Brevet FR2892518A1 — publié le 20070427

DISPOSITIF DE MESURE DE L'ACCELERATION DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif de mesure de l'accélération dans un 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 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. io Parmi ces paramètres, on peut distinguer les perturbations aérodynamiques, telles que la pénétration dans l'air et les turbulences, les 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. 15 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 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 20 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 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 dispositif de mesure de l'accélération dans un 25 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 dispositif de mesure de l'accélération dans un véhicule automobile est remarquable en ce qu'il comprend : - un accéléromètre disposé dans ledit véhicule, apte à mesurer une accélération Ymes' - des moyens de détection de roue libre du véhicule, - un moyen de calcul d'une accélération yom au moyen d'un modèle véhicule en roue libre, - un moyen de calcul d'un résidu r défini comme la différence entre io l'accélération yomes mesurée en roue libre et l'accélération calculée yom, - un moyen de validation de l'accélération mesurée ymes par comparaison dudit résidu r à un seuil donné. Selon l'invention, lesdits moyens de détection de roue libre comprennent des moyens de détection d'absence de freinage et des moyens 15 de détection d'absence de couple propulseur. Plus précisément, l'invention prévoit que lesdits moyens de détection d'absence de freinage comprennent un moyen de détection de la pédale de frein en position relâchée et/ou un moyen de comparaison de la pression du circuit de freinage à un seuil donné. 20 De même, s'agissant de la détection de l'absence de couple propulseur, deux modes de réalisation sont envisagés par l'invention. Dans un premier mode de réalisation, lesdits moyens de détection d'absence de couple propulseur comprennent un moyen de détection de l'embrayage en position ouverte pour une boîte de vitesse pilotée. 25 Dans un deuxième mode de réalisation, lesdits moyens de détection d'absence de couple propulseur comprennent un moyen de détection de la pédale d'embrayage en position enfoncée pour une boîte de vitesse mécanique. Comme on le verra en détail plus loin, le procédé conforme à l'invention 30 suppose de pouvoir négliger l'accélération latérale du véhicule. A cet effet, il est prévu que le dispositif selon l'invention comprend un moyen de comparaison de l'accélération latérale du véhicule à un seuil donné. La valeur de l'accélération latérale peut être obtenue de deux manières : soit ladite accélération latérale est mesurée par un accéléromètre, soit ladite accélération latérale est mesurée à partir de la vitesse du véhicule et de l'angle du volant. 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 io 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 procédé consiste, lors de phases de roue libre du véhicule, à comparer 15 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 défaut, et les accélérations ymes mesurées sont validées et utilisées 20 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 y = oacc + Ra•yacc 25 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 correspond à l'offset de l'accéléromètre et 13a est le gain sur la mesure de 30 l'accélération. Par ailleurs, le mouvement du véhicule peut être décrit par l'équation suivante : (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 = CTI(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 Ra.^ 1, on obtient : p = (ymes ù yveh)/g 10 15 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 : CT ù Rmes _ a c•CT, on obtient : ym = Rc.M.R/(Mm.Rm)•yacc Soit r le résidu défini comme la différence entre la valeur ymes de 20 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 25 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 freinage. 30 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 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, 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 10 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 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 15 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 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 20 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. 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 25 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 l'accélération yom selon le modèle de roue libre sont bien satisfaites. Dans ce but, le bloc 200 reçoit des informations concernant l'absence 30 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 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. io 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 moyen de calcul à partir de la vitesse du véhicule et de l'angle du volant. Un 15 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 contrôle de validité et d'estimation pour délivrer en sortie une valeur moyenne 20 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. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de l'accélération dans un véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend : - un accéléromètre (100) disposé dans ledit véhicule, apte à mesurer une accélération Ymes' - des moyens (200) de détection de roue libre du véhicule, - un moyen (400) de calcul d'une accélération yom au moyen d'un modèle de roue libre du véhicule, - un moyen de calcul d'un résidu r défini comme la différence entre io l'accélération yomes mesurée en roue libre et l'accélération calculée yom, - un moyen de validation de l'accélération mesurée ymes par comparaison dudit résidu r à un seuil donné. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de 15 détection (200) de roue libre comprennent des moyens (220) de détection d'absence de freinage et des moyens (210) de détection d'absence de couple propulseur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens 20 (220) de détection d'absence de freinage comprennent un moyen de détection de la pédale de frein en position relâchée et/ou un moyen de comparaison de la pression du circuit de freinage à un seuil donné. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en 25 ce que lesdits moyens (210) de détection d'absence de couple propulseur comprennent un moyen de détection de l'embrayage en position ouverte pour une boîte de vitesse pilotée. 5 15 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (210) de détection d'absence de couple propulseur comprennent un moyen de détection de la pédale d'embrayage en position enfoncée pour une boîte de vitesse mécanique. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (310) de comparaison de l'accélération latérale du véhicule à un seuil donné. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite accélération latérale est mesurée par un accéléromètre. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite accélération latérale est mesurée à partir de la vitesse du véhicule et de l'angle du volant. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (230) de comparaison de la vitesse du véhicule à un seuil donné. 20 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (320) de détection du sens de roulage.