Brevet FR2892520A1 — publié le 20070427

PROCEDE DE VALIDATION DE LA MESURE FOURNIE PAR UN ACCELEROMETRE DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE ET APPLICATION A L'ESTIMATION DE LA PENTE La présente invention concerne un procédé de validation d'une mesure de l'accélération ymes fournie par un accéléromètre dans un véhicule automobile. Elle concerne également une application dudit procédé à l'estimation de la pente p d'une route sur laquelle se déplace ledit véhicule automobile. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la commande du groupe motopropulseur (GMP) des véhicules automobiles. La commande du groupe motopropulseur d'un véhicule automobile doit io prendre en considération un certain nombre de paramètres qui contribuent à l'effort résistif appliqué au véhicule et qui tendent donc à s'opposer à son déplacement. Parmi ces paramètres, on peut distinguer les perturbations aérodynamiques, telles que la pénétration dans l'air et les turbulences, les 15 frottements entre les roues du véhicule et la route, ainsi que ceux entraînant une perte de rendement de la chaîne de traction, et les effets de la pente, comme la pente de la route. Un objet de l'invention est de réaliser un estimateur de la pente de la route par une mesure de l'accélération absolue du véhicule dans le repère 20 galiléen. L'information de pente déduite de l'estimateur ayant un effet direct sur la commande GMP, on comprend que la plus grande confiance doit pouvoir être accordée à la valeur estimée pour la pente et donc à celle de l'accélération mesurée, au risque qu'une défaillance éventuelle conduise à 25 une mise en danger des occupants du véhicule. Aussi, un problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un procédé de validation d'une mesure de l'accélération ymes fournie par un accéléromètre dans un véhicule automobile, qui permettrait d'obtenir un diagnostic de cohérence sur la valeur Ymes mesurée par ledit accéléromètre et de détecter notamment que l'accélération ainsi mesurée, et donc la valeur estimée de la pente, est erronée au-delà d'une limite tolérable. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à : - mesurer, en phase de roue libre, une accélération yomes au moyen dudit accéléromètre, io - calculer une accélération Yom au moyen d'un modèle du véhicule en roue libre, calculer un résidu r défini comme la différence entre l'accélération mesurée yomes et l'accélération calculée Yom, - comparer ledit résidu r à un seuil donné, 15 - valider la valeur mesurée Ymes en cas de comparaison négative. Ainsi, le procédé conforme à l'invention repose sur la vérification de la cohérence entre la valeur yomes d'accélération mesurée par l'accéléromètre en phase de roue libre et la valeur Yom de redondance issue du modèle du véhicule en roue libre. Si cette cohérence est bien vérifiée, au seuil de résidu 20 près, l'absence de défaut de l'accéléromètre est alors diagnostiquée et, par conséquent, les valeurs d'accélération qu'il fournit peuvent être validées. De plus, la présente invention concerne une application dudit procédé à l'estimation de la pente p d'une route sur laquelle se déplace ledit véhicule automobile. 25 Pour cela, l'application est remarquable en ce qu'en cas de validation de l'accélération mesurée Ymes la valeur estimée de la pente p est donnée par la relation p = (Ymes û Vveh)/g, où Yveh est l'accélération du véhicule par rapport à la route et g est l'accélération de la pesanteur. Ainsi, la valeur moyenne de valeurs estimées de la pente p est validée 30 si l'écart-type sur lesdites valeurs estimées est inférieur à un seuil donné, pour cela la valeur moyenne de la pente p est comparée à un seuil donné. