Brevet FR2888656A1 — publié le 20070119

L'invention concerne un procédé et un dispositif de localisation de la position droite ou gauche d'une roue de véhicule. Elle s'étend à un composant de mesure magnétique adapté pour être intégré dans un boîtier électronique de système de surveillance d'un 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'un boîtier électronique monté sur chacune des roues du véhicule et intégrant un capteur comportant un microprocesseur et un émetteur radiofréquence (ou émetteur RF), et 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 que nécessitent de résoudre de tels systèmes de surveillance réside dans l'obligation de devoir associer à chaque signal reçu par le récepteur de l'unité centrale, une information concernant la localisation du capteur et donc de la roue 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 de 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, de sorte que 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 après le démarrage du véhicule. 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 opérer une discrimination entre les roues gauches et les 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 l'inconvénient lié à la longueur de la procédure de localisation droite/gauche de la seconde technique cidessus décrite, et a pour principal objectif de fournir un procédé de localisation droite/gauche très performant en terme de réactivité, nécessitant en outre, en vue de sa mise en oeuvre, un composant d'un prix global de revient et d'installation inférieur au prix global d'une antenne. Ce composant doit en outre être de petite dimension. A cet effet, l'invention vise, en premier lieu, un procédé de 25 localisation de la position droite ou gauche d'une roue de véhicule équipée d'un boîtier électronique de système de surveillance, selon lequel: - on intègre dans le boîtier électronique un composant de mesure magnétique comportant un noyau en matériau ferromagnétique sur lequel sont enroulés de façon croisée deux enroulements formés de façon à présenter des axes de sensibilité maximale décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle prédéterminé 8, et à disposer le dit composant de mesure magnétique dans le dit boîtier électronique de façon que les axes de sensibilité maximale des enroulements s'étendent dans un plan sécant par rapport à l'axe de rotation de la roue, - et, lors des déplacements du véhicule selon un sens de 35 déplacement donné : É on mesure un signal généré par la variation d'un champ magnétique aux bornes de chacun des enroulements, de façon à délivrer deux signaux périodiques déphasés l'un par rapport à l'autre d'une valeur angulaire égale à (+ ou -) représentatifs chacun des variations des valeurs du champ magnétique détectées par les dites enroulements pendant un tour de roue, É on détermine à partir de ce déphasage le sens de rotation 5 de la roue, É et on déduit de ce sens de rotation et du sens de déplacement du véhicule, la localisation de la position droite ou gauche de la roue. Le principe à la base de l'invention a donc été d'équiper chaque roue à localiser d'un véhicule d'une bobine à deux enroulements, (chaque enroulement faisant office de capteurs magnétiques), disposés de façon que les signaux aux bornes des dits enroulements soient déphasés l'un par rapport à l'autre, et de déduire de ce déphasage le sens de rotation et la localisation droite/gauche de la roue. Selon ce principe, l'invention conduit à une localisation très rapide de la position droite/gauche d'une roue, obtenue, en effet, après quelques tours de roue. De plus, selon l'invention, les deux enroulements (formant les capteurs magnétiques) sont réunis dans un seul et même composant comportant un noyau unique autour duquel sont placés les deux enroulements, et dont les faibles dimensions permettent de l'intégrer directement dans un boîtier électronique classique. De ce fait, l'invention conduit à une solution dont le prix de revient global (coût et installation) est notablement inférieur à celui des solutions nécessitant des antennes. En outre en combinant deux enroulements autour d'un même noyau de ferrite, on réalise un composant présentant deux fonctions (capteurs magnétique selon deux axes distincts) sous un encombrement minimal. La place disponible pour ce type de composant est en effet comptée. En vue d'obtenir deux signaux facilement discriminables, et selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on positionne le composant de mesure magnétique dans le boîtier magnétique de façon que les axes de sensibilité maximale des enroulements s'étendent dans un plan orthogonal par rapport à l'axe de rotation de la roue. Dans le même but, et de façon avantageuse selon l'invention, on utilise un composant de mesure magnétique doté d'un noyau présentant deux paires de faces parallèles autour de chacune