Brevet FR2868843A1 — publié le 20051014

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de détermination de l'accélération longitudinale, latérale et angulaire d'un véhicule automobile. Plus particulièrement il s'agit de déterminer les composantes du vecteur accélération pour des systèmes de contrôle de la stabilité et / du freinage d'un véhicule automobile. Les véhicules automobiles actuellement commercialisés mettent en oeuvre de plus en plus de dispositifs électroniques reliés à une pluralité de capteurs, leur permettant de suivre en permanence le comportement réel du véhicule. Ces capteurs sont de tous types et suivent par exemple l'évolution de paramètres moteur (capteur d'arbre à came, sonde lambda...) mais aussi de paramètres liés à la dynamique du véhicule (capteur d'accélération, de vitesse, de positionnement...). Dans le cadre des systèmes d'anti-blocage de roue, d'anti-patinage, de contrôle de la stabilité etc... il est utile de connaître l'accélération du véhicule selon trois axes, à savoir deux axes perpendiculaires se trouvant dans le plan du véhicule et un troisième axe perpendiculaire aux deux premiers. A cet effet il est connu de munir le véhicule de deux capteurs d'accélération linéaires (pour déterminer les accélérations longitudinale et latérale) et d'un capteur d'accélération angulaire (encore appelé gyroscope) pour déterminer l'accélération angulaire. Ce type de dispositif fonctionne correctement mais présente un coût non négligeable, notamment du à la présence du capteur d'accélération angulaire. Le but de la présente invention est de réaliser une mesure des composantes de l'accélération longitudinale, latérale et angulaire en réduisant le 25 coût des capteurs nécessaires à cette mesure. A cet effet la présente invention concerne un dispositif de détermination de l'accélération longitudinale, latérale et angulaire d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - une pluralité de capteurs d'accélérations, linéaires, sensiblement 30 identiques, placés tangentiellement à des cercles de rayon prédéterminés. Ainsi la disposition des capteurs selon une configuration géométrique donnée permet de calculer la valeur des accélérations, longitudinale, latérale et angulaire à partir des valeurs mesurées par les capteurs. Ces capteurs ne donnent pas directement les accélérations recherchées mais permettent par un calcul relativement simple de retrouver ces valeurs. Tout l'intérêt de l'invention réside dans le fait que les capteurs utilisés sont tous sensiblement identiques et peu onéreux. Grâce à la présente invention il est possible de réaliser avec des accéléromètres linéaires, disposés selon une configuration déterminée, la même mesure que ce qui nécessitait traditionnellement deux accéléromètres linéaires et un gyroscope. De manière préférentielle, on utilise trois capteurs linéaires placés à 120 (régulièrement espacés) le long d'un même cercle. Cette configuration permet de simplifier les calculs des équations trigonométriques pour déterminer les valeurs d'accélérations recherchées et également de minimiser les imprécisions de mesures de chacun des capteurs. Avantageusement la présente invention permet de réduire le coût global du système de détermination de l'accélération longitudinale, latérale et angulaire d'un véhicule. De manière avantageuse le dispositif selon l'invention est associé à un circuit de calcul adapté pour extraire les valeurs de l'accélération longitudinale, latérale et angulaire à partir des mesures effectuées par les trois capteurs. Ce circuit de calcul peut être analogique ou numérique, et être avantageusement celui déjà présent dans un dispositif d'anti-patinage, ou d'antiblocage des roues ou de contrôle de stabilité... L'invention s'étend également à un procédé mettant en oeuvre un tel dispositif. D'autres objets, avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui suit, à titre d'exemple non limitatif et en référence à la figure 1 unique, représentant de manière schématique le dispositif selon l'invention. Dans l'exemple représenté à la figure 1, trois capteurs d'accélération linéaire A, B et C sont disposés dans un véhicule en mouvement et sont régulièrement espacés le long d'un cercle de rayon r. L'écartement entre ces capteurs est donc de 120 . Ces trois capteurs sont sensiblement identiques. Ainsi les mesures qu'ils donnent sont entachés de la même erreur et peuvent être directement comparées. Un calcul mathématique permet d'extraire des trois signaux VA, VB, VC issus des capteurs A, B et C les composantes Ax, Ay de l'accélération sur l'axe 5 des X et des Y ainsi que l'accélération angulaire AR. En effet on a: pour l'axe X: Ax = * x (Vc VB pour l'axe Y: A,, =3 VB V,) , et pour l'accélération angulaire: AR = 1 x(VA+VB+V,) 3xr avec - VA, VB, Vc les valeurs du signal en sortie des capteurs A, B et C et - r rayon du cercle sur lequel sont placés les capteurs A, B, C. La disposition des accéléromètres en arc de