accelerometer, the time remaining to perform this step, process interruption continued on an unverified condition (for example during steps 403) or even confirmation of the final completion of the process.
  • FIG. 4 schematically illustrates another example of implementation of the method according to the invention.
  • this mode is said to be dynamic in the sense that it involves a voluntary tilting of the vehicle in which the accelerometer is installed, on the part of the operator.
  • three curves respectively in dotted line, in solid line and in broken line represent the evolution as a function of time of the acceleration values measured along the three measurement axes X, Y and Z d ' an accelerometer as a function of the lateral inclination of the motorcycle on which it is installed.
  • the mounting of the ECU on the chassis of the vehicle can be relatively approximate, from the point of view of its angular orientation with respect to the reference axes X1, Y1 and Z1 of the chassis.
  • FIG. 4 illustrates five distinct phases of the implementation of the process which are carried out by the operator once the process has been initiated. These five phases are represented from left to right and identified in Figure 3 by the numbers 1 to 5, respectively, in squares:
  • a first phase 1 during which the user maintains the motorcycle in a substantially vertical position for a certain period.
  • This duration which is of the order of a few seconds, typically about 5 seconds, allows the ECU calculator, as will be explained below, to perform calculations of averages from a series of values of acceleration measured along each of the three measurement axes of the accelerometer;
  • a second phase 2 during which the user tilts the vehicle on one of its sides (namely the left side in the example shown, but it can also be the right side), from an angle that he masters.
  • the proper implementation of the process taking into account the accuracy of the acceleration measurements, makes a steep inclination preferable so that the value of this angle reaches or exceeds an angular threshold, which is at least 10 degrees;
  • a third phase 3 during which the user straightens the vehicle and tilts it on the other side of the vertical in order to obtain an inclination of the vehicle on the other side (so the right side in the example shown).
  • the other side is meant more precisely the side opposite the first side above, relative to the position of the vehicle resting vertically stably on flat ground under the effect of gravity alone.
  • this switching is preferably carried out continuously, without jerks or backwards;
  • a fourth phase 4 during which the inclination of the vehicle by the user on said other side reaches or exceeds, in the same way as during the second phase, an angular threshold which is, for example, at least 10 degrees;
  • the computer calculates, at each instant, the difference between the maximum value and the minimum value of acceleration measured by the accelerometer (as illustrated in particular by arrows 201 and 203). From this calculation, it extracts a first maximum value 201 of this difference, a second maximum value 203 of this difference and, between these two maximum values 201 and 203 a minimum value 202 (which corresponds graphically to a crossing of the three curves). of this difference.
  • the user preferably performs the tilting of the vehicle continuously, without jerks or backtracking. In particular, to allow unambiguous isolation, a single minimum between the two maximums, respectively associated with the inclinations on both sides of the vehicle.
  • the computer uses the three acceleration values measured by the accelerometer for the reference position of the vehicle in order to calculate, from these three acceleration values and also from the values d acceleration obtained for the vertical position of the vehicle, the angles corresponding to the orientation of the accelerometer relative to the vehicle (ie the angular correction vector).
  • the ECU knows (it has learned) the angular position of the accelerometer relative to the vehicle.
  • the ECU uses the knowledge of these angles to correct the value of the lateral tilt angle of the vehicle measured in real time (in a manner known per se to those skilled in the art).
  • the process is preferably carried out while the vehicle is, during the various stages of the method, on a flat and substantially horizontal surface.
  • the accelerometer only measures acceleration values solely related to the lateral tilt of the motorcycle dynamically imposed by the operator, and not to other inclinations which would only be static errors due to the inclination of the ground.
  • the fact of carrying out such a measurement while the vehicle is positioned on a slope, in particular a slope according to its direction of travel, would entail the risk of measurement by the accelerometer of acceleration values on the axes linked to the inclination of the ground which would be constant values considered as parasitic values relative to the absolute acceleration measurements.
  • these constant values would compensate each other insofar as certain embodiments of the method implement a dynamic method based on differences in acceleration values by which the static errors are eliminated by calculation.
  • the method can be carried out both in a configuration where the suspensions are pressed (in particular due to the presence of the user on the motorcycle) as in a configuration where they are not.
  • the attitude of the motorcycle in other words its inclination according to its direction of movement must not be modified by the load exerted on the motorcycle during the carrying out of the various stages of the process.
  • the engine is stopped when the process for determining the orientation of the accelerometer relative to the vehicle is initiated.
  • the method can, without limitation, be initiated by the user via the activation of a control member connected to the ECU, such as the pressing of a mechanical or tactile button, the activation of a handle. or any other physical interaction of the user with a vehicle control unit.
  • step 302 the user maintains the vehicle in a substantially vertical position for a certain period, for example 5 seconds.
  • substantially vertical position we designate the a priori very unstable position where the motorcycle could stand straight, ie, without tilting to one side or the other, under the effect of gravity alone and therefore in particular without the user does not apply any reaction force to prevent the motorcycle from tipping over and falling to the ground.
  • the computer calculates the three average acceleration values ⁇ x>, ⁇ y> and ⁇ z> for each of the measurement axes X, Y and Z of the accelerometer, respectively.
  • the computer generates compensation values capable of compensating for the difference between these values by adding constant values so as to make them equal to each other after this additive compensation.
  • step 303 the user tilts the vehicle on a first side, for example the left side, by an inclination angle of approximately 15 ° while the computer calculates at each instant the difference between the maximum value and the minimum value of acceleration measured by the accelerometer.
  • step 304 the computer checks (for example by calculating the derivative of this difference) that a maximum has indeed been reached for the difference determined in step 303.
  • the computer checks, that after a given duration, the user is not yet increasing the inclination of the vehicle but has stabilized this inclination or has started to go backwards, that is to say a straightening of the motorcycle towards its vertical position. If this is not the case, the process is interrupted in step 314. If this is the case on the contrary, then the process continues with step 305.
  • step 305 the user tilts, preferably without jerking or turning back, the vehicle on the other side, namely the right side in the example, by an angle of inclination of about 15 °.
  • the computer always calculates during the time of this maneuver the difference between the maximum value and the minimum value of acceleration measured by the accelerometer.
  • step 306 the computer verifies (here again by calculating for example the derivative of this difference) that a minimum has indeed been reached for the difference during the performance of step 305. If this is not the In this case, the method is interrupted at step 314. If this is the case on the contrary, then the method continues with step 307.
  • step 307 the user again holds the vehicle in a substantially vertical position and the computer continues to calculate the difference between the maximum value and the minimum value of acceleration measured by the accelerometer.
  • step 308 the computer verifies that a maximum of the calculated difference has indeed been reached after the minimum confirmed in step 306. If this is not the case, the process is interrupted during the step 314. If this is the case on the contrary, the process continues with step 309.
  • step 309 the computer compares the average acceleration values obtained during step 302 and the acceleration values obtained during the occurrence of the minimum of the difference between the maximum value and the minimum value of measured acceleration.
  • step 310 the computer checks that the values compared in step 309 are likely. In other words, that they are between realistic limit values. If this is not the case, the process is interrupted in step 314. If this is the case on the contrary, the process continues with step 31 1.
  • step 311 the computer calculates, on the basis of the difference between the average acceleration values obtained during step 302 and the acceleration values obtained during the occurrence of the minimum of the difference between the maximum value and minimum value of acceleration measured, the angles characterizing the angular position of the accelerometer relative to the vehicle.
