WO2020025342A1 - Procédé d'estimation du rayon extérieur d'un pneumatique équipant une roue d'un véhicule automobile - Google Patents

Procédé d'estimation du rayon extérieur d'un pneumatique équipant une roue d'un véhicule automobile Download PDF

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WO2020025342A1
WO2020025342A1 PCT/EP2019/069392 EP2019069392W WO2020025342A1 WO 2020025342 A1 WO2020025342 A1 WO 2020025342A1 EP 2019069392 W EP2019069392 W EP 2019069392W WO 2020025342 A1 WO2020025342 A1 WO 2020025342A1
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wheel
vehicle
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determining
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Nicolas Guinart
Sébastien PLANCKE
Jean-Philippe Boisset
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Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
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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 estimating the external radius of a tire fitted to a wheel of a motor vehicle, as well as a wheel unit configured to implement such a method.
  • the present invention finds a particularly advantageous, although in no way limitative, application in monitoring the state of wear of a tire.
  • 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 vehicle wheel, as well as the pressure, temperature and wear 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 certain 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.
  • a known device for monitoring the wear of the tire consists of a detection unit suitable for detecting the acceleration to which a wear bar positioned in a groove of the tread of said tire is subjected.
  • a detection unit suitable for detecting the acceleration to which a wear bar positioned in a groove of the tread of said tire is subjected.
  • such a device has the disadvantage of only providing an indication of wear once said bar comes into contact with the ground, which does not take place until the wear of the tire is sufficiently advanced. In other words, this device does not make it possible to control the evolution of the wear of the tire throughout the life cycle of the latter.
  • wear indicators of different dimensions have been used and arranged in the tire, as well as configured to emit characteristic acoustic signals when wear reaches said indicators.
  • dedicated sensors located inside the tire itself were used. These sensors are intended in particular to measure signals representative of a deformation of an internal surface of the tire, or alternatively signals representative of the slip of the tire as well as of a coefficient of adhesion to said slip.
  • the aim of the present invention is 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 outside radius of a tire fitted to a wheel. a motor vehicle, without making direct measurements of the geometric parameters of said tire. Such a solution also makes it possible to limit the electronic complexity of implementing a motor vehicle monitoring system. Design costs are therefore reduced.
  • the invention also aims to propose a solution making it possible to have a wheel unit configured to precisely determine the outside radius of the tire.
  • the invention relates to a method for estimating the external radius R e of a tire fitted to a wheel of a motor vehicle, said wheel comprising a radial acceleration sensor. Said method comprises the following steps:
  • the method for estimating the external radius R e can also include one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all technically possible combinations.
  • the step of determining the frequency variation F ' comprises the determination of a temporal signal of phase f by quadratic interpolation of the respective phase values of three local extrema, said frequency variation F 'being determined by evaluation of the second derivative of said signal cp.
  • the three local extrema considered in the time window W are consecutive.
  • the acquired signal S is sampled at a predetermined frequency F e , and said reference signal is obtained, during the step of determining the deviations, by linear regression of said samples of the signal S.
  • a plurality of detection instants are considered during the step of determining deviation, so as to obtain a plurality of deviations respectively associated with said detection instants, said value of longitudinal acceleration V ai being calculated according to the formula:
  • DM is a quantity representative of an average of the respective absolute values of said deviations
  • g is the acceleration of gravity
  • the quantity DM is equal to the ratio between the arithmetic mean of said absolute values and an error of gain E G of the radial acceleration sensor, said gain error E G having been determined prior to the acquisition step during a stabilized speed phase of the vehicle.
  • the outside radius R e is calculated according to the formula:
  • the present invention relates to a wheel unit comprising a radial acceleration sensor.
  • said wheel unit comprises means configured to implement the steps of the estimation 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 exemplary implementation of a method for estimating the outside radius R e of the tire of a wheel of a motor vehicle.
  • FIG. 5 a flow diagram of a preferred embodiment of the method of Figure 2, in which a gain error of the radial acceleration sensor is determined.
  • the present invention belongs to the field of measuring the state of wear of a tire fitted to a wheel of a motor vehicle, such as for example a car.
  • the unit of measurement of the radial acceleration of a wheel is ms 2 .
  • FIG. 1 schematically represents a wheel 10 of a motor vehicle.
  • Said wheel 10 is configured to rotate around an axis of rotation 15. It is equipped with a rim 12 as well as a tire 13 mounted on said rim 12.
  • Said tire 16 has an internal surface cooperating with the rim 12, and an external surface, opposite to said internal surface, and intended to bear locally on the ground when the vehicle is in motion.
  • said external surface corresponds to a tread comprising various elements making it possible to maintain and hold the vehicle on the road, such as for example grooves, sipes, blocks, etc.
  • 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.
  • 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 estimating the outside radius R e of the tire 13 fitted to the wheel 10.
  • outside radius R e of the tire 13 we refer here to the radial distance between the axis of rotation 15 of the wheel 10 and the tread of the tire 13 when the latter is not under load, that is to say is not crushed at the level of a zone of contact with the ground.
  • the external radius R e considered in the present invention corresponds, according to terminology known to those skilled in the art, to the free radius of the tire 13, and not to the radius under load.
  • 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 various steps of the method for estimating the outside radius R e of the tire 13.
  • 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 of discrete electronic components, etc., adapted to implement all or part of the said steps of the method for estimating the outside radius R e of the tire 13.
  • 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 estimating the outside radius R e of the tire 13.
  • the wheel unit 1 1 comprises, in addition to storage means and a radial acceleration sensor 14, also a microprocessor, a battery and a radiofrequency transmitter, as well as sensors temperature and pressure respectively.
  • the central unit of the surveillance system includes an electronic computer integrating a radio frequency receiver connected to an antenna, in order to to receive signals from 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 estimating the outside radius R e of the tire 13 comprises several steps.
  • said method consists in first of all obtaining measurements carried out by said sensor 14 during a time window.
  • a variation in the frequency of rotation of the wheel 10 as well as a longitudinal acceleration value of the vehicle are determined for said time window as a function of said measurements.
  • the outside radius R e of the tire 13 is estimated as a function of said frequency variation and of said longitudinal acceleration value.
  • said method aims to allow a finer and more precise estimate of the outside radius R e of the tire 13, the improvement of said estimation being conditioned here by a precise determination of said variation. frequency as well as said longitudinal acceleration value.
  • the method firstly comprises a step 100 of acquisition by the sensor 14 of radial acceleration of a signal S during a predetermined time window W when the vehicle is in motion in a non-stabilized regime.
  • the radial acceleration sensor 14 proceeds to acquire 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 the time window W, the sum of three components: • a component A M called “average” due to the centripetal force (even more generally called “central” force when its direction of orientation is disregarded) exerted on the sensor 14 of radial acceleration, and equal to:
  • R c denotes the distance separating the axis 15 of rotation of the wheel 10 from the radial acceleration sensor 14, and w denotes the speed of rotation of the wheel 10 considered at the level of said radial acceleration sensor 14;
  • 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;
  • 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 found in position C 2 or C 4 , the amplitude of the longitudinal component AL is, in absolute value and when the vehicle is accelerating, maximum while that of the gravitational component A G is zero.
