Brevet FR2931236A3 — publié le 20091120

FR 2931236 A3 20091120 FR 0853073 A 20080513 DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne la conception des moteurs de véhicule automobile et plus particulièrement leur mise au point avant que ces derniers ne soient montés en série sur des véhicules. ETAT DE LA TECHNIQUE Lors de la mise au point des moteurs il est nécessaire de visualiser un signal caractéristique de l'accélération pour, en particulier, effectuer des réglages relativement aux à-coups pouvant avoir lieu au cours des 1 o accélérations ou des décélérations du véhicule (quand le conducteur relâche violemment la pédale d'accélérateur par exemple). Pour effectuer la mise au point, on visualise classiquement le signal caractéristique de l'accélération acquis au moyen d'un ou plusieurs accéléromètres(s). 15 Toutefois, le signal récupéré en sortie de l'accéléromètre est bruité. Ainsi, il est connu de filtrer le signal en sortie de l'accéléromètre pour l'exploiter et ainsi grâce à lui mettre au point le moteur. Un tel filtrage a lieu hors-ligne , c'est-à-dire que l'on effectue des acquisitions à bord d'un véhicule puis on filtre le signal acquis. En d'autres 20 termes on n'effectue pas de traitements pendant que le véhicule roule. Ceci est contraignant car la mise au point du moteur nécessite plusieurs acquisitions et donc plusieurs essais avec le véhicule. PRESENTATION DE L'INVENTION 25 L'invention permet de filtrer en temps réel un signal caractéristique de l'accélération pour la mise au point des moteurs de véhicule automobile. Ainsi, selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de mise au point du moteur d'un véhicule automobile comprenant un traitement d'un signal caractéristique de l'accélération du moteur mettant en oeuvre les 30 opérations consistant à acquérir au moyen d'un accéléromètre, de manière continue, un signal de longueur infinie représentatif de l'accélération du moteur ; pré-filtrer le signal acquis ; diviser en blocs de longueur finie le signal acquis pré-filtré, la longueur de chaque bloc étant ajustée continument en fonction de l'amplitude des oscillations du signal acquis ; inverser chaque bloc ; filtrer chaque bloc inversé ; recombiner chaque bloc filtré pour obtenir un signal caractéristique de l'accélération filtré ; mettre au point le moteur à partir du signal accélération filtré pour analyser les à-coups provoqués par le moteur. Le procédé de l'invention pourra en outre présenter facultativement au moins l'une des caractéristiques suivantes - la division en blocs de longueur finie comprend une opération consistant à déterminer la longueur du bloc de manière à ce que la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale du signal contenu dans le bloc soit supérieure à un seuil ; - le seuil est fixé en fonction de l'amplitude des oscillations du signal caractéristique de l'accélération au dessus duquel les oscillations deviennent gênantes et perceptibles pour le conducteur, le seuil étant typiquement égal à 0,5 m.s-2 ; - le pré-filtrage est mis en oeuvre par application d'un filtre causal sur le signal acquis ; - le filtrage de chaque bloc inversé est mis en oeuvre par application d'un filtre non-causal sur chaque bloc inversé ; - la recombinaison consiste en mettre en oeuvre une opération de chevauchement pour obtenir une sortie continue. - la recombinaison consiste en outre à mettre en oeuvre une opération d'inversion du signal caractéristique de l'accélération filtré. Et selon un second aspect, l'invention concerne un système embarqué dans un véhicule destiné à la mise au point dudit véhicule comprenant des moyens pour la mise en oeuvre d'un procédé selon le premier aspect de l'invention. L'invention permet de filtrer en temps réel le signal acquis en sortie de l'accéléromètre pour le visualiser en temps réel sur une centrale d'acquisition. Une telle visualisation permet un gain de temps considérable sur des essais de mise au point comme : la calibration pour correction de couple rapide c'est-à-dire la calibration anti-à-coups. Ainsi, les réglages peuvent être effectués en une seule fois. