Brevet FR2817037A1 — publié le 20020524

La présente invention a pour objet un procédé d'estimation du volume de carburant dans un réservoir de véhicule automobile. De nombreux dispositifs ont été proposés pour mesurer le niveau de carburant dans un réservoir de véhicule automobile. Ces dispositifs connus utilisent, d'une manière générale, des capteurs ou jauges de niveau délivrant un signal représentatif du niveau du carburant dans le réservoir. La demande de brevet français FR-A-2 746 500 décrit une jauge de niveau comportant un transducteur à ultrasons disposé au fond du réservoir. Ce transducteur émet des impulsions qui sont réfléchies par l'interface du liquide avec l'air. En mesurant le temps écoulé entre l'émission et la réception d'une impulsion et connaissant la vitesse du son dans le carburant, il est possible de calculer la hauteur du carburant dans le réservoir. Cependant, la vitesse du son varie en fonction de la densité du carburant, laquelle dépend notamment de la température, ce qui introduit une erreur dans les résultats. Afin de corriger cette erreur, le réservoir comporte des réflecteurs immergés dans le carburant, aptes à réfléchir les impulsions. Une comparaison entre les impulsions réfléchies respectivement par la surface du carburant et par les réflecteurs permet de calculer la hauteur du carburant dans le réservoir. La demande de brevet européen EP-A-0 927 877 décrit un capteur ou jauge de niveau comprenant une capacité électrique servant à la mesure et une capacité électrique servant de référence. La capacité servant à la mesure comporte deux armatures entre lesquelles le carburant peut descendre et monter, modifiant ainsi la permittivité entre les armatures. La capacité servant de référence est en permanence immergée dans le carburant et fournit une valeur de référence de la constante diélectrique du carburant. Un circuit électronique adapté détermine le niveau du carburant dans le réservoir. Il existe un besoin pour simplifier les dispositifs de mesure du niveau de carburant, tout en obtenant une erreur faible sur l'estimation du volume de carburant. La présente invention vise notamment à répondre à ce besoin. Elle y parvient grâce à un nouveau procédé d'estimation du volume de carburant d'un réservoir de véhicule automobile, dans lequel de manière connue en soi, on effectue une mesure du niveau du carburant dans le réservoir au moyen d'un capteur de niveau apte à délivrer un signal représentatif du niveau de carburant dans le réservoir, ce capteur de niveau constituant une première source d'informations, ce signal étant perturbé par un facteur d'échelle dépendant d'au moins une grandeur autre que le niveau de carburant, notamment la température, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on utilise n autres sources d'informations relatives à n grandeurs différentes autres que le niveau de carburant et permettant de rendre observable le facteur d'échelle et par le fait que l'on traite les résultats fournis par les (n + 1) sources d'informations de manière à estimer le facteur d'échelle, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1. Les informations fournies par lesdites n autres sources d'informations permettent de corriger dans une certaine mesure l'erreur présente dans le signal délivré par le capteur de niveau, ce qui permet d'obtenir la précision recherchée. Grâce à l'invention, on peut éviter d'avoir recours à un capteur servant de référence ou à des réflecteurs immergés, et la fabrication du réservoir s'en trouve simplifiée. L'invention présente encore l'avantage de permettre indifféremment l'utilisation de capteurs de niveau capacitifs, à ultrasons, à mesure de pression ou autres. De préférence, on utilise une seconde source d'informations apte à fournir une information relative au débit du carburant consommé par le véhicule. Ce débit de carburant consommé peut être donné par un calculateur associé au moteur du véhicule, par exemple. On profite ainsi, sans surcoût notable, d'une information déjà disponible ou aisément disponible sur le véhicule. Dans une mise en oeuvre particulière de l'invention, le facteur d'échelle est estimé en prenant comme hypothèse que le niveau de carburant mesuré est lié au niveau réel par une relation du type : Z= ( +fel +fe2 (T-To)). x +b z étant l'indication de niveau donnée par le capteur de niveau, x étant le niveau réel du carburant, fel étant la composante du facteur d'échelle indépendante de la température, fe2 étant la composante du facteur d'échelle dépendante de la température, T étant la température dans le réservoir, à proximité du capteur, To étant une température de référence, b étant un bruit de mesure. Le facteur d'échelle est alors déterminé par le biais de l'estimation d'un vecteur d'état ayant pour composantes le niveau du carburant, les grandeurs relatives aux n