  • the computer stores, for example in a non-volatile memory, the reference angles, characterizing the orientation of the accelerometer relative to the vehicle, obtained during step 31 1.
  • the ECU concludes the process for determining the orientation of the accelerometer and activates a function for measuring the inclination of the vehicle using the accelerometer.
  • the angular position of the accelerometer relative to the vehicle being known, it is used to guarantee the precision of the measurements of the inclination of the vehicle relative to the vertical whatever how the ECU was mounted on the vehicle.
  • the ECU can order, during the various stages, the activation of signals intended to inform the user of the current situation.
  • various signals for example light or sound, can be used.
  • the indicator lamp indicating a motor malfunction in English: "Malfunction Indicator Light” MIL flashes at different given frequencies, stays on continuously or goes completely off to signify to the user, for example: the start of the process, the step in progress, the time remaining to perform this step, the interruption of the process following an unverified condition (for example during steps 304, 306, 308, 310) or confirmation of the final completion of the process.
  • MIL Motor Function Indicator Light
  • FIG. 6 is a schematic representation of an ECU in which the method can be implemented according to the modes of implementation of the invention which have been described in the foregoing.
  • the ECU 501 therefore incorporates an electronic card 502 (corresponding to the computer) which includes, without limitation, a microprocessor 503, a memory 504 (for example of the non-volatile type) and an accelerometer 505.
  • the memory 504 therefore stores the angle values defining the relative angular position of the accelerometer with respect to the vehicle obtained at the end of the process. In this way, all the measurements of the lateral inclination of the vehicle subsequently carried out using the integrated accelerometer take account of its real orientation due to its mounting in the ECU on the one hand, and the mounting of the ECU in the vehicle on the other hand.

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Abstract

Il est divulgué un procédé d'apprentissage de la position angulaire, relativement à un axe de référence d'un véhicule, d'un accéléromètre à trois axes de mesure qui est intégré à une unité de commande électronique d'un moteur du véhicule. Ledit procédé repose sur le fait de permettre au calculateur de l'unité de commande électronique, de déduire cette position angulaire, à partir de valeur d'accélérations mesurées pour différentes positions du véhicule imposées par l'utilisateur.

Description

Apprentissage de la position angulaire d’un accéléromètre à trois axes intégré à une unité de commande électronigue d’un moteur de véhicule
La présente invention se rapporte de manière générale à la détection de l’inclinaison d’un véhicule à l’aide d’un accéléromètre embarqué, et plus particulièrement d’un accéléromètre intégré à une unité de commande électronique d’un moteur de véhicule.
Elle concerne plus spécifiquement un procédé qui permet de déterminer, pour un accéléromètre 3-axes destiné à mesurer l’inclinaison d’un véhicule dans lequel il est monté, son orientation de référence à partir de laquelle toutes les mesures d’inclinaison du véhicule sont ensuite réalisées. On peut parler de procédure d’apprentissage pour désigner cette opération.
L'invention trouve des applications, en particulier, dans les véhicules du type motocyclettes (« moto » en abrégé), par exemple à deux roues, équipés de systèmes de sécurité permettant d’arrêter le moteur lorsqu’une chute de la moto est détectée.
Pour améliorer la sécurité des conducteurs, de nombreux véhicules motorisés sont aujourd’hui équipés de systèmes qui peuvent agir directement sur le fonctionnement du véhicule, sans l’intervention du conducteur, dès lors qu’une situation critique est détectée. C’est par exemple le cas de certains véhicules automobiles, pour lesquels un freinage d’urgence se déclenche automatiquement lorsque la distance mesurée avec un obstacle frontal se réduit brusquement. C’est aussi le cas des motos pour lesquelles le moteur s’arrête automatiquement lorsqu’est atteinte une valeur limite d’inclinaison latérale, i.e. par rapport à la verticale (laquelle est ici définie par la direction de la force de gravité), ce qui est assimilé à une chute de la moto.
Dans ce dernier cas, le déclenchement de l’action automatique visant à améliorer la sécurité du conducteur repose sur la mesure en temps réel de l’inclinaison latérale de la moto, afin de déterminer à chaque instant si la situation doit être considérée comme dangereuse ou non pour le conducteur. Classiquement, une telle mesure d’inclinaison est réalisée grâce à un capteur dédié et autonome, c’est-à-dire indépendant (« standalone », en langue anglosaxonne), qui est fixé au cadre ou châssis de la moto. Ce capteur réagit aux mouvements du châssis de la moto. Sur la base des informations générées par ce capteur et qui sont transmises à un calculateur de contrôle moteur, ce dernier est apte à provoquer un arrêt du moteur et de son alimentation en carburant lorsqu’un seuil d’inclinaison latérale est dépassé. Typiquement, lorsque la moto atteint, par exemple pendant une certaine durée supérieure à un seuil de temps, une inclinaison latérale de plus de 60° par rapport à la verticale, le moteur est arrêté. On considère en effet que le dépassement d’un tel angle signifie nécessairement la chute de la moto, et en pareil cas il est opportun de stopper le moteur et son alimentation en carburant afin de réduire les risques liés à la rotation de la roue motrice et de sa chaîne d’entraînement, et au risque d’embrasement de la machine. La sécurité du conducteur et de son environnement proche s’en trouve ainsi améliorée. Cette fonctionnalité est d’ailleurs, dans certains pays, imposée par une réglementation.
Pour pouvoir réaliser cette fonctionnalité, on fait usuellement appel à des capteurs de type mécanique, fixés au châssis du véhicule, dans lesquels des poids (par exemple des billes) se déplacent en fonction de l’inclinaison du véhicule et viennent fermer des contacts électriques lorsqu’une inclinaison donnée est atteinte. L’inertie de ces poids détermine alors la sensibilité du capteur à l’inclinaison du véhicule et, par ailleurs, la précision de la mesure d’angle.
Ces capteurs sont notamment largement utilisés aussi bien pour des motocyclettes uniquement équipées d’un allumage et d’un carburateur alimenté par une pompe à essence mécanique, que pour des motocyclettes équipées d’une unité de commande électronique contrôlant le fonctionnement d’un moteur par injection de carburant sous pression. Dans le premier cas, le capteur est associé à un dispositif de type interrupteur disposé dans le circuit d’allumage pour couper directement l’alimentation en haute tension des bougies d’allumage et causer l’arrêt de l’alimentation en carburant du moteur lorsqu’un angle d’inclinaison limite est atteint. Dans le second cas, le capteur transmet les informations de mesure à l’unité de commande électronique, laquelle arrête le moteur et coupe l’alimentation électrique de la pompe de carburant pour supprimer la pression dans le circuit d’injection, lorsqu’un angle d’inclinaison limite est atteint.
Quel que soit le type de véhicule concerné, l’implantation d’un tel capteur au niveau du châssis d’un véhicule motorisé implique non seulement des contraintes de fixation, pour garantir la stabilité de son orientation dans le temps, mais aussi de fortes contraintes d’intégration, liées à l’encombrement du capteur lui-même comme à la connectique nécessaire pour le raccorder aux éléments du véhicule avec lesquels il coopère. Or, notamment pour certains véhicules légers, comme certaines motocyclettes par exemple, ce type de contrainte peut être rédhibitoire.
En outre, un tel capteur d’angle d’inclinaison indépendant est, en soi, un élément dont le coût direct et le coût associé à son raccordement pèsent sur le coût global de la fonction de sécurité associée.