  • the amplitude of the gravitational component A G is, in absolute value, maximum while that of the longitudinal component AL is zero. It is therefore understood that the values of the radial acceleration oscillate around the mean component AM according to the values respectively taken by the gravitational components AG and longitudinal AL.
  • FIG. 3 is a curve representative of an example of a signal Si acquired by the radial acceleration sensor 14 during a time window W.
  • 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 W corresponds to the interval [Tim, Tfi n ].
  • the signal Si firstly comprises a first phase corresponding to a displacement according to an unstabilized speed (or in an equivalent manner a variable speed) of the vehicle, from the initial instant 1 TM to an intermediate instant Ti nt .
  • the vehicle drives at a speed where the average component AM 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 AM of the radial acceleration and the longitudinal component AL are respectively constant and zero, so that the vehicle is traveling at constant speed.
  • the points Ci, C 2 , C 3 and C 4 corresponding to the said extreme positions, are indicated periodically in FIG. 3, according to the turns made by the wheel 10.
  • FIG. 3 makes it possible to illustrate in general the appearance of a signal acquired by the sensor 14 of radial acceleration.
  • the signal S mentioned in the acquisition step 100 corresponds for example, with reference to FIG. 3, to the part of the signal Si included in the interval U mi .T mt ], this interval then corresponding to said time window W.
  • a signal acquired by the radial acceleration sensor 14, if it still has oscillations around the mean component AM may include one or more phases of steady state or non-steady state respectively (corresponding to a increase or decrease in vehicle speed), in any order.
  • the signal S of step 100 thus refers either to a signal acquired during a time window specifically configured to limit the acquisition to a phase of non-stabilized speed of the vehicle, or to a part d 'A signal comprising several phases of vehicle speed including at least one phase of non-stabilized speed.
  • the time window W is chosen so as to allow the acquisition of a signal S for an appropriate duration for the local extrema detection as described below.
  • the duration of the time window W is between 80 ms and 700 ms.
  • the duration of the 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 as a function of the vehicle speed range.
  • the acquisition step 100 is conditioned by the fact that the vehicle is moving in an unstabilized regime.
  • the acquisition step 100 is carried out 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 includes a step 200 of detecting at least three local extrema of the signal S.
  • the detection of local extrema within the time window W firstly comprises sampling the signal S at a predetermined frequency.
  • signal S is sampled at a frequency greater than 500 Hz, for example equal to 2 kHz.
  • signal S is sampled at a frequency greater than 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 11.
  • 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.
  • the sampled signal S is then filtered in order to eliminate measurement aberrations due, for example, to poor running conditions of the vehicle.
  • filtering the signal S makes it possible to avoid detecting local extrema among the noise which may affect the measurements of the sensor 14 of radial acceleration.
  • a low-pass filter is applied to the signal S, 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 associated time window W. In other words, it involves scanning the time series of the samples and detecting local extrema.
  • the signal S oscillates around its mean component AM. It is therefore understood that the local extrema of the 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 A G of the radial acceleration is maximum in absolute value.
  • the local extrema of the signal S are respectively associated with detection instants corresponding to the instants at which the radial acceleration sensor 14 occupies either a position Ci, ie a position C3. 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 C3.
  • the difference between the respective phases of two consecutive local extrema of the signal S is equal to TT. More generally, the difference between the respective phases of any two extreme positions Ci and C3 of the 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 signal S is advantageous since it makes it possible to characterize them in a certain manner via their detection instants and their respective phase values. .
  • the local extrema of the 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 the signal S is associated with a phase value as well as a detection time in the time window W.
  • the method comprises a step 300 of determining a variation in the frequency F 'of rotation of the wheel 10 of the vehicle, for the time window W considered, as a function of said phase values and said instants detection.
  • a phase time signal f is determined by quadratic interpolation of the respective phase values of three local extrema detected during step 200. Said time signal f corresponds therefore, 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:
  • an advantage linked to the fact of making a quadratic interpolation of the local extrema detected in a time window W is that it makes it possible to obtain a phase signal f representative of any type of speed of movement of the vehicle, and therefore in particular of a non-stabilized regime as is the case in the context of the present invention.
  • phase signal f determines the phase signal f according to this embodiment.
  • said quadratic interpolation is determined by the calculations of said coefficients A and B.
  • these calculations are based solely on operations algebraic from the instants of detection, more specifically durations o 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 the design thereof.
  • phase signal cp 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 the non-stabilized speed according to which the vehicle is moving. .
  • phase signal f 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 variation. associated with the time window.
  • searching for the phase signal f 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 variation. associated with the time window.
  • phase signal f is determined by quadratic interpolation in the form:
  • phase signal f makes it possible to obtain a very precise value of the variation in frequency F ′ of rotation of the wheel 10. It is understood by besides that the fact of performing a quadratic interpolation of three extrema to obtain the phase signal f makes it possible to determine simply and very quickly F ', which is therefore constant. In addition, it should be noted that if this frequency variation is determined here within the framework of a vehicle moving according to a non-stabilized regime, the calculations used remain applicable to any type of displacement regime of said vehicle.
  • the phase signal f is determined in the form of a polynomial of degree strictly greater than 2, the second derivative of the phase signal f is not a constant but a numerical function varying with time.
  • the frequency variation F ' corresponds to the evaluation of the derivative of the signal f at a predetermined instant t p in the time window W.
  • Such an instant t p does not necessarily correspond to an instant of detection of a local extremum in said window W.
  • said instant t p is equal to a start instant (or else an end instant) of the window W.
  • the method then comprises a step 400 of determining, for at least one detection instant, of a difference between the local extremum associated with said at least one detection instant and a reference signal obtained by suppressing the oscillations of the signal S, of so that said reference signal is representative of the central acceleration of the wheel 10 during said time window W.
  • FIG. 4 is a representation of a restriction of the curve of FIG. 3 to the interval [T .ni, Tint], and corresponding to the movement of the vehicle according to an unstabilized regime.
  • the cut-off frequency of the applied low-pass filter is for example less than or equal to 10 Hz, preferably less than 5 Hz, and even more preferably less than 1 Hz.
  • the choice of a particular value for said frequency cutoff conventionally depends on the ratio between the desired precision and the associated cost of implementation (this cost being relative to the complexity of the electronics on board the wheel unit 11).
  • the measurement of such a deviation at the associated detection instant is equal to:
  • E G corresponds to a gain error of the radial acceleration sensor 14.
  • E G corresponds to a gain error of the radial acceleration sensor 14.
  • a difference between a local extremum associated with an extreme position Ci or C 3 and the reference signal S r is measured vertically, that is to say parallel to the Y axis.
  • Said gaps are illustrated in FIG. 4 by means of arrow lines at their two ends.
