WO2020025340A1 - Procédé de détermination de la position d'un capteur d'accélération radiale d'une roue d'un véhicule automobile - Google Patents

Procédé de détermination de la position d'un capteur d'accélération radiale d'une roue d'un véhicule automobile Download PDF

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WO2020025340A1
WO2020025340A1 PCT/EP2019/069387 EP2019069387W WO2020025340A1 WO 2020025340 A1 WO2020025340 A1 WO 2020025340A1 EP 2019069387 W EP2019069387 W EP 2019069387W WO 2020025340 A1 WO2020025340 A1 WO 2020025340A1
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wheel
signal
time window
radial acceleration
phase
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/069387
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Inventor
Nicolas Guinart
Sébastien PLANCKE
Jean-Philippe Boisset
Original Assignee
Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0486—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre comprising additional sensors in the wheel or tyre mounted monitoring device, e.g. movement sensors, microphones or earth magnetic field sensors
    • B60C23/0489—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre comprising additional sensors in the wheel or tyre mounted monitoring device, e.g. movement sensors, microphones or earth magnetic field sensors for detecting the actual angular position of the monitoring device while the wheel is turning
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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
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    • B60C23/0416—Automatically identifying wheel mounted units, e.g. after replacement or exchange of wheels allocating a corresponding wheel position on vehicle, e.g. front/left or rear/right
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/10—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring diameters
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    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up

Definitions

  • the present invention belongs to the field of measuring physical quantities of a wheel of a motor vehicle, such as for example a car. It relates more particularly to a method for determining the position of a radial acceleration sensor of a wheel of a motor vehicle, as well as a wheel unit configured to implement such a method.
  • each newly produced motor vehicle In order to increase driving safety, current regulations require each newly produced motor vehicle to be equipped with a monitoring system for different physical parameters, so as to be able to detect a malfunction of one or more elements constituting said motor vehicle.
  • the parameters measured are typically the radial acceleration of at least one wheel of the vehicle, as well as the pressure and the temperature of the tire fitted to this wheel.
  • such a monitoring system comprises at least one electronic unit, also called a "wheel unit", mounted on a wheel of the motor vehicle.
  • a wheel unit cooperates fixedly with a valve on the rim fitted to the wheel.
  • each wheel of the vehicle is equipped with a wheel unit in order to monitor certain parameters for the entire vehicle.
  • the wheel unit includes sensors respectively dedicated to the measurement of said parameters, such as for example a TPMS sensor (acronym for the English expression "Tire Pressure Monitoring System”) dedicated to measuring tire pressure.
  • the wheel unit also includes a microprocessor, a battery, a memory and a radio frequency transmitter.
  • the monitoring system also includes a central unit fitted to the vehicle and comprising an electronic computer integrating a radio frequency receiver connected to an antenna, in order to receive signals emitted by the wheel unit and, if necessary if necessary, issue alerts to the driver of the vehicle.
  • this position of the radial acceleration sensor is, for this alternative solution, a programmed data item or else directly recorded in the memory of the wheel unit by an operator. It is therefore a fixed datum depending on the size of the wheel, more precisely on the size of the rim of the wheel.
  • the present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art, in particular those set out above, by proposing a solution which makes it possible to determine with great precision the position of a radial acceleration sensor d 'a wheel of a motor vehicle, and this from measurements acquired when the vehicle is in motion regardless of its travel speed.
  • the invention also aims to propose a solution making it possible to have a wheel unit comprising a radial acceleration sensor and configured to precisely determine the position of the latter.
  • the invention relates to a method for determining the position of a radial acceleration sensor of a wheel of a motor vehicle.
  • said method comprises the following steps:
  • a detection step for each time window W , of at least three local extrema of the signal S, associated respectively with phase values as well as with detection instants,
  • the method for determining the position of the radial acceleration sensor may also include one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination.
  • the step of determining the frequency F comprises, for each time window W, considered, the determination of a time signal of phase cp, by quadratic interpolation of the respective phase values of three local extrema, the frequency F, being determined by evaluation of the time derivative of said signal cp, at an instant t p predetermined in said time window W ,.
  • the three local extrema considered in each time window W are consecutive.
  • the cut-off frequency of the low-pass filter applied to the signals S is less than or equal to 10 Hz, preferably less than 5 Hz, and even more preferably equal to 1 Hz.
  • the step of determining the radial distance R c comprises a linear regression of points P ,, each point P, having the ordinate and abscissa respectively Z, and F, 2 , the radial distance R c being estimated according to the formula:
  • C d is a quantity representative of the directing coefficient of said linear regression.
  • the quantity C d is equal to the ratio between the directing coefficient of said linear regression and a gain error R, of the radial acceleration sensor, said gain error E, being determined, for at minus a time window W ,, during an estimation step, subsequent to the detection step and prior to the step of determining the radial distance R c , and according to the formula:
  • V is representative of an amplitude associated with at least one local extremum of the signal S, acquired during said at least one time window W ,
  • Q is representative of an amplitude expected on the basis of measurements theoretically supplied by the radial acceleration sensor for said at least one local extremum, the gain error E, being calculated only if a steady state phase of the signal S, is detected.
  • the step of estimating a gain error comprises, for each time window W ,, a comparison between the second derivative of the phase time signal cp, and a predetermined value e, so that if
  • the amplitude V corresponds to the amplitude between two consecutive local extrema of the signal S, in the steady state phase, and Q, checks:
  • G is representative of the gain of a filter applied to the signal S, during the detection step so as to reduce the measurement noise.
  • the present invention relates to a wheel unit comprising a sensor for the radial acceleration of said wheel.
  • said wheel unit comprises means configured to implement the steps of the method according to the invention.
  • the present invention relates to a motor vehicle comprising a wheel unit according to the invention.
  • FIGS. 1 to 4 represent:
  • FIG. 1 a schematic representation of a wheel of a motor vehicle.
  • FIG. 2 a flow diagram of an example of implementation of a method for determining the position of a radial acceleration sensor of the vehicle wheel.
  • - Figure 3 a curve representative of an example of a signal Si acquired by the radial acceleration sensor during a time window Wi.
  • - Figure 4 a flow diagram of a preferred embodiment of the method of Figure 2 in which the method includes a step of estimating gain error of said sensor.
  • the present invention belongs to the field of measuring the radial acceleration of a wheel of a motor vehicle, such as for example a car.
  • the unit of measurement for radial acceleration is ms 2 .
  • FIG. 1 schematically represents a wheel 10 of a motor vehicle, said wheel 10 being configured to rotate around an axis of rotation 15.
  • the motor vehicle (not shown in the figures) is equipped with a tire pressure monitoring system.
  • Said monitoring system conventionally comprises an electronic central unit (not shown in the figures) disposed inside the vehicle, and, on each of the wheels of said vehicle, a wheel unit 1 1.
  • the wheel unit 1 1 includes a radial acceleration sensor 14 configured to carry out measurements of radial acceleration of the wheel 10.
  • said radial acceleration sensor 14 is of the electromechanical microsystems type (again called "MEMS", acronym of the English expression “Micro Electro Mechanical System”), for example an accelerometer piezoelectric known per se.
  • MEMS electromechanical microsystems
  • accelerometer piezoelectric known per se.
  • FIG. 2 represents a flow diagram of an exemplary implementation of a method for determining the position of the sensor 14 for the radial acceleration of the wheel 10 of the vehicle.
  • position of the radial acceleration sensor we refer here to the radial distance R c between the radial acceleration sensor 14 and the axis of rotation 15 of the wheel 10. It should be noted that, from a in general, the dimensions of the wheel unit 11 are small compared to the characteristic dimensions of the wheel 10, in particular the length of the radius of the rim 12. Consequently, it is equivalent, as a first approximation, to consider that said radial distance R c also corresponds to the radial distance between the wheel unit 11 and the axis of rotation 15 of the wheel 10, also called “radius of the wheel unit 1 1". In other words, the respective positions of the radial acceleration sensor 14 and of the wheel unit 11 are considered to be identical, and correspond to the radius of the rim 12.
  • the wheel unit 11 comprises, for example, a processing circuit (not shown in the figures), comprising one or more processors and storage means (magnetic hard disk, electronic memory, optical disk , etc.) in which a computer program product is stored, in the form of a set of program code instructions to be executed to implement the different steps of the method for determining the position of the sensor 14 of radial acceleration.
  • a processing circuit not shown in the figures
  • storage means magnetic hard disk, electronic memory, optical disk , etc.
  • the processing circuit of the wheel unit 11 comprises one or more programmable logic circuits (FGPA, PLD, etc.), and / or one or more specialized integrated circuits (ASIC), and / or a set discrete electronic components, etc., adapted to implement all or part of said steps of the method for determining the position of the sensor 14 for radial acceleration.
  • FGPA programmable logic circuits
  • ASIC specialized integrated circuits
  • the processing circuit of the wheel unit 11 includes a set of means configured in software (specific computer program product) and / or hardware (FGPA, PLD, ASIC, discrete electronic components, etc. ) to implement the steps of the method for determining the position of the radial acceleration sensor 14.
  • the wheel unit 1 1 comprises, in addition to storage means and a radial acceleration sensor 14, also a microprocessor, a battery and a transmitter radio frequency, as well as temperature and pressure sensors respectively.
  • the central unit of the surveillance system comprises an electronic computer integrating a radio frequency receiver connected to an antenna, this in order to receive signals emitted by the wheel unit 1 1 and, if necessary, issue alerts to the driver of the vehicle.
  • the central unit is configured to issue alerts when the pressure of a tire 13 drops below a predetermined threshold, thus informing a vehicle user of the need to carry out additional inflation, or even possibly to replace said inflation. pneumatic 13.
  • the method for determining the position of the radial acceleration sensor 14 comprises several steps. In its general principle, said method consists in first of all obtaining measurements carried out by said sensor 14 during several time windows. A frequency of rotation of the wheel 10 is determined for each time window as a function of said measurements. Thereafter, the radial distance R c between the radial acceleration sensor 14 and the axis of rotation 15 of the wheel 10 is determined as a function of the frequency of rotation of the wheel 10 and of filtered values of said acceleration measurements radial.
  • said method aims to allow a finer and more precise determination of the position of the radial acceleration sensor 14, the improvement of said determination being conditioned here by a precise determination of the frequency of rotation of the wheel 10 whatever the speed of movement of the vehicle.
  • the method firstly comprises a step 100 of acquisition by the sensor 14 of radial acceleration of signals Si, each signal S, being acquired during a time window W, predetermined when the vehicle is in motion.
  • the radial acceleration sensor 14 acquires signals in analog form.
  • the convention is adopted according to which the radial acceleration of the wheel 10 is measured along a radial axis connecting the sensor 14 to the axis of rotation 15 of the wheel 10, as well as centripetally oriented .
  • a radial acceleration signal is, during a time window, the sum of three components:
  • R c xw 2 where w denotes the speed of rotation of the wheel 10;
  • g represents the acceleration of gravity, to denotes a reference instant in the time window considered and cp (to) denotes the initial phase of the signal;
  • g denotes the magnitude of the pushing or braking force.
  • the wheel 10 of the vehicle may be subjected to vertical movements, that is to say oriented along the gravitational field, according in particular to the state of the road (bumps, potholes, etc.).
  • vertical movements that is to say oriented along the gravitational field, according in particular to the state of the road (bumps, potholes, etc.).
  • this vertical movement is thus associated a vertical acceleration component which is however not taken into account in the decomposition given above of the projection of the radial acceleration signal on the radial axis.