desquelles est placé un enroulement, ménagés de façon que les dites paires de faces parallèles soient orthogonales l'une par rapport à l'autre. Dans l'optique d'augmenter la sensibilité et donc la fiabilité du procédé selon l'invention, on équipe par ailleurs avantageusement le véhicule d'un aimant fixe par rapport à chaque roue équipée d'un composant de mesure magnétique, le dit 35 aimant étant positionné et présentant une puissance adaptée pour générer un champ magnétique couvrant une zone traversée par les enroulements lors de la rotation de la dite roue. L'invention s'étend à un dispositif de localisation de la position droite ou gauche d'une roue de véhicule équipée d'un boîtier électronique de système de surveillance. Selon l'invention, ce dispositif de localisation comprend, intégrés dans chaque boîtier électronique: É un composant de mesure magnétique comportant un noyau en matériau ferromagnétique sur lequel sont enroulés de façon croisée deux enroulements formés de façon à présenter des axes de sensibilité maximale décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle prédéterminé 8, le dit composant de mesure magnétique étant disposé dans le dit boîtier électronique de façon que l'axe de sensibilité maximale de chaque enroulement s'étende dans un plan sécant par rapport à l'axe de rotation de la roue, É des moyens de mesure d'un signal aux bornes de chacun des enroulements, aptes à délivrer deux signaux périodiques déphasés l'un par rapport à l'autre d'une valeur angulaire égale à (+ ou -) 8, représentatifs chacun des variations des valeurs du champ magnétique détectées par les dites enroulements pendant un tour de roue, É et une unité de calcul programmée pour déterminer, à partir du déphasage entre les deux signaux périodiques, le sens de rotation de la roue, et pour déduire de ce sens de rotation et du sens de déplacement du véhicule, la localisation de la position droite ou gauche de la roue. De façon avantageuse selon l'invention, le composant de mesure magnétique est positionné dans le boîtier magnétique de façon que les axes de sensibilité maximale des enroulements s'étendent dans un plan orthogonal par rapport à l'axe de rotation de la roue. De plus, ce composant de mesure magnétique est avantageusement doté d'un noyau présentant deux paires de faces parallèles autour de chacune desquelles est enroulé un enroulement, ménagées de façon que les dites paires de faces parallèles soient orthogonales l'une par rapport à l'autre. Le dispositif de localisation selon l'invention comprend, en outre, avantageusement un aimant monté fixe sur le véhicule par rapport à chaque roue équipée d'un composant de mesure magnétique, le dit aimant étant positionné et présentant une puissance adaptée pour générer un champ magnétique couvrant une zone traversée par les enroulements lors de la rotation de la dite roue. L'invention s'étend également, en tant qu'élément essentiel à la mise en oeuvre du procédé de localisation selon la dite invention, à un composant de mesure magnétique adapté pour être intégré dans un boîtier électronique de système de surveillance d'un véhicule, comprenant un noyau en matériau ferromagnétique sur lequel sont enroulés de façon croisée deux enroulements formés de façon à présenter des axes de sensibilité maximale décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle prédéterminé 8. De plus, le noyau de ce composant de mesure magnétique présente avantageusement deux paires de faces parallèles autour de chacune desquelles est disposé un enroulement, ménagées de façon que les dites paires de faces parallèles soient orthogonales l'une par rapport à l'autre. De façon avantageuse, ce composant de mesure magnétique est ainsi par exemple doté d'un noyau de forme parallélépipédique rectangle. 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'exemple non limitatif, un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue en perspective partielle et schématique d'un véhicule équipé d'un dispositif de localisation selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective schématique d'un composant de mesure magnétique d'un dispositif de localisation selon l'invention, - la figure 3 est un schéma synoptique fonctionnel de l'électronique de traitement de ce dispositif de localisation, - et les figures 4a et 4b sont deux schémas illustratifs du principe du procédé de localisation mis en oeuvre conformément à 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 droite ou gauche 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 comportant des boîtiers électroniques 1 montés sur chacune des roues 2 de véhicules 3, intégrant des capteurs dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression et/ou température des pneumatiques équipant ces roues 2, et destinés à informer le conducteur de toute variation anormale du paramètre mesuré. Ce