Brevet FR2908511A3 — publié le 20080516

FR 2908511 A3 20080516 FR 0654842 A 20061110 DISPOSITIF DE DETERMINATION DE VOLUME DE LIQUIDE DANS UN RESERVOIR La présente invention se rapporte à un dispositif de détermination du volume de liquide dans un réservoir. Ce dispositif peut notamment trouver application à la détermination de volume de liquide dans un réservoir de carburant ou dans un réservoir d'huile formé dans un carter de moteur à combustion interne. Généralement, la détermination du volume de liquide par jauge se basent sur une estimation de la hauteur du liquide dans le réservoir qui est ensuite convertie en volume par une relation connue liant le volume et la hauteur de liquide. Cette relation dépend de la forme du réservoir. Il est souvent proposé dans l'art antérieur de positionner le capteur de hauteur de façon à minimiser l'influence de la forme du réservoir afin d'obtenir une relation s'approchant le plus possible d'une relation linéaire dont il suffit alors de déterminer une constante. Cependant, l'exactitude des résultats obtenus par cette méthode de détermination ne peut être garanti que pour une attitude du réservoir proche de celle qui a été utilisée pour déterminer la relation entre la hauteur de liquide et son volume, attitude qui est souvent celle correspondant à un véhicule reposant sur une surface horizontale. Or, il s'avère utile de pouvoir déterminer exactement le volume de liquide pour des valeurs de tangage et de roulis non nulles. On désire notamment déterminer le volume d'huile présent dans un réservoir dans le carter moteur au démarrage même lorsque le véhicule est garé en côte ou sur un trottoir ce qui conduit typiquement à des valeurs de tangage ou de roulis de l'ordre de 2908511 -2 10 . Une détermination précise du volume de carburant dans ces conditions est également recherchée afin de permettre une initialisation précise du volume de carburant au démarrage, valeur qui est ensuite utilisée par les algorithmes d'estimation 5 dynamique du volume de carburant restant. Plusieurs solutions sont proposées dans l'art antérieur pour tenter de rendre la détermination du volume de liquide présent dans le réservoir fiable, c'est à dire précise et reproductible dans le temps même lorsque le réservoir n'est 10 pas horizontal. Certains systèmes proposés dans l'art antérieur ne prennent des mesures que lorsque les conditions auxquelles est soumis le réservoir sont optimales. Ainsi, le document FR2495767 présente un dispositif déterminant la hauteur de liquide uniquement lorsque la valeur d'inclinaison est nulle ou 15 bien lorsque l'accélération longitudinale est nulle. De manière analogue, il est proposé dans le document FR2703776, un système de détermination qui bloque le bras de la jauge en cas d'inclinaison ou d'accélération trop importante. Ces systèmes ne permettent pas de déterminer le volume à tout moment 20 quelque soit l'attitude du véhicule. Ces systèmes ne permettent donc pas de déterminer le volume d'huile dans le carter ni la valeur d'initialisation du volume de carburant pour les systèmes d'estimation dynamique du volume de carburant restant, au démarrage lorsque le véhicule se trouve incliné. Il s'avère 25 également impossible de réaliser des déterminations régulières lorsque le véhicule circule dans des régions montagneuses, ou bien lorsque le véhicule évolue dans une circulation ralentie sur des pentes modérées en ville ou sur des routes bombées. Pour tenter de s'affranchir de ces premiers 30 inconvénients, des systèmes comme décrits dans les documents FR2794526, FR2547413, US6253607 et FR2710743 2908511 -3 ont proposé des solutions permettant d'enrichir les résultats obtenus pour des conditions optimales en réalisant des estimations de volume de carburant restant en intégrant la consommation instantanée de carburant. Cette méthode de 5 mesure nécessite néanmoins de disposer d'un dispositif de mesure instantanée de la consommation de carburant sur le véhicule. De plus l'exactitude de la correction dépend fortement de l'exactitude de la valeur d'initialisation du volume de carburant, ainsi que de la précision sur la mesure de la 10 consommation instantanée qui peut conduire à des estimations erronées notamment lorsque le véhicule est soumis à des accélérations et décélérations régulières et périodiques. Un autre système proposé dans l'art antérieur et décrit dans le brevet FR2675898 propose un système de 15 détermination non limité par l'attitude du réservoir. Dans ce document, il est proposé un dispositif mécanique qui permet de tenir compte de l'attitude du réservoir. Celui-ci comprend un premier flotteur relié à une pièce de support fixe par l'intermédiaire de deux bras parallèles formant un 20 parallélogramme articulé ou déformable et un second flotteur porté par un bras relié directement de façon pivotante au premier flotteur. Cependant, cette solution est complexe mécaniquement et nécessite d'utiliser une jauge spécifiquement adaptée à l'application au lieu d'une jauge classique. 