  • the road condition is not known in advance, it is not possible to model the corresponding vertical acceleration in a deterministic manner.
  • the vertical movement caused by the road condition remains short-lived, and therefore does not affect the validity of the results obtained below.
  • the wheel unit 11 When the vehicle is moving, the wheel unit 11, and therefore the sensor 14 of radial acceleration in fine, follows the movement of the wheel 10.
  • the wheel unit 1 1 will occupy, during a complete revolution of the wheel 10, in particular four distinct positions, called extreme positions, and denoted Ci, C 2 , C 3 and C 4 . They correspond respectively to the upper, left, lower and right extreme positions.
  • the radial acceleration sensor 14 when the radial acceleration sensor 14 is in position C 2 or C 4 , the amplitude of the longitudinal component is, in absolute value and when the vehicle is indeed accelerating, maximum while that of the gravitational component is zero.
  • the amplitude of the gravitational component is, in absolute value, maximum while that of the longitudinal component is zero.
  • the values of the radial acceleration oscillate around the mean component according to the values taken respectively by the gravitational and longitudinal components.
  • FIG. 3 is a curve representative of an example of a signal Si acquired by the radial acceleration sensor 14 during a time window Wi.
  • the signal Si is represented in a diagram indicating on the abscissa axis the time measured in seconds, and on the ordinate axis the value of the radial acceleration measured in ms 2 .
  • the acquisition of the signal Si begins at an instant 1 TM taken here, in an arbitrary and in no way limiting manner, as being the origin of the times of the diagram.
  • the final acquisition time is noted T end, so that the time window Wi corresponds to the interval [Tim, Tfi n ].
  • the signal Si firstly comprises a first phase corresponding to a displacement according to a variable speed of the vehicle, from the initial instant T mi to an intermediate instant Ti nt .
  • the vehicle drives at a speed where the average component of the radial acceleration is increasing, so that its speed increases.
  • the signal Si comprises a second phase corresponding to a displacement according to a stabilized regime of the vehicle.
  • the average component of the radial acceleration and the longitudinal component are respectively constant and zero, so that the vehicle is traveling at constant speed.
  • the points Ci, C 2 , C3 and C 4 corresponding to the said extreme positions, are indicated periodically in FIG. 3, as a function of the turns made by the wheel 10.
  • a signal acquired by the radial acceleration sensor 14, if it still has oscillations around the mean component, may include one or more phases of steady state or of variable regime respectively (corresponding to an increase or else to a decrease in vehicle speed), in any order.
  • the signals used in the subsequent stages of the method, and described below, are therefore not limited to a stabilized speed of the vehicle.
  • said method is implemented for radial acceleration signals, independently of the vehicle displacement regime.
  • step 100 at least two signals S are acquired during time windows W ,, respectively, said windows W, being different from each other.
  • said windows W being different from each other.
  • two windows are either successive or partially overlap.
  • each time window W is chosen so as to allow the acquisition of a signal S, for an appropriate duration for the detection of local extrema as described below.
  • the duration of each time window W is between 80 ms and 700 ms.
  • the duration of a time window W is chosen outside the interval [80 ms, 700 ms], the person skilled in the art knowing how to configure such a duration depending on the speed range of the vehicle.
  • the time windows W are distinct two by two. In other words, the time windows W, are successive and have no instant in common. Doing so is advantageous because it allows you to acquire signals that are sufficiently distinct from each other.
  • the signals S cover a wide range of radial accelerations.
  • the signals S respectively correspond to values of radial accelerations substantially equal to 20g, 100g, 200g, 300g, etc.
  • time windows W are configured differently.
  • the time windows W are consecutive.
  • Each time window defining a duration between a start time and an end time said time windows are then configured so that the end time of one time window is equal to the start time of another window time.
  • the acquisition step 100 is conditioned by the fact that the vehicle is in motion.
  • the acquisition step 100 is executed only once per rolling cycle.
  • driving cycle is meant here a cycle starting, for example, once the vehicle has been driven for at least one minute at a speed greater than 20 km / h and ending, for example, once the vehicle is stationary for at least 15 minutes.
  • driving cycle is defined by other parameters.
  • step 100 is for example executed periodically after a predetermined number of taxiing cycles, for example every five taxiing cycles.
  • the method then comprises a step 200 of detection, for each time window Wi, of at least three local extrema of the signal S ,.
  • the detection of local extrema within each time window W firstly comprises a sampling of the signals S, respectively associated with said windows W ,.
  • each signal S is sampled at a frequency greater than 500 Hz, for example equal to 2 kHz.
  • 500 Hz for example equal to 2 kHz.
  • a person skilled in the art knows how to implement the electronics necessary to sample at a desired frequency, within the limits of design and cost prescribed by the technical specifications for manufacturing the wheel unit 1 1.
  • a detection window for a given sample is defined as being the set grouping together the five samples before said given sample, as well as the five samples after said given sample.
  • Those skilled in the art know how to appropriately choose the size of a detection window to be considered in order to ensure precise detection of the local extrema of a signal.
  • each sampled signal S is then filtered in order to rule out measurement aberrations due, for example, to poor driving conditions of the vehicle. Filtering the signals S thus makes it possible to avoid detecting local extrema among the noise which can affect the measurements of the sensor 14 of radial acceleration.
  • a low-pass filter is applied to the signals Si, the cut-off frequency of said filter being preferably equal to 200 Hz.
  • the cut-off frequency of said filter being preferably equal to 200 Hz.
  • the local extrema are detected in a manner known per se, for example by means of a sliding detection window traversing the time windows W associated with said times. S, signals. In other words, it involves browsing the time series of the samples and detecting local extrema.
  • each signal S oscillates around its mean component. It is therefore understood that the local extrema of a signal S, correspond to the values of radial acceleration acquired at the extreme positions Ci and C 3 , that is to say when the gravitational component of the radial acceleration is maximum in absolute value .
  • the local extrema of a signal S are respectively associated with detection instants corresponding to the instants at which the radial acceleration sensor 14 occupies either a position Ci or a position C 3 . These moments of detection are also stored by the storage means of the wheel unit 11, while waiting to be processed during the subsequent stages of the process.
  • said local extrema are also respectively associated with phase values corresponding to the phase values of said positions Ci and C 3 .
  • the difference between the respective phases of two consecutive local extrema of a signal S is equal to TT.
  • the difference between the respective phases of any two extreme positions Ci and C 3 of a signal S is a multiple of TT.
  • phase values of the local extrema corresponding to the extreme positions Ci, C2, C3 and C 4 are equal to 0, TT / 2 respectively, TT, 3 x TT / 2.
  • phase value of a local extremum corresponding to the position Ci is equal to 2 xp (also noted “2TT”), etc.
  • the fact of searching for the local extrema of the Si signals, rather than considering other samples in a random manner, is advantageous because it allows them to be characterized with certainty via their respective instants of detection and their phase values.
  • the local extrema of a signal S correspond to the only samples to which it is possible to assign respectively a known phase value. Apart from these local extrema, it is not possible to know the phase value of a sample.
  • each local extremum of a signal S is associated with a phase value as well as with a detection instant in the time window W,
  • the method includes a step 300 of determining, for each time window W ,, a frequency F, the rotation of the wheel 10 of the vehicle as a function of the phase values and of the instants of detection of the local extrema detected in said time window W ,.
  • a time signal of phase cp is determined by quadratic interpolation of the respective phase values of three local extrema detected during the previous step 200.
  • Said signal temporal cp therefore corresponds, from a mathematical point of view, to a continuous function whose argument is time.
  • phase signal f is sought in the form:
  • a and B are constants.
  • the determination of constants A and B is carried out conventionally by solving a system of two equations with two unknowns. This system is written:
  • phase signal cp determines the phase signal cp, according to this mode of implementation requires few calculations, and can therefore be executed very quickly. Indeed, said quadratic interpolation is determined by the calculations of said coefficients A and B. However, these calculations are based solely on algebraic operations from the instants of detection, more specifically durations b-to and t2-t o . Consequently, the execution of this type of calculation does not require a complex electronic architecture of the wheel unit 11, which simplifies its design.
  • phase signal f corresponds to a configuration in which the phase of the signal S, acquired in the time window W, is considered to be zero at time t o .
  • This is a convention adopted in order to simplify the description of the present invention. Thus, nothing excludes, according to other examples not detailed here, from having a local extremum associated with a detection instant to and for which the value of the phase is a multiple of TT. In this case, the person skilled in the art knows in what form to search for said quadratic interpolation.
  • the local extrema of the time window considered are consecutive. Proceeding in this way advantageously makes it possible to interpolate phase values which are spaced little in time, that is to say obtained from a limited number of turns of the wheel 10, for example typically two turns of the wheel 10. In this way, it is possible to quickly obtain a phase signal, without having to wait for multiple turns of the wheel 10, which is more suitable for determining a frequency representative of a particular regime according to which the vehicle moves.
  • phase signal cp in the form of a polynomial function of degree two, makes it possible to obtain a good approximation, and therefore sufficient precision for the determination of a frequency F , associated with the time window.
  • phase signal cp determined for each time window Wi
  • said frequency F is determined by evaluation of the time derivative of said signal cp, at an instant t p predetermined in said time window Wi.
  • phase signal cp is determined by quadratic interpolation in the form:
  • phase signal cp makes it possible to obtain a very precise value of the frequency of rotation of the wheel 10 in a predetermined instant t p . This frequency is also determined regardless of the speed of movement of the vehicle.
  • each time window W comprises a start time and an end time, the time t p being equal to the end time of the time window W, considered. It is noted that such an instant t p does not necessarily correspond to an instant of detection of a local extremum in the time window Wi. This is why the determination of the phase signal cp, in the form of a function according to the invention makes it possible to accurately evaluate the frequency F, at this instant t p . None however excludes considering any instant t p within a time window Wi to evaluate the phase signal cp, and therefore also the frequency F i.
  • each time window Wi is associated with a frequency F, of rotation of the wheel 10 of the vehicle.
  • each frequency F is associated with a phase value as well as with a predetermined instant t p in said time window W ,.
  • the method then comprises a step 400 of low-pass filtering of the signals Si, so as to obtain for each time window W, a filtered value Z, associated with the frequency F i.
  • the objective of this step is to isolate, as a first step, an estimate of the low frequency value of the radial acceleration, i.e. therefore an estimate of the mean component of each signal S ,.
  • a filtering step is implemented in analog or digital manner.
  • the cut-off frequency of the low-pass filter applied to the signals S is less than or equal to 10 Hz.
  • said cut-off frequency is less than 5 Hz, and even more preferably less than 1 Hz, so as to effectively limit the contributions of the sinusoidal components of each signal S ,.
  • the choice of a particular value for the cut-off frequency conventionally depends on the ratio between the desired precision and the associated implementation cost (this cost being relative to the complexity of the electronics embedded in the wheel unit 11).
  • the step 400 of low-pass filtering is performed in parallel with the step 300 of determining the frequencies F i.
  • the phase signal f is determined as a function as described above, it is understood that a filtered value Z, is associated with a frequency F, since this value and this frequency are all obtained in considering the same instant t p within the corresponding time window Wi.
  • the fact of performing step 400 in parallel with step 300 advantageously allows the method according to the invention to gain in efficiency, in particular from the point of view of the duration of execution.
  • each frequency F, of a time window W is associated with a filtered value Z ,.
  • the method then includes a step 500 of determining the radial distance R c between the radial acceleration sensor 14 and the axis of rotation of the wheel 10 as a function of the filtered values Z, and of the frequencies F i.
