Brevet FR2881257A1 — publié le 20060728

L'invention concerne un procédé et un dispositif de localisation de la position d'une roue de véhicule. De plus en plus de véhicules automobiles possèdent, à des fins de sécurité, des systèmes de surveillance comportant des capteurs montés sur chacune des roues du véhicule, dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression ou température des pneumatiques équipant ces roues, et destinés à informer le conducteur de toute variation anormale du paramètre mesuré. Ces systèmes de surveillance sont classiquement dotés, d'une part d'un capteur monté sur chacune des roues du véhicule et comportant un microprocesseur et un émetteur radiofréquence (ou émetteur RF), et, d'autre part d'une unité centrale de réception des signaux émis par les émetteurs, comportant un calculateur intégrant un récepteur radiofréquence (ou récepteur RF) connecté à une antenne. Un des problèmes majeurs que nécessitent de résoudre de tels systèmes de surveillance réside dans l'obligation de devoir associer à chaque signal reçu par le récepteur, une information concernant la localisation du capteur à l'origine de ce signal, cette obligation perdurant pendant la durée de vie du véhicule, c'est à dire devant être respectée même après des changements de roues ou plus simplement des inversions cle la position de ces roues. A l'heure actuelle, une première méthode de localisation consiste à utiliser trois antennes basse fréquence positionnées chacune à proximité d'une des roues du véhicule, et à effectuer une procédure de localisation consistant à exciter successivement chacune de ces trois antennes par l'émission d'un champ magnétique basse fréquence. Selon cette procédure, le capteur monté sur la roue située à proximité de l'antenne excitée commande, en réponse et à destination de l'unité centrale, l'émission d'un signal basse fréquence comportant un code d'identification du dit capteur, et cette unité centrale associe une position sur le véhicule (avant droit, avant gauche, arrière droit, arrière gauche) à chacun de ces codes d'identification. Ainsi, l'excitation successive des trois antennes conduit à la localisation des trois capteurs montés sur les roues jouxtant ces antennes, et par déduction, à la localisation du quatrième capteur. Le principal avantage d'un tel procédé réside dans le fait que la procédure de localisation est très rapide et conduit à une localisation quasi-instantanée suite au démarrage du véhiculle. Par contre, cette solution impose d'équiper le véhicule de trois antennes avec toutes les sujétions afférentes: câbles de connexion, amplificateurs de commande..., de sorte qu'elle s'avère coûteuse. Afin de limiter le coût requis par la procédure de localisation, une seconde solution mise en oeuvre actuellement consiste, en premier lieu, à réduire à deux le nombre d'antennes, et à positionner ces deux antennes à proximité des deux roues avant, de façon à permettre de localiser les dites deux roues avant, et de différencier ces dernières des deux roues arrière. Cette seconde solution combine, en outre, à l'utilisation des deux antennes, une technique basée sur une méthode statistique consistant à comparer les accélérations des roues en virage, pour discriminer les roues gauches des roues droites. Du fait de la suppression d'une antenne, cette seconde solution s'avère, tel que précité, moins onéreuse que celle précédemment décrite. Toutefois, cette économie est réalisée au détriment de la rapidité de la procédure de localisation qui s'avère, selon cette seconde solution, relativement longue du fait qu'un temps de roulage conséquent est requis pour réaliser la discrimination gauche/droite. La présente invention vise à pallier les inconvénients des techniques actuelles du type précité de localisation des roues d'un véhicule, et a pour principal objectif de fournir un procédé de localisation très performant en terme de réactivité, nécessitant, en vue de sa mise en oeuvre, un matériel d'un prix de revient dérisoire par rapport à cellui du matériel requis par les méthodes actuelles A cet effet, l'invention vise, en premier lieu, un procédé de localisation de la position d'une roue d'un véhicule, selon lequel: - on équipe la roue d'un capteur magnétique, et le véhicule d'au moins un aimant fixe par rapport à la dite roue, chaque aimant étant positionné et présentant une puissance prédéterminée adaptée pour générer un champ magnétique couvrant une zone traversée par le capteur magnétique lors de la rotation de la roue, - et, lors des déplacements du véhicule: É on mesure un signal aux bornes du capteur magnétique de façon à délivrer, lors de chaque tour de roue un signal représentatif des variations des valeurs du champ magnétique