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement les étapes du traitement du signal accélération conforme à l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement l'acquisition du signal caractéristique de l'accélération du moteur ; - la figure 3 illustre la réponse impulsionnelle du filtre utilisé au cours d'un procédé de mise au point conforme à l'invention ; - la figure 4 illustre le signal accélération acquis, filtré avec le procédé de l'invention et un signal accélération de référence filtré hors ligne . - la figure 5 illustre les étapes du chevauchement mis en oeuvre pour combiner les signaux filtrés avec des blocs de longueur variable ; - la figure 6 illustre une portion du signal accélération filtré lorsque les blocs utilisés pour le chevauchement ont une longueur égale à 250 échantillons ; - la figure 7 illustre une portion du signal accélération filtré lorsque les blocs utilisés pour le chevauchement ont une longueur égale à 100 échantillons.30 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le procédé de mise au point d'un moteur de véhicule met en oeuvre un filtrage à l'envers sur un signal représentatif de l'accélération d'un véhicule en temps réel sur un système embarqué à bord du véhicule. On peut se référer à l'article : Scott R. Powell et Paul M. Chau, Time Reversed Filtering in Real-Time, University of California, San Diego, Département of Electrical & Computer Engineering pour obtenir des explications sur la technique du filtrage à l'envers. Description du système d'acquisition La figure 2 illustre schématiquement l'acquisition 2 du signal caractéristique de l'accélération du moteur. Un accéléromètre 4 placé n'importe où dans le véhicule permet d'acquérir un signal caractéristique du moteur, ce signal est ensuite traité par un procédé de mise au point d'un moteur de véhicule automobile comprenant un traitement d'un signal caractéristique de l'accélération du moteur. Un tel procédé est mis en oeuvre dans des moyens de calcul 3 connectés à un ordinateur 5 qui permet de commander le procédé et de visualiser les signaux acquis pour les traiter. Un procédé de mise au point d'un moteur de véhicule automobile comprend plusieurs types de traitement. Parmi ces traitements on peut citer le traitement des à-coups dus à la réponse mécanique du groupe moto-propulseur (raideurs mécaniques, jeux de transmission) suite à une sollicitation plus ou moins brutale de la pédale d'accélération qui se révèle dans le comportement du régime moteur. Dans ce qui suit, nous nous intéressons au traitement du signal caractéristique de l'accélération.30 Description qénérale du traitement du siqnal accélération La figure 1 illustre schématiquement les étapes permettant le traitement du signal accélération. Un tel traitement comprend une étape d'acquisition A au moyen de l'accéléromètre d'un signal YA caractéristique de l'accélération. Le traitement est continu, l'acquisition également et le signal acquis peut être par conséquent, par définition, de longueur infinie. Une fois le signal acquis YA, celui-ci est pré-filtré P, on obtient un signal caractéristique de l'accélération pré-filtré ' A . 1 o Un tel pré-filtrage P est effectué dans le sens direct par un filtre causal. Il est à noter ù tel que connu en soi ù que le signal est d'abord échantillonné pour pouvoir être traité numériquement. On note que le pré-filtrage peut aussi être analogique. 15 Le signal ainsi pré-filtré est alors divisé au cours du temps en N blocs de longueur finie BI, B2, ..., BN avec N=+x si le signal est de longueur infinie. On note que le filtrage 20 a lieu dans le sens inverse (c'est-à-dire que les derniers échantillons deviennent les premiers et vice-versa). Par conséquent, après le pré-filtrage les sorties de chaque bloc sont inversées 20 10. Le filtrage 20 est fait avec le filtre réinitialisé à zéro. Lorsque le bloc B2 est disponible (puisque les blocs arrivent les uns après les autres au cours de la durée du traitement) on garde l'initialisation d'un filtre 40 avec les échantillons de la fin du filtrage du bloc B2. Le signal 25 d'entrée 30 est nul. Les sorties des deux filtrages 20, 40 sont ensuite tronquées en utilisant des méthodes de chevauchement pour construire un signal de sortie continu. Le chevauchement 50 consiste ici en une simple somme des blocs 30 obtenus. Notons que cette étape est reproduite pour l'ensemble des blocs arrivant, et ce, deux à deux. Le signal filtré 7AF divisé en bloc B1f, B2f, B3f, • • •, BNf, objet du traitement, est obtenu par l'inversion 60 du signal. En d'autres termes, après avoir été traité, le signal est remis dans le bon sens pour pouvoir être convenablement exploité pour notamment la mise au point du moteur. Description détaillée de certaines étapes mises en oeuvre au cours du traitement Le traitement du signal caractéristique du signal accélération, comme précédemment mentionné, met en oeuvre une étape au cours de laquelle le signal est divisé B1-B+00 en blocs comprenant un certains nombre d'échantillons. Comme on l'aura compris, il convient de remplir les blocs avec un nombre d'échantillons suffisant pour pouvoir exploiter toute l'information pertinente contenue dans le signal tout en conservant une complexité de