  • K is a constant equal to R c x 4 x tt 2 XE ,, E, corresponding to a gain error of the radial acceleration sensor 14. Since the calculation of the constant error E c is not the subject of the present invention, it is not presented in more detail below.
  • the value of the radial distance R c depends fundamentally on the frequencies F, of rotation of the wheel 10, so that the more the frequencies F, are determined with precision, the more the determination of the radial distance R c even precise. Consequently, the method according to the invention makes it possible to obtain a very precise value of the radial distance R c , on the basis of fine estimates of the frequencies F ,, and that whatever the speed of movement of the vehicle. In addition, by obtaining such precision of the distance R c , and therefore a fortiori of the position of the radial acceleration sensor 14, this ultimately makes it possible to discriminate robustly and reliably the wheels of the vehicle when the wheel units which equip them send signals to the central unit.
  • the determination of the radial distance R c comprises a linear regression of points P ,, each point P, having the ordinate and abscissa respectively Z, and F, 2 , the radial distance R c being estimated according to the formula:
  • C d is a quantity representative of the directing coefficient of said linear regression.
  • said quantity C d is equal to the ratio between the direct coefficient of the linear regression and the gain error E ,.
  • Such an embodiment is particularly advantageous since the frequencies F, have been determined with precision and independently of the speed of movement of the vehicle. It follows directly that a determination of the direct coefficient of the linear regression benefits from the same advantages, and that ultimately this also applies to the determination of the distance R c .
  • linear regression carried out during step 500 is relevant as soon as at least two signals S, are acquired by the sensor 14 of radial acceleration.
  • linear regression is performed on the basis of three points P ,. These three points P, can be newly acquired, namely that they have never been used for the determination of a linear regression.
  • said three points P include:
  • the recording of a point P, in a memory of the wheel unit 11 corresponds here to a recording of the characteristic data of said point P ,, ie Z ,, F, and the associated detection time;
  • the estimation of the radial distance R c is carried out dynamically at any time when the vehicle is moving, for example after each acquisition of a signal S, by the sensor 14 for radial acceleration.
  • steps 100 to 500 are iterated during a rolling cycle.
  • Such a procedure makes it possible to continuously update the determination of the radial distance R c , which is particularly advantageous when the wheel 10 is changed and it is necessary to correlate the information related to the geometry of said wheel 10 to the information then recorded, for example by an external operator, in the electronic system of the central unit.
  • FIG. 4 represents a preferred embodiment of the method of FIG. 2 in which the method includes a step 400 ’of estimating the gain error E, of said sensor 14.
  • the gain error (also called scale error) corresponds to the slope error of the characteristic curve of the sensor 14 for radial acceleration. In other words, it is the difference between the signal measured by the radial acceleration sensor 14 and a theoretically expected signal. Also, in order to improve the accuracy of the measurements made by the radial acceleration sensor 14, it is necessary to be able to estimate said error gain. It can be seen that the current tolerance for design errors of a radial acceleration sensor 14 is increasingly low, since the measurement accuracy is more and more critical for performing complex functions of the system. vehicle monitoring, such as the reliable location of a particular wheel undergoing pressure loss. The estimation of a gain error of the radial acceleration sensor 14 then makes it possible, in addition to the determination of the frequency of rotation of the wheel 10, to increase the accuracy of the determination of the radial distance R c .
  • step 400 ′ is implemented later in step 300 of detection, as well as in parallel with step 400.
  • a gain error E of the radial acceleration sensor 14 is estimated according to the formula:
  • V is representative of an amplitude associated with at least one local extremum of the signal S, acquired during said at least one time window W ,
  • Q is representative of an amplitude expected on the basis of theoretically supplied measurements by the radial acceleration sensor 14 for said at least one local extremum, the gain error E, being calculated only if a steady state phase of the signal S, is detected.
  • the condition aimed at executing step 400 ′ only if a steady state phase is detected in a time window W, is fundamentally linked to the fact that the profile of a signal Si, in a diagram of nature identical to that of the Figure 3 is sinusoidal during such a stabilized regime phase. In other words, the longitudinal component of the radial acceleration is zero.
  • the step 400 ′ of estimating a gain error which is therefore executed after the step 300 of determining the frequencies F, in accordance with FIG. 4, comprises a comparison between the second derivative of said time temporal signal f, and a predetermined value e, so that if
  • the predetermined value e is chosen in the interval [0.5, 1], for example equal to 0.6.
  • the condition for detecting a phase of stabilized regime is equivalent to finding whether the duration t 2 -ti tends to be equal to the duration ti-t 0 .
  • the choice of the limits of said interval depends on the limit value of the longitudinal component of l radial acceleration that is set to decide if the vehicle is in the steady state phase.
  • step 400 ′ is executed directly after step 200 of detection, in parallel with steps 300 and 400. According to such an alternative, the durations separating the moments of detection of the extrema are compared with one another, so that it is not necessary to determine the frequencies F, to detect a phase of stabilized regime.
  • the gain error E associated with a time window W, is calculated only if a steady state phase of the signal S, is detected advantageously makes it possible to compare a measured amplitude with a theoretical amplitude of said signal S ,.
  • the amplitude V corresponds to the amplitude between two consecutive local extrema of the signal S, in steady state phase, and Q, checks:
  • G is representative of the gain of a filter applied to the signal S, during the detection step 200 so as to reduce the measurement noise.
  • G is equal to the gain of the filter applied to the signals, which is a known data.
  • V which corresponds to the peak-to-peak amplitude of the signal Si, with the corresponding amplitude theoretically expected on the basis of the knowledge of the gain G.
  • said peak-to-peak amplitude corresponds to the amplitude between the positions Ci and C 3 when the profile of the signal Si is sinusoidal.
  • V is representative of an amplitude between a local extremum of the signal S, and the average component of said signal S ,. Therefore, Q, checks:
  • the amplitude V depends not only on the gain error but also on the manner in which the average component of the signal S, is determined. For example, if the value of the distance R c hitherto known (for example the value determined during an earlier phase of running the vehicle) is vitiated by an error, the value of V ,, relatively to the value of Q, corresponding, will also be tainted with said error. This also applies if, for example, the estimate of the speed of rotation of the wheel 10 is incorrect.
  • each time window W, (and therefore each signal S,) is associated with a gain error E ,. In this way, it is possible to determine whether the gain of the radial acceleration sensor 14 is drifting over time.
  • step 400 ′ is executed after step 200 in parallel with steps 300 and 400, or else after step 300 in parallel with step 400, saves time in determining the position of the radial acceleration sensor 14.
  • the gain error E, of the radial acceleration sensor 14 is considered to be unitary.
  • the quantity C d used in the formula for estimating the radial distance R c is equal to the directing coefficient of the linear regression of the points P ,.
  • a gain error E unitary makes it possible to simplify the calculations, and therefore to lighten the task of the wheel unit 11.
  • proceeding in this way also reduces the precision of the determination of the radial distance R c if the effective gain error is far from 1. The fact remains that, even when considering a unit gain error, the precision reached in determining the radial distance R c remains very satisfactory insofar as the frequencies F, are determined with great precision.
  • the invention has been described by considering that the wheel unit 11 advantageously operates autonomously, that is to say without requiring intervention by an outside operator, and comprises, for this purpose, means adapted to the implementation of each of the steps of the method for determining the position of the radial acceleration sensor 14.
  • the central unit equipping the motor vehicle or even for example by computers positioned in a fixed station outside the vehicle, used by one or more operators, and to which data would be transmitted (acquired signals, etc.) in the form of radio signals.

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Abstract

Procédé de détermination de la position d'un capteur (14) d'accélération radiale d'une roue (10) d'un véhicule automobile, ledit procédé comportant les étapes suivantes : • une étape (100) d'acquisition par le capteur de signaux Si acquis pendant une fenêtre temporelle Wi prédéterminée lorsque le véhicule est en mouvement, les fenêtres Wi étant différentes entre elles, • une étape (200) de détection, pour chaque fenêtre temporelle Wi, d'extrema locaux du signal Si, • une étape (300) de détermination, pour chaque fenêtre temporelle Wi, d'une fréquence Fi de la rotation de la roue du véhicule en fonction des valeurs de phase et des instants de détection des extrema locaux détectés, • une étape (400) de filtrage des signaux Si, de sorte à obtenir pour chaque fenêtre temporelle W, une valeur filtrée Zi, • une étape (500) de détermination de la distance radiale Rc entre le capteur d'accélération radiale et l'axe de rotation de la roue.

Description

Procédé de détermination de la position d’un capteur d’accélération radiale d’une roue d’un véhicule automobile
La présente invention appartient au domaine de la mesure de grandeurs physiques d’une roue d’un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Elle concerne plus particulièrement un procédé de détermination de la position d’un capteur d’accélération radiale d’une roue d’un véhicule automobile, ainsi qu’une unité roue configurée pour mettre en oeuvre un tel procédé.
Afin d’accroitre la sécurité de conduite, les règlementations actuelles imposent à chaque véhicule automobile nouvellement produit d’être équipé d’un système de surveillance de différents paramètres physiques, de sorte à être en mesure de détecter un dysfonctionnement d’un ou plusieurs éléments constitutifs dudit véhicule automobile. Les paramètres mesurés sont typiquement l’accélération radiale d’au moins une roue du véhicule, ainsi que la pression et la température du pneumatique équipant cette roue.
De manière conventionnelle, un tel système de surveillance comporte au moins un boîtier électronique, dit encore « unité roue », monté sur une roue du véhicule automobile. Par exemple, une telle unité roue coopère de manière fixe avec une valve de la jante équipant la roue. De manière préférée, chaque roue du véhicule est équipée d’une unité roue afin d’effectuer une surveillance de certains paramètres pour l’ensemble du véhicule.
L’unité roue comprend des capteurs respectivement dédiés à la mesure desdits paramètres, comme par exemple un capteur TPMS (acronyme de l’expression anglo-saxonne « Tire Pressure Monitoring System ») dédié à la mesure de pression du pneumatique. Outre ces capteurs, l’unité roue comporte également un microprocesseur, une batterie, une mémoire et un émetteur radiofréquence. En complément de l’unité roue, le système de surveillance comprend aussi une unité centrale équipant le véhicule et comportant un calculateur électronique intégrant un récepteur radiofréquence connecté à une antenne, cela afin de réceptionner des signaux émis par l’unité roue et, le cas échéant, émettre des alertes à destination du conducteur du véhicule.
Un critère important de bon fonctionnement d’un tel système de surveillance réside dans la capacité de ce dernier à associer de manière certaine et robuste un signal émis par une unité roue à la roue effectivement équipée de l’unité roue émettrice. Autrement dit, il s’agit d’être en mesure de localiser l’origine des signaux émis, cela afin, notamment, d’éviter d’émettre une alerte erronée quant à la roue affectée. Par exemple, dans le cas d’une voiture, le système de surveillance doit pouvoir discriminer les quatre roues respectivement avant droite, avant gauche, arrière droite et arrière gauche. Il faut noter que le respect d’un tel critère doit être assuré pendant toute la durée de vie du véhicule, et en particulier même après des changements de roues ou d’inversions de la position de ces roues.
Différents procédés ont jusqu’à présent été mis en oeuvre afin de localiser les signaux émis. Tout d’abord, une première solution a proposé d’utiliser une pluralité d’antennes basse fréquence dans le voisinage des unités roues, l’excitation successive de ces antennes générant des signaux de réponse correspondants des unités roues. Les roues sont finalement localisées sur la base de ces signaux de réponse. Toutefois, une telle solution s’avère complexe et coûteuse, notamment au regard de l’installation des dites antennes, et n’est donc pas considérée comme satisfaisante.