détectées par le dit capteur magnétique, É on identifie le signal délivré, et on en déduit une information de position de la roue. Le principe à la base de l'invention a donc été d'équiper chaque roue à localiser d'un véhicule d'un simple capteur magnétique adapté pour détecter, lors de chaque tour de roue, un champ magnétique présentant ponctuellement au moins un pic correspondant au passage du dit capteur dans la zone d'influence du champ magnétique généré par au moins un aimant fixe. De ce fait, le signal en sortie de chaque capteur magnétique 15 présente également au moins un pic lors de chaque tour de roue, et l'identification de ce signal peut être aisément effectuée. Selon ce principe, l'invention conduit à une localisation très rapide de la position des roues d'un véhicule, obtenue, en effet, après quelques tours de roue. De plus, le prix de revient global (coût et installation) d'un capteur magnétique et d'un aimant est très faible et notamment très inférieur à celui d'une antenne. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux visant à garantir la viabilité du procédé selon l'invention, on procède à un filtrage du signal délivré par chaque capteur magnétique, de façon à extraire le signal utile du bruit magnétique. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux destiné à des véhicules comportant un système de répartition de freinage apte à fournir une information sur la vitesse de rotation de chaque roue: - on mesure la fréquence d'apparition de chaque 30 variation de la valeur du champ magnétique détectée par chaque capteur magnétique, - et on valide le signal mesuré uniquement lors d'une corrélation entre la dite fréquence mesurée et l'information de vitesse de rotation fournie par le système de répartition de freinage. Cette procédure équivaut à une étape de vérification de la validité des signaux délivrés en sortie des capteurs magnétiques, basée sur l'utilisation des informations sur les vitesses de rotation des différentes roues fournies par le système de répartition de freinage. Par ailleurs, on canalise avantageusement le champ magnétique en direction de chaque capteur magnétique au moyen d'un concentrateur de champ magnétique accolé au dit capteur magnétique. Le procédé de localisation selon l'invention peut être mis en oeuvre en vue de la détermination de la position droite/gauche d'une roue de véhicule; dans cette hypothèse, on équipe avantageusement le véhicule d'aimants fixes positionnés en regard de deux roues situées d'un même côté, droit ou gauche du dit véhicule. De même, le procédé de localisation selon l'invention peut être mis en oeuvre en vue de la détermination de la position avant/arrière d'une roue de véhicule; dans cette hypothèse, on équipe avantageusement le véhicule d'aimants fixes positionnés en regard soit des deux roues arrière soit des deux roues avant du dit véhicule. Le procédé de localisation selon l'invention est toutefois plus particulièrement adapté pour permettre de déterminer la position exacte d'une roue de véhicule, et, à cet effet, on équipe avantageusement le véhicule d'aimants fixes positionnés en regard de trois des quatre roues du dit véhicule. En outre, selon une première variante de mise en oeuvre, la détermination de la position exacte des roues est obtenue en disposant un aimant en regard de chacune des trois roues, les dits aimants présentant des intensités magnétiques de valeurs différentes d'un aimant par rapport aux deux autres. Selon une seconde variante de mise en oeuvre, la détermination de la position exacte des roues est obtenue en disposant, en regard de chacune des trois roues, un nombre d'aimants différent d'une roue par rapport aux deux autres, les aimants disposés en regard d'une rnême roue étant décalés angulairement les uns par rapport aux autres autour de l'axe de rotation de la dite roue. L'invention s'étend à un dispositif de localisation de la position d'une roue d'un véhicule, comprenant: É monté sur la roue, un capteur magnétique, et, monté sur le véhicule, au moins un aimant fixe par rapport à la roue, chaque aimant étant positionné et présentant une puissance prédéterminée adaptée pour générer un champ magnétique couvrant une zone traversée par le capteur magnétique lors de la rotation de la roue. É des moyens de traitement d'un signal aux bornes du capteur magnétique adaptés pour délivrer, lors de chaque tour de roue, un signal représentatif des variations des valeurs du champ magnétique détectées par le dit capteur magnétique, É et une unité de calcul programmée pour identifier le signal délivré et pour en déduire une inforrnation de position de la roue. De plus, ce diispositif de localisation comprend avantageusement des aimants fixes positionnés en regard de trois des quatre roues du véhicule. Dans ce cas, en outre, et selon une première variante de réalisation avantageuse, le dispositif de localisation comprend un aimant en regard de chacune des trois roues, les dits aimants présentant des intensités magnétiques de valeurs différentes d'un aimant par rapport aux deux autres. Selon une seconde variante avantageuse de réalisation,le dispositif de localisation comprend, en regard de chacune des trois roues, un nombre d'aimants différent d'une roue par rapport aux deux autres, les aimants disposés en regard d'une même roue étant décalés angulairement les uns par rapport aux autres autour de l'axe de rotation de la dite roue. