Brevet FR2899682A3 — publié le 20071012

FR 2899682 A3 20071012 FR 0651219 A 20060405 DISPOSITIF ET PROCEDE D'ESTIMATION DE LA QUANTITE DE CARBURANT DISPONIBLE DANS UN RESERVOIR La présente invention concerne un dispositif et un procédé d'estimation de la quantité de carburant disponible dans un réservoir de véhicule. La jauge à carburant des véhicules actuels fournit au calculateur du tableau de bord une tension représentative du niveau de carburant dans le réservoir. Cette tension est filtrée, échantillonnée, convertie en une valeur io numérique, puis traitée par un algorithme afin d'estimer la quantité de carburant disponible. Les filtrages actuels du signal de la jauge ne garantissent pas une estimation fiable du volume restant dans le réservoir lorsque le véhicule est en marche. 15 La plupart des dispositifs de filtrage ont les désavantages d'être onéreux et/ou de donner des indications peu réalistes dans certaines conditions de roulage. De nos jours, il est plus économique de filtrer numériquement le signal issu de la jauge à carburant. Dans ce domaine, les dispositifs d'estimation de la quantité de 20 carburant les plus élaborés dans l'état de la technique comportent des moyens de mesure du niveau de carburant qui sont associés à des moyens de filtrage des informations délivrées par ces moyens de mesure. Le document US 4229973 propose par exemple de munir un équipage mobile à flotteur d'un amortisseur mécanique à fluide visqueux. Le document FR 2592479 propose 25 d'opérer un filtrage analogique du signal de sortie. Le dispositif proposé dans le document FR2808085 se caractérise en ce qu'il comporte un capteur d'accélération du véhicule et des moyens de modification de la constante de temps des moyens de filtrage pour l'adapter aux accélérations du véhicule afin d'optimiser la détermination de la quantité de carburant. Dans ces dispositifs, le 30 filtrage proposé est un filtrage linéaire. Les dispositifs de jaugeage à flotteur sont très sensibles aux accélérations et/ou inclinaisons et fournissent souvent une information de sortie fluctuante. La surface du liquide s'incline par rapport au fond du réservoir, ce -2 qui entraîne des déplacements du flotteur et ne correspond à aucune variation du volume. L'estimation faite est alors faussée par le calculateur du tableau de bord. Le filtrage linéaire ne permet pas d'atténuer assez les fluctuations indésirables tout en conservant une bonne dynamique. Le filtrage par un filtre passe bas de fréquence de coupure très faible atténue les effets des accélérations mais la valeur de convergence n'est pas atteinte rapidement. Des oscillations de grande amplitude du signal de la jauge ne sont pas réalistes et ne correspondent pas à des variations réelles du volume de io carburant, mais correspondent à des déplacements du flotteur dus aux accélérations et/ou aux inclinaisons. Ce sont ces oscillations de grandes amplitudes que l'on souhaite rejeter davantage. Le signal filtré n'est pas très représentatif de la réalité physique : lorsque le véhicule est en marche, le volume de carburant ne fluctue pas is brusquement de plusieurs litres. Un filtre du second ordre permet d'obtenir de meilleurs résultats mais pas d'atteindre les performances désirées : filtrer les fluctuations liées aux accélérations/décélérations et aux virages tout en gardant une bonne dynamique. Le filtrage linéaire ne permet pas par nature d'atteindre de telles 20 performances : la contrainte de rapidité est contradictoire avec la contrainte de rejet des fluctuations. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif et un procédé qui permettent d'améliorer la précision de l'estimation de la quantité de carburant 25 disponible dans le réservoir. L'invention fournit un dispositif d'estimation de la quantité de carburant disponible dans le réservoir d'un véhicule caractérisé en ce que ledit dispositif est un filtre non-linéaire permettant de rejeter des fluctuations de grande amplitude d'un signal de la jauge à carburant. 30 Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le filtre non-linéaire est un filtre asymétrique - 3 - le filtre non-linéaire comporte au moins un opérateur de filtrage linéaire échantillonné, des opérateurs arithmétiques et au moins un opérateur non-linéaire. - la fréquence de coupure du filtre non-linéaire diminue proportionnellement à l'amplitude des oscillations du signal de la jauge à carburant L'invention fournit également un procédé d'estimation de la quantité de carburant disponible caractérisé en ce qu'il comporte : a. une étape de réglage du système par l'intermédiaire du gain a et du coefficient w1û w2 w1û w2 K ,avec a= et K= 62 + G02 , w1 62-61 62-61 et (02 étant les bornes de saturation de l'opérateur non-linéaire, 61 et 62 étant deux seuils d'un signal d'erreur s b. une étape non linéaire permettant de fixer l'amplitude du signal de sortie en fonction de l'amplitude du signal d'entrée par l'intermédiaire de l'opérateur non linéaire c. une étape de filtrage linéaire échantillonné L'invention a également pour objet un véhicule comportant un tel dispositif d'estimation de la quantité de carburant disponible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 20 clairement à la lecture de la description suivante du mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma situant le dispositif selon l'invention. - la figure 2 représente un schéma de la structure du dispositif selon 25 l'invention. -la figure 3 est une courbe représentant un signal de l'estimation du volume du carburant, un signal issu de la jauge à carburant non filtré, un signal issu du filtrage linéaire du signal issu de la jauge à carburant selon l'art antérieur, et un signal issu du filtrage non-linéaire du signal issu de la jauge à 30 carburant selon l'invention. L'estimation du volume de carburant dans un réservoir est souvent calculée par un algorithme dit algorithme d'estimation du type : 15 -4 Vol (t)=Vol (t-1) -k(t) * Const_,,t où