calcul adaptée aux contraintes temps réel intrinsèques à tous systèmes embarqués. Pour répondre à ce besoin, au cours de la division B1-BN du signal en bloc, la longueur du bloc est changée au fur et à mesure que le signal devient intéressant. La figure 4 illustre un signal caractéristique de l'accélération. Sur cette figure il apparaît que deux intervalles contiennent des portions de signal qui sont d'intérêt. Le premier, entre les instants t=5,7 s et t=6,2 s et le second, entre les instants t=7,2 s et t=8 s du signal brut ou de référence. En effet, c'est dans ces deux intervalles temporels que les oscillations 25 de l'accélération sont les plus importantes (après un lâché de pied de la pédale accélération par exemple). Sur cette figure in est le signal brut non filtré (issu de l'accéléromètre), block est le signal filtré en temps réel selon le procédé décrit et ref et le signal filtré hors-ligne non causal de manière connue. 30 Pour déterminer si la taille du bloc est suffisante un test (non représenté) est mis en place. Ce test calcule notamment la différence (en valeur absolue) entre la valeur maximale et la valeur minimale du signal accélération contenue dans le bloc. On peut fixer par exemple un seuil à 0,5 m.s-2. Ainsi, le signal aura 100 ou 250 échantillons par bloc. De manière plus précise il aura - 100 échantillons si la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale du signal accélération contenue dans le bloc est inférieure à 0,5 m.s-2 ; - 250 échantillons si la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale du signal accélération contenue dans le bloc est 1 o supérieure à 0,5 m.s-2. La recombinaison 50 du signal met en oeuvre des opérations de chevauchement. Pour cette étape il convient de tenir compte bien entendu de la longueur des blocs qui comme nous l'avons mentionné peuvent être de 15 longueur variable. On a représenté sur la figure 5 un exemple de chevauchement des blocs en filtrage à l'envers. Le signal est découpé en blocs B1inv, B2inv, Biinv• • •, Biinv. Sur cette figure, Biinvpl illustre le filtrage en leading du bloc Biinv (c'est-à- 20 dire l'entrée du filtre Biinv) et Biinvpl illustre le bloc filtré en trailing (suite du filtrage Biinvpl (c'est-à-dire avec le filtre non réinitialisé : continuation du filtrage avec un signal d'entrée nul). Le principe du chevauchement (aussi bien en filtrage direct qu'en filtrage à l'envers) est le suivant : chaque nouveau bloc calculé pendant le 25 chevauchement est composé de deux parties (le bloc ainsi calculé fait deux fois la taille du bloc en entrée) : - leading : la réponse des échantillons correspondants au bloc en entrée. Le filtre est réinitialisé (c'est-à-dire les échantillons qui précédent sont nuls) au début de chaque bloc, cette réinitialisation 30 assure la stabilité du système ; - trailing : le traînage de la réponse du bloc d'entrée. C'est la réponse à des échantillons nuls avec le filtre non réinitialisé (c'est-à-dire initialisé avec les échantillons précédents de la première partie du bloc (le leading )). Lorsque le signal est inversé par blocs, on doit inverser le chevauchement également, c'est-à-dire que le chevauchement est fait en sommant les échantillons de la première partie (leading) du bloc i avec les échantillons de la deuxième partie (trailing) du bloc i+1 (voir figure 5). 10 La tronquée des blocs introduit une erreur systématique qui dégrade le signal de sortie et la linéarité du déphasage. L'amplitude de cette erreur dépend de la longueur des blocs par rapport à la longueur de la réponse impulsionnelle d'intérêt. En théorie, la réponse impulsionnelle d'un filtre 15 récursif est infinie mais en pratique elle tend exponentiellement vers zéro. Comme on l'a déjà mentionné, un tel traitement présente l'avantage d'être effectué en temps réel et peut être parfaitement mis en oeuvre dans des moyens de calcul embarqués à bord du véhicule. 20 Pour mettre en oeuvre le traitement dans des moyens de calcul, on met en place des piles LIFO (en anglais, Last ln Last Out ) et des piles FIFO (en anglais First ln First Out ). Ainsi, pour résumer, à partir d'un signal d'entrée yA échantillonné (avec période d'échantillonnage Ts) de longueur indéterminée on effectue : 25 - un premier filtrage dans le sens direct s'effectue normalement ; - un choix de la longueur des blocs à partir de la réponse impulsionnelle du système (longueur de la réponse impulsionnelle significative) est effectué et/ou à partir d'un seuil pour détecter le signal d'intérêt ; 30 - un traitement par blocs : les échantillons remplissent la LIFO, le dernier échantillon mis dans la LIFO est le premier à sortir et ainsi5 de suite, ceci