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemples non limitatifs deux modes de réalisation préférentiels. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue en perspective partielle et schématique d'une roue d'un véhicule équipé d'un dispositif de localisation selon l'invention, - la figure 2 est un schéma synoptique fonctionnel de l'électronique de traitement de ce dispositif de localisation montée sur chaque roue, - la figure 3 est une vue de dessous schématique d'un véhicule doté d'un système de surveillance associé à un dispositif selon l'invention de localisation des roues du dit véhicule, et la figure 4 est une vue latérale schématique d'une roue d'un véhicule équipée d'une variante de dispositif de localisation selon l'invention Le dispositif de localisation selon l'invention représenté à titre d'exemple à la figure 1 est destiné à la localisation de la position d'une roue d'un véhicule. Ce dispositif de localisation est plus spécifiquement destiné à être installé sur des véhicules dotés d'un système de surveillance tel que celui, représenté sur la figure 3, équipant un véhicule 1 muni de quatre roues chaussées classiquement d'un pneumatique: deux roues avant 2, 3 et deux roues arrière 4, 5. De tels systèmes de surveillance comportent classiquement, en premier lieu, associé à chaque roue 2-5, un boîtier électronique, tel que 6, par exemple solidarisé sur la jante de la dite roue, de façon à être positionné à l'intérieur de l'enveloppe du pneumatique. Chacun de ces boîtiers électroniques 6 intègre par exemple un capteur dédié à la mesure de paramètres, tels que pression et/ou température du pneumatique, connecté à un microprocesseur 7 possédant un code d'identification du dit capteur, et relié à un émetteur RF connecté à une antenne 8 haute fréquence. Le système de surveillance cornprend, également, un calculateur centralisé ou unité centrale 9 comportant un microprocesseur et intégrant un récepteur RF apte à recevoir les signaux émis par chacun des quatre boîtiers électroniques 6, et connecté, à cet effet, à une antenne 10. De façon usuelle, un tel système de surveillance et notamment son unité centrale 9 sont conçus de façon à informer le conducteur de toute variation anormale des paramètres mesurés par les capteurs associés aux roues 2-5. Le véhicule 1 représenté à la figure 1 est également équipé d'un système de répartition de freinage 11 du type par exemple connu sous l'appellation ABS . Associés aux systèmes de surveillance ci-dessus décrits, les dispositifs de localisation selon l'invention ont pour fonction de permettre d'associer à chaque signal reçu par le récepteur 10 de l'unité centrale 9, une information concernant la localisation du boîtier électronique 6 à l'origine de ce signal. A cet effet, et en premier lieu, les dispositifs de localisation 12, 13, 14 équipent trois 2-4 des quatre roues 2-5 du véhicule 1, et sont adaptés pour délivrer vers l'unité centrale 9 des signaux spécifiques différents d'une roue par rapport aux deux autres, permettant la localisation de chacune de ces trois roues 2-4. De façon usuelle, la localisation de la quatrième roue 5 s'obtient quant à elle par déduction, une fois les trois premières roues 2-4 localisées. Pour chacune des trois roues 2-4, le dispositif de localisation selon l'invention comprend, en premier lieu et tel que représenté aux figures 1 et 3, un aimant permanent ou électromagnétique, respectivement 12, 13, 14 fixé sur la carrosserie du véhicule 1 au niveau des passages de roues 1 a. Ces aimants 12-14 sont positionnés de façon à être axés dans le plan de symétrie vertical (sur l'exemple représenté) du passage de roue 1 a correspondant (plan vertical passant également par l'axe de rotation de la roue). En variante le positionnement des aimants 12-14 pourrait être réalisé en tout point approprié du passage de roue. De plus, ils présentent une puissance adaptée pour générer 20 un champ magnétique couvrant une zone traversée par le boîtier électronique 6 lors de la rotation de la roue. Enfin, ces trois aimants 12-14 présentent