autres sources d'informations et le facteur d'échelle, au moyen d'un algorithme faisant intervenir les estimateurs du maximum de vraisemblance, du minimum de variance, du maximum a posteriori ou tout processus bayésien, par exemple. Dans une mise en oeuvre particulière de l'invention, on utilise un filtre de Kalman pour estimer le vecteur d'état précité. L'invention a encore pour objet un dispositif d'estimation du volume de carburant dans un réservoir à carburant de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comporte : - un capteur de niveau apte à délivrer un signal représentatif du niveau du carburant dans le réservoir, ce capteur de niveau constituant une première source d'informations, ce signal étant perturbé par un facteur d'échelle dépendant d'au moins une grandeur autre que le niveau de carburant, - n sources d'informations aptes à délivrer chacune un signal représentatif d'une grandeur autre que le niveau de carburant, notamment une source d'informations apte à délivrer un signal représentatif du débit de carburant consommé par le véhicule, et - une unité de traitement agencée pour combiner les signaux délivrés par les (n + 1) sources d'informations de manière à estimer le facteur d'échelle et corriger le signal délivré par le capteur de niveau, et obtenir ainsi une indication sur le volume de carburant plus proche de la réalité. L'une des sources d'informations peut être située au niveau du moteur du véhicule, par exemple, et être constituée par exemple par un calculateur associé au moteur, délivrant une information relative au débit de carburant consommé par le moteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de l'invention, et à l'examen du schéma annexé. On a représenté sur le dessin, de manière très schématique, un dispositif d'estimation 1 du volume de carburant dans un réservoir de véhicule automobile. Ce dispositif 1 comprend un capteur de niveau 2 de tout type connu en soi, constituant une première source d'informations, apte à délivrer un signal représentatif du niveau de carburant dans le réservoir, une deuxième source d'informations 3 apte à délivrer une information relative au débit de carburant consommé par le moteur et une unité de traitement 4. Le capteur de niveau 2 peut par exemple comporter de manière connue en soi une capacité, un potentiomètre ou un transducteur à ultrasons. La deuxième source d'informations 3 peut être par exemple présente au niveau du moteur et l'information relative à la quantité de carburant consommée délivrée par le calculateur associé au moteur. Le capteur de niveau 2 délivre un signal entaché d'une certaine erreur, liée en partie aux dispersions sur les caractéristiques du carburant et aux variations des paramètres d'environnement du réservoir, notamment la température. La température joue un rôle important puisque notamment les propriétés électriques du carburant, sa densité ou la pression dans le réservoir dépendent de la température. Dans l'exemple décrit, on suppose que le signal délivré par le capteur de niveau 2 est lié au niveau réel par une relation du type : z = (1 + fel + fe2 (T-To)). x + b z étant l'indication de niveau donnée par le capteur de niveau 2, x étant le niveau réel de carburant, fel étant la composante du facteur d'échelle indépendante de la température, fe2 étant la composante du facteur d'échelle dépendante de la température, T étant la température dans le réservoir, à proximité du capteur, To étant une température de référence, b étant un bruit de mesure. Le facteur d'échelle et le bruit de mesure caractérisent l'erreur sur l'indication de niveau délivrée par le capteur de niveau 2. Le signal délivré par le capteur de niveau 2 et l'information de débit sont envoyés à l'unité de traitement 4, laquelle estime, sur la base d'une hybridation des mesures, le facteur d'échelle et le volume réel de carburant. On suppose le système régi par deux équations. La première équation décrit l'évolution dans le temps du système et permet théoriquement de connaître l'état du système à tout instant. Cette équation d'évolution est de la forme : dx/dt = F. x + v x est le vecteur d'état, l'état d'un système étant l'ensemble des variables décrivant entièrement le passé du système, ces variables étant rassemblées dans un vecteur, F est la matrice d'évolution du système, v est un bruit de mesure supposé blanc, gaussien et centré. La seconde équation est une équation d'observation, liant le vecteur d'état à un vecteur de mesures. Elle est de la forme : z = G. x + w z étant le vecteur de mesures, G la matrice d'observation, w un bruit de mesure supposé blanc, gaussien et centré. Dans l'exemple décrit, le vecteur de mesures z est un vecteur à deux dimensions, ayant pour composantes le signal délivré par le capteur de niveau 2 et l'information de débit. Le vecteur d'état x a pour composantes le