Brevet FR2942895A1 — publié le 20100910

L'invention concerne un procédé d'auto calibration, lors du roulage d'un véhicule, d'un capteur d'accélération présentant un plan de sensibilité maximale et adapté pour fournir un signal représentatif de la gravité, monté sur une roue du véhicule de façon que son plan de sensibilité maximale soit sécant avec l'axe de rotation de la roue. De plus en plus de véhicules automobiles possèdent des systèmes de surveillance et/ou de mesure de paramètres comportant des capteurs montés sur le dit véhicule. A titre d'exemple concernant de tels systèmes, il peut être cité les systèmes de surve lance comportant des capteurs montés sur chacune des roues de véhicules, dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression et/ou température des pneumatiques équipant ces roues, et destinés à informer le conducteur de toute variation anormale du paramètre mesuré. Ces systèmes de surveillance comportent classiquement : • monté sur chacune des roues du véhicule, un boîtier électronique intégrant des capteurs de mesure, un microprocesseur et un émetteur radiofréquence, • et, montée sur le véhicule, une unité centrale de réception des signaux émis par les boîtiers électroniques, dotée d'un calculateur intégrant un récepteur radiofréquence connecté à une antenne. De plus, de façon usuelle, ces systèmes de surveillance comportent au moins ur capteur d'accélération intégré dans chaque boîtier électronique et destiné à fournir notamment des informations permettant de déterminer l'état de déplacement du véhicule ;arrêt ou roulage), et, lors du roulage du véhicule, des informations permettant de déterriner la vitesse de rotation de la roue équipée du dit capteur d'accélération. Ces capteurs d'accélérations présentent toutefois un inconvénient majeur résidant dans le fait que leurs performances subissent d'importantes dérives dans le temps qui imposent de les calibrer régulièrement. Or chacune de ces opérations de calibrage s'avère onéreuse de sorte que ces opérations sont rarement réalisées, notamment dans le secteur automobile, et que les capteurs d'accélération offrent des performances dégradées. De plus, lors des éventuelles opérations de calibrage, les capteurs d'accélérations sont usuellement calibrés dans une plage comprise entre +1g et -1g, de façon à éviter la mise en accélération des composants. Or, lorsqu'ils sont montés sur des roues d'un véhicule, ces capteurs d'accélérations sont utilisés dans des plages beaucoup plus larges, s'étendant typiquement entre 0g et 100g, de sorte que les précisions obtenues sont très relatives. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour objectif de fournir un procédé de calibration permettant, lors du roulage d'un véhicule, d'étalonner le gain et l'offset d'accéléromètres montés sur des roues du dit véhicule. A cet effet, l'invention vise un procédé d'auto calibration, lors du roulage d'un véhicule, d'un capteur d'accélération présentant un plan de sensibilité maximale et adapté pour fournir un signal représentatif de la gravité, monté sur une roue du véhicule de façon que son plan de sensibilité maximale soit sécant avec l'axe de rotation de la roue. Selon l'invention, ce procédé consiste, pour un régime établi du véhicule : • à calculer, à partir de mesures réalisées au moyen du capteur d'accélération pendant une fenêtre de temps correspondant au temps nécessaire à la roue pour réaliser n rotations, avec n > 1, d'une part la valeur moyenne et d'autre part l'amplitude du signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération, • et à déterminer les valeurs du gain Cl et de l'offset C2 du capteur d'accélération par la résolution du système de deux équations à deux inconnues : • w2R = Cl x (valeur moyenne de Acc-lue) + C2 • 2g = Cl x (amplitude de Acc-lue) avec : w vitesse de rotation de la roue, R rayon de la roue. Un tel procédé permet donc de calibrer en dynamique, lors du roulage d'un véhicule, chacun des capteurs d'accélération montés sur les roues du dit véhicule. La seule contrainte réside dans l'obtention d'un régime établi pendant un laps de temps au moins égal à la fenêtre de temps nécessaire au relevé des mesures. Selon ce procédé, le calcul de la valeur moyenne et de l'amplitude du signal représentatif de l'accélération Acc-lue peut être effectué directement à partir des valeurs mesurées3, l'amplitude correspondant à la différence entre les valeurs maximale et minimale mesurées, et la valeur moyenne correspondant à la demie-somme de ces valeurs maximale et minimale. Afin toutefois d'écarter notamment les aberrations de mesure, et de façon avantageuse selon l'invention, on filtre le signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération au moyen d'un filtre passe bandes 3 Hz ù 30 Hz, adapté pcur fournir un signal dont l'amplitude correspond à l'amplitude du dit signal représentatif de l'accélération Acc-lue. De même, on filtre avantageusement le signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération au moyen d'un filtre passe bas présentant une fréquence de coupure égale à 1 Hz, adapté pour fournir un signal de valeur égale à la valeur moyenne du dit signal représentatif de l'accélération Acc-lue. De plus, la valeur moyenne peut alors être obtenue par une méthode