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est schéma de principe du procédé conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé de la figure 1. Sur la figure 1 est représenté de manière schématique un procédé de validation d'une mesure de l'accélération ymes fournie par un accéléromètre dans un véhicule automobile. Comme on peut le voir sur cette figure, ledit io procédé consiste, lors de phases de roue libre du véhicule, à comparer l'accélération yomes mesurée par l'accéléromètre à une valeur yom de l'accélération calculée au moyen d'un modèle de roue libre et de paramètres du véhicule. Si la différence entre ces deux accélérations est inférieure à un résidu r donné, l'accéléromètre est considéré comme ne présentant pas de 15 défaut, et les accélérations ymes mesurées sont validées et utilisées notamment pour calculer la pente p de la route sur laquelle se déplace le véhicule. L'accéléromètre peut être modélisé par la relation suivante : mes 20 y = Oacc + a a•yacc où yacc représente l'accélération absolue appliquée à l'accéléromètre dans le véhicule et ymes l'accélération effectivement mesurée par l'accéléromètre. Les paramètres Oacc et 13a sont représentatifs des défauts de l'accéléromètre : Oacc 25 correspond à l'offset de l'accéléromètre et 13a est le gain sur la mesure de l'accélération. Par ailleurs, le mouvement du véhicule peut être décrit par l'équation suivante : 30 (J/R).yveh = CGMP ù Cfrein ù R.M.g.p ù signe (vveh).Cext où J et M représentent l'inertie totale et la masse du véhicule et R le rayon des roues. Yveh et vVeh sont respectivement l'accélération et la vitesse longitudinales du véhicule par rapport à la route. CGMP, Cfrein et Cext sont respectivement le couple GMP à la roue, le couple frein et le couple lié aux frottements. p est la pente de la route et vaut sina si a est l'angle de la route par rapport à l'horizontale. g est l'accélération de la pesanteur. Si on suppose que l'inertie J est principalement liée à la masse du véhicule, ce qui est acceptable lorsque l'inertie du moteur est négligeable, notamment sur les rapports longs, on peut écrire J = M.R2. Avec, d'autre part, CT = CGMP ù Cfrein et gext = Cext/(M.R), on a : Yveh = CT/(M.R) ù g.p ù signe(vveh).gext La relation entre l'accélération absolue Yacc appliquée à l'accéléromètre et l'accélération YVeh par rapport à la route est donnée par : Yacc = Yveh + g • (p ù Bass) où 6ass correspond à l'assiette du véhicule par rapport à la pente de la route. En négligeant l'assiette du véhicule, l'équation précédente s'écrit : Yacc = Yveh + g.p On comprend alors que si l'accéléromètre présente des défauts négligeables, à savoir si oacc 0 et 13a.^ 1, on obtient : p = (ymes ù yveh)/g Cette relation constitue une mesure de la pente p de la route, l'accélération ymes étant fournie par l'accéléromètre et l'accélération YVeh étant déduite des variations de la vitesse vVeh du véhicule. Cette valeur de pente peut être ensuite transmise à la commande du groupe motopropulseur. Dans le modèle de véhicule proposé, l'accélération absolue théorique Yacc vaut CT/(M.R). En pratique, on peut obtenir une valeur de cette accélération, que l'on notera ym, à partir d'une estimation CTmes du couple moteur fournie par le moteur et les valeurs nominales Mm et Rm de masse et de roue: ym = CTmes/(Mm.Rm) Si l'on appelle Rc le gain de la mesure du couple moteur : CTmes lo = (3c.CT, on obtient : ym = Rc.M.R/(Mm.Rm)•yacc 15 Soit r le résidu défini comme la différence entre la valeur ymes de l'accélération absolue fournie par l'accéléromètre et la valeur ym calculée selon le modèle du véhicule : r = Oacc + (Pa.- ac.M.R/(Mm.Rm)).yacc 20 Ainsi, les défauts qui peuvent être détectés sont de deux ordres : - l'offset Oacc du capteur, - un ensemble comprenant, d'une part, le gain de l'accéléromètre et, d'autre part, les erreurs sur la masse, le rayon de roue, le couple GMP et le couple de 25 freinage. La détection d'un défaut équivalent à un offset peut se faire lorsque l'accélération absolue réelle yacc du véhicule est nulle, c'est-à-dire lorsque le couple CT est nul. Cette situation se produit lorsque le couple moteur et le couple de freinage sont équivalents ou simultanément nuls. Or, selon une 30 conduite habituelle d'un véhicule automobile, il est peu probable de voir une situation dans laquelle le couple moteur soit équivalent au couple de freinage, 5 de sorte que la détection du défaut d'offset est obtenue lorsque CGMP et Cfrein sont simultanément nuls, donc lorsque le véhicule se trouve en roue libre. Si on appelle yomes et yom les valeurs mesurée et calculée de l'accélération en roue libre, obtient : r = 0acc = yomes - yom En négligeant les défauts liés aux gains de mesure, on observe sur cette dernière formule qu'un offset important peut être détecté à partir de la io cohérence