  • the EG gain error is considered to be unitary. An alternative implementation in which this gain error is determined more precisely is explained later.
  • a plurality of detection instants are considered, so as to obtain a plurality of deviations respectively associated with said detection instants. Proceeding in this way makes it possible to collect more information as to the evolution of the longitudinal component A L of the radial acceleration, and ultimately, as explained below in more detail, to determine with precision a value for the longitudinal component AL. Even more preferably, all the detection instants determined during the detection step 200 are considered to determine deviations.
  • the invention is however not limited to determining a plurality of deviations. Indeed, nothing excludes considering a single detection instant in the time window W, so as to calculate a single deviation. Typically, the choice as to determining the number of deviations to be calculated depends on the precision sought for the evaluation of the longitudinal component AL, as well as on the storage capacity of the storage means of the wheel unit 1 1 .
  • the method then comprises a step 500 of determining a value of longitudinal acceleration V ai of the vehicle for the time window W considered as a function of said at least one deviation.
  • the value of longitudinal acceleration V ai is calculated according to the formula :
  • V al / AM 2 - g 2
  • DM is a quantity representative of an average of the respective absolute values of said deviations. Even more preferably, all the instants of detection are considered.
  • the quantity DM is equal to the ratio between the arithmetic mean of said absolute values and the gain error E G of the sensor 14 of radial acceleration. It is therefore understood, with regard to the formulas given above for the measurement of a difference, that by expressing the coefficient DM in this way, this amounts to estimating an approximate value of the longitudinal acceleration of the vehicle for the whole of the time window W.
  • the method includes a step 600 of estimating said outside radius R e as a function of said value of longitudinal acceleration V ai as well as said frequency variation F '.
  • the speed of the vehicle is equal to the product of the outside radius R e of the tire by the speed of rotation w.
  • Said speed of rotation w is itself equal to the product of the frequency of rotation of the wheel 10 by the quantity 2TT. Consequently, the time derivative of the speed of the vehicle, which corresponds to the longitudinal acceleration of said vehicle, is expressed as the products of the outside radius R e , of said quantity 2p and of the time derivative of the frequency of rotation. wheel 10.
  • the external radius R e is calculated according to the formula:
  • Such a calculation advantageously makes it possible to determine the outside radius R e of the tire 13 with great precision.
  • Such precision results, on the one hand, from the mode of determination of the frequency variation F 'during step 300, and on the other hand from the mode of determination of the acceleration value V ai during step 500.
  • the wheel unit 11 determines said outside radius R e independently, which contributes favorably to simplifying the electronics embedded in the vehicle in comparison with the solutions known so far.
  • the precision reached in the calculation of the outside radius R e has a direct impact on the precision with which the state of wear of the tire 13 is estimated.
  • steps 100 to 500 are carried out once per rolling cycle, or even possibly periodically after a predetermined number of cycles of rolling.
  • steps 200 to 500 are iterated during the rolling cycle considered. Proceeding in this way makes it possible to update the estimate of the external radius R e more regularly.
  • the detection of extrema is for example implemented for several sub-windows of the time window W, the external radius R e then being estimated for each of said sub-windows. Said sub-windows correspond for example to the sliding of a first sub-window.
  • FIG. 5 represents a flow diagram of a preferred mode of implementation of the estimation method of FIG. 2, and in which the gain error E G is determined before the acquisition step 100. Consequently, in this preferred mode of implementation, the gain error is not fixed as a unit.
  • the gain error E G (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 precision of the measurements made by the radial acceleration sensor 14, it is necessary to be able to estimate said gain error. 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 variation in rotation frequency of the wheel 10, to increase the accuracy of the determination of the longitudinal component AL , and therefore ultimately that of the outer radius R e of the tire 13.
  • said gain error E G is preferably determined during a step 50 prior to the acquisition step 100.
  • a radial acceleration signal S a is acquired before the signals, and a gain error E G of the radial acceleration sensor 14 is estimated according to the formula:
  • V G is representative of an amplitude associated with at least one local extremum of this prior signal S a
  • Q G is representative of an amplitude expected on the basis of measurements theoretically provided by the sensor 14 of radial acceleration for said at least one local extremum, the gain error E G being calculated only if a steady state phase of this prior signal S a is detected.
  • the condition aimed at determining the gain error E G only if a steady state phase is detected in said anterior time window W a is fundamentally linked to the fact that the profile of said anterior signal S a is sinusoidal during such a phase stabilized regime. In other words, the longitudinal component of the radial acceleration is zero.
  • a phase timing signal of said prior cp is determined according to an implementation identical to that described above for the signal PC, for example by quadratic interpolation. Then a comparison between the second derivative of this anterior phase signal cp a and a predetermined value e is carried out, so that if
  • the predetermined value e is chosen in the interval [0.5, 1], for example equal to 0.6.
  • the analytical expression of CP in the case of a quadratic interpolation it is found that when the value e approaches 0, the detection condition to a steady-state phase is equivalent to whether the duration t 2 -ti tends to be equal to the duration ti-t 0 .
  • the amplitude V G corresponds to the amplitude between two consecutive local extrema of the signal S a in the steady state phase, and Q G verifies:
  • G is representative of the gain of a filter applied to the signal S a to reduce the measurement noise.
  • G is a known and predetermined datum.
  • V G which corresponds to the peak-to-peak amplitude of the signal S a
  • Q G the corresponding amplitude theoretically expected on the basis of the knowledge of the gain G.
  • the analytical expression of Q G is justified by the fact that, the signal S a oscillates around its mean component with an amplitude between + g and -g, and modulated by the gain of the applied filter.
  • V G corresponds to a peak-to-peak amplitude is advantageous since V G then depends only on the gain error.
  • V G is representative of an amplitude between a local extremum of the signal S a and the average component of said signal S a . Therefore, Q G checks:
  • the amplitude V G depends not only on the gain error but also on the manner in which the average component of the signal S a is determined .
  • the gain error E G of the radial acceleration sensor 14 is considered to be unitary. Considering a unitary gain gain E G simplifies the calculations, and therefore lightens the task of the wheel unit 11. However, doing so also reduces the accuracy of determining the longitudinal acceleration component. . The fact remains that, even when considering a unit gain error, the precision achieved in determining the longitudinal acceleration component remains very satisfactory.
  • 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 d'estimation du rayon extérieur Re d'un pneumatique (13) équipant une roue (10) d'un véhicule automobile, ladite roue comportant un capteur (14) d'accélération radiale. Ledit procédé comporte les étapes suivantes : acquisition (100) par ledit capteur d'un signal S lorsque le véhicule est en mouvement suivant un régime non stabilisé, détection (200) d'extrema locaux du signal S, et associés respectivement à des valeurs de phase ainsi qu'à des instants de détection, détermination (300) d'une variation de fréquence F' de rotation de la roue en fonction desdites valeurs de phase et desdits instants de détection, détermination (400), pour au moins un instant de détection, d'un écart entre l'extremum local associé audit instant de détection et un signal de référence obtenu par suppression des oscillations du signal S, détermination (500) d'une valeur d'accélération longitudinale Va, du véhicule en fonction dudit au moins un écart, estimation (600) dudit rayon extérieur R e en fonction de Va, et F'.