de lissage du type à moyenne glissante, sur un nombre prédéterminé d'échantillons. Par ailleurs, en vue de la détermination de la vitesse de rotation w de chaque roue, et de façon avantageuse selon l'invention, on relève, pendant chaque fenêtre de temps, le nombre de fois où le signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération coupe la valeur moyenne calculée, de façon à déterminer la période de rotation de la roue, et à en déduire la vitesse de rotation w de la dite roue. De plus, afin de rendre le procédé indépendant du diamètre des jantes montées sur le véhicule, on fixe, pour tous les véhicules d'une même plateforme, une valeur moyenne r prédéterminée de rayon de roue. Le procédé selon l'invention peut notamment être mis en oeuvre en vue de l'auto ça ibration de deux capteurs d'accélération présentant des plans de sensibilité maximale X, Z orthogonaux, montés sur une même roue. Dans ce cas, et de façon avantageuse selon l'invention : • on calcule initialement le gain Clx, C1z et l'offset C2x, C2z de chaque capteur d'accélération en dynamique, véhicule en roulage, selon le procédé tel que décrit ci-dessus, • puis, lorsque le véhicule est à l'arrêt, on relève les valeurs x, z des signaux représentatifs de l'accélération Acc-lue délivrés par les capteurs d'accélération, on calcule les coordonnées, dans un repère orthonormé (X, Z), d'un point , d'une part, positionné sur un segment de droite reliant les points de coordonnées (C2x, C2z) et (x, z), et d'autre part, distant d'une valeur égale à la gravité g du point (x, z), et on attribue les valeurs des dites coordonnées calculées aux offsets respectifs C2x, C2z des capteurs d'accélération, • et on utilise les valeurs d'offset C2x, C2z calculées véhicule à l'arrêt pour calibrer en dynamique, véhicule en roulage, les valeurs des gains respectifs Clx, C1z des capteurs d'accélération. A partir de valeurs de gains et d'offsets calculées initialement en dynamique, un tel procédé permet d'affiner les valeurs des offsets lors des arrêts du véhicule, puis de réintégrer ces valeurs lors du roulage afin d'affiner les valeurs des gains. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins : • la figure 1 est une courbe représentative du signal de base délivré par un capteur d'accélération, et les figures 1 a et 1 b sont des courbes représentatives des deux signaux dérivés du signal de base, obtenus selon le procédé de l'invention, • et la figure 2 est un schéma représentatif d'une roue équipée de deux capteurs d'accélération, destiné à l'illustration d'une application de l'invention. Le procédé selon l'invention vise à permettre l'auto calibration, lors du roulage ci un véhicule, d'un capteur d'accélération tel que Ax présentant un plan de sensibilité maximale X et adapté pour fournir un signal représentatif de la gravité, le dit capteur d'accélération étant monté sur une roue R du véhicule de façon que son plan de sensibilité maximale X soit sécant avec l'axe de rotation de la roue R, et en l'exemple perpendiculaire au dit axe de rotation. Ce procédé d'auto calibration est mis en oeuvre lorsque le véhicule a atteint un régime établi auquel correspond une valeur moyenne d'accélération constante, matérialisé, à titre d'exemple, par la zone correspondant aux valeurs t >_tl sur la figure 1 qui représente le signal délivré par le capteur d'accélération Ax. Selon ce procédé, et en premier lieu, on calcule, à partir de mesures réalisées au moyen du capteur d'accélération Ax pendant une fenêtre de temps f correspondant au temps nécessaire à la roue R pour réaliser n rotations, avec n par exemple égal à 2 ou 3, d'une part la valeur moyenne et d'autre part l'amplitude du signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération. L'étape suivante consiste à déterminer les valeurs du gain Cl et de l'offset C2 du capteur d'accélération Ax par la résolution du système de deux équations à deux inconnues : • w2r = Cl x (valeur moyenne de Acc-lue) + C2 • 2g = Cl x (amplitude de Acc-lue) avec : w vitesse de rotation de la roue, r valeur moyenne r d'un rayon de roue fixée pour tous les véhicules d'une même plateforme. En vue de cette résolution, on relève, pendant chaque fenêtre de temps f, le nombre de fois où le signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur 35 d'accélération Ax coupe la valeur moyenne calculée, de façon à déterminer la période de rotation de la roue R, et à en déduire la vitesse de rotation w de la dite roue. De plus, également en vue de cette résolution, afin d'augmenter la précision des calculs, et tel que représenté aux figures 1 a et 1 b : • on filtre le signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération Ax au moyen d'un filtre passe bas présentant une fréquence de coupure égale à 1 Hz, adapté pour fournir un signal, représenté à la figure 1 a, de valeur égale à la valeur moyenne du dit signal, • et on filtre le signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération Ax au moyen d'un filtre passe bandes 3 Hz û 30 Hz, adapté pour fournir un signal, représenté à la figure 1 b, dont l'amplitude correspond à l'amplitude du dit signal. Un tel procédé qui peut être mis en oeuvre à la demande, par exemple lors de variations importantes de température, après circulation à une