Il a été également proposé une solution alternative, moins coûteuse et moins complexe car ne nécessitant pas l’emploi d’antennes basse fréquence. Cette solution vise à synchroniser une position angulaire d’une roue, par exemple mesurée par un capteur ABS (acronyme de l’expression allemande « AntiBlockierSystem »), et un instant d’émission d’un signal de l’unité roue équipant cette roue, ce signal étant théoriquement émis à une position fixe sur la roue. La mise en oeuvre de cette solution repose de manière fondamentale sur la connaissance de la position d’un capteur d’accélération radiale de l’unité roue. Par « position d’un capteur d’accélération radiale », on fait référence ici à la distance radiale entre le capteur d’accélération radiale et l’axe de rotation de la roue.
Or, cette position du capteur d’accélération radiale est, pour cette solution alternative, une donnée programmée ou bien directement enregistrée dans la mémoire de l’unité roue par un opérateur. Il s’agit donc d’une donnée fixe dépendant de la taille de la roue, plus précisément de la taille de la jante de la roue. On comprend alors que si une roue est remplacée par une nouvelle roue de dimensions différentes, il faut mettre à jour cette donnée. Inversement, si la nouvelle roue est de dimensions identiques, il faut vérifier que la donnée précédemment renseignée correspond bien. Ces opérations sont fastidieuses et coûteuses en temps, et sources potentielles d’erreurs dans la mesure où elles requièrent l’intervention de l’opérateur.
Plus récemment, il a aussi été proposé de déterminer de manière dynamique, et lorsque le véhicule est en mouvement, la position du capteur d’accélération radiale, par exemple lors d’étapes de procédés de calibration du capteur d’accélération radiale. Toutefois, les procédés de ce type se limitent à des configurations dans lesquelles le véhicule automobile se déplace selon un régime stabilisé, c’est-à-dire à vitesse constante, et plus précisément selon un régime dit « à hautes vitesses » (typiquement pour des vitesses supérieures à 100 km/h). Une telle manière de procéder n’est pas satisfaisante car elle implique la mise en oeuvre de calculs sur la base d’une modélisation simplifiée des équations cinétiques décrivant l’évolution de l’accélération radiale (typiquement en négligeant les composantes sinusoïdales respectivement de l’accélération gravitationnelle et de l’accélération longitudinale). La position du capteur ainsi déterminée manque alors de précision, ce qui, par voie de conséquence, limite fortement la précision avec laquelle des signaux émis par l’unité roue pourraient être localisés.
La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une solution qui permette de déterminer avec une grande précision la position d’un capteur d’accélération radiale d’une roue d’un véhicule automobile, et ce à partir de mesures acquises lorsque le véhicule est en mouvement indépendamment de son régime de déplacement. L’invention vise également à proposer une solution permettant d’avoir une unité roue comportant un capteur d’accélération radiale et configurée pour déterminer précisément la position de ce dernier.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de détermination de la position d’un capteur d’accélération radiale d’une roue d’un véhicule automobile. En outre, ledit procédé comporte les étapes suivantes :
• une étape d’acquisition par le capteur d’accélération radiale de signaux Si, chaque signal S, étant acquis pendant une fenêtre temporelle W, prédéterminée lorsque le véhicule est en mouvement, les fenêtres W, étant différentes entre elles,
• une étape de détection, pour chaque fenêtre temporelle W,, d’au moins trois extrema locaux du signal S, associés respectivement à des valeurs de phase ainsi qu’à des instants de détection,
• une étape de détermination, pour chaque fenêtre temporelle W,, d’une fréquence F, de la rotation de la roue du véhicule en fonction des valeurs de phase et des instants de détection des extrema locaux détectés dans ladite fenêtre temporelle W,,
• une étape de filtrage passe-bas des signaux Si, de sorte à obtenir pour chaque fenêtre temporelle W, une valeur filtrée Z, associée à la fréquence F,, • une étape de détermination de la distance radiale Rc entre le capteur d’accélération radiale et l’axe de rotation de la roue en fonction des valeurs filtrées Z, et des fréquences F,.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre de l’invention, le procédé de détermination de la position du capteur d’accélération radiale peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, l’étape de détermination de la fréquence F, comporte, pour chaque fenêtre temporelle W, considérée, la détermination d’un signal temporel de phase cp, par interpolation quadratique des valeurs de phase respectives de trois extrema locaux, la fréquence F, étant déterminée par évaluation de la dérivée temporelle dudit signal cp, en un instant tp prédéterminé dans ladite fenêtre temporelle W,.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, les trois extrema locaux considérés dans chaque fenêtre temporelle W, sont consécutifs.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, la fréquence de coupure du filtre passe-bas appliqué aux signaux S, est inférieure ou égale à 10 Hz, préférentiellement inférieure à 5 Hz, et encore plus préférentiellement égale à 1 Hz.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, l’étape de détermination de la distance radiale Rc comporte une régression linéaire de points P,, chaque point P, ayant pour ordonnée et abscisse respectivement Z, et F,2, la distance radiale Rc étant estimée suivant la formule :
Rc = Cd/(4xTT2)
où Cd est une quantité représentative du coefficient directeur de ladite régression linéaire.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, la quantité Cd est égale au rapport entre le coefficient directeur de ladite régression linéaire et une erreur de gain R, du capteur d’accélération radiale, ladite erreur de gain E, étant déterminée, pour au moins une fenêtre temporelle W,, au cours d’une étape d’estimation, ultérieure à l’étape de détection et antérieure à l’étape de détermination de la distance radiale Rc, et suivant la formule :
Ei = Vi/Qi,
où V, est représentatif d’une amplitude associée à au moins un extremum local du signal S, acquis au cours de ladite au moins une fenêtre temporelle W,, et Q, est représentatif d’une amplitude attendue sur la base de mesures théoriquement fournies par le capteur d’accélération radiale pour ledit au moins un extremum local, l’erreur de gain E, n’étant calculée que si une phase de régime stabilisé du signal S, est détectée.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, lorsqu’un signal temporel de phase cp, est déterminé conformément à l’invention, l’étape d’estimation d’une erreur de gain comporte, pour chaque fenêtre temporelle W,, une comparaison entre la dérivée seconde du signal temporel de phase cp, et une valeur prédéterminée e, de sorte que si
|d2cpi/dt2| < e,
une phase de régime stabilisé est détectée.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, l’amplitude V, correspond à l’amplitude entre deux extrema locaux consécutifs du signal S, en phase de régime stabilisé, et Q, vérifie :
Qi = 2 x g x G,
où g est l’accélération de la pesanteur, et G est représentatif du gain d’un filtre appliqué au signal S, au cours de l’étape de détection de sorte à réduire le bruit de mesure.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne une unité roue comportant un capteur d’accélération radiale de ladite roue. En outre, ladite unité roue comporte des moyens configurés pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’invention.
Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un véhicule automobile comportant une unité roue selon l’invention.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures 1 à 4 qui représentent :
- Figure 1 : une représentation schématique d’une roue d’un véhicule automobile.
- Figure 2 : un logigramme d’un exemple de mise en oeuvre d’un procédé de détermination de la position d’un capteur d’accélération radiale de la roue du véhicule.
- Figure 3 : une courbe représentative d’un exemple de signal Si acquis par le capteur d’accélération radiale au cours d’une fenêtre temporelle Wi. - Figure 4 : un logigramme d’un mode préférentiel de mise en oeuvre du procédé de la figure 2 dans lequel le procédé comporte une étape d’estimation d’erreur de gain dudit capteur.
Dans ces figures, des références identiques d’une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas à l’échelle, sauf mention contraire.
La présente invention appartient au domaine de la mesure de l’accélération radiale d’une roue d’un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. De manière conventionnelle, l’unité de mesure de l’accélération radiale est le m.s 2.
La figure 1 représente schématiquement une roue 10 d’un véhicule automobile, ladite roue 10 étant configurée pour tourner autour d’un axe de rotation 15.
Le véhicule automobile (non représenté sur les figures) est équipé d’un système de surveillance de la pression des pneumatiques. Ledit système de surveillance comprend classiquement une unité centrale électronique (non représentée sur les figures) disposée à l’intérieur du véhicule, et, sur chacune des roues dudit véhicule une unité roue 1 1. Sans que cela ne nuise à la généralité de l’invention, la suite de la description vise plus particulièrement à détailler le fonctionnement d’une seule unité roue 1 1 , étant entendu que l’exposé donné s’applique clairement à chaque unité roue 11 du véhicule, sans distinction.
Pour la suite de la description, on se place dans la configuration selon laquelle l’unité roue 11 est fixée à l’extrémité de la valve de la jante 12 de la roue 10, par exemple au moyen d’une fixation de type « snap-in » connue de l’homme du métier, et de sorte à être agencée à l’intérieur du pneumatique 13 équipant la roue 10. Rien n’exclut cependant d’avoir une unité roue 1 1 fixée de manière différente à la valve de la jante 12 de la roue 10, par exemple au moyen d’une fixation par écrou de type « clamp-in », ou bien encore fixée directement sur la jante 12 de la roue 10, par exemple au moyen d’une ceinture métallique connue en soi, par vissage, par collage, etc.
L’unité roue 1 1 comporte un capteur 14 d’accélération radiale configuré pour réaliser des mesures d’accélération radiale de la roue 10. A titre d’exemple nullement limitatif, ledit capteur 14 d’accélération radiale est de type microsystèmes électromécaniques (encore appelés « MEMS », acronyme de l’expression anglo- saxonne « Micro Electro Mechanical System »), par exemple un accéléromètre piézoélectrique connu en soi. Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples non détaillés ici, d’avoir un capteur 14 d’accélération radiale d’un autre type connu.
La figure 2 représente un logigramme d’un exemple de mise en oeuvre d’un procédé de détermination de la position du capteur 14 d’accélération radiale de la roue 10 du véhicule.
Par « position du capteur d’accélération radiale », on fait référence ici à la distance radiale Rc entre le capteur 14 d’accélération radiale et l’axe de rotation 15 de la roue 10. Il convient de noter que, d’une manière générale, les dimensions de l’unité roue 11 sont petites devant les dimensions caractéristiques de la roue 10, notamment la longueur du rayon de la jante 12. Par conséquent, il est équivalent, en première approximation, de considérer que ladite distance radiale Rc correspond également à la distance radiale entre l’unité roue 11 et l’axe de rotation 15 de la roue 10, encore appelée « rayon de l’unité roue 1 1 ». Dit encore autrement, les positions respectives du capteur 14 d’accélération radiale et de l’unité roue 1 1 sont considérées comme identiques, et correspondent au rayon de la jante 12.
Pour la mise en oeuvre dudit procédé, l’unité roue 11 comporte, par exemple, un circuit de traitement (non représenté sur les figures), comportant un ou plusieurs processeurs et des moyens de mémorisation (disque dur magnétique, mémoire électronique, disque optique, etc.) dans lesquels est mémorisé un produit programme d’ordinateur, sous la forme d’un ensemble d’instructions de code de programme à exécuter pour mettre en oeuvre les différentes étapes du procédé de détermination de la position du capteur 14 d’accélération radiale. Alternativement, ou en complément, le circuit de traitement de l’unité roue 11 comporte un ou des circuits logiques programmables (FGPA, PLD, etc.), et/ou un ou des circuits intégrés spécialisés (ASIC), et/ou un ensemble de composants électroniques discrets, etc., adaptés à mettre en oeuvre tout ou partie desdites étapes du procédé de détermination de la position du capteur 14 d’accélération radiale.