Description

Procédé d’estimation du rayon extérieur d’un pneumatique équipant 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 d’estimation du rayon extérieur d’un pneumatique équipant une roue d’un véhicule automobile, ainsi qu’une unité roue configurée pour mettre en oeuvre un tel procédé. La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que nullement limitative, dans la surveillance de l’état d’usure d’un pneumatique.
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, la température et l’usure 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 de certains 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.
La surveillance de l’état d’usure d’un pneumatique d’une roue n’est quant à elle pas effectuée par une unité roue, mais par un ou plusieurs dispositifs dédiés. Elle revêt une grande importance, dans la mesure où elle influe directement sur le comportement routier du véhicule, aussi bien lors de phases de conduite usuelles et régulières que lors de phases survenant de manière plus occasionnelle (aquaplaning, freinage d’urgence, crevaison, etc.)· La nécessité d’un contrôle d’une telle usure est donc requise, et ce d’autant plus qu’il s’agit d’un phénomène affectant de manière progressive et inéluctable le pneumatique.
Un dispositif connu pour surveiller l’usure du pneumatique consiste en une unité de détection adaptée pour détecter l’accélération à laquelle une barre d’usure positionnée dans une rainure de la bande de roulement dudit pneumatique est soumise. Toutefois, un tel dispositif présente le désavantage de ne fournir une indication d’usure qu’une fois que ladite barre entre en contact avec le sol, ce qui n’a effectivement lieu qu’une fois l’usure du pneumatique suffisamment avancée. Autrement dit, ce dispositif ne permet pas de contrôler l’évolution de l’usure du pneumatique tout au long du cycle de vie de ce dernier.
Des dispositifs plus récents ont été proposés pour pallier ce problème et mesurer l’usure du pneumatique de manière graduelle. Par exemple, il a été utilisé des témoins d’usure de dimensions respectives différentes et agencés dans le pneumatique, ainsi que configurés pour émettre des signaux acoustiques caractéristiques lorsque l’usure atteint lesdits témoins. Selon un autre exemple, des capteurs dédiés et disposés à l’intérieur du pneumatique lui-même ont été utilisés. Ces capteurs visent notamment à mesurer des signaux représentatifs d’une déformation d’une surface interne du pneumatique, ou bien encore des signaux représentatifs du glissement du pneumatique ainsi que d’un coefficient d’adhérence audit glissement.
Il n’en reste pas moins que ces solutions actuelles de réalisation sont encore loin de constituer des alternatives de réalisation faciles à mettre en oeuvre. Elles nécessitent en effet d’installer des dispositifs en complément des autres capteurs déjà présents, notamment ceux mesurant l’accélération radiale des roues (et intégrés à des unités roues). Cela afin de mesurer des signaux de natures physiques différentes. On comprend donc que davantage d’électronique est requise, complexifiant ainsi la conception d’une roue et, in fine, celle du système de surveillance qui doit être en mesure de traiter ces différents signaux. Cette complexité de mise en oeuvre a de plus un impact direct sur le coût de conception.
Il faut également noter que certaines de ces solutions actuelles visent à déterminer l’évolution de paramètres géométriques de la roue (par exemple l’épaisseur du pneumatique). Or le fait de déterminer de tels paramètres géométriques sur la base de mesures de signaux se rapportant eux-mêmes à la géométrie du pneumatique, comme par exemple la déformation de la surface interne, entraine un manque de robustesse et de précision des résultats obtenus. Ceci est dommageable dans la mesure où la précision de mesure de tels paramètres géométriques conditionne la précision avec laquelle il est possible d’identifier de potentiels défauts de construction/montage à même d’affecter la sécurité de conduite, Par exemple, en comparant l’épaisseur du pneumatique avec l’épaisseur théorique correspondante préalablement enregistrée dans l’unité roue, un signal d’alerte peut être émis de sorte à identifier une usure trop prononcée, ou anormale, ou bien encore que le type de pneumatique monté sur la roue est incorrect. Il existe par conséquent un besoin de connaître avec une grande précision l’état d’usure du pneumatique.
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 le rayon extérieur d’un pneumatique équipant une roue d’un véhicule automobile, cela sans réaliser de mesures directes de paramètres géométriques dudit pneumatique. Une telle solution permet en outre de limiter la complexité électronique de mise en oeuvre d’un système de surveillance d’un véhicule automobile. Les coûts de conception sont donc réduits. L’invention vise également à proposer une solution permettant d’avoir une unité roue configurée pour déterminer précisément le rayon extérieur du pneumatique.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé d’estimation du rayon extérieur Re d’un pneumatique équipant une roue d’un véhicule automobile, ladite roue comportant un capteur d’accélération radiale. Ledit procédé comporte les étapes suivantes :
• une étape d’acquisition par le capteur d’accélération radiale d’un signal S pendant une fenêtre temporelle W prédéterminée lorsque le véhicule est en mouvement suivant un régime non stabilisé,
• une étape de détection d’au moins trois extrema locaux du signal S, et associés respectivement à des valeurs de phase ainsi qu’à des instants de détection,
• une étape de détermination d’une variation de fréquence F’ de rotation de la roue du véhicule, pour la fenêtre temporelle W considérée, en fonction desdites valeurs de phase et desdits instants de détection,
• une étape de détermination, pour au moins un instant de détection, d’un écart entre l’extremum local associé audit au moins un instant de détection et un signal de référence obtenu par suppression des oscillations du signal S, de sorte que ledit signal de référence soit représentatif de l’accélération centrale de la roue au cours de ladite fenêtre temporelle W,
• une étape de détermination d’une valeur d’accélération longitudinale Vai du véhicule pour la fenêtre temporelle W considérée en fonction dudit au moins un écart,
• une étape d’estimation dudit rayon extérieur Re en fonction de ladite valeur d’accélération longitudinale Vai ainsi que de ladite variation de fréquence F’.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre de l’invention, le procédé d’estimation du rayon extérieur Re 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 variation de fréquence F’ comporte la détermination d’un signal temporel de phase f par interpolation quadratique des valeurs de phase respectives de trois extrema locaux, ladite variation de fréquence F’ étant déterminée par évaluation de la dérivée seconde dudit signal cp.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, les trois extrema locaux considérés dans la fenêtre temporelle W sont consécutifs.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, le signal S acquis est échantillonné à une fréquence Fe prédéterminée, et ledit signal de référence est obtenu, au cours de l’étape de détermination des écarts, par régression linéaire desdits échantillons du signal S.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, une pluralité d’instants de détection sont considérés au cours de l’étape de détermination d’écart, de sorte à obtenir une pluralité d’écarts respectivement associés auxdits instants de détection, ladite valeur d’accélération longitudinale Vai étant calculée selon la formule :
val = mi - 9 i
où DM est une quantité représentative d’une moyenne des valeurs absolues respectives desdits écarts, et g est l’accélération de la pesanteur.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, lequel tous les instants de détection déterminés lors de l’étape de détection sont considérés au cours de l’étape de détermination des écarts.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, la quantité DM est égale au rapport entre la moyenne arithmétique desdites valeurs absolues et une erreur de gain EG du capteur d’accélération radiale, ladite erreur de gain EG ayant été déterminée préalablement à l’étape d’acquisition au cours d’une phase de régime stabilisé du véhicule.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, le rayon extérieur Re est calculé selon la formule :
Figure imgf000007_0001
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne une unité roue comportant un capteur d’accélération radiale. En outre, ladite unité roue comporte des moyens configurés pour mettre en oeuvre les étapes du procédé d’estimation 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 d’estimation du rayon extérieur Re du pneumatique d’une roue d’un véhicule automobile.