Pour répondre aux problématiques évoquées ci-dessus, on connaît déjà le fait d’utiliser un accéléromètre réalisé sur silicium sous la forme d’un composant électronique intégré, afin de mesurer l’inclinaison par rapport à la verticale d’un dispositif électronique l’incorporant. Pour des véhicules légers dont le moteur à injection est contrôlé par une unité de commande électronique (ou en anglais « Electronic Control Unit », ECU), le composant électronique peut être intégré dans cet ECU. Cette solution présente l’avantage de la compacité et de la légèreté, et est particulièrement adaptée à certains véhicules motorisés tels que des motocyclettes, des scooters ou des voitures de golf par exemple.
En effet, un tel accéléromètre peut avoir des dimensions de l’ordre de quelques millimètres seulement, voire moins, si bien que son intégration peut se faire directement sur la carte électronique voire dans la puce d’un calculateur monolithique de l’ECU et ainsi ne représenter aucun encombrement significatif ni requérir de connectique spécifique.
La demande de brevet EP 1184233 A1 divulgue un tel système. L’innovation décrite dans ce document se rapporte à un accéléromètre directement intégré dans l’ECU d’une motocyclette pour mesurer son inclinaison latérale et ainsi pouvoir détecter une éventuelle chute de celle-ci. L’utilisation de l’accéléromètre intégré en lieu et place d’un capteur de type mécanique externe à l’ECU présente les avantages d’offrir une bonne précision de mesure et de réduire l’encombrement et les coûts associés à un tel capteur d’inclinaison. Par ailleurs, l’implémentation d’un accéléromètre au sein de l’ECU permet aussi, dans le cas décrit dans cette demande, d’utiliser la mesure effectuée par l’accéléromètre afin de détecter d’éventuelles collisions entre le véhicule et des obstacles.
Cependant, en dépit de ses avantages notables, l’implantation d’un accéléromètre directement dans l’ECU qui contrôle le moteur d’un véhicule présente un inconvénient majeur : elle impose de respecter des contraintes très strictes de la position dans le véhicule et de l’orientation dans l’espace à trois dimensions du calculateur incorporant l’accéléromètre. En effet, l’angle d’inclinaison du véhicule est mesuré par rapport à la verticale et le capteur doit donc être disposé (i.e., orienté relativement à un axe de référence du véhicule) de manière à ce que l’un de ces axes de mesure coïncide avec la direction de la force de gravité lorsque le véhicule est lui-même parfaitement vertical. Ceci est d’ailleurs vrai qu’il s’agisse d’un accéléromètre réalisant une mesure par rapport à deux ou trois axes (on parle alors d’accéléromètre 2-axes ou 3-axes, respectivement).
Il faut donc impérativement s’assurer d’un positionnement angulaire rigoureux de l’ECU lors du montage afin de superposer, à une très faible erreur près, la direction de l’un des axes de mesure de l’accéléromètre avec la direction de la force de gravité. Cette contrainte est d’autant plus pénalisante que, suivant le type de fixation utilisé pour le montage d’origine de l’ECU et suivant les nécessités de remplacement de l’ECU ou au gré d’opérations de démontage/remontage pour réaliser des réparations ou de la maintenance sur le véhicule, l’orientation de l’accéléromètre relativement au véhicule peut légèrement changer. Ceci est alors susceptible de fausser toutes les mesures d’inclinaison réalisée par la suite, dès lors que le positionnement angulaire adéquat de l’accéléromètre n’est pas, ou n’est plus rigoureusement respecté.
On connaît également la demande de brevet EP 3031707 qui se rapporte à un procédé et une unité de commande permettant de déterminer le renversement d'un motocycle. Une unité de commande électronique intègre un dispositif de traitement, qui utilise les trois valeurs d'accélération ax, ay et az le long des trois axes de mesure X, Y, Z pour déterminer un éventuel basculement (chute) de la moto. Il est possible de connaître l'orientation dans l'espace du vecteur d'accélération en combinant les trois valeurs d'accélération ax, ay, az le long des trois axes de mesure X, Y, Z, et il est ainsi possible de connaître l'orientation dans l'espace du motocycle et du vecteur de l'accélération et l'orientation dans l'espace du capteur 16 d'accéléromètre triaxial par rapport au motocycle. Une étape "unique" de calibrage est effectuée (typiquement à la fin de la chaîne de montage du motocycle) dans laquelle les mesures réelles du capteur d'accéléromètre triaxial sont apprises de manière à pouvoir pour compenser les erreurs systématiques dues à la dispersion de construction des composants électroniques et aux imprécisions de montage. En particulier, lors de l'étape "unique" d'étalonnage, le motocycle est agencé dans une position d'étalonnage prédéterminée selon laquelle, généralement, le motocycle est vertical de sorte que la valeur d'accélération longitudinale ax et la valeur d'accélération transversale ay sont égales à zéro et que l’accélération az le long d’un axe vertical Z est égale à l'accélération gravitationnelle dans la position d'étalonnage prédéterminée. L’invention vise à supprimer, ou du moins atténuer, tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur précités, et à proposer une amélioration de cet art antérieur.
A cet effet, un premier aspect de l’invention propose un procédé d’apprentissage de la position angulaire, relativement à un axe de référence d’un véhicule, d’un accéléromètre à trois axes de mesure qui est intégré à une unité de commande électronique d’un moteur du véhicule, ladite unité de commande électronique comprenant un calculateur adapté pour, en fonctionnement, récupérer continuellement de l’accéléromètre des vecteurs d’accélération comprenant trois valeurs d’accélération x, y, z mesurées suivant les trois axes de mesure X, Y, Z de l’accéléromètre, respectivement, ledit procédé comprenant :
• pendant une première durée déterminée, le maintien du véhicule en position angulaire telle que l’axe de référence du véhicule est parfaitement ou sensiblement aligné avec la verticale, et le calcul par le calculateur de trois valeurs moyennes d’accélération, pour chacun des trois axes de mesure de l’accéléromètre, respectivement, à partir d’une série de triplets de valeurs d’accélération mesurées par l’accéléromètre pendant ladite première durée ; puis,
• le calcul, par le calculateur, d’un vecteur de correction angulaire déterminé à partir de trois valeurs d’angle correspondant à la position angulaire de l’accéléromètre relativement à l’axe de référence du véhicule, qui sont elles- mêmes déterminées à partir des trois valeurs moyennes d’accélération obtenues à l’étape précédente ; et, enfin,
• la mémorisation, dans une mémoire non volatile du calculateur, du vecteur de correction angulaire à des fins de correction de l’écart entre la position angulaire de l’accéléromètre et l’axe de référence du véhicule, pour la détermination ultérieure de la position angulaire du véhicule par rapport à la verticale sur la base de mesures d’accélération produites par l’accéléromètre.
Grâce à l’invention, il est possible de faire apprendre ou réapprendre, à un ECU contrôlant le moteur d’un véhicule, autant de fois que souhaité, l’orientation de l’accéléromètre intégré à cet ECU relativement au véhicule sur lequel il est monté. Cette orientation peut ensuite être mémorisée et permettre d’établir une référence pour toutes les mesures d’inclinaison latérale du véhicule, réalisées par la suite, par l’intermédiaire de cet accéléromètre.