25 L'invention se propose de résoudre les problèmes qui se dégagent de l'utilisation des systèmes proposés dans l'art antérieur lorsque le réservoir est soumis à un tangage et/ou à un roulis non nul. En particulier, l'invention s'attache à permettre la détermination du volume de liquide dans un 30 réservoir qui soit fiable lorsque le véhicule repose sur un terrain incliné avec un système utilisant une jauge de type 2908511 - 4 classique et sans augmenter la complexité mécanique de celui-ci. C'est un objectif de l'invention que de proposer un système de détermination de volume amélioré pouvant notamment déterminer le niveau d'huile présent dans le carter au 5 démarrage et le volume initial de carburant présent dans le réservoir de carburant lorsque le véhicule est incliné. Dans ce but, on propose un dispositif de détermination du volume d'un liquide dans un réservoir comportant des moyens indicatifs de la hauteur de liquide ainsi que des moyens 10 indicatifs de la valeur de tangage du réservoir et/ou des moyens indicatifs de la valeur du roulis du réservoir, le dispositif comportant également un calculateur apte à calculer le volume de liquide en fonction d'une relation (V = f(h,er,et)) prédéterminée par simulation ou par étalonnage en fonction des 15 caractéristiques du réservoir ayant pour paramètres au moins la valeur de la hauteur de liquide dans le réservoir ainsi que la valeur de tangage et/ou la valeur de roulis. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif de détermination du volume d'un liquide dans un 20 réservoir comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le volume est calculé par le calculateur selon une relation polynomiale V =C1 *h+C2 *e +C3 *et = f (h,er,et) , ou Cl, C2 et C3 sont des coefficients déterminés par étalonnage en 25 fonction de la géométrie du réservoir ; les moyens indicatifs de la valeur de tangage sont un capteur d'angle de tangage que comprend un système de frein de parking automatique ; - la valeur de tangage est obtenue par estimation à partir 30 d'une mesure d'accélération longitudinale ; 2908511 - 5 - les moyens indicatifs de la valeur de roulis sont un capteur d'accélération latérale utilisé par le dispositif de stabilité électronique ; - les moyens indicatifs de la valeur de roulis sont un 5 système de navigation à l'estime basé sur des accélérations pour suppléer à un système de localisation ; les caractéristiques ci-dessus mentionnées consistant à réutiliser des capteurs déjà présents sur des véhicules mais qui ne sont pas sollicités pour certains d'entre eux au moment de la mesure 10 de volume sont particulièrement avantageuses économiquement et permettent d'obtenir des résultats précis. - le calculateur est apte à calculer le volume suivant la relation (f ) au moins partiellement sous forme de tables de conversion ; ce qui permet d'utiliser des calculateurs de taille 15 modeste et réaliser des économies substantielles sur le coût du calculateur tout en conservant des résultats satisfaisants en terme de précision et de délais pour obtenir le résultat ; - le calculateur est apte à ne retenir que la valeur de volume la plus faible parmi d'éventuelles valeurs multiples lors 20 de la détermination du volume suivant la relation. Ceci permet de s'assurer que l'on ne surestime pas la valeur de volume déterminée afin de ne pas induire en erreur l'utilisateur. On propose également un procédé de du volume d'un liquide dans un réservoir comportant les étapes de collecter 25 une valeur indicative de la hauteur de liquide dans le réservoir, de collecter une valeur indicative du tangage du réservoir et/ou de collecter une valeur indicative du roulis du réservoir, et de calculer le volume de liquide en fonction d'une relation (V = f(h,er,et)) prédéterminée par simulation ou