- Figure 3 : une courbe représentative d’un exemple de signal S acquis par le capteur d’accélération radiale au cours d’une fenêtre temporelle W.
- Figure 4 : une représentation d’une restriction de la courbe de la figure 3, correspondant à un déplacement du véhicule selon un régime non stabilisé,
- Figure 5 : un logigramme d’un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de la figure 2, dans lequel une erreur de gain du capteur d’accélération radiale est déterminée.
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’état d’usure d’un pneumatique équipant une roue d’un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Pour la suite de la description, et de manière conventionnelle, l’unité de mesure de l’accélération radiale d’une roue est le m.s 2.
La figure 1 représente schématiquement une roue 10 d’un véhicule automobile.
Ladite roue 10 est configurée pour tourner autour d’un axe de rotation 15. Elle est équipée d’une jante 12 ainsi que d’un pneumatique 13 monté sur ladite jante 12. Ledit pneumatique 16 comporte une surface interne coopérant avec la jante 12, ainsi qu’une surface externe, opposée à ladite surface interne, et destinée à prendre appui localement sur le sol lorsque le véhicule est en mouvement. De manière connue, ladite surface externe correspond à une bande de roulement comprenant différents éléments permettant d’assurer un maintien et une adhérence du véhicule sur la route, comme par exemple des rainures, des lamelles, des blocs, etc.
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 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 d’estimation du rayon extérieur Re du pneumatique 13 équipant la roue 10.
Par « rayon extérieur Re du pneumatique 13 », on fait référence ici à la distance radiale entre l’axe de rotation 15 de la roue 10 et la bande de roulement du pneumatique 13 lorsque celle-ci n’est pas mise sous charge, c’est-à-dire n’est pas écrasée au niveau d’une zone de contact avec le sol. Ainsi, le rayon extérieur Re considéré dans la présente invention correspond, selon une terminologie connue de l’homme du métier, au rayon libre du pneumatique 13, et non pas au rayon sous charge.
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 d’estimation du rayon extérieur Re du pneumatique 13. 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 d’estimation du rayon extérieur Re du pneumatique 13.
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 d’estimation du rayon extérieur Re du pneumatique 13.
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 d’estimation du rayon extérieur Re du pneumatique 13 comporte plusieurs étapes. Dans son principe général, ledit procédé consiste à tout d’abord obtenir des mesures effectuées par ledit capteur 14 au cours d’une fenêtre temporelle. Une variation de fréquence de rotation de la roue 10 ainsi qu’une valeur d’accélération longitudinale du véhicule sont déterminées pour ladite fenêtre temporelle en fonction desdites mesures. Par la suite, le rayon extérieur Re du pneumatique 13 est estimé en fonction de ladite variation de fréquence et de ladite valeur d’accélération longitudinale. En comparaison avec l’état de l’art, ledit procédé a pour objectif de permettre une estimation plus fine et plus précise du rayon extérieur Re du pneumatique 13, l’amélioration de ladite estimation étant conditionnée ici par une détermination précise de ladite variation de fréquence ainsi que de ladite valeur d’accélération longitudinale. Par conséquent, l’estimation du rayon extérieur Re est obtenue sans qu’il soit nécessaire de réaliser de mesures directes d’autres paramètres géométriques dudit pneumatique 13. Par « autres paramètres géométriques », on fait référence ici à des valeurs dimensionnelles intrinsèques du pneumatique 13, ou bien encore à des valeurs dimensionnelles représentatives de la position relative du pneumatique 13 par rapport à la roue 10 ou tout autre élément du véhicule.
A cet effet, le procédé comporte dans un premier temps une étape 100 d’acquisition par le capteur 14 d’accélération radiale d’un signal S pendant une fenêtre temporelle W prédéterminée lorsque le véhicule est en mouvement suivant un régime non stabilisé.
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 de la fenêtre temporelle W, la somme de trois composantes : • une composante AM dite « moyenne » due à la force centripète (encore plus généralement dite force « centrale » lorsqu’il est fait abstraction de son sens d’orientation) exercée sur le capteur 14 d’accélération radiale, et égale à :
Rc x w2,
où Rc désigne la distance séparant l’axe 15 de rotation de la roue 10 du capteur 14 d’accélération radiale, et w désigne la vitesse de rotation de la roue 10 considérée au niveau dudit capteur 14 d’accélération radiale ;
• une composante AG 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 AL 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 AL 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 AL est, en valeur absolue et lorsque le véhicule est bien en train d’accélérer, maximale alors que celle de la composante gravitationnelle AG est nulle. Inversement, lorsque le capteur 14 d’accélération radiale se trouve en position Ci ou C3, l’amplitude de la composante gravitationnelle AG est, en valeur absolue, maximale alors que celle de la composante longitudinale AL est nulle. On comprend donc que les valeurs de l’accélération radiale oscillent autour de la composante moyenne AM selon les valeurs respectivement prises par les composantes gravitationnelle AG et longitudinale AL.
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 W . 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 W 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 non stabilisé (ou de manière équivalent un régime variable) du véhicule, de l’instant initial 1™ jusqu’à un instant intermédiaire Tint. Au cours de cette première phase, le véhicule roule suivant un régime où la composante moyenne AM de l'accélération radiale est croissante, de sorte que sa vitesse augmente. A compter de Tint et jusqu’à Ttm, 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 AM de l’accélération radiale et la composante longitudinale AL 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 figure 3 permet d’illustrer de manière générale l’aspect d’un signal acquis par le capteur 14 d’accélération radiale. Il ressort néanmoins clairement de la description de la figure 3 que le signal S dont il est fait mention dans l’étape 100 d’acquisition correspond par exemple, en référence à la figure 3, à la partie du signal Si comprise dans l’intervalle Umi.Tmt], cet intervalle correspondant alors à ladite fenêtre temporelle W. On comprend donc qu’un signal acquis par le capteur 14 d’accélération radiale, s’il présente toujours des oscillations autour de la composante moyenne AM, peut comprendre une ou plusieurs phases respectivement de régime stabilisé ou de régime non stabilisé (correspondant à une augmentation ou bien à une baisse de la vitesse du véhicule), et ce dans n’importe quel ordre. C’est pourquoi, le signal S de l’étape 100 fait ainsi référence soit à un signal acquis au cours d’une fenêtre temporelle spécifiquement configurée pour limiter l’acquisition à une phase de régime non stabilisé du véhicule, soit à une partie d’un signal comportant plusieurs phases de régime du véhicule dont au moins une phase de régime non stabilisé.