dispositif de localisation comprend, en premier lieu, un composant de mesure magnétique 4 adapté pour être intégré dans un boîtier électronique 1, comportant deux enroulements 8, 9 disposées de façon que leurs axes de sensibilité maximale respectifs S8, S9 s'étendent dans un même plan perpendiculaire à l'axe de rotation (R) de la roue 2, et soient décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle prédéterminé 6 = 90 . A cet effet, et tel que représenté à la figure 2, ce composant de mesure magnétique 4 comprend un noyau en ferrite 5 de forme cubique doté, au niveau de quatre arêtes parallèles, de barrettes telles que 6, 7 en saillie par rapport aux dites arêtes de façon à s'étendre en bordure et en saillie de quatre faces du dit noyau cubique: une première paire de deux faces parallèles opposées telles que 5a, et une seconde paire de deux faces parallèles opposées telles que 5b. De plus le premier enroulement 8 est formé autour de la première 10 paire de faces parallèles 5a, tandis que le second enroulement 9 est formé autour de la seconde paire de faces parallèles 5b. Ainsi disposé, lors de la rotation de la roue 2, chacun de ces enroulements 8, 9 présente, entre ses deux bornes, une différence de potentiel variable selon une fonction sinusoïdale de période égale à la période de rotation de la dite roue. Il est à noter que dans l'exemple représenté les deux enroulements 8, 9 sont indépendants l'un de l'autre. En variante, ces enroulements pourraient être dépendants. Il suffit en effet que l'on soit capable de mesurer une différence de potentielle variable aux bornes de chacun d'eux. Un enroulement 8, 9 monté sur une roue 2 de véhicule 3 détecte, en effet, le champ magnétique global régnant autour de cet enroulement, composé du champ magnétique terrestre additionné du champ magnétique environnemental pouvant notamment résulter de la présence d'équipements électriques ou magnétiques embarqués dans le véhicule ou présents à l'extérieur du véhicule (ligne à haute tension...). Or, lors de la rotation de la roue 2, chaque enroulement 8, 9 se déplace selon une trajectoire circulaire, de sorte que cet enroulement 8, 9 détecte un champ magnétique variable et que la différence de potentiel mesurée aux bornes de l'enroulement présente des variations cycliques correspondantes. En outre, les deux enroulements 8, 9 étant positionnés, selon l'invention, de façon que leurs axes de sensibilité maximale S8, S9 soient orthogonaux, les signaux représentatifs de la différence de potentiel aux bornes des dits enroulements sont déphasés l'un par rapport à l'autre d'un angle égal à (+ ou -) 90 , de sorte que, tel que représenté aux figures 4a et 4b, l'analyse de ce déphasage permet de déterminer le sens de rotation de la roue 2. En vue de la mesure et du traitement de la différence de potentiel aux bornes de chaque enroulement 8, 9 le dispositif selon l'invention comporte, en premier lieu, un module d'amplification 10 et un module de mise en forme 11 incorporant un comparateur, de sorte que, lors de la rotation de la roue 2: - le signal aux bornes de chaque enroulement 8, 9 est un signal sinusoïdal de très faible amplitude, - le signal en sortie du module d'amplification 10 est un signal sinusoïdal de même période que le signal précédent mais d'amplitude supérieure à celle du dit signal, et le signal en sortie du module de mise en forme 11 est un signal carré de même période que les signaux sinusoïdaux. Le dispositif selon l'invention comporte, en outre, une unité de calcul 12 vers laquelle est délivré le signal mis en forme, programmée pour: déterminer, tel que précité, à partir de l'analyse du déphasage entre les deux signaux sinusoïdaux, le sens de rotation de la roue 2, - et déduire de ce sens de rotation et du sens de déplacement du 15 véhicule 3, déterminé par ailleurs par tout procédé connu en soi, la position droite ou gauche de la roue 2. En dernier lieu, et selon l'invention, le véhicule 3 peut également comporter, tel que représenté à la figure 1, des aimants permanents ou électromagnétiques 13 fixés sur la carrosserie au niveau des passages de roues 14, de sorte que le champ magnétique créé par chacun de ces aimants 13 est détecté par les enroulements 8, 9 montés sur la roue 2 correspondante, augmentant le champ magnétique global détecté par les enroulements, et par conséquent l'amplitude des signaux sinusoïdaux en sortie du module d'amplification 10. Le dispositif selon l'invention décrit ci-dessus permet donc, moyennant d'intégrer un simple composant de mesure magnétique 4 de faibles dimension et coût de revient et d'installation aisée dans chaque boîtier électronique 1 embarqué sur une roue 2 de véhicule 3, de localiser très rapidement, après quelques tours de roue 2, la position droite ou gauche de la dite roue. REVENDICATIONS 1/ Procédé de localisation de la position droite