des puissances et donc des niveaux de champ différents. De plus, le dispositif de localisation selon l'invention comprend, intégrés dans chaque boîtier électronique 6 monté sur une roue 2-4: - un capteur magnétique 15 consistant en un capteur à effet Hall ou tout autre type de capteur magnétique, tel que par exemple bobine ferrite, bobine plate..., adapté pour que la tension en sortie du dit capteur soit classiquement proportionnelle au champ magnétique global régnant autour de ce capteur 15, - un concentrateur de champ magnétique 16 accolé au capteur magnétique 15 et adapté pour canalise le champ magnétique en direction du dit capteur magnétique, - et un filtre passe-bas 17 adapté pour permettre de délivrer vers le microprocesseur 7 un signal utile exempt de bruit magnétique. Selon le principe de l'invention, chaque capteur magnétique 15 détecte, lors de chaque tour de la roue 2-4 sur laquelle il est monté, un champ magnétique présentant ponctuellement un pic correspondant au passage du dit capteur dans la zone d'influence du champ magnétique généré par l'aimant 12-14. De ce fait, le signal en sortie de chaque capteur magnétique 15 présente également un pic lors de chaque tour de roue 24. De plus, les trois aimants 12-14 présentant des puissances différentes, les amplitudes des trois pics différent les unes des autres, de sorte qu'il est aisément possible d'identifier la position de chaque roue 2-4 en générant au niveau de chaque microprocesseur 7, et en transmettant vers l'unité centrale 9, des codes différents correspondant chacun à un niveau de pic et donc à un aimant 12-14. Par ailleurs, le signal en sortie de chaque capteur magnétique 15 étant généralement forternent pollué par le bruit magnétique, tel que représenté à la figure 2, ce signal est filtré au moyen du filtre passe- bas 17 adapté pour extraire le signal utile du dit bruit magnétique. A cet effet, ce filtre passe-bas 17 doit présenter une fréquence de coupure calculée en fonction de l'environnement; à titre d'exemple, une fréquence de coupure comprise entre 100 Hz et 100 kHz permet de s'affranchir du bruit magnétique généré par les différents hacheurs de courant et générateurs basse fréquence 125 kHz tout en permettant de recevoir le signal vu par les capteurs magnétiques jusqu'à cette fréquence de coupure. II est par ailleurs à noter que les filtres passe-bas 17 peuvent 25 être remplacés par des filtres passe-bande si des conditions de filtrage plus sévères s'avèrent nécessaires. Outre cette filtration, l'invention prévoit également une étape de vérification de la validité des signaux délivrés vers l'unité centrale 9, basée sur l'utilisation des informations sur les vitesses de rotation des différentes roues 2-4 fournies par le système de répartition de freinage ABS 11. Cette vérification consiste à : - mesurer la fréquence d'apparition de chaque variation ou pic de la valeur du champ magnétique détectée par chaque capteur magnétique 15, - et à valider le signal mesuré uniquement lors d'une corrélation entre la dite fréquence mesurée et l'information de vitesse de rotation fournie par le système de répartition de freinage ABS 11. La figure 4 vise une variante de réalisation de dispositifs de localisation conformes à l'invention selon laquelle: - chaque roue 2' du véhicule 1' est équipée d'un boîtier électronique 6' identique au boîtier électronique 6 ci-dessus décrit, - chaque passage de roue l'a est équipé d' un nombre d'aimants différent d'une roue par rapport aux deux autres, les aimants 18-20 disposés en regard d'une même roue 2' étant décalés angulairement les uns par rapport aux autres autour de l'axe de rotation de la dite roue. Ainsi sur la figure 4, le passage de roue l'a est équipé de trois aimants 18-20 uniformément répartis et espacés angulairement de 90 les uns par rapport aux autres. Selon ce principe, un autre passage de roue peut comporter deux aimants espacés de 180 , et le troisième passage de roue comporter un seul aimant disposé tel que représenté sur la figure 1. Tous les principes de l'invention ci-dessus décrits peuvent être appliqués à cette variante de réalisation, et notamment la vérification de la corrélation des signaux délivrés vers l'unité centrale 9 avec les informations de vitesse fournies par le système ABS . Le dispositif selon l'invention décrit ci-dessus permet donc, moyennant simplement, d'une part d'intégrer un simple capteur magnétique 15 (qui est bien souvent déjà présent dans le boîtier 6) de faible coût dans chaque boîtier électronique 6 embarqué sur une roue 2-5 de véhicule 1, et d'autre part de fixer un simple aimant sur le dit véhicule, de localiser très rapidement et de façon fiable, après quelques tours de roue, la position de la dite roue. 