Selon l’invention, pendant la première durée et alors que le véhicule est disposé sur un sol sensiblement plan, le véhicule est maintenu par un opérateur en position angulaire sensiblement verticale, et le procédé comprend en outre :
• pendant la première durée, la compensation des écarts entre les trois valeurs moyennes d’accélération deux-à-deux, par l’ajout d’une valeur algébrique constante déterminée, dite valeur de compensation, respectivement à chacune de ces trois valeurs moyennes d’accélération, lesdites trois valeurs de compensation étant telles que les trois valeurs moyennes compensées desdites trois valeurs de compensation soient sensiblement égales entre elles ; puis,
• pendant la seconde durée, l’inclinaison du véhicule par l’opérateur sur un premier côté du véhicule, d’un angle par rapport à la verticale qui est supérieur à un premier seuil angulaire déterminé puis, le basculement par l’opérateur du véhicule sur l’autre côté, de manière à obtenir, après ledit basculement, une inclinaison d’un angle par rapport à la verticale qui est supérieur à un second seuil angulaire déterminé et, finalement, la remise par l’utilisateur du véhicule en position sensiblement verticale ;
• pendant la seconde durée, le calcul, par le calculateur, de la différence entre la valeur maximum d’accélération et la valeur minimum d’accélération mesurées et compensées de leurs valeurs de compensation respectives et, la détermination d’une position angulaire dite position de référence du véhicule qui est définie par les trois valeurs d’accélération mesurées qui donnent un minimum pour ladite différence ; et,
• le calcul, par le calculateur, d’un vecteur de correction angulaire déterminé à partir de trois valeurs d’angle correspondant à la position angulaire de l’accéléromètre relativement à l’axe de référence du véhicule à partir de la différence entre les valeurs d’accélération mesurées par l’accéléromètre pour la position de référence du véhicule telle que déterminée à l’étape précédente, d’une part, et les valeurs moyennes d’accélération obtenues pour la position sensiblement verticale du véhicule, d’autre part.
Des modes de réalisation pris isolément ou en combinaison, prévoient en outre que :
• pendant la première durée, le véhicule est suspendu en sorte d’être soumis uniquement à l’effet de la gravité de manière que l’axe de référence du véhicule est parfaitement aligné avec la verticale ;
• la première durée déterminée est supérieure ou égale à 5 secondes ;
• les premier et second seuils angulaires sont supérieurs ou égaux à 10 degrés ;
• pendant la seconde durée, des étapes de vérification au cours desquelles, respectivement :
- le calculateur vérifie qu’un premier maximum de la différence entre la valeur maximum d’accélération et la valeur minimum d’accélération mesurées et compensées de leurs valeurs de compensation respectives a été atteint lorsque le véhicule est incliné du premier côté ;
- le calculateur vérifie qu’un second maximum de ladite différence a été atteint lorsque le véhicule est basculé de l’autre côté ;
- le calculateur vérifie qu’un minimum de ladite différence, situé entre le premier maximum et le second maximum, a été atteint ; et,
- le calculateur vérifie que les valeurs moyennes d’accélération calculées pendant la première durée et les valeurs d’accélération obtenues lors de l’occurrence de la position de référence sont comprises entre des valeurs limites déterminées ;
- et le calculateur interrompt le procédé si une au moins une desdites étapes de vérification donne un résultat négatif ;
• le procédé est initié en réponse à une action de l’opérateur comprenant la pression d’un bouton mécanique ou tactile, et/ou à l’activation d’une poignée ou d’un autre organe de commande physique du véhicule ; et/ou, • l’initiation, la progression et/ou l’interruption du procédé sont signalées à l’utilisateur par un signal sonore et/ou visuel.
Dans un second aspect, l’invention concerne également un procédé d’utilisation d’un calculateur d’une unité de commande électronique du moteur d’un véhicule automobile comprenant, dans une phase d’apprentissage, les étapes du procédé d’apprentissage selon l’un quelconque des modes de réalisation du procédé selon le premier aspect et, dans une phase de commande du moteur en fonctionnement :
• la détermination en continu, à l’aide de l’accéléromètre à trois axes de mesure qui est intégré dans le calculateur, de l’angle d’inclinaison latérale du véhicule par rapport à la verticale corrigé du vecteur de correction angulaire ; et,
• l’arrêt du moteur lorsque l’angle d’inclinaison latérale corrigé du vecteur de correction angulaire atteint une valeur supérieure à une valeur seuil déterminée pendant une durée supérieure à une valeur seuil déterminée.
Dans un troisième aspect, l’invention a également pour objet une unité de commande électronique d’un moteur de véhicule comprenant un calculateur sous la forme d’une carte électronique, ladite carte électronique intégrant au moins un microprocesseur, une mémoire non-volatile et un accéléromètre, ledit calculateur étant adapté pour réaliser les opérations de calcul de valeur moyenne, d’ajout de valeurs algébriques, de calcul de différence, de détermination de l’occurrence d’un maximum ou d’un minimum, de calcul d’angle selon l’un quelconque des modes du réalisation du procédé selon le premier aspect et ladite mémoire non-volatile étant adaptée pour mémoriser le vecteur de correction angulaire.
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 1A et la figure 1B sont des schémas montrant, respectivement, une vue de côté d’une motocyclette et une vue de face de la motocyclette selon trois inclinaisons respectives par rapport à la verticale, dans laquelle le procédé peut être mis en oeuvre ;
- la figure 2A et la figure 2B montrent, respectivement, une représentation simplifiée d’un accéléromètre à trois axes de mesure, et des courbes de l’évolution en fonction du temps des valeurs d’accélération mesurées selon les trois axes de l’accéléromètre ;
- la Figure 3 est un diagramme d’étapes illustrant un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l’invention ;
- la Figure 4 est un schéma illustrant un autre exemple de mise en oeuvre du procédé selon l’invention ; - la Figure 5 est un diagramme d’étapes illustrant un exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention conforme à sa description schématique donnée en référence à la figure 4 ; et,
- la Figure 6 est un diagramme fonctionnel d’un ECU dans lequel peut être mis en œuvre le procédé selon l’invention.
Les schémas de la figure 1A et de la figure 1 B montrent respectivement, à titre d’exemple, une vue de côté et des vues de face, d’une motocyclette 101 dans laquelle peut être implémenté le procédé selon des modes de mise en œuvre de l’invention. Ce procédé peut cependant être implémenté dans tout autre type de véhicule motorisé à deux, trois ou quatre roues tels qu’un un scooter, un quad, un mini-tracteur ou une voiturette de golf par exemple.
Le véhicule est équipé d’un moteur à injection. Le moteur est commandé par une unité de commande électronique (ECU). Un accéléromètre est implanté dans l’ECU. Comme il a été dit en introduction, la mesure de l’inclinaison du véhicule fournie par l’accéléromètre permet à l’ECU de couper le moteur en cas de chute du véhicule. En effet, le fait que le moteur continue de fonctionner lors d’une chute du véhicule occasionne un danger supplémentaire pour le conducteur et des risques supplémentaires pour le véhicule. C’est pourquoi, arrêter le moteur en cas de chute du véhicule améliore la sécurité du conducteur et réduit les risques pour le véhicule.
L’inclinaison à laquelle il est fait référence ici, et qui est à l’origine du déclenchement de l’arrêt du moteur, est l’inclinaison latérale du véhicule (sur un côté ou sur l’autre, par rapport à sa direction de déplacement), par rapport à la verticale. Par « verticale » on entend ici la direction de la force de gravité.