par étalonnage 30 en fonction des caractéristiques du réservoir ayant pour 2908511 - 6 paramètres au moins la valeur de la hauteur de liquide dans le réservoir ainsi que la valeur de tangage et/ou la valeur de roulis. Suivant des modes particuliers de réalisation, le 5 procédé de détermination du volume d'un liquide dans un réservoir comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le volume est calculé par le calculateur selon une relation polynomiale V =C1 *h+C2 *e +C3 *9t = f (h,er,et) , ou Cl, 10 C2 et C3 sont des coefficients déterminés par étalonnage en fonction de la géométrie du réservoir ; - la valeur de tangage est obtenue à partie d'un capteur d'angle de tangage que comprend un système de frein de parking automatique ; 15 - la valeur de tangage est obtenue par estimation à partir d'une mesure d'accélération longitudinale ; - la valeur de roulis est obtenue par un capteur d'accélération latérale utilisé par le dispositif de stabilité électronique ; 20 - la valeur de roulis est obtenue par un système de navigation à l'estime basé sur des accélérations pour suppléer à un système de localisation ; les étapes ci-dessus mentionnées consistant à réutiliser des valeurs issues de capteurs déjà présents sur des véhicules mais qui ne sont pas 25 sollicités pour certains d'entre eux au moment de la mesure de volume sont particulièrement avantageuses économiquement et permettent d'obtenir des résultats précis. - l'étape de calcul de la valeur du volume suivant la relation (f ) est au moins partiellement réalisée sous forme de 30 tables de conversion ; ce qui permet d'utiliser des calculateurs 2908511 - 7 de taille modeste et réaliser des économies substantielles sur le coût du calculateur tout en conservant des résultats satisfaisants en terme de précision et de délais pour obtenir le résultat ; 5 - l'étape de calcul présente une sous étape de détermination de la valeur de volume la plus faible parmi d'éventuelles valeurs multiples. Ceci permet de s'assurer que l'on ne surestime pas la valeur de volume déterminée afin de ne pas induire en erreur l'utilisateur. 10 On propose enfin une utilisation dans un véhicule d'un dispositif de détermination du volume de liquide dans un réservoir selon l'une des revendications précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante 15 du mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 a est un graphique représentant les variations de la valeur de volume et les variations de la valeur de l'angle de tangage Ot en fonction du temps t à volumes constants. Le 20 véhicule est d'abord immobilisé à plat (t 100s) ; - la figure 1 b est un graphique représentant les variations de la valeur de volume et les variations de l'angle de roulis Or en fonction du temps t pour le même volume que pour 25 la figure 1 a. Le véhicule est d'abord immobilisé à plat (t 80s); - la figure 2 est un schéma bloc présentant le principe de détermination de la valeur du volume selon l'invention ; - la figure 3 est un schéma représentant le principe de la 30 détermination de l'angle Or de roulis selon un mode préféré de l'invention ; 2908511 -8 la figure 4 est un graphique représentant le signal de tension issu de la jauge ainsi que le signal corrigé par le système selon l'invention. Les figures 1 a et 1 b représentent les variations de la 5 valeur déterminée du volume pour des conditions de remplissage similaires d'un même réservoir, c'est-à-dire à volume égal, pour respectivement plusieurs valeurs de l'angle de tangage et pour plusieurs valeurs de l'angle de roulis. Ces valeurs de volume V sont déterminées avec un système ne 10 mettant pas en oeuvre l'invention et sur un intervalle de temps pour lequel la consommation de carburant est négligeable. Sur ces figures, les courbes en traits discontinus, notée respectivement Ot et Or pour les figures la et lb montrent l'évolution de l'angle appliqué au réservoir dans le temps et la 15 courbe en traits pleins, notée V, montre la valeur du volume correspondante. Comme il est représenté à la figure la, la valeur déterminées du volume subit d'importantes différences en fonction de la valeur de tangage. Dans l'intervalle Os particulièrement avantageuse car au démarrage lorsque la détermination de la valeur de volume de liquide de réservoir est 10 effectuée, le système d'ESP n'est pas sollicité par d'autres systèmes dans le véhicule. Un système de FPA comprend