En d’autres termes, le circuit de traitement de l’unité roue 11 comporte un ensemble de moyens configurés de façon logicielle (produit programme d’ordinateur spécifique) et/ou matérielle (FGPA, PLD, ASIC, composants électroniques discrets, etc.) pour mettre en oeuvre les étapes du procédé de détermination de la position du capteur 14 d’accélération radiale.
Dans un exemple particulier de réalisation, et à titre nullement limitatif, l’unité roue 1 1 comporte, outre des moyens de mémorisation et un capteur 14 d’accélération radiale, également un microprocesseur, une batterie et un émetteur radiofréquence, ainsi que des capteurs respectivement de température et de pression. L’unité centrale du système de surveillance comprend quant à elle un calculateur électronique intégrant un récepteur radiofréquence connecté à une antenne, cela afin de réceptionner des signaux émis par l’unité roue 1 1 et, le cas échéant, émettre des alertes à destination du conducteur du véhicule. Typiquement, l’unité centrale est configurée pour émettre des alertes lorsque la pression d’un pneumatique 13 chute en deçà d’un seuil prédéterminé, informant ainsi un utilisateur du véhicule de la nécessité de procéder à un gonflage complémentaire, voire éventuellement de remplacer ledit pneumatique 13.
Le procédé de détermination de la position du capteur 14 d’accélération radiale comporte plusieurs étapes. Dans son principe général, ledit procédé consiste à tout d’abord obtenir des mesures effectuées par ledit capteur 14 au cours de plusieurs fenêtres temporelles. Une fréquence de rotation de la roue 10 est déterminée pour chaque fenêtre temporelle en fonction desdites mesures. Par la suite, la distance radiale Rc entre le capteur 14 d’accélération radiale et l’axe de rotation 15 de la roue 10 est déterminée en fonction de la fréquence de rotation de la roue 10 et de valeurs filtrées desdites mesures d’accélération radiale. En comparaison avec l’état de l’art, ledit procédé a pour objectif de permettre une détermination plus fine et plus précise de la position du capteur 14 d’accélération radiale, l’amélioration de ladite détermination étant conditionnée ici par une détermination précise de la fréquence de rotation de la roue 10 quelque soit le régime de déplacement du véhicule.
A cet effet, le procédé comporte dans un premier temps une étape 100 d’acquisition par le capteur 14 d’accélération radiale de signaux Si, chaque signal S, étant acquis pendant une fenêtre temporelle W, prédéterminée lorsque le véhicule est en mouvement.
De manière conventionnelle, le capteur 14 d’accélération radiale procède à l’acquisition de signaux sous forme analogique. Pour la suite de la description, on adopte la convention selon laquelle l’accélération radiale de la roue 10 est mesurée suivant un axe radial reliant le capteur 14 à l’axe de rotation 15 de la roue 10, ainsi qu’orienté de manière centripète. Suivant une telle convention, et après projection sur ledit axe radial, il est connu qu’un signal d’accélération radiale est, au cours d’une fenêtre temporelle, la somme de trois composantes :
• une composante dite « moyenne » due à la force centripète exercée sur le capteur 14 d’accélération radiale, et égale à :
Rc x w2, où w désigne la vitesse de rotation de la roue 10 ;
• une composante dite « gravitationnelle » due à la force de gravité exercée sur le capteur 14 d’accélération radiale, et égale à :
g x sin(oo x (t-t0) + cp(to)),
où g représente l’accélération de la pesanteur, to désigne un instant de référence dans la fenêtre temporelle considérée et cp(to) désigne la phase initiale du signal ;
• une composante dite « longitudinale » due à force de poussée ou de freinage subie par le véhicule au cours de son déplacement, et égale à :
g x sin(oo x (t-to) + cp(to)),
où g désigne l’amplitude de la force de poussée ou de freinage. Ainsi, lorsque le véhicule roule en régime stabilisé, c’est-à-dire à vitesse constante, la composante longitudinale est nulle.
Il est à noter qu’au cours de son mouvement, la roue 10 du véhicule peut être soumise à des mouvements verticaux, c’est-à-dire orientés suivant le champ de pesanteur, selon notamment l’état de la route (bosses, nids de poule, etc.). A ce mouvement vertical est ainsi associée une composante d’accélération verticale qui n’est toutefois pas prise en compte dans la décomposition donnée ci-dessus de la projection du signal d’accélération radiale sur l’axe radial. En effet, l’état de la route n’étant pas connu à l’avance, il n’est pas possible de modéliser l’accélération verticale correspondante de manière déterministe. Il n’en reste pas moins que les mouvements verticaux causés par l’état de la route restent éphémères, et de ce fait n’affectent pas la validité des résultats obtenus ci-après.
Lorsque le véhicule se déplace, l’unité roue 11 , et donc le capteur 14 d’accélération radiale in fine, suit le mouvement de la roue 10. A cet effet, et tel qu’illustré dans la figure 1 , l’unité roue 1 1 va occuper, au cours d’un tour complet de roue 10, notamment quatre positions distinctes, dites positions extrêmales, et notées Ci, C2, C3 et C4. Elles correspondent respectivement aux positions extrêmes haute, gauche, basse et droite. Ainsi, lorsque le capteur 14 d’accélération radiale se trouve en position C2 ou C4, l’amplitude de la composante longitudinale est, en valeur absolue et lorsque le véhicule est bien en train d’accélérer, maximale alors que celle de la composante gravitationnelle est nulle. Inversement, lorsque le capteur 14 d’accélération radiale se trouve en position Ci ou C3, l’amplitude de la composante gravitationnelle est, en valeur absolue, maximale alors que celle de la composante longitudinale est nulle. On comprend donc que les valeurs de l’accélération radiale oscillent autour de la composante moyenne selon les valeurs respectivement prises par les composantes gravitationnelle et longitudinale.
La figure 3 est une courbe représentative d’un exemple de signal Si acquis par le capteur 14 d’accélération radiale au cours d’une fenêtre temporelle Wi. Dans l’exemple de la figure 3, le signal Si est représenté dans un diagramme indiquant sur l’axe des abscisses le temps mesuré en secondes, et sur l’axe des ordonnées la valeur de l’accélération radiale mesurée en m.s 2. L’acquisition du signal Si débute en un instant 1™ pris ici, de manière arbitraire et nullement limitative, comme étant l’origine des temps du diagramme. L’instant final d’acquisition est noté T fin, de sorte que la fenêtre temporelle Wi correspond à l’intervalle [Tim,Tfin]. Selon cet exemple, le signal Si comporte tout d’abord une première phase correspondant à un déplacement suivant un régime variable du véhicule, de l’instant initial Tmi jusqu’à un instant intermédiaire Tint. Au cours de cette première phase, le véhicule roule suivant un régime où la composante moyenne de l’accélération radiale est croissante, de sorte que sa vitesse augmente. A compter de Tint et jusqu’à Tfm, le signal Si comporte une seconde phase correspondant à un déplacement suivant un régime stabilisé du véhicule. Au cours de cette seconde phase, la composante moyenne de l’accélération radiale et la composante longitudinale sont respectivement constante et nulle, de sorte que le véhicule roule à vitesse constante. En outre les points Ci, C2, C3 et C4, correspondant auxdites positions extrêmales, sont indiqués de manière périodique sur la figure 3, en fonction des tours effectués par la roue 10.
Il est à noter que la courbe Si illustrée dans la figure 3 est donnée à titre d’exemple nullement limitatif. Ainsi, un signal acquis par le capteur 14 d’accélération radiale, s’il présente toujours des oscillations autour de la composante moyenne, peut comprendre une ou plusieurs phases respectivement de régime stabilisé ou de régime variable (correspondant à une augmentation ou bien à une baisse de la vitesse du véhicule), et ce dans n’importe quel ordre. Par ailleurs, Il importe de remarquer que les signaux exploités dans les étapes ultérieures du procédé, et décrites ci-après, ne sont donc pas limités à un régime stabilisé du véhicule. Au contraire, ledit procédé est mis en oeuvre pour des signaux d’accélération radiale, indépendamment du régime de déplacement du véhicule.
Lors de l’étape 100, au moins deux signaux S, sont acquis au cours respectivement de fenêtres temporelles W,, lesdites fenêtres W, étant différentes entre elles. Par « différentes entre elles », on fait référence ici au fait que lesdites fenêtres W, ne se superposent pas complètement. En d’autres termes, deux fenêtres temporelles sont soit successives, soit se recouvrent partiellement. Une telle manière de procéder permet d’éviter des redondances dans l’exécution du procédé.
Pour la suite de la description, on adopte la convention selon laquelle le véhicule est configuré pour rouler à une vitesse comprise entre 20 km/h et 150 km/h. Une telle gamme de vitesses correspond à une fréquence de rotation de la roue 10 comprise entre 3 Hz et 25 Hz. Par conséquent, chaque fenêtre temporelle W, est choisie de sorte à permettre l’acquisition d’un signal S, pendant une durée appropriée pour la détection d’extrema locaux comme décrit ci-après. Par exemple, la durée de chaque fenêtre temporelle W, est comprise entre 80 ms et 700 ms. Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples non détaillés ici, que la durée d’une fenêtre temporelle W, soit choisie en dehors de l’intervalle [80ms, 700 ms], l’homme du métier sachant paramétrer une telle durée en fonction de la gamme de vitesses du véhicule.
Dans un mode préféré de réalisation, les fenêtres temporelles W, sont distinctes deux à deux. Autrement dit, les fenêtres temporelles W, sont successives et n’ont aucun instant en commun. Procéder de la sorte est avantageux car cela permet d’acquérir des signaux suffisamment distincts les uns des autres. Par « suffisamment distincts les uns des autres », on fait référence ici au fait que les signaux S, couvrent une large gamme d’accélérations radiales. Par exemple, les signaux S, correspondent respectivement à des valeurs d’accélérations radiales sensiblement égales à 20g, 100 g, 200 g, 300 g, etc.
Rien n’exclut cependant que les fenêtres temporelles W, soient configurées différemment. Par exemple, et à titre alternatif, les fenêtres temporelles W, sont consécutives. Chaque fenêtre temporelle définissant une durée comprise entre un instant de début et un instant de fin, lesdites fenêtres temporelles sont alors configurées de sorte que l’instant de fin d’une fenêtre temporelle est égal à l’instant de début d’une autre fenêtre temporelle.
On note que l’étape 100 d’acquisition est conditionnée par le fait que le véhicule est en mouvement. Dans un exemple de mise en oeuvre, l’étape 100 d’acquisition est exécutée une seule fois par cycle de roulage. Par « cycle de roulage », on fait référence ici à un cycle débutant, par exemple, une fois que le véhicule a roulé pendant au moins une minute à une vitesse supérieure à 20 km/h et se terminant, par exemple, une fois que le véhicule est à l’arrêt pendant au moins 15 minutes. Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples non détaillés ici, qu’un cycle de roulage soit défini par d’autres paramètres. Alternativement, l’étape 100 est par exemple exécutée périodiquement au bout d’un nombre prédéterminé de cycles de roulage, par exemple tous les cinq cycles de roulage.