Sur les figures 1A et 1B, la direction verticale du châssis du véhicule 101 est représentée par la flèche épaisse Z1 , laquelle est orientée dans le sens de bas en haut. La direction longitudinale du châssis du véhicule, qui correspond aussi à sa direction de déplacement en ligne droite, est représentée par la flèche épaisse X1 , laquelle est orientée dans le sens de l’arrière vers l’avant. Enfin, la direction latérale du châssis du véhicule est représentée par la flèche épaisse Y1 , laquelle est orientée dans le sens de la droite vers la gauche. Lorsque le véhicule 101 est parfaitement droit sur un sol plat, la direction de référence verticale Z1 est parallèle à la verticale, et les directions de référence X1 et Y1 forment un plan qui est parallèle au plan du sol.
La figure 1 B illustre différentes inclinaisons latérales de la motocyclette 101 de la figure 1A par rapport à la verticale. En 101a, la motocyclette est en position verticale, c’est-à-dire que son axe de référence verticale Z1 est parallèle à la direction de la force de gravité. Dans les positions 101 b et 101 c la motocyclette est inclinée respectivement selon son côté latéral droit et son côté latéral gauche, dans les deux cas d’un angle Q. Cet angle (en anglais on parle de « bank angle ») définit la mesure de l’inclinaison de la motocyclette par rapport à la verticale. L’ECU s’appuie sur la mesure en continu et la surveillance de la valeur de cet angle pour arrêter le moteur, en cas de chute latérale du véhicule.
La figure 2A donne une représentation simplifiée d’un accéléromètre 102 qui mesure l’accélération selon trois axes X, Y et Z choisis arbitrairement, par exemple trois axes orthogonaux deux-à-deux. Nous verrons plus concrètement par la suite qu’un accéléromètre à trois axes autorise la détermination de l’orientation angulaire exacte de l’accéléromètre 102 par rapport au véhicule.
La figure 2B donne un exemple d’évolution en fonction du temps de valeurs d’accélération mesurées sur ces trois axes X, Y et Z lorsque le véhicule est maintenu en position sensiblement verticale et que l’accéléromètre a été monté de manière à faire se superposer le plus précisément possible ses axes de mesures X, Y et Z avec les axes de référence X1 , Y1 et Z1 du véhicule 101 représentés par les flèches épaisses sur les figures 1A et 1B. Dans cette configuration conforme au schéma de la figure 2B, seul l’axe Z1 de mesure de l’accéléromètre, qui se superpose donc avec la direction verticale, enregistre un signal non nul (à savoir un signal qui vaut 1g à quelques fluctuations près, où g est l’unité d'accélération correspondant approximativement à l'accélération de la pesanteur à la surface de la Terre) pendant la durée de la mesure. En outre, dans une telle configuration, l’angle d’inclinaison latérale Q est obtenu par la relation :
Q = Abs[Arctan((7*2 + y2)l z)] où x, y et z sont les valeurs d’accélération mesurées selon chacun des axes X, Y et Z, respectivement, de l’accéléromètre 102, « Abs » la valeur absolue, et « Arctan » la fonction arc tangente.
En référence au diagramme d’étapes de la figure 3, nous allons maintenant décrire un mode de mise en oeuvre du procédé. Ce mode est dit statique en ce sens qu’il n’implique aucune inclinaison volontaire du véhicule dans lequel est implanté l’accéléromètre, de la part de l’opérateur. Ce mode de mise en oeuvre est particulièrement adapté à un véhicule motorisé à quatre roues. L’utilisation de ce procédé permet de déterminer avec précision l’angle (relativement faible, résultant d’une erreur de positionnement angulaire en raison du montage) entre l’axe de mesure Z et la direction de la gravité.
La situation de départ, décrite à l’étape 401 , suppose que le moteur soit à l’arrêt et que le procédé de détermination de l’orientation de l’accéléromètre par rapport au véhicule soit initié. Le procédé peut, de manière non limitative, être initié par l’utilisateur via l’activation d’un organe de commande relié à l’ECU, telle que la pression d’un bouton mécanique ou tactile, l’activation d’une poignée ou toute autre interaction physique de l’utilisateur avec un organe de commande du véhicule. Lors de l’étape 402, le véhicule est en position strictement verticale pendant une certaine durée. Par exemple, si le véhicule est une moto elle peut être suspendue au- dessus du sol à partir d’un point du châssis se trouvant au droit de son centre de gravité, afin de n’être soumise qu’à la seule force de la gravité tout en restant dans une position verticale stable. Si le véhicule est un véhicule à quatre roues, par exemple un quad, alors le même résultat peut être obtenu en disposant le véhicule sur un plan parfaitement plan. Dans tous les cas, le calculateur calcule trois valeurs moyennes <x>, <y> et <z> à partir d’une série de triplets {x, y, z} de valeurs d’accélération x, y et z mesurées par l’accéléromètre pour chacun des axes de mesure X, Y et Z, respectivement, de l’accéléromètre. Le calculateur analyse ensuite la stabilité au cours du temps des valeurs d’accélération mesurées pendant cette durée, par exemple en calculant les écart-types relatifs aux trois valeurs moyennes, respectivement.
Lors de l’étape 403, le calculateur vérifie la stabilité effective du véhicule durant l’étape 402. Par exemple en vérifiant que les écart-types obtenus sont inférieurs à des valeurs seuil données, ou en s’assurant que les amplitudes de variations des valeurs d’accélération de la série de valeurs prises en compte sont inférieures à des valeurs seuil données. Si tel n’est pas le cas, le procédé est interrompu à l’étape 404. Si tel est le cas, inversement, alors le procédé se poursuit avec l’étape 405.
Lors de l’étape 405, le calculateur calcule, sur la base des valeurs moyennes d’accélération obtenues à l’étape 402, les angles caractérisant l’orientation angulaire de l’accéléromètre relativement au véhicule. Ces trois valeurs définissent un vecteur de correction angulaire.
Lors de l’étape 406, le calculateur mémorise, par exemple dans une mémoire non-volatile, les angles de référence (le vecteur de correction angulaire) caractérisant l’orientation de l’accéléromètre relativement au véhicule, qui ont été obtenus lors de l’étape 405 ci-dessus.
Enfin, à l’étape 407, l’ECU conclut le procédé de détermination de l’orientation de l’accéléromètre et active la fonction de mesure de l’inclinaison du véhicule utilisant l’accéléromètre.
De plus, l’ECU peut commander, lors des différentes étapes, l’activation de signaux destinés à informer l’utilisateur de la situation actuelle. En particulier, dans un mode de réalisation, le voyant d’indication d’un dysfonctionnement du moteur (en anglais : « Malfunction Indicator Light » MIL) peut clignoter à différentes fréquences données, ou rester allumé de manière continue ou s’éteindre complètement pour signifier à l’utilisateur, par exemple, les évènements parmi la liste comprenant le démarrage du procédé, le décompte d’une durée prévue pour l’acquisition des valeurs d’accélération fournies par l’accéléromètre, le temps restant pour réaliser cette étape, l’interruption du procédé suite à une condition non vérifiée (par exemple lors des étapes 403) ou encore la confirmation de l’achèvement final du procédé.
La figure 4 illustre de façon schématique un autre exemple de mise en oeuvre du procédé selon l’invention. Par opposition au mode de mise en oeuvre décrit plus haut, ce mode est dit dynamique en ce sens qu’il implique une inclinaison volontaire du véhicule dans lequel est implanté l’accéléromètre, de la part de l’opérateur.
