Brevet FR2891621A3 — publié le 20070406

FR 2891621 A3 20070406 FR 0510118 A 20051004 2891621 1 Dispositif de détermination du niveau de remplissage d'un réservoir, notamment de carburant pour véhicule automobile, et véhicule comprenant le dispositif L'invention concerne la détermination du niveau de remplissage d'un réservoir en liquide, notamment en carburant, par exemple dans le domaine automobile. La complexité des architectures modernes engendre des difficultés à connaître avec précision le volume de liquide restant dans un réservoir, et par là-même à fournir à l'utilisateur une information valide et fiable, par exemple quant à l'autonomie d'un véhicule dans le cas d'un réservoir de carburant. On connaît des solutions fondées sur la détermination de la hauteur de 15 liquide dans le réservoir. La mesure de hauteur peut faire intervenir un flotteur relié à un système de mesure (GB 155355). D'autres systèmes utilisent la variation de fréquence de résonance d'un capteur immergé afin de connaître la part du capteur en contact avec le liquide (DE 101 38 360, FR 2836216). Ces deux précédentes solutions exigent des dispositifs en contact plus ou moins grand avec le liquide, soit des flotteurs introduisant des problèmes de connectique et de fiabilité, soit des équipements immergés également susceptibles de problèmes de fiabilité ; dans ces deux solutions, ces équipements prennent de la place sur le volume de liquide du réservoir. Enfin, une dernière catégorie de solutions utilise la mesure d'écho sonore ou ultrasonore pour connaître la distance entre le haut du réservoir et la surface libre du liquide (US 4101865). 2891621 2 Dans tous les cas, cette mesure de hauteur est ensuite convertie en volume, à condition de connaître la relation mathématique existant entre hauteur et volume résiduel. Plus la forme du réservoir est complexe, plus cette relation est imprécise et difficile à connaître. Cela introduit une erreur, particulièrement préjudiciable lorsqu'il s'agit par exemple d'alerter avec précision l'utilisateur sur un niveau particulièrement bas. De plus, un autre inconvénient de ces méthodes fondées sur la détermination de la hauteur est que celle-ci est une grandeur qui varie dans un véhicule en fonction des conditions de déplacement (accélération, ralentissement, vibrations du sol, turbulence, ...). Un but de l'invention est de proposer une solution nouvelle de détermination du volume de liquide d'un réservoir, qui ne présente pas ces inconvénients. L'invention atteint ledit but grâce à un dispositif de détermination du volume de liquide d'un réservoir, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détermination du volume restant gazeux du réservoir (c'est-àdire le volume de la cavité surmontant le liquide dans le réservoir), comportant des moyens de mesure d'une fréquence acoustique caractéristique de ce volume restant. Avantageusement, ces moyens de mesure peuvent mesurer la fréquence de résonateur de Helmholtz associée au volume restant. Pour ce faire, ils sont associés à une connexion du réservoir à l'air libre, cette connexion pouvant être la conduite de dégazage existante, le cas échéant, sur le réservoir. Les moyens de mesure peuvent comporter deux ou plusieurs éléments qui sont indépendants et être amenés sur le réservoir pour les besoins d'une mesure. Les moyens de mesure comprennent un capteur de pression 2891621 3 acoustique, qui peut être placé sur la paroi du réservoir, sur le tuyau d'alimentation ou sur la conduite de dégazage, ou bien dans les volumes formés par les éléments ci-dessus, autrement dit ils sont placés dans ledit volume restant ou sur une paroi enveloppe de celui-ci. Les moyens de mesure peuvent aussi comporter un actionneur vibrant, colocalisé ou non avec le capteur de pression acoustique, et qui peut être placé comme lui à l'un des endroits précités. L'actionneur peut être alimenté avec tout type de signal sonore ou ultrasonore propre à exciter le volume restant gazeux dans la cavité surmontant le liquide du réservoir. Les moyens de détermination comportent une unité de traitement de signal provenant des moyens de mesure, pour analyser l'information en provenance du capteur et, le cas échéant, transmettre cette information en fonction du. signal injecté à l'actionneur. Des méthodes temporelles ou fréquentielles peuvent être appliquées au signal obtenu pour déterminer la fréquence émergeante (à l'intérieur d'une bande de fréquence prédéfinie), issue du traitement de signal du capteur, pour en déduire le volume d'air ou de gaz dans la cavité, et, par soustraction avec le volume total du réservoir, le volume de liquide. Il est possible de prévoir un système de moyens de mesure sans excitation (c'est-à-dire sans actionneur, seulement avec un capteur) : on mesure la réponse acoustique du capteur uniquement, et on extrait la fréquence émergeante sur la bande de fréquence considérée. Le système de moyen de mesure peut être indépendant et comprendre le capteur, l'actionneur, l'électronique de traitement et d'analyse de signal, et un tube que l'on vient greffer (par perçage ou autrement) sur le réservoir. L'invention présente de nombreux avantages parmi lesquels ceux ci-dessous. 