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, la 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 la 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 de la 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.
On note que l’étape 100 d’acquisition est conditionnée par le fait que le véhicule est en mouvement suivant un régime non stabilisé. 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 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 la fenêtre temporelle W comporte tout d’abord un échantillonnage du signal S à une fréquence prédéterminée. Par exemple, le 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, le 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 le signal 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 au signal S, 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 le signal S.
Une fois le signal S échantillonné, et le cas échéant filtré, les extrema locaux sont détectés de manière connue en soi, par exemple au moyen d’une fenêtre de détection glissante parcourant la fenêtre temporelle W associée. Autrement dit, il s’agit de parcourir la série temporelle des échantillons et d’y détecter les extrema locaux.
Comme décrit ci-avant, le signal S oscille autour de sa composante moyenne AM. On comprend donc que les extrema locaux du signal S correspondent aux valeurs d’accélération radiale acquises aux positions extrêmales Ci et C3, c’est-à- dire lorsque la composante gravitationnelle AG de l’accélération radiale est maximale en valeur absolue. Ainsi, dans le présent exemple de mise en oeuvre, les extrema locaux du 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 du signal S est égale à TT. De manière plus générale, la différence entre les phases respectives de deux positions extrêmales quelconques Ci et C3 du 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 du signal S, 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 du 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 du 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 l’étape 200, le procédé comporte une étape 300 de détermination d’une variation de fréquence F’ de rotation de la roue 10 du véhicule, pour la fenêtre temporelle W considérée, en fonction desdites valeurs de phase et desdits instants de détection.
Procéder de la sorte pour déterminer la variation de 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 lorsque le véhicule se déplace suivant un régime non stabilisé.
Dans un mode particulier de réalisation, un signal temporel de phase f est déterminé par interpolation quadratique des valeurs de phase respectives de trois extrema locaux détectés au cours de l’étape 200. Ledit signal temporel f 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 de la 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 :
cp(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 :
cp(t-i) = TT, et cp(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 S, 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 ti - 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 cp. 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 f représentatif de tout type de régime de déplacement du véhicule, et donc en particulier d’un régime non stabilisé comme cela est le cas dans le cadre de la présente invention.
On note par ailleurs que la détermination du signal de phase f 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 o et t2-to. Par conséquent, l’exécution de ce type de calculs ne requiert pas d’architecture électronique complexe de l’unité roue 11 , ce qui en simplifie la conception.
La forme sous laquelle est recherché le signal de phase cp, 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 du régime non stabilisé 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 f 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 f 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 variation de fréquence associée à la fenêtre temporelle. Rien n’exclut cependant de déterminer le signal de phase f 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 f déterminé pour la fenêtre temporelle W, ladite variation de fréquence F’ est à son tour déterminée par évaluation de la dérivée seconde dudit signal cp.
Par exemple, lorsque le signal de phase f est déterminé par interpolation quadratique sous la forme :
cp(t) = A x (t-t0)2 + B x (t-t0),
la fréquence F est donnée par la formule :
Figure imgf000018_0001
Il s’en suit que la variation de fréquence F’ vérifie :
Figure imgf000018_0002
Par conséquent, le fait de déterminer de manière plus précise (par rapport à une simple approximation linéaire) le signal de phase f permet d’obtenir une valeur très précise de la variation de fréquence F’ de rotation de la roue 10. On comprend par ailleurs que le fait de réaliser une interpolation quadratique de trois extrema pour obtenir le signal de phase f permet de déterminer simplement et très rapidement F’, qui est dès lors constante. De plus, on note que si cette variation de fréquence est déterminée ici dans le cadre d’un véhicule se déplaçant suivant un régime non stabilisé, les calculs mis en oeuvre restent applicables à tout type de régime de déplacement dudit véhicule.
On note que si le signal de phase f est déterminé sous la forme d’un polynôme de degré strictement supérieur à 2, la dérivée seconde du signal de phase f n’est pas une constante mais une fonction numérique variant avec le temps. Dans ce cas, on adopte la convention selon laquelle la variation de fréquence F’ correspond à l’évaluation de la dérivée du signal f en un instant prédéterminé tp au sein de la fenêtre temporelle W. Un tel instant tp ne correspond pas nécessairement à un instant de détection d’un extremum local dans ladite fenêtre W. Par exemple, ledit instant tp est égal à un instant de début (ou bien à un instant de fin) de la fenêtre W. Rien n’exclut cependant de considérer un instant tp quelconque au sein de la fenêtre W pour évaluer le signal de phase f et donc aussi la variation de fréquence F’.
Le procédé comporte ensuite une étape 400 de détermination, pour au moins un instant de détection, d’un écart entre l’extremum local associé audit au moins un instant de détection et un signal de référence obtenu par suppression des oscillations du signal S, de sorte que ledit signal de référence soit représentatif de l’accélération centrale de la roue 10 au cours de ladite fenêtre temporelle W. La figure 4 est une représentation d’une restriction de la courbe de la figure 3 à l’intervalle [T .ni, Tint] , et correspondant au déplacement du véhicule selon un régime non stabilisé.
Notons tout d’abord que « par suppression des oscillations », on fait référence ici au fait d’obtenir une estimation de la composante moyenne AM du signai s qui est bien représentative de l’accélération centrale de la roue 10. Par exemple, lorsque le signal S acquis est échantillonné à une fréquence prédéterminée, ledit signal de référence est obtenu par régression linéaire desdits échantillons du signal S. Une régression linéaire permet d’obtenir rapidement une estimation de la composante moyenne AM du signal S sans nécessiter la mise en oeuvre d’une électronique complexe. Un tel signal de référence obtenu par régression linéaire est par exemple illustré dans la figure 4, et noté Sr.
Rien n’exclut cependant de déterminer le signal de référence de manière différente, par exemple en filtrant le signal S au moyen d’un filtre passe-bas. Dans ce cas, la fréquence de coupure du filtre passe-bas appliqué est par exemple inférieure ou égale à 10 Hz, préférentiellement inférieure à 5 Hz, et encore plus préférentiellement inférieure à 1 Hz. Le choix d’une valeur particulière pour ladite 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 ).