Vol(t) est le volume de carburant disponible à l'instant t, Const_1, t est l'estimation du volume consommé entre le temps t-1 et le temps t, et k(t) est un gain variable. Un tel algorithme suppose que l'estimation du volume de carburant consommé entre le temps t-1 et le temps t est fiable. En pratique ce n'est pas toujours le cas, d'où un gain k (t) qui permet de corriger l'estimation du volume. La jauge à carburant intervient dans l'estimation du volume initial Vol(0) et le calcul du gain k(t). io D'une façon générale, une fonction de filtrage consiste à estimer une information utile, telle que par exemple un signal, qui est polluée par un bruit. Le filtrage fréquentiel suppose qu'il existe une séparation entre les réponses fréquentielles du signal utile et du bruit. Dans le cadre de l'invention, l'information utile est le volume de 15 carburant restant dans le réservoir. Les accélérations du véhicule exercent des forces sur le carburant qui se déplace alors dans le réservoir. Ces déplacements entraînent des mouvements du flotteur de la jauge à carburant qui viennent polluer le signal utile. Un dispositif selon l'invention permettant de filtrer le signal de la jauge 20 de façon non-linéaire et asymétrique est représenté par un module de filtrage 3 tel que représenté sur la figure 1. Le module de filtrage 3 reçoit en entrée le signal de la jauge à carburant 1. Un module de calcul 4 basé sur un algorithme d'estimation reçoit en entrée le signal issu de la jauge à carburant 1 filtré et le signal de l'estimation du volume 25 2 consommé entre le temps t-1 et le temps t, et fournit en sortie un signal dont l'amplitude représente l'estimation du volume de carburant disponible dans le réservoir. La détection du niveau de carburant dans le réservoir est basée sur un traitement non-linéaire dont la structure permet d'adapter la constante de temps 30 aux fluctuations du signal de la jauge à carburant, et sans aucun ajout de capteur d'accélération. Le dispositif selon l'invention repose sur un traitement du signal non-linéaire réalisé par un calculateur tel que par exemple un microcontrôleur, un - 5 microprocesseur, un processeur de traitement du signal ou DSP, un circuit numérique dédié, conformément à la figure 2 et comportant les éléments ci-dessous : - un opérateur de filtrage linéaire échantillonné 6 tel qu'un intégrateur. - des opérateurs arithmétiques 7 tels que des soustracteurs, additionneurs, ou multiplicateurs. - un opérateur non linéaire 8 de saturation. - un opérateur de gain a 9 de la structure de fonctionnement du système un opérateur de coefficient K 10. Pour que le filtrage soit adapté au mieux à la réalité physique du problème, les oscillations parasites doivent être davantage atténuées par rapport aux oscillations de petite amplitude qui sont plus représentatives de la 15 réalité. Ainsi le filtre réalisé est un filtre dont la fréquence de coupure diminue proportionnellement à l'amplitude des oscillations du signal de la jauge. Pour satisfaire ces exigences le dispositif réalise un filtrage du premier ordre dont la constante de temps varie pour s'adapter au mieux au signe et à l'amplitude des oscillations du signal de la jauge à carburant. 20 Plus précisément, le dispositif de filtrage de la figure 2 a une fréquence de coupure imposée par la fonction wc représentée sur la figure 4 qui montre la variation de la pulsation de coupure wc du filtre non-linéaire en fonction du signal d'erreur s, avec 62 > 6,>0 : i0 (01 Colù(02 (02+ (+62) 62ù61 pour > -61 pour - 61) correspond à des oscillations de faible amplitude. Les conditions (b) et (c) portant sur le signal d'erreur correspondent à des oscillations dont l'amplitude décroissante est proportionnelle à la valeur absolue de l'amplitude du signal d'erreur Ic1. -6 L'opérateur de gain a 9 de la structure de fonctionnement du système est tel que : a= w1û (02. On appellera cette équation, l'équation (d). 62ù61 L'opérateur de coefficient K 10 est tel que K= w1û'2 62 + O02. On U2ùU1 appellera cette équation, l'équation (e) Une équation (f) est la fonction de l'opérateur non linéaire 8 de la figure 2 dont le signal de sortie noté Sat telle que : X si w2 w1 w2 Si x REVENDICATIONS 1. Dispositif d'estimation de la quantité de carburant disponible dans le réservoir d'un véhicule caractérisé en ce que ledit dispositif comporte un filtre 5 non-linéaire (3) permettant de rejeter des fluctuations de grandes amplitudes d'un signal de la jauge à carburant (1). 2. Dispositif d'estimation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le filtre non-linéaire (3) est un filtre asymétrique. 3. Dispositif d'estimation selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le filtre non-linéaire (3) comporte au moins un opérateur de filtrage linéaire échantillonné (6), des opérateurs arithmétiques (7) et au moins un opérateur (8) non-linéaire 4. Dispositif d'estimation selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la fréquence de coupure du filtre non-linéaire (3) diminue proportionnellement à l'amplitude des oscillations du signal de la jauge à carburant (1). 5. Procédé d'estimation de la quantité de carburant disponible dans le réservoir d'un véhicule selon les revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte a. une étape de réglage du système par l'intermédiaire du gain a et du coefficient col û w2 col û w2 K , avec a= et K= 62 + û)2, w~ 62-61 62-61 et (02 étant les bornes de saturation de l'opérateur (8) non-linéaire, 61 et 62 étant deux seuils d'un signal d'erreur s b. une étape non linéaire permettant de fixer l'amplitude du signal de sortie en fonction de l'amplitude du signal d'entrée par l'intermédiaire de l'opérateur (8) non linéaire. c. une étape de filtrage linéaire échantillonné-9 6. Véhicule comportant un dispositif d'estimation de la quantité de carburant disponible dans le réservoir caractérisé en ce que ledit dispositif d'estimation est selon l'une quelconque des revendications précédentes.