ou gauche d'une roue (2) de véhicule (3) équipée d'un boîtier électronique (1) de système de surveillance, caractérisé en ce qu'il consiste: - à intégrer dans le boîtier électronique (1) un composant de mesure magnétique (4) comportant un noyau (5) en matériau ferromagnétique sur lequel sont disposés, de façon croisée, deux enroulements (8, 9) formés de façon à présenter des axes de sensibilité maximale (S8, S9) décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle prédéterminé 8, et à disposer le dit composant de mesure magnétique dans le dit boîtier électronique de façon que les axes de sensibilité maximale (S8, S9) des enroulements (8, 9) s'étendent dans un plan sécant par rapport à l'axe de rotation (R) de la roue (2), - et, lors des déplacements du véhicule selon un sens de déplacement donné : É à mesurer un signal généré par la variation d'un champ magnétique aux bornes de chacun des enroulements (8, 9), de façon à délivrer deux signaux périodiques déphasés l'un par rapport à l'autre d'une valeur angulaire égale à (+ ou -) 8, représentatifs chacun des variations des valeurs du champ magnétique détectées par les dits enroulements pendant un tour de roue (2), É à déterminer à partir de ce déphasage le sens de rotation de la roue (2), É et à déduire de ce sens de rotation et du sens de déplacement du véhicule (3), la localisation de la position droite ou gauche de la roue (2). 21 Dispositif de localisation de la position droite ou gauche d'une roue (2) de véhicule (3) équipée d'un boîtier électronique (1) de système de surveillance, caractérisé en ce qu'il comprend, intégrés dans le dit boîtier électronique: É un composant de mesure magnétique (4) comportant un noyau (5) en matériau ferromagnétique sur lequel sont disposés, de façon croisée, deux enroulements (8, 9) formés de façon à présenter des axes de sensibilité maximale (S8, S9) décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle prédéterminé 8, le dit composant de mesure magnétique étant disposé dans le dit boîtier électronique de façon que les axes de sensibilité maximale (S8, S9) des enroulements (8, 9) s'étendent dans un plan sécant par rapport à l'axe de rotation (R) de la roue (2), É des moyens (10, 11) de mesure d'un signal aux bornes de chacun des enroulements (8, 9), aptes à délivrer deux signaux périodiques déphasés l'un par rapport à l'autre d'une valeur angulaire égale à (+ ou -) 8, représentatifs chacun des variations des valeurs du champ magnétique détectées par les dits enroulements pendant un tour de roue (2), É et une unité de calcul (12) programmée pour déterminer, à partir du déphasage entre les deux signaux périodiques, le sens de rotation de la roue (2), et pour déduire de ce sens de rotation et du sens de déplacement du véhicule (3), la localisation de la position droite ou gauche de la roue (2). 31 Dispositif de localisation selon la revendication 2 caractérisé en ce que le composant de mesure magnétique (4) est positionné dans le boîtier magnétique (1) de façon que les axes de sensibilité maximale (S8, S9) des enroulements (8, 9) s'étendent dans un plan orthogonal par rapport à l'axe de rotation (R) de la roue (2). 41 Dispositif de localisation selon la revendication 3 caractérisé en ce que le composant de mesure magnétique (4) est doté d'un noyau (5) présentant deux paires de faces parallèles (5a, 5b) autour de chacune desquelles est enroulé un enroulement (8, 9), ménagées de façon que les dites paires de faces parallèles soient orthogonales l'une par rapport à l'autre. 51 Dispositif de localisation selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend un aimant (10) monté fixe sur le véhicule (3) par rapport à chaque roue (2) équipée d'un composant de mesure magnétique (4), le dit aimant étant positionné et présentant une puissance adaptée pour générer un champ magnétique couvrant une zone traversée par les enroulements (8, 9) lors de la rotation de la dite roue. 61 Composant de mesure magnétique (4) adapté pour être intégré dans un boîtier électronique (1) de système de surveillance d'un véhicule (3), caractérisé en ce qu'il comprend un noyau (5) en matériau ferromagnétique sur lequel sont disposés, de façon croisée, deux enroulements (8, 9) formés de façon à présenter des axes de sensibilité maximale (S8, S9) décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle prédéterminé 6. 71 Composant de mesure magnétique (4) selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il est doté d'un noyau (5) présentant deux paires de faces parallèles (5a, 5b) autour de chacune desquelles est disposé un enroulement (8, 9), ménagées de façon que les dites paires de faces parallèles soient orthogonales l'une par rapport à l'autre. 81 Composant de mesure magnétique (4) selon la revendication 7 30 caractérisé en ce qu'il est doté d'un noyau (5) de forme parallélépipédique rectangle.