Un écart, en l’instant de détection qui lui est associé, quantifie la contribution à l’accélération radiale des composantes gravitationnelle AG et longitudinale AL. Dans la mesure où le vecteur d’accélération gravitationnelle et le vecteur d’accélération longitudinale sont par définition orthogonaux à tout instant, la mesure d’un tel écart en l’instant de détection associé est égale à :
Figure imgf000019_0001
où EG correspond à une erreur de gain du capteur 14 d’accélération radiale. Par exemple, et tel qu’illustré dans la figure 4, un écart entre un extremum local associé à une position extrêmale Ci ou C3 et le signal de référence Sr est mesurée verticalement, c’est-à-dire parallèlement à l’axe des ordonnées. Lesdits écarts sont illustrés dans la figure 4 au moyen de traits fléchés à leurs deux extrémités.
Pour la suite de la description, et sauf indication contraire, l’erreur de gain EG est considérée comme unitaire. Une alternative de mise en oeuvre dans laquelle cette erreur de gain est déterminée plus précisément est exposée ultérieurement.
Dans un mode préféré de mise en oeuvre, une pluralité d’instants de détection sont considérés, de sorte à obtenir une pluralité d’écarts respectivement associés auxdits instants de détection. Procéder de la sorte permet de recueillir davantage d’information quant à l’évolution de la composante longitudinale AL de l’accélération radiale, et in fine, comme cela est explicité ci-après plus en détails, de déterminer avec précision une valeur pour la composante longitudinale AL. De manière encore plus préférée, tous les instants de détection déterminés lors de l’étape 200 de détection sont considérés pour déterminer des écarts.
L’invention n’est cependant pas limitée à la détermination d’une pluralité d’écarts. En effet, rien n’exclut de considérer un seul instant de détection dans la fenêtre temporelle W, de sorte à calculer un seul écart. Typiquement, le choix quant à la détermination du nombre d’écarts à calculer dépend de la précision recherchée pour l’évaluation de la composante longitudinale AL, ainsi qu’également de la capacité de stockage des moyens de mémorisation de l’unité roue 1 1.
Le procédé comporte ensuite une étape 500 de détermination d’une valeur d’accélération longitudinale Vai du véhicule pour la fenêtre temporelle W considérée en fonction dudit au moins un écart.
Dans un mode préféré de mise en oeuvre, lorsqu’une pluralité d’instants de détection sont considérés, de sorte à obtenir une pluralité d’écarts respectivement associés auxdits instants de détection, la valeur d’accélération longitudinale Vai est calculée selon la formule :
Val = /AM2 - g2
où DM est une quantité représentative d’une moyenne des valeurs absolues respectives desdits écarts. De manière encore plus préférée, tous les instants de détection sont considérés.
Par exemple, la quantité DM est égale au rapport entre la moyenne arithmétique desdites valeurs absolues et l’erreur de gain EG du capteur 14 d’accélération radiale. On comprend donc, au regard des formules données ci-avant pour la mesure d’un écart, qu’en exprimant le coefficient DM de cette manière, cela revient à estimer une valeur approchée de l’accélération longitudinale du véhicule pour l’ensemble de la fenêtre temporelle W.
Il est à noter que le fait de considérer les écarts en valeurs absolues permet de supprimer l’effet de toute convention qui pourrait être choisie concernant la mesure desdits écarts. Typiquement, si les écarts sont mesurés algébriquement par rapport à la composante moyenne de l’accélération du véhicule, ils sont alors alternativement positifs et négatifs.
Rien n’exclut cependant de calculer la quantité DM d’une manière différente, dès lors qu’elle reste représentative des écarts mesurés au cours de l’étape 400. Par exemple, d’autres types de moyennes sont envisageables, comme une moyenne géométrique, une moyenne quadratique, etc.
Rien n’exclut non plus de déterminer pour chaque instant de détection, en fonction de l’écart mesuré lors de l’étape 400 de détection, la valeur de la composante longitudinale AL associée, puis de calculer une moyenne, par exemple arithmétique, desdites valeurs de composantes longitudinales.
Finalement, le procédé comporte une étape 600 d’estimation dudit rayon extérieur Re en fonction de ladite valeur d’accélération longitudinale Vai ainsi que de ladite variation de fréquence F’.
De manière connue, la vitesse du véhicule est égale au produit du rayon extérieur Re du pneumatique par la vitesse de rotation w. Ladite vitesse de rotation w est elle-même égale au produit de la fréquence de rotation de la roue 10 par la quantité 2TT. Par conséquent, la dérivée temporelle de la vitesse du véhicule, qui correspond à l’accélération longitudinale dudit véhicule, s’exprime comme les produits entre eux du rayon extérieur Re, de ladite quantité 2p et de la dérivée temporelle de la fréquence de rotation de la roue 10.
Dès lors, dans un mode préféré de mise en oeuvre, le rayon extérieur Re est calculé selon la formule :
Figure imgf000021_0001
Un tel calcul permet avantageusement de déterminer le rayon extérieur Re du pneumatique 13 avec une grande précision. Une telle précision résulte, d’une part, du mode de détermination de la variation de fréquence F’ lors de l’étape 300, et d’autre part du mode de détermination de la valeur d’accélération Vai lors de l’étape 500. En outre, il faut noter qu’un tel calcul ne nécessite aucune mesure directe de paramètres géométriques dudit pneumatique 13. Par conséquent, l’unité roue 11 détermine ledit rayon extérieur Re de manière autonome, ce qui contribue favorablement à simplifier l’électronique embarquée dans le véhicule en comparaison avec les solutions connues jusqu’à présent. De plus, la précision atteinte dans le calcul du rayon extérieur Re se répercute directement sur la précision avec laquelle l’état d’usure du pneumatique 13 est estimé. Il convient de noter que, jusqu’à présent, le procédé selon l’invention a été décrit de sorte que les étapes 100 à 500 sont exécutées une fois par cycle de roulage, voire éventuellement périodiquement au bout d’un nombre prédéterminé de cycles de roulage. Une telle mise en oeuvre n’est pas limitative. Ainsi, selon encore une autre alternative, une fois l’étape 100 d’acquisition réalisée, les étapes 200 à 500 sont itérées au cours du cycle de roulage considéré. Procéder de la sorte permet de mettre à jour plus régulièrement l’estimation du rayon extérieur Re. A cet effet, la détection d’extrema est par exemple mise en oeuvre pour plusieurs sous-fenêtres de la fenêtre temporelle W, le rayon extérieur Re étant alors estimé pour chacune desdites sous- fenêtres. Lesdites sous-fenêtres correspondent par exemple au glissement d’une première sous-fenêtre.
La figure 5 représente un organigramme d’un mode préféré de mise en oeuvre du procédé d’estimation de la figure 2, et dans lequel l’erreur de gain EG est déterminée préalablement à l’étape 100 d’acquisition. Par conséquent, dans ce mode préféré de mise en oeuvre, l’erreur de gain n’est pas fixée unitaire.
Il est connu que l’erreur de gain EG (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 variation de fréquence de rotation de la roue 10, d’accroitre la précision de la détermination de la composante longitudinale AL, et donc au final celle du rayon extérieur Re du pneumatique 13.