cercle, dans le véhicule en mouvement, permet de retrouver par le calcul de manière relativement aisée chacune des composantes de l'accélération sans avoir à utiliser des capteurs spécifiques selon chacune des directions. Bien entendu, ces capteurs sont intégrés dans un même dispositif 20 assurant leur positionnement rigoureux. On notera que les capteurs utilisés sont de type relativement courant et sont peu onéreux. II est nécessaire que ces capteurs soient sensiblement identiques au niveau de leurs caractéristiques techniques afin de pouvoir comparer directement leur signal de sortie. Bien entendu, si cela n'était pas le cas, des coefficients de correction pourraient être calculés et appliqués à chaque signal de sortie. Il est à noter que la configuration décrite avec trois capteurs placés sur un même cercle à 120 permet également de minimiser les imprécisions de mesures de chaque capteurs. On notera que le calcul permettant de retrouver les composantes Ax, Ay et AR de l'accélération peut-être effectué numériquement ou analogiquement par un circuit de calcul. Ce circuit de calcul peut être intégré dans le dispositif de détermination selon l'invention ou appartenir à un système d'anti-blocage des roues et/ou d'anti-patinage et/ou de contrôle de stabilité... associé au dispositif selon l'invention. La présente invention concerne également un procédé de détermination de l'accélération longitudinale Ax, latérale Ay et angulaire AR d'un véhicule automobile mettant en oeuvre le dispositif ci-dessus décrit. Ce procédé consiste notamment à : - extraire la valeur de l'accélération longitudinale Ax, latérale Ay, et 10 angulaire AR en fonction des valeurs de sorties (VA, VB, Vc,... V,) d'une pluralité d'accéléromètres linéaires (A, B, C...I). Dans le cas où trois capteurs sont utilisés et disposés régulièrement sur un même cercle, cette extraction est effectuée en appliquant les formules suivantes: Ax=-x(Vc-VR), A, =3x(2xVA-VR- AR = 1 x (VA + VB + Vc 3xr avec VA, B, c = valeurs en sortie du capteur A, B, C et, - r = rayon du cercle sur lequel sont placés les capteurs A, B, C. Il est à noter que la pluralité de capteurs peut ne pas être disposée le long de cercles de même centre mais être tout simplement non alignée. Dans ce cas le calcul des différentes accélérations recherchées est plus complexe car il existe un certain couplage entre les différentes mesures. Néanmoins cette disposition non alignée est également possible. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation ci dessus décrit, mais englobe toute variante à la portée de l'homme du métier. Ainsi un nombre de capteurs supérieur à trois peut être utilisé. De même si la disposition des capteurs de manière régulière sur un cercle est une solution qui simplifie les équations de calcul, ces capteurs peuvent néanmoins être disposés de manière angulaire quelconque soit le long d'un même cercle, soit le long de différents cercles. En fait pour toute configuration géométrique donnée, il est possible d'exprimer les combinaisons permettant d'extraire les accélérations longitudinale Ax, latérale Ay et angulaire AR. Lorsqu'on utilise une configuration géométrique différente de celle décrite (avec trois capteurs) il est important cependant que les capteurs soient placés de manière tangentielle. Revendications 1] Dispositif de détermination de l'accélération longitudinale Ax, latérale Ay et angulaire AR d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - une pluralité de capteurs d'accélération linéaire disposés tangentiellement à des cercles de rayons prédéterminés. 2] Dispositif de détermination de l'accélération selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise trois capteurs linéaires (A, B, C) sensiblement identiques. 3] Dispositif de détermination de l'accélération selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dits capteurs sont placés à 120 les uns des autres sur 10 un cercle de rayon r. 4] Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à un circuit de calcul adapté pour extraire les valeurs de l'accélération longitudinale Ax, latérale Ay et angulaire AR à partir des mesures effectuées par les capteurs. 5] Procédé de détermination de l'accélération longitudinale Ax, latérale Ay et angulaire AR d'un véhicule automobile mettant en oeuvre le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à : - extraire la valeur de l'accélération longitudinale Ax, latérale Ay, et angulaire AR en fonction des valeurs de sorties (VA, VB, VC, ... V;) d'une pluralité d'accéléromètres linéaires disposés selon une configuration prédéterminée. 6] Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que la valeur de chaque accélération est (lorsque l'on utilise trois accéléromètres régulièrement répartis sur un cercle de rayon r): AX = -r x (V. - VB), A, =3x(2xVA-VR-V(.), et AR= 1 x (VA + VR + Vc 3xr avec - VA, B, C = valeurs en sortie du capteur A, B, C et, - r = rayon du cercle sur lequel sont placés les capteurs A, B, C.