Le procédé comporte ensuite une étape 200 de détection, pour chaque fenêtre temporelle Wi, d’au moins trois extrema locaux du signal S,.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, la détection des extrema locaux au sein de chaque fenêtre temporelle W, comporte tout d’abord un échantillonnage des signaux S, respectivement associés auxdites fenêtres W,. Par exemple, chaque signal S, est échantillonné à une fréquence supérieure à 500 Hz, par exemple égale à 2 kHz. Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples non détaillés ici, d’échantillonner à une fréquence supérieure à 2 kHz. A cet effet, l’homme du métier sait mettre en oeuvre l’électronique nécessaire pour échantillonner à une fréquence voulue, dans les limites de design et de coût prescrites par les spécifications techniques de fabrication de l’unité roue 1 1.
Il est à noter que par l’expression « extremum local », on fait référence ici au fait que le critère de maximalité (ou bien de minimalité) qui doit être satisfait en un échantillon d’un signal pour que cet échantillon soit considéré comme un extremum est défini en relation avec une fenêtre de détection autour dudit échantillon.
Par exemple, une fenêtre de détection d’un échantillon donné est définie comme étant l’ensemble regroupant les cinq échantillons antérieurs audit échantillon donné, ainsi que les cinq échantillons ultérieurs audit échantillon donné. L’homme du métier sait choisir de manière appropriée la taille d’une fenêtre de détection à considérer afin d’assurer une détection précise des extrema locaux d’un signal.
Préférentiellement, chaque signal S, échantillonné est ensuite filtré afin d’écarter les aberrations de mesure dues, par exemple, à de mauvaises conditions de roulage du véhicule. Filtrer ainsi les signaux S, permet d’éviter de détecter des extrema locaux parmi le bruit pouvant affecter les mesures du capteur 14 d’accélération radiale. Par exemple, un filtre passe-bas est appliqué aux signaux Si, la fréquence de coupure dudit filtre étant de préférence égale à 200 Hz. Rien n’exclut cependant d’appliquer d’autres types de filtres avec des fréquences de coupure différentes suivant les informations qui doivent être recherchées et isolées dans les signaux S,.
Une fois les signaux S, échantillonnés, et le cas échéant filtrés, les extrema locaux sont détectés de manière connue en soi, par exemple au moyen d’une fenêtre de détection glissante parcourant les fenêtres temporelles W, associées auxdits signaux S,. Autrement dit, il s’agit de parcourir la série temporelle des échantillons et d’y détecter les extrema locaux.
Comme décrit ci-avant, chaque signal S, oscille autour de sa composante moyenne. On comprend donc que les extrema locaux d’un signal S, correspondent aux valeurs d’accélération radiale acquises aux positions extrêmales Ci et C3, c’est-à- dire lorsque la composante gravitationnelle de l’accélération radiale est maximale en valeur absolue. Ainsi, dans le présent exemple de mise en oeuvre, les extrema locaux d’un signal S, sont respectivement associés à des instants de détection correspondant aux instants auxquels le capteur 14 d’accélération radiale occupe soit une position Ci, soit une position C3. Ces instants de détection sont en outre mémorisés par les moyens de mémorisation de l’unité roue 1 1 , dans l’attente d’être traités au cours des étapes ultérieures du procédé.
De plus, lesdits extrema locaux sont également respectivement associés à des valeurs de phase correspondant aux valeurs de phases desdites positions Ci et C3. En d’autres termes, la différence entre les phases respectives de deux extrema locaux consécutifs d’un signal S, est égale à TT. De manière plus générale, la différence entre les phases respectives de deux positions extrêmales quelconques Ci et C3 d’un signal S, est un multiple de TT.
Pour la suite de la description, on adopte la convention selon laquelle, pour un tour de roue 10, les valeurs de phase des extrema locaux correspondant aux positions extrêmales Ci, C2, C3 et C4 sont égales respectivement à 0, TT/2, TT, 3 x TT/2. Au bout d’un tour de roue 10, la valeur de phase d’un extremum local correspondant à la position Ci est égale à 2 x p (encore noté « 2TT »), etc.
Il importe de noter que le fait de rechercher les extrema locaux des signaux Si, plutôt que de considérer d’autres échantillons de manière aléatoire, est avantageux car cela permet de les caractériser de manière certaine via leurs instants de détection et leurs valeurs de phase respectives. En effet, les extrema locaux d’un signal S, correspondent aux seuls échantillons auxquels il est possible d’attribuer respectivement une valeur de phase connue. En dehors de ces extrema locaux, il n’est pas possible de connaître la valeur de phase d’un échantillon.
Ainsi, à l’issue de l’étape 200, chaque extremum local d’un signal S, est associé à une valeur de phase ainsi qu’à un instant de détection dans la fenêtre temporelle W,
A la suite de ladite étape 200, le procédé comporte une étape 300 de détermination, pour chaque fenêtre temporelle W,, d’une fréquence F, de la rotation de la roue 10 du véhicule en fonction des valeurs de phase et des instants de détection des extrema locaux détectés dans ladite fenêtre temporelle W,.
Procéder de la sorte pour déterminer une fréquence F, est particulièrement avantageux car cela permet d’obtenir une valeur très précise qui tient compte de la dynamique de la roue 10, et cela quelque soit le régime de déplacement du véhicule.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, pour chaque fenêtre temporelle W, considérée, un signal temporel de phase cp, est déterminé par interpolation quadratique des valeurs de phase respectives de trois extrema locaux détectés au cours de l’étape précédente 200. Ledit signal temporel cp, correspond donc, d’un point de vue mathématique, à une fonction continue dont l’argument est le temps.
Afin d’illustrer, à titre nullement limitatif, un exemple d’interpolation quadratique, on considère, au sein d’une fenêtre temporelle W,, trois extrema locaux respectivement associés aux valeurs de phase 0, p et 2TT. Ces valeurs de phase correspondent respectivement aux instants de détection notés to, ti et t2. Le signal de phase f, est recherché sous la forme :
q>i(t) = A x (t-t0)2 + B x (t-to),
où A et B sont des constantes. La détermination des constantes A et B s’effectue classiquement en résolvant un système de deux équations à deux inconnues. Ce système s’écrit :
(Pi(t-i) = TT, et cpi(t2) = 2TT,
de sorte qu’on obtient respectivement :
Figure imgf000016_0001
Selon ces calculs, on observe que lorsque que la durée t2-to est égale au double de la durée ti-to, le coefficient A est nul. Cela correspond à la situation dans laquelle le signal Si, dont sont extraits les extrema locaux, est une sinusoïde, à savoir donc que le véhicule se déplace à vitesse constante et que le signal de phase est une fonction affine du temps.
Par contre, lorsque la durée t2-to n’est pas égale au double de la durée tr to, soit donc lorsque le véhicule se déplace selon un régime variable, on comprend alors que le fait de rechercher une interpolation quadratique de la phase permet avantageusement de faire une estimation plus fine de l’évolution temporelle du signal de phase f,. En effet, dans ce type de régime, l’évolution temporelle du signal de phase f, n’est plus linéaire. Par conséquent, un avantage lié au fait de faire une interpolation quadratique des extrema locaux détectés dans une fenêtre temporelle W, est de permettre l’obtention d’un signal de phase cp, représentatif de tout type de régime de déplacement du véhicule, c’est-à-dire aussi bien stabilisé que variable.
On note par ailleurs que la détermination du signal de phase cp, selon ce mode de mise en oeuvre nécessite peu de calculs, et peut donc être exécutée très rapidement. En effet, ladite interpolation quadratique est déterminée par les calculs desdits coefficients A et B. Or ces calculs se basent uniquement sur des opérations algébriques à partir des instants de détection, plus spécifiquement des durées b-to et t2-to. Par conséquent, l’exécution de ce type de calculs ne requiert pas d’architecture électronique complexe de l’unité roue 1 1 , ce qui en simplifie la conception.
La forme sous laquelle est recherché le signal de phase f,, et indiquée ci- avant, correspond à une configuration dans laquelle la phase du signal S, acquis dans la fenêtre temporelle W, est considérée comme nulle à l’instant to. Il s’agit là d’une convention adoptée afin de simplifier la description de la présente invention. Ainsi, rien n’exclut, suivant d’autres exemples non détaillés ici, d’avoir un extremum local associé à un instant de détection to et pour lequel la valeur de la phase est un multiple de TT. Dans ce cas, l’homme du métier sait sous quelle forme rechercher ladite interpolation quadratique.
On note par ailleurs que, pour la mise en oeuvre dudit mode particulier, les extrema locaux de la fenêtre temporelle considérée sont consécutifs. Procéder de la sorte permet avantageusement d’interpoler des valeurs de phase peu espacées dans le temps, c’est-à-dire obtenues à partir d’un nombre restreint de tours de la roue 10, par exemple typiquement deux tours de roue 10. De cette manière, il est possible d’obtenir rapidement un signal de phase, sans avoir à attendre de multiples tours de roue 10, ce qui est plus adapté à la détermination d’une fréquence représentative d’un régime particulier selon lequel le véhicule se déplace.
Toutefois, suivant d’autres exemples de mise en oeuvre, rien n’exclut de déterminer un signal temporel de phase cp, par interpolation quadratique d’extrema locaux non consécutifs. Dans la mesure où l’interpolation recherchée est une fonction polynomiale de degré deux, la seule condition imposée est de disposer de trois valeurs d’interpolation (soit donc trois extrema). D’une manière générale, quelque soit les extrema locaux considérés, un exemple d’interpolation quadratique consiste à déterminer le polynôme de Lagrange passant par ces extrema locaux. De plus, les inventeurs ont constaté que le fait de rechercher le signal de phase cp, sous la forme d’une fonction polynomiale de degré deux permettait d’obtenir une bonne approximation, et donc une précision suffisante pour la détermination d’une fréquence F, associée à la fenêtre temporelle. Rien n’exclut cependant de déterminer le signal de phase cp, au moyen d’une régression polynomiale de degré supérieur à deux, ou bien encore au moyen d’une interpolation par des fonctions polynomiales par morceaux, comme par exemple des splines.
Une fois le signal de phase cp, déterminé pour chaque fenêtre temporelle Wi, ladite fréquence F, est à son tour déterminée par évaluation de la dérivée temporelle dudit signal cp, en un instant tp prédéterminé dans ladite fenêtre temporelle Wi.
Par exemple, lorsque le signal de phase cp, est déterminé par interpolation quadratique sous la forme :
q>i(t) = A x (t-t0)2 + B x (t-to),
la fréquence F, est donnée par la formule :
F‘ = à x ¾r 0») = i x l·1 x ('» - l») + !]
Par conséquent, le fait de déterminer de manière plus précise (par rapport à une simple approximation linéaire) le signal de phase cp, permet d’obtenir une valeur très précise de la fréquence de rotation de la roue 10 en un instant prédéterminée tp. Cette fréquence est en outre déterminée quelque soit le régime de déplacement du véhicule.
Dans un exemple de mise en oeuvre, chaque fenêtre temporelle W, comporte un instant de début et un instant de fin, l’instant tp étant égal à l’instant de fin de la fenêtre temporelle W, considérée. On note qu’un tel instant tp ne correspond pas nécessairement à un instant de détection d’un extremum local dans la fenêtre temporelle Wi. C’est pourquoi la détermination du signal de phase cp, sous forme de fonction selon l’invention permet d’évaluer de manière précise la fréquence F, en cet instant tp. Rien n’exclut cependant de considérer un instant tp quelconque au sein d’une fenêtre temporelle Wi pour évaluer le signal de phase cp, et donc aussi la fréquence F,.