vitesse élevée... conduit, éventuellement par itérations, à l'obtention de valeurs de gains et d'offsets parfaiterr ent calibrées. La précision du procédé d'auto calibration selon l'invention peut, en outre, être augmentée dans le cas où les roues R du véhicule sont équipées, tel que représen:é à la figure 2, de deux capteurs d'accélération Ax, Az présentant des plans de sensibilité maximale X, Z orthogonaux. Dans ce cas particulier, la première étape consiste à calculer initialement le gain Clx, Clz et l'offset C2x, C2z de chaque capteur d'accélération Ax, Az en dynamique, véhicule en roulage, selon le processus décrit ci-dessus en référence aux figures 1, la, et lb. Ensuite, lors des arrêts du véhicule : • on relève les valeurs x, z des signaux représentatifs de l'accélération Acc-lue délivrés par les capteurs d'accélération Ax, Az, • on calcule les coordonnées, dans un repère orthonormé X, Z, d'un point, d'une part, positionné sur un segment de droite reliant les points de coordonnées (C2x, C2z) et (x, z), et d'autre part, distant d'une valeur égale à la gravité g du point (x, z), • et on attribue les valeurs des dites coordonnées calculées aux offsets respectifs C2x, C2z des capteurs d'accélération Ax, Az. Enfin, on utilise les valeurs d'offset C2x, C2z calculées véhicule à l'arrêt pour affiner en dynamique, véhicule en roulage, les valeurs des gains respectifs Clx, C1z des capteurs d'accélération Ax, Az. Il est à noter que lors de cette dernière étape, deux valeurs sont obtenues pour chaque gain Cl résultant chacune de la résolution d'une des deux équations. Le résultat f nal est donc égal à la moyenne des deux valeurs obtenues. REVENDICATIONS1/ Procédé d'auto calibration, lors du roulage d'un véhicule, d'un capteur d'accélération (Ax) présentant un plan de sensibilité maximale (X) et adapté pour fournir un signal représentatif de la gravité, monté sur une roue (R) du véhicule de façon que son plan de sensibilité maximale (X) soit sécant avec l'axe de rotation de la roue (R), le dit procédé étant caractérisé en ce que, pour un régime établi du véhicule : • on calcule, à partir de mesures réalisées au moyen du capteur d'accélération (Ax) pendant une fenêtre de temps (f) correspondant au temps nécessaire à la roue (R) pour réaliser n rotations, avec n > 1, d'une part la valeur moyenne et d'autre part l'amplitude du signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération, • et on détermine les valeurs du gain Cl et de l'offset C2 du capteur d'accélération (Ax) par la résolution du système de deux équations à deux inconnues : w2r = Cl x (valeur moyenne de Acc-lue) + C2 • 2g = Cl x (amplitude de Acc-lue) avec : w vitesse de rotation de la roue, r rayon de la roue (R). 2/ Procédé d'auto calibration selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on filtre le signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération (Ax) au moyen d'un filtre passe bandes 3 Hz ù 30 Hz, adapté pour fournir un signal dont l'amplitude correspond à l'amplitude du dit signal représentatif de l'accélération Acc-lue. 3/ Procédé d'auto calibration selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'on -litre le signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération (Ax) au moyen d'un filtre passe bas présentant une fréquence de coupure égale à 1 Hz, adapté pour fournir un signal de valeur égale à la valeur moyenne du dit signal représentatif de l'accélération Acc-lue. 4/ Procédé d'auto calibration selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on relève, pendant chaque fenêtre de temps (f), le nombre de fois où le signal représentatif de l'accélération Acc-lue délivré par le capteur d'accélération (Ax) coupe la valeur moyenne calculée, de façon à déterminer la période de rotation de la roue (F:), et à en déduire la vitesse de rotation w de la dite roue. 5/ Procédé d'auto calibration selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on fixe, pour tous les véhicules d'une même plateforme, une 35 valeur moyenne r prédéterminée de rayon de roue (R).•1 8 61 Procédé d'auto calibration de deux capteurs d'accélération (Ax, Az) présentant des plans de sensibilité maximale (X, Z) orthogonaux, montés sur une même roue (R), consistant : • à calculer initialement le gain Clx, Clz et l'offset C2x, C2z de chaque 5 capteur d'accélération (Ax, Az) en dynamique, véhicule en roulage, selon le procédé conforme à l'une des revendications précédentes, le dit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste en outre: • lorsque le véhicule est à l'arrêt, à relever les valeurs (x, z) des signaux représentatifs de l'accélération Acc-lue délivrés par les capteurs 10 d'accélération (Ax, Az), à calculer les coordonnées, dans un repère orthonormé (X, Z), d'un point , d'une part, positionné sur un segment de droite reliant les points de coordonnées (C2x, C2z) et (x, z), et d'autre part, distant d'une valeur égale à la gravité g du point (x, z), et à attribuer les valeurs des dites coordonnées calculées aux offsets respectifs C2x, C2z des 15 capteurs d'accélération (Ax, Az), • et à utiliser les valeurs d'offset C2x, C2z calculées véhicule à l'arrêt pour calibrer en dynamique, véhicule en roulage, les valeurs des gains respectifs Cl x, Cl z des capteurs d'accélération (Ax, Az).