Tel qu’illustré par la figure 5, ladite erreur de gain EG est préférentiellement déterminée au cours d’une étape 50 antérieure à l’étape 100 d’acquisition. Par exemple, pour une fenêtre temporelle Wa antérieure à la fenêtre temporelle W, un signal d’accélération radiale Sa est acquis antérieurement au signai s, et une erreur de gain EG du capteur 14 d’accélération radiale est estimée suivant la formule :
EG = VG / QG,
où VG est représentatif d’une amplitude associée à au moins un extremum local de ce signal antérieur Sa, et QG 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 EG n’étant calculée que si une phase de régime stabilisé de ce signal antérieur Sa est détectée.
La condition visant une détermination de l’erreur de gain EG uniquement si une phase de régime stabilisé est détectée dans ladite fenêtre temporelle antérieure Wa est fondamentalement liée au fait que le profil dudit signal antérieur Sa est sinusoïdal lors d’une telle phase de régime stabilisé. Autrement dit, la composante longitudinale de l’accélération radiale est nulle.
Par exemple, une fois le signal antérieur Sa acquis, un signal temporel de phase cpa dit antérieur est déterminé selon une mise en oeuvre identique à celle décrite ci-avant pour le signal cp, par exemple par interpolation quadratique. Puis une comparaison entre la dérivée seconde de ce signal de phase antérieur cpa et une valeur prédéterminée e est effectuée, de sorte que si
|d2cpa/dt2| < e,
une phase de régime stabilisé est détectée.
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 du signal antérieur Sa est sinusoïdal, c’est-à- dire que la fréquence de rotation de la roue 10 est constante au cours de la fenêtre antérieure Wa. En effet, au regard par exemple de l’expression analytique de cpa dans le cas d’une interpolation quadratique, 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.
Le fait que l’erreur de gain EG associée à une fenêtre temporelle Wa soit calculée uniquement si une phase de régime stabilisé du signal Sa est détectée permet avantageusement de comparer une amplitude mesurée à une amplitude théorique dudit signal Sa.
Dans un exemple préféré de mise en oeuvre, l’amplitude VG correspond à l’amplitude entre deux extrema locaux consécutifs du signal Sa en phase de régime stabilisé, et QG vérifie :
QG = 2 x g x G,
où G est représentatif du gain d’un filtre appliqué au signal Sa pour réduire le bruit de mesure. Un tel gain G est une donnée connue et prédéterminée.
Autrement dit, il s’agit dans cet exemple de comparer VG, qui correspond à l’amplitude crête à crête du signal Sa, avec l’amplitude correspondante théoriquement attendue sur la base de la connaissance du gain G. L’expression analytique de QG est justifiée par le fait que, le signal Sa oscille autour de sa composante moyenne avec une amplitude comprise entre +g et -g, et modulée par le gain du filtre appliqué. Le fait que VG corresponde à une amplitude crête à crête est avantageux car VG dépend alors uniquement de l’erreur de gain.
Rien n’exclut cependant de calculer une erreur de gain EG avec d’autres valeurs de VG et QG. Par exemple, selon un autre exemple de mise en oeuvre, VG est représentatif d’une amplitude entre un extremum local du signal Sa et la composante moyenne dudit signal Sa. Dès lors, QG vérifie :
QG = g x G.
Il convient néanmoins de noter que dans cet autre exemple, l’amplitude VG dépend non seulement de l’erreur de gain mais aussi de la manière dont est déterminée la composante moyenne du signal Sa.
Rien n’exclut cependant, suivant une autre alternative de mise en oeuvre, par exemple lorsqu’aucune phase de régime stabilisé n’est détectée antérieurement à l’étape 100 de détection du procédé d’estimation, que l’erreur de gain EG du capteur 14 d’accélération radiale soit considérée comme unitaire. Considérer une erreur de gain EG 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 composante d’accélération longitudinale. Il n’en reste pas moins que, même en considérant une erreur de gain unitaire, la précision atteinte dans la détermination de la composante d’accélération longitudinale reste très satisfaisante.
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 d’estimation du rayon extérieur Re d’un pneumatique équipant une roue d’un véhicule automobile, ladite roue comportant un capteur d’accélération radiale, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
• une étape (100) d’acquisition par le capteur d’accélération radiale d’un signal S pendant une fenêtre temporelle W prédéterminée lorsque le véhicule est en mouvement suivant un régime non stabilisé,
• une étape (200) de détection d’au moins trois extrema locaux du signal S, et associés respectivement à des valeurs de phase ainsi qu’à des instants de détection,
• une étape (300) de détermination d’une variation de fréquence F’ de rotation de la roue du véhicule, pour la fenêtre temporelle W considérée, en fonction desdites valeurs de phase et desdits instants de détection,
• une étape (400) de détermination, pour au moins un instant de détection, d’un écart entre l’extremum local associé audit au moins un instant de détection et un signal de référence obtenu par suppression des oscillations du signal S, de sorte que ledit signal de référence soit représentatif de l’accélération centrale de la roue au cours de ladite fenêtre temporelle W,
• une étape (500) de détermination d’une valeur d’accélération longitudinale Vai du véhicule pour la fenêtre temporelle W considérée en fonction dudit au moins un écart,
• une étape (600) d’estimation dudit rayon extérieur Re en fonction de ladite valeur d’accélération longitudinale AL ainsi que de ladite variation de fréquence F’.
2. Procédé d’estimation selon la revendication 1 , dans lequel l’étape (300) de détermination de la variation de fréquence F’ comporte la détermination d’un signal temporel de phase f par interpolation quadratique des valeurs de phase respectives de trois extrema locaux, ladite variation de fréquence F’ étant déterminée par évaluation de la dérivée seconde dudit signal cp.
3. Procédé selon revendication 2, dans lequel les trois extrema locaux considérés dans la fenêtre temporelle W sont consécutifs.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le signal S acquis est échantillonné à une fréquence prédéterminée, et dans lequel, au cours de l’étape (400) de détermination des écarts, ledit signal de référence est obtenu par régression linéaire desdits échantillons du signal S.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une pluralité d’instants de détection sont considérés au cours de l’étape (400) de détermination d’écart, de sorte à obtenir une pluralité d’écarts respectivement associés auxdits instants de détection, ladite valeur d’accélération longitudinale Vai étant calculée selon la formule :
Figure imgf000027_0001
où DM est une quantité représentative d’une moyenne des valeurs absolues respectives desdits écarts, et g est l’accélération de la pesanteur.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel tous les instants de détection déterminés lors de l’étape (200) de détection sont considérés au cours de l’étape (400) de détermination des écarts.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, dans lequel la quantité DM est égale au rapport entre la moyenne arithmétique desdites valeurs absolues et une erreur de gain EG du capteur (14) d’accélération radiale, ladite erreur de gain EG ayant été déterminée préalablement à l’étape (100) d’acquisition au cours d’une phase de régime stabilisé du véhicule.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le rayon extérieur Re est calculé selon la formule :
Figure imgf000027_0002
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 d’estimation selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Véhicule automobile comportant une unité roue (11 ) selon la revendication 9.
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