Dans la partie haute de la figure 4, trois courbes respectivement en trait pointillé, en trait continu et en trait discontinu représentent l’évolution en fonction du temps des valeurs d’accélération mesurées selon les trois axes de mesure X, Y et Z d’un accéléromètre en fonction de l’inclinaison latérale de la motocyclette sur laquelle il est implanté. Le montage de l’ECU sur le châssis du véhicule peut être relativement approximatif, du point de vue de son orientation angulaire par rapport aux axes de référence X1 , Y1 et Z1 du châssis.
Les changements au cours du temps de la position angulaire de la motocyclette (i.e. les changements d’inclinaison de celle-ci par rapport à la verticale) sont illustrés par des représentations de la motocyclette vue de face, dans la partie centrale de la figure 4, à différents moments de la mise en oeuvre du procédé et en regard des valeurs d’accélération mesurées aux mêmes instants pour chacun des axes de mesure, par l’accéléromètre.
La figure 4 illustre cinq phases distinctes de la réalisation du procédé qui sont exécutées par l’opérateur une fois le procédé initié. Ces cinq phases sont représentées de gauche à droite et repérées à la figure 3 par les chiffres 1 à 5, respectivement, dans des carrés :
• une première phase 1 au cours de laquelle l’utilisateur maintient la motocyclette en position sensiblement verticale pendant une certaine durée. Cette durée, qui est de l’ordre de quelques secondes, typiquement 5 secondes environ, permet au calculateur de l’ECU, comme il sera explicité dans la suite, de réaliser des calculs de moyennes à partir d’une série de valeurs d’accélération mesurées suivant chacun des trois axes de mesure de l’accéléromètre ;
• une deuxième phase 2 au cours de laquelle l’utilisateur incline le véhicule sur un de ses côtés (à savoir le côté gauche dans l’exemple représenté, mais il peut aussi s’agir du côté droit), d’un angle qu’il maîtrise. La bonne réalisation du procédé, compte tenu de la précision des mesures d’accélération, rend préférable une inclinaison franche afin que la valeur de cet angle atteigne ou dépasse un seuil angulaire, qui est au minimum de 10 degrés ;
• une troisième phase 3 au cours de laquelle l’utilisateur redresse le véhicule et le fait basculer de l’autre côté de la verticale afin d’obtenir une inclinaison du véhicule sur l’autre côté (donc le côté droit dans l’exemple représenté). Par l’autre côté on entend plus précisément le côté opposé au premier côté ci- dessus, par rapport à la position du véhicule reposant à la verticale de manière stable sur un sol plat sous l’effet de la seule gravité. Pour des raisons liées au traitement des données de mesure qui seront explicitées plus loin, ce basculement est de préférence opéré continuellement, sans à-coups ni retour(s) en arrière ;
• une quatrième phase 4 au cours de laquelle l’inclinaison du véhicule par l’utilisateur sur ledit autre côté atteint ou dépasse, de la même façon qu’au cours de la seconde phase, un seuil angulaire qui est, par exemple, au minimum de 10 degrés ; et enfin
• une cinquième phase 5 au cours de laquelle l’utilisateur replace le véhicule en position verticale.
L’ensemble des phases, à partir de la deuxième phase jusqu’à la cinquième phase, se déroule pendant une durée encadrée de manière à ce que le calculateur de l’ECU, qui réalise concomitamment à ces opérations les calculs décrits ci-après, puisse le faire sur une quantité de données suffisante pour obtenir une bonne précision des calculs, sans que cette quantité de données soit excessive afin de limiter le temps de calcul à un temps raisonnable.
En effet, une fois le procédé initié et parallèlement à la réalisation des opérations décrites ci-avant, le calculateur de l’ECU réalise les opérations suivantes, illustrées à la partie inférieure de la figure 4 :
• au cours de la première phase, il calcule les trois valeurs moyennes <x>, <y> et <z> à partir d’une série de triplets {x, y, z} de valeurs d’accélération x, y et z mesurées par l’accéléromètre pour chacun des axes de mesure X, Y et Z, respectivement, de l’accéléromètre pendant la durée de la première phase 1. Ensuite, il compense l’écart entre ces trois valeurs moyennes par l’ajout de valeurs algébriques constantes à l’une ou plusieurs de ces valeurs moyennes. C’est-à-dire, par exemple, qu’il ajoute aux deux valeurs d’accélération moyennes les plus faibles des valeurs respectives constantes qui sont adaptées pour que, une fois cet ajout réalisé, les deux valeurs moyennes soient égales avec la troisième valeur moyenne (comme illustré dans la partie inférieure de la figure 4). Cette compensation peut aussi être obtenue, par exemple, en rapportant toutes les valeurs moyennes autour de zéro par ajout de valeurs de compensation respectives.
• au cours de la réalisation des deuxième, troisième et quatrième phases, le calculateur calcule, à chaque instant, la différence entre la valeur maximum et la valeur minimum d’accélération mesurées par l’accéléromètre (telle qu’illustrée notamment par les flèches 201 et 203). A partir de ce calcul, il extrait une première valeur maximum 201 de cette différence, une seconde valeur maximum 203 de cette différence et, entre ces deux valeurs maximum 201 et 203 une valeur minimum 202 (qui correspond graphiquement à un croisement des trois courbes) de cette différence. Comme évoqué plus haut, l’utilisateur effectue préférentiellement le basculement du véhicule continuellement, sans à- coups ni retours en arrière. En particulier, pour permettre d’isoler sans ambiguïté, un unique minimum entre les deux maximums, respectivement associés aux inclinaisons des deux côtés du véhicule.
• au cours de la cinquième phase, le calculateur utilise les trois valeurs d’accélération mesurées par l’accéléromètre pour la position de référence du véhicule afin de calculer, à partir de ces trois valeurs d’accélération et à partir en outre des valeurs d’accélération obtenues pour la position verticale du véhicule, les angles correspondant à l’orientation de l’accéléromètre relativement au véhicule (i.e. le vecteur de correction angulaire).
Ainsi, de manière avantageuse, à l’issue du procédé, l’ECU connaît (il a appris) la position angulaire de l’accéléromètre par rapport au véhicule. Le cas échéant, l’ECU utilise la connaissance de ces angles pour corriger la valeur d’angle d’inclinaison latérale du véhicule mesurée en temps réel (d’une manière connue en soi par l’homme du métier).
L’homme du métier appréciera que le procédé est exécuté, de préférence, alors que le véhicule se trouve, lors des différentes étapes de la méthode, sur une surface plane et sensiblement horizontale. Ainsi, l’accéléromètre ne mesure que des valeurs d’accélération uniquement liées à l’inclinaison latérale de la moto imposée dynamiquement par l’opérateur, et pas à d’autres inclinaisons qui ne seraient que des erreurs statiques dues à l’inclinaison du sol.
En effet, le fait de réaliser une telle mesure alors que le véhicule serait positionné sur une pente, en particulier une pente selon sa direction de déplacement, entraînerait le risque de mesure par l’accéléromètre de valeurs d’accélération sur les axes liés à l’inclinaison du sol qui seraient des valeurs constantes considérées comme des valeurs parasites relativement aux mesures d’accélérations absolues. Certes, ces valeurs constantes se compenseraient dans la mesure où certains modes de réalisation du procédé mettent en oeuvre une méthode dynamique basée sur des différences de valeurs d’accélération par laquelle les erreurs statiques sont éliminées par calcul. Ceci doit toutefois être évité de préférence pendant la réalisation des différentes étapes du procédé. De la même façon, le procédé peut être réalisé aussi bien dans une configuration ou les suspensions sont enfoncées (en particulier du fait de la présence de l’utilisateur sur la moto) que dans une configuration où elles ne le sont pas. Mais, dans le premier cas, pour les mêmes raisons que celles évoquées précédemment, l’assiette de la moto, autrement dit son inclinaison selon sa direction de déplacement ne doit pas être modifiée par la charge exercée sur la moto pendant la réalisation des différentes étapes du procédé.