des accélérations mesurée et calculée en phases de roue libre, et que, par conséquent, si le résidu est inférieur à un seuil donné de 2 à 5% par exemple, l'accéléromètre est considéré comme sans défaut, ce qui permet de valider les valeurs ymesqu'il fournit en phases de roue libre ou non. Après avoir été estimée comme il vient d'être décrit, la valeur de la 15 pente p ainsi obtenue est elle-même soumise à des opérations de validation. Tout d'abord, on calcule une moyenne des valeurs estimées de pente sur un laps de temps donné, puis cette valeur moyenne est validée si l'écart-type sur lesdites valeurs estimées est inférieur à un seuil donné. De même, la valeur moyenne est comparée à un seuil donné. 20 Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de validation de mesure d'accélération et d'estimation de la pente est représenté sur la figure 2. On y trouve en particulier un accéléromètre 100 pour mesurer l'accélération absolue ymes du véhicule, ainsi qu'un bloc 200 de détection des phases de roue libre qui a pour objet de s'assurer que les conditions de calcul de 25 l'accélération yom selon le modèle de roue libre sont bien satisfaites. Dans ce but, le bloc 200 reçoit des informations concernant l'absence de couple propulseur et, plus précisément sur l'état de l'embrayage, par l'intermédiaire d'un moyen 210 apte à détecter soit que l'embrayage est en position ouverte pour une boîte de vitesse pilotée, soit que la pédale 30 d'embrayage est en position enfoncée pour une boîte de vitesse mécanique. Le bloc 200 reçoit également des informations provenant d'un moyen 220 de détection d'absence de freinage comprenant des moyens de détection de la pédale de frein en position relâchée, ou encore un moyen de comparaison de la pression du circuit de freinage à un seuil donné. Enfin, un moyen 230 de mesure de la vitesse du véhicule transmet son information au bloc 200 afin de la comparer à un seuil donnée (1 km/h par exemple) et de s'assurer que le véhicule est bien en mouvement. Le bloc 300 concerne des conditions d'arrêt des calculs lorsqu'elles ne sont pas vérifiées. Il s'agit principalement de l'information d'accélération latérale qui doit rester inférieure à un seuil donné. Cette information est fournie par un moyen 310 qui peut être soit un autre accéléromètre, soit un io moyen de calcul à partir de la vitesse du véhicule et de l'angle du volant. Un moyen 320 de détection de sens de roulage informe le bloc 300 d'une éventuelle modification du sens de roulage. Les données provenant de l'accéléromètre 100 et des blocs 200, 300 sont ensuite envoyées à un calculateur 400 qui effectue les opérations de 15 contrôle de validité et d'estimation pour délivrer en sortie une valeur moyenne de l'accélération absolue ymes elle-même validée si l'écart type est faible. A partir de la valeur validée de l'accélération, il est possible de donner une estimation de la pente p de la route, comme cela a été décrit plus haut. 20 25 REVENDICATIONS 1. Procédé de validation d'une mesure de l'accélération ymes fournie par un accéléromètre dans un véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à : s - mesurer, en phase de roue libre, une accélération yomes au moyen dudit accéléromètre, - calculer une accélération yom au moyen d'un modèle véhicule en roue libre, - calculer un résidu r défini comme la différence entre l'accélération mesurée yomes et l'accélération calculée yom, io - comparer ledit résidu r à un seuil donné, - valider la valeur mesurée ymes en cas de comparaison négative. 2. Application du procédé selon la revendication 1 à l'estimation de la pente p d'une route sur laquelle se déplace ledit véhicule automobile, caractérisée en 15 ce qu'en cas de validation de l'accélération mesurée ymes la valeur estimée de la pente p est donnée par : p = ymes _ yveh)/g yveh étant l'accélération du véhicule par rapport à la route et g l'accélération de 20 la pesanteur. 3. Application selon la revendication 2, caractérisée en ce que la valeur moyenne de valeurs estimées de la pente p est validée si l'écart-type sur lesdites valeurs estimées est inférieur à un seuil donné. 4. Application selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la valeur moyenne de la pente p est comparée à un seuil donné.