donne le signal inversé de chaque bloc caractéristique de non-causalité : le signal inversé passe par le filtre utilisé, ce signal est mis en mémoire en attendant le traînage du bloc, c'est-à-dire l'empilement avec des FIFO ; et - après avoir fini le calcul du leading du bloc i, le calcul du trailing du bloc et du leading du bloc suivant i+1 peuvent commencer ; - lorsque le trailing du bloc i+1 se calcule, on effectue en même temps la somme avec le signal leading du bloc i mis en mémoire dans la FIFO - un renversement du signal de sortie inversé par mise dans la LIFO. Il est à noter que le retard linéaire dépend du temps de calcul utilisé pour le traitement du signal caractéristique de l'accélération, c'est-à-dire en fonction du nombre d'échantillons dans le bloc et de la période d'échantillonnage). On a illustré sur les figures 6 et 7 des résultats obtenus sur un signal caractéristique de l'accélération pour des longueurs de blocs égales à 250 et 100 échantillons respectivement. Sur ces figures, la courbe 80 est le signal accélération filtré hors-ligne et la courbe 81 est le signal obtenu selon le procédé décrit. Rappelons qu'un tel traitement vise à visualiser le signal filtré en sortie de l'accéléromètre pendant les essais de mise au point des moteurs. On a utilisé pour cet exemple un filtre de réponse impulsionnelle telle qu'illustrée sur la figure 3. Le choix du filtre est basé sur plusieurs critères, par exemple le ressenti au niveau des accélérations brutes (à-coups) par le conducteur du véhicule. Un signal filtré à l'issu du traitement et un signal filtré de référence obtenu hors ligne sont représentés sur la figure 4. La taille des blocs utilisés est de 200 échantillons, on peut voir que dans cet exemple le retard de 0,6 s est acceptable pour les essais temps-réel. Les avantages au traitement présenté sont les suivants : - l'utilisation pour le filtrage en temps réel du signal caractéristique de l'accélération ; - l'utilisation en temps réel du signal accélération fait gagner du temps sur la mise au point ; - le déphasage linéaire de la réponse, notamment le retard constant facilite l'exploitation des données ; - le traitement est stable pour tous les réglages ; - il ne génère pas des cycles limites qui sont des instabilités en sortie lorsque le signal en entrée est nul ou constant.15 REVENDICATIONS1. Procédé de mise au point du moteur d'un véhicule automobile comprenant un traitement d'un signal caractéristique de l'accélération du moteur mettant en oeuvre les opérations consistant à - acquérir (A) au moyen d'un accéléromètre, de manière continue, un signal de longueur infinie représentatif de l'accélération du moteur ; - pré-filtrer (P) le signal acquis ; - diviser en blocs (B1-BN) de longueur finie le signal acquis pré-filtré, la longueur de chaque bloc étant ajustée continument en fonction de l'amplitude des oscillations du signal acquis ; - inverser (10) chaque bloc ; - filtrer (20) chaque bloc inversé ; - recombiner (50) chaque bloc filtré pour obtenir un signal caractéristique de l'accélération filtré ; - mettre au point le moteur à partir du signal accélération filtré pour analyser les à-coups provoqués par le moteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la division en blocs de longueur finie comprend une opération consistant à déterminer la longueur du bloc de manière à ce que la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale du signal contenu dans le bloc soit supérieure à un seuil. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le seuil est fixé en fonction de l'amplitude des oscillations du signal caractéristique de l'accélération au dessus duquel les oscillations deviennent gênantes et perceptibles pour le conducteur, le seuil étant typiquement égal à 0,5 m.s-2.30 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pré-filtrage est mis en oeuvre par application d'un filtre causal sur le signal acquis. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtrage de chaque bloc inversé est mis en oeuvre par application d'un filtre non-causal sur chaque bloc inversé. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en 1 o ce que la recombinaison consiste pour chaque bloc à mettre en oeuvre une opération de chevauchement avec le bloc précédent pour obtenir une sortie continue. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en 15 ce que la recombinaison consiste en outre à mettre en oeuvre une opération d'inversion (60) du signal caractéristique de l'accélération filtré. 8. Système embarqué dans un véhicule destiné à la mise au point dudit véhicule comprenant des moyens pour la mise en oeuvre d'un procédé selon 2o l'une des revendications 1 à 7.