En référence au diagramme d’étapes de la figure 5 nous allons maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l’invention conforme à sa description schématique donnée en référence à la figure 4.
Dans la situation de départ, qui sur le diagramme correspond à l’étape 301 , on considère par exemple que le moteur est à l’arrêt lorsque le procédé de détermination de l’orientation de l’accéléromètre par rapport au véhicule est initié. Le procédé peut, de manière non limitative, être initié par l’utilisateur via l’activation d’un organe de commande relié à l’ECU, telle que la pression d’un bouton mécanique ou tactile, l’activation d’une poignée ou toute autre interaction physique de l’utilisateur avec un organe de commande du véhicule.
Lors de l’étape 302, l’utilisateur maintient le véhicule en position sensiblement verticale pendant une certaine durée, par exemple de 5 secondes. Par position sensiblement verticale, on désigne la position a priori très instable où la moto pourrait tenir droite, i.e., sans basculer d’un côté ou de l’autre, sous l’effet de la seule gravité et donc notamment sans que l’utilisateur n’applique une quelconque force de réaction pour empêcher le basculement de la moto et sa chute vers le sol. Et pendant cette durée le calculateur calcule les trois valeurs moyennes d’accélération <x>, <y> et <z>pour chacun des axes de mesure X, Y et Z de l’accéléromètre, respectivement. En outre, le calculateur génère des valeurs de compensation aptes à compenser l’écart entre ces valeurs par l’ajout de valeurs constantes de manière à les rendre égales entre elles après cette compensation additive.
Lors de l’étape 303, l’utilisateur incline le véhicule sur un premier côté, par exemple le côté gauche, d’un angle d’inclinaison d’environ 15° pendant que le calculateur calcule à chaque instant la différence entre la valeur maximum et la valeur minimum d’accélération mesurées par l’accéléromètre.
Lors de l’étape 304, le calculateur vérifie (par exemple en calculant la dérivée de cette différence) qu’un maximum a bien été atteint pour la différence déterminée à l’étape 303. Dit autrement, le calculateur vérifie, qu’après une durée donnée, l’utilisateur n’est pas encore en train d’augmenter l’inclinaison du véhicule mais a stabilisé cette inclinaison ou a entamé un retour en arrière c’est-à-dire un redressement de la moto vers sa position verticale. Si tel n’est pas le cas, le procédé est interrompu à l’étape 314. Si tel est le cas au contraire, alors le procédé se poursuit avec l’étape 305.
Lors de l’étape 305, l’utilisateur bascule, de préférence sans à-coups ni retour en arrière, le véhicule de l’autre côté, à savoir le côté droit dans l’exemple, d’un angle d’inclinaison d’environ 15°. Le calculateur calcule toujours pendant le temps de cette manoeuvre la différence entre la valeur maximum et la valeur minimum d’accélération mesurées par l’accéléromètre.
Lors de l’étape 306, le calculateur vérifie (là encore en calculant par exemple la dérivée de cette différence) qu’un minimum a bien été atteint pour la différence pendant la réalisation de l’étape 305. Si tel n’est pas le cas, le procédé est interrompu à l’étape 314. Si tel est le cas au contraire, alors le procédé se poursuit avec l’étape 307.
Lors de l’étape 307, l’utilisateur tient à nouveau le véhicule en position sensiblement verticale et le calculateur continue de calculer la différence entre la valeur maximum et la valeur minimum d’accélération mesurées par l’accéléromètre.
Lors de l’étape 308, le calculateur vérifie qu’un maximum de la différence calculée a bien été atteint après le minimum confirmé à l’étape 306. Si tel n’est pas le cas, le procédé est interrompu au cours de l’étape 314. Si tel est le cas au contraire, le procédé se poursuit avec l’étape 309.
Lors de l’étape 309, le calculateur compare les valeurs moyennes d’accélération obtenues lors de l’étape 302 et les valeurs d’accélération obtenues lors de l’occurrence du minimum de la différence entre la valeur maximum et la valeur minimum d’accélération mesurées.
Lors de l’étape 310, le calculateur vérifie que les valeurs comparées à l’étape 309 sont vraisemblables. Autrement dit, qu’elles sont comprises entre des valeurs limites réalistes. Si tel n’est pas le cas, le procédé est interrompu à l’étape 314. Si tel est le cas au contraire, le procédé se poursuit avec l’étape 31 1.
Lors de l’étape 311 , le calculateur calcul, sur la base de la différence entre les valeurs moyennes d’accélération obtenues lors de l’étape 302 et les valeurs d’accélération obtenues lors de l’occurrence du minimum de la différence entre la valeur maximum et la valeur minimum d’accélération mesurées, les angles caractérisant la position angulaire de l’accéléromètre relativement au véhicule.
Lors de l’étape 312, le calculateur mémorise, par exemple dans une mémoire non-volatile, les angles de référence, caractérisant l’orientation de l’accéléromètre relativement au véhicule, obtenus lors de l’étape 31 1.
Enfin, dans la situation de fin du procédé, décrite sur le diagramme à l’étape 313, l’ECU conclut le procédé de détermination de l’orientation de l’accéléromètre et active une fonction de mesure de l’inclinaison du véhicule utilisant l’accéléromètre. Ainsi, comme il a déjà été dit en référence à la figure 4, la position angulaire de l’accéléromètre relativement au véhicule étant connue, elle est utilisée pour garantir la fidélité des mesures d’inclinaison du véhicule par rapport à la verticale quelle que soit la façon dont l’ECU a été montée sur le véhicule.
De plus, de la même façon que pour le mode de mise en oeuvre du procédé décrit en référence à la figure 3, pour permettre à l’utilisateur de s’assurer du bon déroulement du procédé à partir de son déclenchement, l’ECU peut commander, lors des différentes étapes, l’activation de signaux destinés à informer l’utilisateur de la situation actuelle. Autrement dit, pour lui indiquer quelle est l’étape en cours ou si le procédé est en cours, s’est interrompu ou est achevé, différents signaux, par exemple lumineux ou sonores, peuvent être utilisés.
Par exemple, dans un mode de réalisation particulier, le voyant d’indication d’un dysfonctionnement du moteur (en anglais : « Malfunction Indicator Light » MIL) clignote à différentes fréquences données, reste allumer de manière continue ou s’éteint complètement pour signifier à l’utilisateur, par exemple : le démarrage du procédé, l’étape en cours, le temps restant pour réaliser cette étape, l’interruption du procédé suite à une condition non vérifiée (par exemple lors des étapes 304, 306, 308, 310) ou encore la confirmation de l’achèvement final du procédé.
La figure 6 est une représentation schématique d’un ECU dans lequel peut être implémenté le procédé selon les modes de mise en oeuvre de l’invention qui ont été décrit dans ce qui précède. L’ECU 501 intègre donc une carte électronique 502 (correspondant au calculateur) qui comprend, de manière non-limitative, un microprocesseur 503, une mémoire 504 (par exemple de type non-volatile) et un accéléromètre 505. La mémoire 504 mémorise donc les valeurs d’angle définissant la position angulaire relative de l’accéléromètre par rapport au véhicule obtenues à l’issue du procédé. De cette façon, toutes les mesures de l’inclinaison latérale du véhicule réalisées par la suite grâce à l’accéléromètre intégré tiennent compte de son orientation réelle du fait de son montage dans l’ECU d’une part, et du montage de l’ECU dans le véhicule d’autre part.