Ainsi, à l’issue de l’étape 300, chaque fenêtre temporelle Wi est associée à une fréquence F, de rotation de la roue 10 du véhicule. En outre chaque fréquence F, est associée à une valeur de phase ainsi qu’à un instant prédéterminé tp dans ladite fenêtre temporelle W,. Le procédé comporte ensuite une étape 400 de filtrage passe-bas des signaux Si, de sorte à obtenir pour chaque fenêtre temporelle W, une valeur filtrée Z, associée à la fréquence F,.
L’objectif de cette étape est d’isoler, dans un premier temps, une estimation de la valeur basse fréquence de l’accélération radiale, soit donc une estimation de la composante moyenne de chaque signal S,. De manière connue en soi, une telle étape de filtrage est mise en oeuvre de manière analogique ou bien numérique.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, la fréquence de coupure du filtre passe-bas appliqué aux signaux S, est inférieure ou égale à 10 Hz.
De préférence, ladite fréquence de coupure est inférieure à 5 Hz, et encore plus préférentiellement inférieure à 1 Hz, de sorte à limiter efficacement les contributions des composantes sinusoïdales de chaque signal S,. Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples non détaillés ici, d’effectuer un filtrage passe- bas avec une fréquence de coupure de valeur différente. Le choix d’une valeur particulière pour la fréquence de coupure dépend classiquement du rapport entre la précision recherchée et le coût de mise en oeuvre associé (ce coût étant relatif à la complexité de l’électronique embarquée dans l’unité roue 1 1 ).
Une fois qu’un signal S, est filtré, et dans un deuxième temps, ladite valeur filtrée Z, est obtenue en considérant la valeur dudit signal filtré en l’instant tp en lequel la fréquence F, a été déterminée au cours de l’étape 300.
Dans un mode préféré de mise en oeuvre, l’étape 400 de filtrage passe- bas est exécutée en parallèle de l’étape 300 de détermination des fréquences F,. Par exemple, lorsque le signal de phase f, est déterminé sous forme de fonction comme décrit ci-dessus, on comprend qu’une valeur filtrée Z, est associée à une fréquence F, du fait que cette valeur et cette fréquence sont toutes obtenues en considérant un même instant tp au sein de la fenêtre temporelle Wi correspondante. Le fait d’exécuter l’étape 400 en parallèle de l’étape 300 permet avantageusement au procédé selon l’invention de gagner en efficacité, notamment du point de vue de la durée d’exécution.
Ainsi, à l’issue de l’étape 400 de filtrage, chaque fréquence F, d’une fenêtre temporelle W, est associée à une valeur filtrée Z,.
Le procédé comporte ensuite une étape 500 de détermination de la distance radiale Rc entre le capteur 14 d’accélération radiale et l’axe de rotation de la roue 10 en fonction des valeurs filtrées Z, et des fréquences F,. Pour comprendre de quelle manière les valeurs Zi peuvent être reliées aux fréquences Fi,
Pour comprendre de quelle manière les valeurs Z, peuvent être reliées aux fréquences F,, il convient tout d’abord de rappeler que la relation théorique reliant la composante moyenne de l’accélération radiale à la fréquence de rotation de la roue 10 s’obtient en écrivant que la vitesse w de rotation de la roue 10 est égale à la fréquence de rotation de la roue 10 multipliée par 2TT. De cette manière, on obtient que :
Z, = Rc x 4 x TT x (oo(tp))2 = Rc x 4 x p2 x F,2.
Il est important de noter qu’une telle formule correspond à une configuration idéale dans laquelle le capteur 14 d’accélération radiale réalise des mesures parfaites. Dit autrement, selon cette configuration idéale, le capteur théorique ne comporte pas, notamment, d’erreur dite « constante » Ec (encore appelée erreur de mesure ou erreur de décalage à l’origine ou bien « Offset » dans la littérature anglosaxonne) correspondant à un décalage inhérent à la technologie mise en oeuvre et susceptible d’affecter la précision de mesure. Cela étant, dans la pratique, le capteur 14 d’accélération radiale ne peut pas réaliser de mesures parfaites. Par conséquent, une modélisation réaliste de la relation entre la composante moyenne de l’accélération radiale et la fréquence de rotation de la roue 10, au moyen des valeurs déterminées au cours des étapes précédentes, s’écrit :
Zi = K x Fi 2 + Ec,
où K est une constante égale à Rc x 4 x tt2 X E,, E, correspondant à une erreur de gain du capteur 14 d’accélération radiale. Le calcul de l’erreur constante Ec ne faisant pas l’objet de la présente invention, il n’est pas présenté plus en détail ci- après.
Il en résulte que la valeur de la distance radiale Rc dépend fondamentalement des fréquences F, de rotation de la roue 10, si bien que plus les fréquences F, sont déterminées avec précision, plus la détermination de la distance radiale Rc est elle-même précise. Par conséquent, le procédé selon l’invention permet d’obtenir une valeur très précise de la distance radiale Rc, sur la base d’estimations fines des fréquences F,, et cela quelque soit le régime de déplacement du véhicule. En outre, en obtenant une telle précision de la distance Rc, et donc a fortiori de la position du capteur 14 d’accélération radiale, cela permet finalement de discriminer de manière robuste et fiable les roues du véhicule lorsque les unités roues qui les équipent émettent des signaux à destination de l’unité centrale. Dans un mode particulier de mise en oeuvre, la détermination de la distance radiale Rc comporte une régression linéaire de points P,, chaque point P, ayant pour ordonnée et abscisse respectivement Z, et F,2, la distance radiale Rc étant estimée suivant la formule :
Rc = Cd/(4xTT2)
où Cd est une quantité représentative du coefficient directeur de ladite régression linéaire. Au regard des formules donnés ci-dessus, il ressort donc que ladite quantité Cd est égale au rapport entre le coefficient directeur de la régression linéaire et l’erreur de gain E,. Un tel mode de mise en oeuvre est particulièrement avantageux car les fréquences F, ont été déterminées avec précision et indépendamment du régime de déplacement du véhicule. Il en résulte directement qu’une détermination du coefficient directeur de la régression linéaire bénéficie des mêmes avantages, et que in fine cela vaut également pour la détermination de la distance Rc.
A titre d’exemple nullement limitatif, considérons deux signaux Si et S2 acquis lors de l’étape 100 et au cours respectivement de deux fenêtres temporelles Wi et W2. Lesdits signaux Si et S2 sont respectivement associés à des fréquences Fi et F2, chaque fréquence étant calculée en l’instant final de la fenêtre temporelle considérée. En outre, chacun des signaux Si et S2 est filtré de sorte à obtenir respectivement des valeurs basse fréquence Zi et Z2, également en les instants de fin des fenêtres temporelles associées. L’estimation de l’erreur constante est alors réalisée en effectuant une régression linéaire des points Pi(Zi,Fi2) et P2(Z2,F2 2). On note que, dans cet exemple, cette régression linéaire correspond en fait à une interpolation linéaire dans la mesure où elle ne concerne que deux points. La distance radiale Rc s’obtient ainsi en résolvant un système de deux équations à deux inconnues. Ce système s’écrit (en prenant en compte une erreur constante même si cela n’a pas d’influence sur le reste des calculs) :
Zi = K x F12 + Ec, et Z2 = K x F2 2 + Ec,
de sorte qu’on obtient :
Figure imgf000021_0001
Rien n’exclut cependant que la détermination de la distance radiale Rc comporte une régression linéaire de plus de deux points P,. On comprend en effet que plus le nombre de points P, envisagé est important, plus la détermination de cette distance est précise. Les inventeurs ont néanmoins constaté qu’il était déjà possible d’obtenir d’excellents résultats avec seulement deux points P,. Classiquement, le nombre de points P, susceptibles d’être exploités pour la mise en oeuvre d’une régression linéaire est dépendant de la capacité de stockage des moyens de mémorisation de l’unité roue 11.
Il est à noter que la régression linéaire effectuée au cours de l’étape 500 est pertinente dès lors qu’au moins deux signaux S, sont acquis par le capteur 14 d’accélération radiale. Par exemple, la régression linéaire est exécutée sur la base de trois points P,. Ces trois points P, peuvent être nouvellement acquis, à savoir qu’ils n’ont encore jamais été exploités pour la détermination d’une régression linéaire.
Alternativement, lesdits trois points P, comportent :
• deux points ayant déjà servi à la détermination d’une régression linéaire antérieure, et enregistrés dans une mémoire de l’unité roue 11. L’enregistrement d’un point P, dans une mémoire de l’unité roue 11 correspond ici à un enregistrement des données caractéristiques dudit point P,, soit Z,, F, et l’instant de détection associé ;
• un troisième point P, nouvellement déterminé au cours du procédé selon l’invention.
De cette manière, l’estimation de la distance radiale Rc est effectuée de manière dynamique à tout moment lorsque le véhicule roule, par exemple après chaque acquisition d’un signal S, par le capteur 14 d’accélération radiale.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, les étapes 100 à 500 sont itérées au cours d’un cycle de roulage. Une telle manière de procéder permet de mettre à jour de manière continue la détermination de la distance radiale Rc, ce qui est particulièrement avantageux lorsque la roue 10 est changée et qu’il convient de corréler les informations liées à la géométrie de ladite roue 10 aux informations alors enregistrées, par exemple par un opérateur externe, dans le système électronique de l’unité centrale.
La figure 4 représente un mode préférentiel de mise en oeuvre du procédé de la figure 2 dans lequel le procédé comporte une étape 400’ d’estimation de l’erreur de gain E, dudit capteur 14.
Il est connu que l’erreur de gain (encore appelée erreur d’échelle) correspond à l’erreur de pente de la courbe caractéristique du capteur 14 d’accélération radiale. En d’autres termes, il s’agit de la différence entre le signal mesuré par le capteur 14 d’accélération radiale et un signal théoriquement attendu. Aussi, dans un objectif d’amélioration de la précision des mesures effectuées par le capteur 14 d’accélération radiale, il convient d’être en mesure d’estimer ladite erreur de gain. On constate en effet que la tolérance actuelle face aux erreurs de conception d’un capteur 14 d’accélération radiale est de plus en plus faible, étant donné que la précision de mesure est de plus en plus critique pour réaliser des fonctions complexes du système de surveillance du véhicule, comme par exemple la localisation fiable d’une roue particulière subissant une perte de pression. L’estimation d’une erreur de gain du capteur 14 d’accélération radiale permet alors, de manière complémentaire à la détermination de la fréquence de rotation de la roue 10, d’accroitre la précision de la détermination de la distance radiale Rc.
Tel qu’illustré dans la figure 4, ladite étape 400’ est mise en oeuvre ultérieurement à l’étape 300 de détection, ainsi que parallèlement à l’étape 400. Pour au moins une fenêtre temporelle W,, une erreur de gain E, du capteur 14 d’accélération radiale est estimée suivant la formule :
Ei = Vi/Qi,
où V, est représentatif d’une amplitude associée à au moins un extremum local du signal S, acquis au cours de ladite au moins une fenêtre temporelle W,, et Q, est représentatif d’une amplitude attendue sur la base de mesures théoriquement fournies par le capteur 14 d’accélération radiale pour ledit au moins un extremum local, l’erreur de gain E, n’étant calculée que si une phase de régime stabilisé du signal S, est détectée.
La condition visant une exécution de l’étape 400’ uniquement si une phase de régime stabilisé est détectée dans une fenêtre temporelle W, est fondamentalement liée au fait que le profil d’un signal Si, dans un diagramme de nature identique à celui de la figure 3, est sinusoïdal lors d’une telle phase de régime stabilisé. Autrement dit, la composante longitudinale de l’accélération radiale est nulle.