1 C- REVENDICATIONS 1/ Procédé de localisation de la position d'une roue (2-5) d'un véhicule (1), caractérisé en ce qu'il consiste: - à équiper la roue (2-5) d'un capteur magnétique (15), et le véhicule (1) d'au moins un aimant (12-14; 18-20) fixe par rapport à la dite roue, chaque aimant (12-14; 18-20) étant positionné et présentant une puissance prédéterminée adaptée pour générer un champ magnétique couvrant une zone traversée par le capteur magnétique (15) lors de la rotation de la roue, - et, lors des déplacements du véhicule (1) : É à mesurer un signal aux bornes du capteur magnétique (15) de façon à délivrer, lors de chaque tour de roue (2-5), un signal représentatif des variations des valeurs du champ magnétique détectées par le dit capteur magnétique, É et à identifier le signal délivré, et à en déduire une information de position de la roue (2- 5). 2/ Procédé de localisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on procède à un filtrage du signal délivré par chaque capteur magnétique (15), de façon à extraire le signal utile du bruit magnétique. 3/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 ou 2, destiné aux véhicules (1) comportant un système de répartition de freinage (11) apte à fournir une information sur la vitesse de rotation de chaque roue (2-5), le dit procédé étant caractérisé en ce que l'on mesure la fréquence d'apparition de chaque variation de la valeur du champ magnétique détectée par chaque capteur magnétique (15), et en ce que l'on valide le signal mesuré uniquement lors d'une corrélation entre la dite fréquence mesurée et l'information de vitesse de rotation fournie par le système de répartition de freinage (11). 4/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'on canalise le champ magnétique en direction de chaque capteur magnétique (15), au moyen d'un concentrateur de champ magnétique (16) accolé au dit capteur magnétique. 5/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on équipe le véhicule (1) d'aimants fixes positionnés en regard de deux roues (2-4, 3-5) situées soit d'un même côté, droit ou gauche du dit véhicule, soit à l'arrière (4-5) soit à l'avant (2-3) du dit véhicule. 6/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on équipe le véhicule (1) d'aimants fixes (12-14) positionnés en regard de trois (2-4) des quatre roues (2-5) du dit véhicule. 7/ Procédé de localisation selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'on dispose un aimant (12-14) en regard de chacune des trois roues (2-4), les dits aimants présentant des intensités magnétiques de valeurs différentes d'un aimant par rapport aux deux autres. 8/ Procédé de localisation selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'on dispose, en regard de chacune des trois roues (2'), un nombre d'aimants différent d'une roue par rapport aux deux autres, les aimants (18-20) disposés en regard d'une même roue (2') étant décalés angulairement les uns par rapport aux autres autour de l'axe de rotation de la dite roue. 9/ Dispositif de localisation de la position d'une roue (2-5) d'un véhicule (1), caractérisé en ce qu'il comprend: É monté sur la roue (2-5), un capteur magnétique (15), et, monté sur le véhicule (1), au moins un aimant (12-14; 18-20) fixe par rapport à la roue (2-5), chaque aimant (1214; 18-20) étant positionné et présentant une puissance prédéterminée adaptée pour générer un champ magnétique couvrant une zone traversée par le capteur magnétique (15) lors de la rotation de la roue. É des moyens (7) de traitement d'un signal aux bornes du capteur magnétique (15) adaptés pour délivrer, lors de chaque tour de roue (2-5), un signal représentatif des variations des valeurs du champ magnétique détectées par le dit capteur magnétique, É et une unité de calcul (10) programmée pour identifier le signal délivré et pour en déduire une information de position de la roue (2-5). 10/ Dispositif de localisation selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comprend des aimants fixes (12-14; 18-20) positionnés en regard de trois (2-4) des quatre roues (2-5) du véhicule (1). 11/ Dispositif de localisation selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il comprend un aimant (12-14) en regard de chacune des trois roues (2-4), les dits aimants présentant des intensités magnétiques de valeurs différentes d'un aimant par rapport aux deux autres. 12/ Dispositif de localisation selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il comprend, en regard de chacune des trois roues (2'), un nombre d'aimants différent d'une roue par rapport aux deux autres, les aimants (18-20) disposés en regard d'une même roue (2') étant décalés angulairement les uns par rapport aux autres autour de l'axe de rotation de la dite roue.