2891621 4 L'équipement peut se placer n'importe où dans le système constitué du réservoir, et des tuyaux d'alimentation et de dégazage. La détermination se base sur une estimation robuste du volume résiduel, paramétrable à l'aide d'une seule grandeur, très simple à estimer 5 par le calcul ou la mesure pour n'importe quelle géométrie. L'invention ne fait intervenir que des éléments (actionneurs, capteurs, unité de traitement) peu coûteux et peu encombrants, et nécessite peu de courant, ce qui rend possible son utilisation sur le courant de 12V existant aujourd'hui sur les véhicules automobiles. L'invention concerne aussi un véhicule automobile comportant au moins un réservoir de liquide, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif tel que ci-dessus pour la détermination du volume de liquide d'un réservoir et une unité d'affichage destinée à être lue par l'utilisateur affichant ledit volume déterminé D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un réservoir équipé des moyens de détermination conformes à l'invention. -les figures 2 et 3 sont des schémas montrant le détail de deux possibilités d'implantation des moyens de détermination. - la figure 4 est un graphique du signal de sortie L en fonction des fréquences f du signal d'entrée dans le capteur. Le réservoir 1, de forme complexe quelconque, comporte en partie basse un volume de liquide 2 surmonté par un volume restant 3 d'air et/ou de gaz ou de vapeurs diverses. Ce volume 3 est en communication avec le tuyau d'alimentation 4 et le tuyau de dégazage 5 ouvrant à l'air libre. Le volume 3 forme, avec ces volumes adjacents, une cavité présentant une certaine 2891621 5 fréquence de résonance qui est fonction de son volume. Pour déterminer cette fréquence, un actionneur vibreur 6 et un capteur 7, séparés ou combinés en un seul élément 6,7, sont placés sur l'une des parois de ladite cavité, par exemple sur la paroi du tuyau d'alimentation 4 qui forme un col de résonateur de Helmholtz sur la figure 1. L'actionneur 6 et le capteur 7 sont reliés à une unité de traitement de signal 8 susceptible de traiter le signal reçu par le capteur zen fonction de la fréquence émise par l'actionneur vibreur 6, pour envoyer une information sur le niveau de remplissage du réservoir à une unité d'affichage destinée à être lue par un utilisateur. Les figures 2 et 3 montrent d'autres possibilités d'implantation du ou des moyens de détermination, de manière déportée sur un tube auxiliaire 10 pris sur une paroi 11 enveloppe de la cavité de mesure. Ce tube peut être de type ouvert ou fermé et, dans ce dernier cas, il peut être fermé par un matériau poreux ou non. L'analyse du signal tient compte de cette configuration pour l'interprétation. Dans la figure 2, les moyens combinés 6, 7 ferment le tube 10 ouvert, et dans la figure 3, les moyens séparés 6 et 7 sont prévus sur la paroi du tube fermé 10. Le traitement du signal peut revêtir différentes formes, du moment qu'il permet la détermination de la fréquence de résonance de la cavité. On applique en pratique à la cavité à mesurer une excitation qui peut être un bruit blanc compris entre les fréquences de résonance minimum de valeur f, M (correspondant à un réservoir vide, la cavité à mesurer étant maximale) et maximum de valeur f2 + M (réservoir plein, la cavité est minimale). L'écart Af permet de s'assurer qu'on mesurera bien un pic en fi ou en f2. Le rapport des descriptions fréquentielles de la réponse du système et de l'excitation du système donne la réponse du système, du type de celle représentée sur la figure 4, et qui présente un pic LMAX pour la fréquence f,. 2891621 6 dans la bande de fréquence f1, f2. La détection de ce pic, par exemple en cherchant la fréquence associée au maximum de valeur absolue de la réponse du système, donne la fréquence de résonance fr, que l'on relie ensuite au volume Vr de la cavité par la formule V = a/(fr)2 où a est un paramètre caractéristique du réservoir: on l'obtient préalablement à l'aide de la première fréquence de résonance f1 du réservoir vide de volume connu V1 (pour le réservoir complet avec tuyau d'alimentation et de dégazage). 2891621 7 REVENDICATIONS 1) Dispositif de détermination du volume de liquide d'un réservoir (1), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détermination du volume restant gazeux (3, 4, 5)du réservoir, comportant des moyens de mesure (6, 7) d'une fréquence acoustique caractéristique de ce volume restant (3, 4, 5). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure (6, 7) mesurent la fréquence de résonateur de Helmholtz associée au volume restant (3, 4, 5). 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure (3, 4, 5) sont associés à une connexion (5) du réservoir à l'air libre. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de mesure comportent deux éléments (6, 7) qui sont indépendants. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 25 caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure (6, 7) comprennent un capteur de pression acoustique (7). 2891621 8 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure (6, 7) comprennent un actionneur vibrant (6). 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure (6, 7) sont placés dans ledit volume restant ou sur une paroi enveloppe de celui-ci. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, 10 caractérisé en ce que les moyens de détermination comportent une unité de traitement (8) du signal provenant des moyens de mesure (6, 7). 9) Dispositif selon la revendication 8 prise avec la revendication 6, caractérisé en ce que l'actionneur (6) et le capteur (7) sont reliés à l'unité de traitement de signal (8), laquelle est susceptible de traiter le signal reçu par le capteur (7) en fonction de la fréquence émise par l'actionneur vibreur (6), pour envoyer une information sur le niveau de remplissage du réservoir à une unité d'affichage destinée à être lue par un utilisateur. 10)Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par des moyens de mesure sans excitation. 11) Véhicule automobile comportant au moins un réservoir de liquide, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour la détermination du volume de liquide d'un réservoir et une unité d'affichage 20 2891621 9 destinée à être lue par l'utilisateur affichant ledit volume déterminé.