notamment un capteur d'angle de tangage et un capteur d'effort de serrage de frein de parking. La valeur délivrée par le capteur d'angle de tangage 15 permet de calculer la force à appliquer au frein de parking pour retenir le véhicule, même lorsque celui-ci est garé en pente. Le système est bouclé grâce au capteur d'effort de serrage. Dans ce mode de réalisation, le système de détermination de la valeur de volume réutilise la valeur statique de la pente 20 délivrée par le capteur d'angle de tangage. Sur la figure 4 est représenté une comparaison des valeurs déterminées avec la valeur de hauteur seulement et les valeurs déterminées en intégrant les variables de roulis et de tangage conformément à l'invention pour des attitudes du 25 véhicule qui varient dans le temps. On assiste à une amélioration de la détermination de la valeur du volume de plus de 2,5L dans l'intervalle 45s REVENDICATIONS 1) Dispositif de détermination du volume d'un liquide dans un réservoir comportant des moyens indicatifs de la hauteur de liquide (1) ainsi que des moyens indicatifs de la valeur de tangage du réservoir (2) et/ou des moyens indicatifs de la valeur du roulis du réservoir (3) caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur (4) apte à calculer le volume de liquide en fonction d'une relation (V = f(h,9 ,8t)) prédéterminée par simulation ou par étalonnage en fonction des caractéristiques du réservoir ayant pour paramètres au moins la valeur de la hauteur de liquide dans le réservoir (h) ainsi que la valeur de tangage (0t) et/ou la valeur de roulis (0r). 2) Dispositif de détermination du volume d'un liquide dans un réservoir selon la revendication 1 caractérisé en ce que le volume est calculé par le calculateur (4) selon une relation polynomiale V =C1 *h+C2 *eY +C3 *et =.f(h, 9 ,et) , ou Cl, C2 et C3 sont des coefficients déterminés par étalonnage en fonction de la géométrie du réservoir. 3) Dispositif de détermination du volume d'un liquide dans un réservoir selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens indicatifs (2) de la valeur de tangage (0t) sont un capteur d'angle de tangage que comprend un système de frein de parking automatique. 2908511 - 15 - 4) Dispositif de détermination du volume d'un liquide dans un réservoir selon la revendication 1 caractérisé en ce que la valeur de tangage (0t) est obtenue par estimation à partir d'une mesure d'accélération longitudinale. 5 5) Dispositif de détermination du volume d'un liquide dans un réservoir selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens indicatifs (3) de la valeur de roulis (Or) sont un capteur d'accélération latérale utilisé par un 10 dispositif de stabilité électronique. 6) Dispositif de détermination du volume d'un liquide dans un réservoir selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens indicatifs (3) de la valeur de 15 roulis (Or) sont un système de navigation à l'estime basé sur des accélérations pour suppléer à un système de localisation. 7) Dispositif de détermination du volume d'un liquide dans un réservoir selon l'une des revendications précédentes 20 caractérisé en ce que le calculateur (4) est apte à calculer le volume suivant la relation (f ) au moins partiellement sous forme de tables de conversion. 8) Dispositif de détermination du volume d'un liquide 25 dans un réservoir selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le calculateur (4) est apte à ne retenir que la valeur de volume la plus faible parmi d'éventuelles valeurs multiples lors de la détermination du volume suivant la relation (f ). 2908511 - 16 - 9) Procédé de détermination du volume d'un liquide dans un réservoir caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de collecter une valeur indicative de la hauteur de liquide (h) dans le réservoir, de collecter une valeur indicative du tangage 5 du réservoir (0t) et/ou de collecter une valeur indicative du roulis du réservoir (Or), et de calculer le volume de liquide en fonction d'une relation (V= f(h,6 ,et)) prédéterminée par simulation ou par étalonnage en fonction des caractéristiques du réservoir ayant pour paramètres au moins la valeur de la 10 hauteur de liquide dans le réservoir (h) ainsi que la valeur de tangage (0t) et/ou la valeur de roulis (Or). 10) Utilisation dans un véhicule d'un dispositif de détermination du volume de liquide dans un réservoir selon 15 l'une des revendications précédentes.