Par exemple, lorsque qu’un signal temporel de phase f, est déterminé comme décrit ci-avant par interpolation quadratique, pour chaque fenêtre temporelle W,, l’étape 400’ d’estimation d’une erreur de gain, qui est dès lors exécutée après l’étape 300 de détermination des fréquences F, conformément à la figure 4, comporte une comparaison entre la dérivée seconde dudit signal temporel de phase f, et une valeur prédéterminée e, de sorte que si
|d2cpi/dt2| < e,
une phase de régime stabilisé est détectée. On comprend que cela revient à vérifier si la dérivée temporelle de la fréquence de rotation de la roue 10 est inférieure, en valeur absolue, à e/2tt. De manière équivalente, cela revient également à vérifier si le coefficient A du monôme de second degré de ladite interpolation quadratique est inférieur, en valeur absolue, à e/2tt.
De préférence, la valeur prédéterminée e est choisie dans l’intervalle [0,5 , 1], par exemple égale à 0,6. Plus la valeur e est choisie petite, c’est-à-dire proche de zéro, plus la condition à satisfaire pour détecter une phase de régime stabilisé équivaut à vérifier que le profil d’un signal S, est sinusoïdal, c’est-à-dire que la fréquence de rotation de la roue 10 est constante. En effet, au regard par exemple de l’expression analytique de A, on constate que lorsque la valeur e tend vers 0, la condition de détection d’une phase de régime stabilisé équivaut à rechercher si la durée t2-ti tend à être égale à la durée ti-t0. Rien n’exclut cependant d’avoir une valeur e choisie dans un autre intervalle dont les bornes inférieure et supérieure sont respectivement plus grande que 0,5 et 1. Le choix des bornes dudit intervalle dépend de la valeur limite de la composante longitudinale de l’accélération radiale qu’on se fixe pour décider si le véhicule est en phase de régime stabilisé.
On comprend alors que la détermination des fréquences F, n’est pas une condition préalable essentielle à l’exécution de l’étape 400’ de l’estimation de l’erreur de gain. Ainsi, dans un exemple alternatif de mise en oeuvre (non représenté sur les figures), l’étape 400’ est exécutée directement après l’étape 200 de détection, en parallèle des étapes 300 et 400. Selon une telle alternative, les durées séparant les instants de détection des extrema sont comparées entre elles, de sorte qu’il n’est pas nécessaire de déterminer les fréquences F, pour détecter une phase de régime stabilisé.
Le fait que l’erreur de gain E, associée à une fenêtre temporelle W, soit calculée uniquement si une phase de régime stabilisé du signal S, est détectée permet avantageusement de comparer une amplitude mesurée à une amplitude théorique dudit signal S,.
Dans un exemple préféré de mise en oeuvre, l’amplitude V, correspond à l’amplitude entre deux extrema locaux consécutifs du signal S, en phase de régime stabilisé, et Q, vérifie :
Qi = 2 x g x G,
où G est représentatif du gain d’un filtre appliqué au signal S, au cours de l’étape 200 de détection de sorte à réduire le bruit de mesure. Par exemple, et comme déjà décrit ci-dessus, lorsque les signaux S, sont échantillonnés puis filtrés au cours de l’étape 200 de détection pour supprimer les aberrations de mesure, G est égal au gain du filtre appliqué aux signaux, qui est une donnée connue. Autrement dit, il s’agit dans cet exemple de comparer V,, qui correspond à l’amplitude crête à crête du signal Si, avec l’amplitude correspondante théoriquement attendue sur la base de la connaissance du gain G. On note, en référence à la figure 3, que ladite amplitude crête à crête correspond à l’amplitude entre les positions Ci et C3 lorsque le profil du signal Si est sinusoïdal. L’expression analytique de Q, est justifiée par le fait que, comme expliqué auparavant, le signal S, oscille autour de la composante moyenne avec une amplitude comprise entre +g et -g, et modulée par le gain du filtre appliqué. Le fait que V, corresponde à une amplitude crête à crête est avantageux car V, dépend alors uniquement de l’erreur de gain.
Rien n’exclut cependant de calculer une erreur de gain E, avec d’autres valeurs de V, et Q,. Par exemple, selon un autre exemple de mise en oeuvre, V, est représentatif d’une amplitude entre un extremum local du signal S, et la composante moyenne dudit signal S,. Dès lors, Q, vérifie :
Q, = g x G.
Il convient néanmoins de noter que dans cet autre exemple, l’amplitude V, dépend non seulement de l’erreur de gain mais aussi de la manière dont est déterminée la composante moyenne du signal S,. Par exemple, si la valeur de la distance Rc jusqu’alors connue (par exemple la valeur déterminée au cours d’une phase antérieure de roulage du véhicule) est entachée d’une erreur, la valeur de V,, relativement à la valeur de Q, correspondante, sera également entachée de ladite erreur. Un tel constat vaut également si par exemple l’estimation de la vitesse de rotation de la roue 10 est erronée.
Ainsi, à l’issue de l’étape 400’, chaque fenêtre temporelle W, (et donc chaque signal S,) est associée à une erreur de gain E,. De cette manière, il est possible de déterminer si le gain du capteur 14 d’accélération radiale subit une dérive au cours du temps.
Le fait que l’étape 400’ est exécutée après l’étape 200 en parallèle des étapes 300 et 400, ou bien après l’étape 300 en parallèle de l’étape 400, permet un gain de temps dans la détermination de la position du capteur 14 d’accélération radiale.
Rien n’exclut cependant, suivant une autre alternative de mise en oeuvre, par exemple lorsqu’aucune phase de régime stabilisé n’est détectée, que l’erreur de gain E, du capteur 14 d’accélération radiale soit considérée comme unitaire. Dans ce cas, la quantité Cd utilisée dans la formule d’estimation de la distance radiale Rc est égale au coefficient directeur de la régression linéaire des points P,. Considérer une erreur de gain E, unitaire permet de simplifier les calculs, et donc d’alléger la tâche de l’unité roue 11. Cela étant, procéder de la sorte fait également diminuer la précision de la détermination de la distance radiale Rc si l’erreur de gain effective est éloignée de 1. Il n’en reste pas moins que, même en considérant une erreur de gain unitaire, la précision atteinte dans la détermination de la distance radiale Rc reste très satisfaisante dans la mesure où les fréquences F, sont quant à elles déterminées avec une grande précision.
De manière générale, il est à noter que les modes de mise en oeuvre considérés ci-dessus ont été décrits à titre d’exemple non limitatifs, et que d’autres variantes sont par conséquent envisageables.
Notamment, l’invention a été décrite en considérant que l’unité roue 11 fonctionne avantageusement de manière autonome, c’est-à-dire sans nécessiter d’intervention de la part d’un opérateur extérieur, et comporte, à cet effet, des moyens adaptés à la mise en oeuvre de chacune des étapes du procédé de détermination de la position du capteur d’accélération radiale 14. Rien n’exclut cependant que tout ou partie desdites étapes, hormis l’étape 100 d’acquisition, soient réalisées par l’unité centrale équipant le véhicule automobile, ou bien encore par exemple par des calculateurs positionnés dans une station fixe à l’extérieur du véhicule, utilisés par un ou plusieurs opérateurs, et auxquels seraient transmis des données (signaux acquis, etc.) sous forme de signaux radioélectriques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination de la position d’un capteur (14) d’accélération radiale d’une roue (10) d’un véhicule automobile, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
• une étape (100) d’acquisition par le capteur (14) d’accélération radiale de signaux Si, chaque signal S, étant acquis pendant une fenêtre temporelle W, prédéterminée lorsque le véhicule est en mouvement, les fenêtres W, étant différentes entre elles,
une étape (200) de détection, pour chaque fenêtre temporelle W,, d’au moins trois extrema locaux du signal S, associés respectivement à des valeurs de phase ainsi qu’à des instants de détection,
• une étape (300) de détermination, pour chaque fenêtre temporelle W,, d’une fréquence F, de la rotation de la roue (10) du véhicule en fonction des valeurs de phase et des instants de détection des extrema locaux détectés dans ladite fenêtre temporelle W,,
· une étape (400) de filtrage passe-bas des signaux Si, de sorte à obtenir pour chaque fenêtre temporelle W, une valeur filtrée Z, associée à la fréquence F,,
• une étape (500) de détermination de la distance radiale Rc entre le capteur (14) d’accélération radiale et l’axe de rotation de la roue (10) en fonction des valeurs filtrées Z, et des fréquences F,.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l’étape (300) de détermination de la fréquence F, comporte, pour chaque fenêtre temporelle W, considérée, la détermination d’un signal temporel de phase f, par interpolation quadratique des valeurs de phase respectives de trois extrema locaux, la fréquence F, étant déterminée par évaluation de la dérivée temporelle dudit signal f, en un instant tp prédéterminé dans ladite fenêtre temporelle W,.
3. Procédé selon revendication 2, dans lequel les trois extrema locaux considérés dans chaque fenêtre temporelle W, sont consécutifs.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la fréquence de coupure du filtre passe-bas appliqué aux signaux S, est inférieure ou égale à 10 Hz, préférentiellement inférieure à 5 Hz, et encore plus préférentiellement égale à 1 Hz.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’étape (500) de détermination de la distance radiale Rc comporte une régression linéaire de points P,, chaque point P, ayant pour ordonnée et abscisse respectivement Z, et F,2, la distance radiale Rc étant estimée suivant la formule :
Rc = Cd/(4xTT2)
où Cd est une quantité représentative du coefficient directeur de ladite régression linéaire.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la quantité Cd est égale au rapport du coefficient directeur de ladite régression linéaire et une erreur de gain E, du capteur (14) d’accélération radiale, ladite erreur de gain E, étant déterminée, pour au moins une fenêtre temporelle W,, au cours d’une étape (400’) d’estimation, ultérieure à l’étape (200) de détection et antérieure à l’étape (500) de détermination de la distance radiale Rc, et suivant la formule :
Ei = Vi/Qi,
où V, est représentatif d’une amplitude associée à au moins un extremum local du signal S, acquis au cours de ladite au moins une fenêtre temporelle W,, et Q, est représentatif d’une amplitude attendue sur la base de mesures théoriquement fournies par le capteur (14) d’accélération radiale pour ledit au moins un extremum local, l’erreur de gain E, n’étant calculée que si une phase de régime stabilisé du signal S, est détectée.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel, lorsqu’un signal temporel de phase cp, est déterminé conformément à la revendication 2, l’étape (400’) d’estimation d’une erreur de gain comporte, pour chaque fenêtre temporelle W,, une comparaison entre la dérivée seconde du signal temporel de phase cp, et une valeur prédéterminée e, de sorte que si |d2cpi/dt2| < e, une phase de régime stabilisé est détectée.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, dans lequel l’amplitude V, correspond à l’amplitude entre deux extrema locaux consécutifs du signal S, en phase de régime stabilisé, et Q, vérifie :
Qi = 2 x g x G, où g est l’accélération de la pesanteur, et G est représentatif du gain d’un filtre appliqué au signal S, au cours de l’étape (200) de détection de sorte à réduire le bruit de mesure.
9. Unité roue (11 ) comportant un capteur (14) d’accélération radiale, ladite unité roue (11 ) étant caractérisée en ce qu’elle comporte des moyens configurés pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, de sorte à déterminer la position du capteur (14) d’accélération radiale.
10. Véhicule automobile comportant une unité roue (11 ) selon la revendication 9.
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