volume de carburant, le débit de carburant consommé et le facteur d'échelle. L'unité de traitement 4 estime le volume réel du carburant au moyen d'un algorithme adapté. L'homme du métier comprendra que l'information de débit permet de rendre le facteur d'échelle observable, et donc d'estimer le volume réel de carburant. L'estimation du volume, du débit et du facteur d'échelle est effectuée dans l'exemple décrit au moyen d'un filtre de Kalman. Ce dernier est l'estimateur du minimum de variance et fournit une estimation du vecteur d'état x à chaque instant, par la résolution d'un ensemble d'équations récurrentes, en minimisant le critère d'écart quadratique suivant : x étant le vecteur d'état, x'étant le vecteur d'état estimé. L'algorithme utilisé permet d'obtenir une valeur corrigée du volume de carburant, à partir de la connaissance du débit de carburant consommé par le moteur et du niveau mesuré au moyen du capteur de niveau 2. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de mise en oeuvre qui vient d'être décrit. On peut notamment substituer au filtre de Kalman d'autres techniques d'estimation, par exemple tout processus Bayésien. On peut également choisir pour la grandeur faisant l'objet de la source d'informations 3 une grandeur différente du débit du carburant consommé par le moteur. On peut encore faire une hybridation d'un nombre n > 2 de mesures différentes. REVENDICATIONS 1. Procédé d'estimation du volume de carburant dans un réservoir de véhicule automobile, dans lequel on effectue une mesure du niveau du carburant dans le réservoir au moyen d'un capteur de niveau (2) apte à délivrer un signal représentatif du niveau de carburant dans le réservoir, ce capteur de niveau constituant une première source d'informations, ce signal étant perturbé par un facteur d'échelle dépendant d'au moins une grandeur autre que le niveau de carburant, notamment la température (T), ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on utilise n autres sources d'informations relatives à n grandeurs différentes autres que le niveau de carburant et permettant de rendre observable le facteur d'échelle et par le fait que l'on traite les résultats fournis par les (n + 1) sources d'informations de manière à estimer le facteur d'échelle, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'on utilise une seconde source d'informations apte à fournir une information relative au débit du carburant consommé par le véhicule. 3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le débit de carburant consommé est donné par un calculateur associé au moteur du véhicule. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on estime le facteur d'échelle en prenant comme hypothèse que le niveau de carburant mesuré est lié au niveau réel par une relation du type : z = (1 + fel + fe2 (T-To)). x + b z étant l'indication de niveau donnée par le capteur de niveau, x étant le niveau réel du carburant, fel étant la composante du facteur d'échelle indépendante de la température, fez étant la composante du facteur d'échelle dépendante de la température, T étant la température dans le réservoir, à proximité du capteur, To étant une température de référence, b étant un bruit de mesure. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on estime un vecteur d'état ayant pour composantes le niveau du carburant, les grandeurs relatives aux n autres sources d'informations et le facteur d'échelle, au moyen d'un algorithme faisant intervenir les estimateurs du maximum de vraisemblance, du minimum de variance, du maximum a posteriori, ou un processus bayésien. 6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'on estime ledit vecteur d'état au moyen du filtre de Kalman. 7. Dispositif d'estimation (1) du volume de carburant dans un réservoir à carburant de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comporte : - un capteur de niveau (2) apte à délivrer un signal représentatif du niveau de carburant dans le réservoir, ce capteur constituant une première source d'informations, ce signal étant perturbé par un facteur d'échelle dépendant au moins d'une grandeur autre que le niveau de carburant, - n sources d'informations aptes à délivrer chacune un signal représentatif d'une grandeur autre que le niveau de carburant, notamment une source d'informations apte à délivrer un signal représentatif du débit de carburant consommé par le véhicule, et - une unité de traitement (4) agencée pour combiner les signaux délivrés par les (n + 1) sources d'informations de manière à estimer le facteur d'échelle et corriger le signal délivré par le capteur de niveau, obtenant ainsi une indication sur le volume de carburant plus proche de la réalité. 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'une des sources d'informations délivre une information relative au débit de carburant consommé par le moteur.