La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée et dans les figures des dessins annexés, dans des formes de réalisation possibles. La présente invention ne se limite pas, toutefois, aux formes de réalisation présentées. D’autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en oeuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des dessins annexés.
Dans les revendications, le terme "comprendre" ou "comporter" n’exclut pas d’autres éléments ou d’autres étapes. Un seul processeur ou plusieurs autres unités peuvent être utilisées pour mettre en oeuvre l’invention. Les différentes caractéristiques présentées et/ou revendiquées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans la description ou dans des revendications dépendantes différentes, n’excluent pas cette possibilité. Les signes de référence ne sauraient être compris comme limitant la portée de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d’apprentissage de la position angulaire, relativement à un axe de référence (Z1 ) d’un véhicule (101 ), d’un accéléromètre (102) à trois axes de mesure qui est intégré à une unité de commande électronique (501) d’un moteur du véhicule, ladite unité de commande électronique comprenant un calculateur (502) adapté pour, en fonctionnement, récupérer continuellement de l’accéléromètre des vecteurs d’accélération comprenant trois valeurs d’accélération (x, y, z) mesurées suivant les trois axes de mesure (X, Y, Z) de l’accéléromètre, respectivement, ledit procédé comprenant :
• pendant une première durée déterminée, le maintien du véhicule en position angulaire telle que l’axe de référence (Z 1 ) du véhicule est parfaitement ou sensiblement aligné avec la verticale, et le calcul par le calculateur de trois valeurs moyennes d’accélération, pour chacun des trois axes de mesure de l’accéléromètre, respectivement, à partir d’une série de triplets de valeurs d’accélération mesurées par l’accéléromètre pendant ladite première durée ; puis,
• le calcul, par le calculateur, d’un vecteur de correction angulaire déterminé à partir de trois valeurs d’angle correspondant à la position angulaire de l’accéléromètre relativement à l’axe de référence du véhicule, qui sont elles- mêmes déterminées à partir des trois valeurs moyennes d’accélération obtenues à l’étape précédente ; et enfin,
• la mémorisation, dans une mémoire non volatile du calculateur, du vecteur de correction angulaire à des fins de correction de l’écart entre la position angulaire de l’accéléromètre et l’axe de référence du véhicule, pour la détermination ultérieure de la position angulaire du véhicule par rapport à la verticale sur la base de mesures d’accélération produites par l’accéléromètre,
dans lequel, pendant la première durée et alors que le véhicule est disposé sur un sol sensiblement plan, le véhicule est maintenu par un opérateur en position angulaire sensiblement verticale, et le procédé comprend en outre :
• pendant la première durée, la compensation des écarts entre les trois valeurs moyennes d’accélération deux-à-deux, par l’ajout d’une valeur algébrique constante déterminée, dite valeur de compensation, respectivement à chacune de ces trois valeurs moyennes d’accélération, lesdites trois valeurs de compensation étant telles que les trois valeurs moyennes compensées desdites trois valeurs de compensation soient sensiblement égales entre elles ; puis, • pendant la seconde durée, l’inclinaison du véhicule par l’opérateur sur un premier côté du véhicule, d’un angle par rapport à la verticale qui est supérieur à un premier seuil angulaire déterminé puis, le basculement par l’opérateur du véhicule sur l’autre côté, de manière à obtenir, après ledit basculement, une inclinaison d’un angle par rapport à la verticale qui est supérieur à un second seuil angulaire déterminé et, finalement, la remise par l’utilisateur du véhicule en position sensiblement verticale ;
• pendant la seconde durée, le calcul, par le calculateur, de la différence entre la valeur maximum d’accélération et la valeur minimum d’accélération mesurées et compensées de leurs valeurs de compensation respectives et, la détermination d’une position angulaire dite position de référence du véhicule qui est définie par les trois valeurs d’accélération mesurées qui donnent un minimum pour ladite différence ; et,
• le calcul, par le calculateur, d’un vecteur de correction angulaire déterminé à partir de trois valeurs d’angle correspondant à la position angulaire de l’accéléromètre relativement à l’axe de référence du véhicule à partir de la différence entre les valeurs d’accélération mesurées par l’accéléromètre pour la position de référence du véhicule telle que déterminée à l’étape précédente, d’une part, et les valeurs moyennes d’accélération obtenues pour la position sensiblement verticale du véhicule, d’autre part.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel, pendant la première durée, le véhicule est suspendu en sorte d’être soumis uniquement à l’effet de la gravité de manière que l’axe de référence du véhicule est parfaitement aligné avec la verticale.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la première durée déterminée est supérieure ou égale à 5 secondes.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les premier et second seuils angulaires sont supérieurs ou égaux à 10 degrés.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre, pendant la seconde durée, des étapes de vérification au cours desquelles, respectivement :
• le calculateur vérifie qu’un premier maximum de la différence entre la valeur maximum d’accélération et la valeur minimum d’accélération mesurées et compensées de leurs valeurs de compensation respectives a été atteint lorsque le véhicule est incliné du premier côté ; • le calculateur vérifie qu’un second maximum de ladite différence a été atteint lorsque le véhicule est basculé de l’autre côté ;
• le calculateur vérifie qu’un minimum de ladite différence, situé entre le premier maximum et le second maximum, a été atteint ; et,
• le calculateur vérifie que les valeurs moyennes d’accélération calculées pendant la première durée et les valeurs d’accélération obtenues lors de l’occurrence de la position de référence sont comprises entre des valeurs limites déterminées ;
• et dans lequel le calculateur interrompt le procédé si une au moins une desdites étapes de vérification donne un résultat négatif.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, qui est initié en réponse à une action de l’opérateur comprenant la pression d’un bouton mécanique ou tactile, et/ou à l’activation d’une poignée ou d’un autre organe de commande physique du véhicule.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 et 6, dans lequel, l’initiation, la progression et/ou l’interruption du procédé sont signalées à l’utilisateur par un signal sonore et/ou visuel.
8. Procédé d’utilisation d’un calculateur d’une unité de commande électronique du moteur d’un véhicule automobile comprenant, dans une phase d’apprentissage, les étapes du procédé d’apprentissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 et, dans une phase de commande du moteur en fonctionnement :
• la détermination en continu, à l’aide de l’accéléromètre à trois axes de mesure qui est intégré dans le calculateur, de l’angle d’inclinaison latérale du véhicule par rapport à la verticale corrigé du vecteur de correction angulaire ; et,
• l’arrêt du moteur lorsque l’angle d’inclinaison latérale corrigé du vecteur de correction angulaire atteint une valeur supérieure à une valeur seuil déterminée pendant une durée supérieure à une valeur seuil déterminée.
9. Unité de commande électronique d’un moteur de véhicule comprenant un calculateur sous la forme d’une carte électronique, ladite carte électronique intégrant au moins un microprocesseur, une mémoire non-volatile et un accéléromètre, ledit calculateur étant adapté pour réaliser les opérations de calcul de valeur moyenne, d’ajout de valeurs algébrique, de calcul de différence, de détermination de l’occurrence d’un maximum ou d’un minimum, de calcul d’angle selon l’un quelconque des revendications 1 à 7 et ladite mémoire non-volatile étant adaptée pour mémoriser le vecteur de correction angulaire.
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