Brevet FR2940493A1 — publié le 20100625

L'invention concerne un procédé de localisation de la position longitudinale, soit sur le train avant soit sur le train arrière d'un véhicule, de roues équipées d'un boîtier électronique adapté pour émettre, à destination d'une unité centrale montée sur le véhicule, des signaux représentatifs de paramètres de fonctionnement de chaque roue 5 comportant, en outre, un code d'identification de cette dernière De plus en plus de véhicules automobiles possèdent, à des fins de sécurité, des systèmes de surveillance comportant des capteurs montés sur chacune des roues du véhicule, dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression ou température des pneumatiques équipant ces roues, et destinés à informer le conducteur de toute variation 10 anormale du paramètre mesuré. Ces systèmes de surveillance sont classiquement dotés d'un boîtier électronique monté sur chacune des roues du véhicule, intégrant, outre les capteurs précités, un microprocesseur et un émetteur radiofréquence (ou émetteur RF), et d'une unité centrale de réception des signaux émis par les émetteurs, comportant un calculateur 15 intégrant un récepteur radiofréquence (ou récepteur RF) connecté à une antenne. Un des problèmes que nécessitent de résoudre de tels systèmes de surveillance réside dans l'obligation de devoir associer à chaque signal reçu par le récepteur de l'unité centrale, une information concernant la localisation du boîtier électronique et donc de la roue à l'origine de ce signal, cette obligation perdurant pendant 20 la durée de vie du véhicule, c'est à dire devant être respectée même après des changements de roues ou plus simplement des inversions de la position de ces roues. A l'heure actuelle, une première méthode de localisation consiste à intégrer un accéléromètre dans chaque boîtier électronique, et à mettre en oeuvre une technique de localisation basée sur des méthodes statistiques consistant à comparer les accélérations 25 des différentes roues pour obtenir une information sur la position respective de chacune des dites roues. Cette méthode de localisation s'avère toutefois peu performante car elle requiert un temps de roulage conséquent pour réaliser une discrimination entre les différentes roues. 30 Une deuxième méthode de localisation consiste à utiliser trois antennes basse fréquence positionnées chacune à proximité d'une des roues du véhicule, et à effectuer une procédure de localisation consistant à exciter successivement chacune de ces trois antennes par l'émission d'un champ magnétique basse fréquence. Selon cette procédure, le boîtier électronique monté sur la roue située à 35 proximité de l'antenne excitée émet, en réponse et à destination de l'unité centrale, un signal basse fréquence comportant un code d'identification du dit boîtier, de sorte que l'excitation successive des trois antennes conduit à la localisation des trois boîtiers électroniques montés sur les roues jouxtant ces antennes, et par déduction, à la localisation du quatrième boîtier. Le principal avantage d'un tel procédé réside dans le fait que la procédure de 5 localisation est très rapide et conduit à une localisation quasi-instantanée après le démarrage du véhicule. Par contre, cette solution s'avère très coûteuse car elle impose d'équiper le véhicule de trois antennes avec toutes les sujétions afférentes : câbles de connexion, amplificateurs de commande... 10 Une troisième méthode de localisation consiste à déterminer le positionnement des roues à partir d'une comparaison de l'intensité des signaux reçus par l'unité centrale, en provenance de chaque émetteur. Tel que notamment décrit dans le brevet EP 0 931 679, cette méthode consiste : • dans une phase préliminaire, à programmer l'unité centrale de façon à 15 élaborer, à partir de l'enveloppe de l'amplitude du signal reçu de chaque émetteur, une signature de ce signal, puis à mémoriser dans la dite unité centrale, chaque signature et la position correspondante de la roue, • et suite à cette phase préliminaire, à établir des phases de localisation des roues consistant à élaborer dans l'unité centrale les signatures des signaux 20 reçus des émetteurs, et à comparer chaque signature avec les signatures mémorisées de façon à en déduire la position de la roue correspondante. II s'avère toutefois que l'enveloppe de l'amplitude des signaux reçus de chaque émetteur peut subir des altérations en fonction des conditions de route, et notamment être altérée par une route mouillée, en présence d'éléments métalliques tels 25 qu'un rail de sécurité, lors du roulage dans un tunnel...Il en résulte dans la pratique que cette méthode de localisation peut requérir des temps de roulage conséquents pour réaliser une discrimination entre les différentes roues. La présente invention vise, quant à elle, une quatrième méthode dédiée à la localisation de la position longitudinale (train avant ou train arrière) des roues d'un 30 véhicule, et a pour principal objectif de fournir un procédé de localisation très performant en termes de réactivité et de fiabilité, dont la mise en oeuvre génère un faible coût de revient global. A cet effet, l'invention vise un procédé de localisation de la position longitudinale, soit sur le train avant soit sur le train arrière, de roues d'un véhicule, 35 consistant à équiper chaque roue d'un capteur de mesure de valeurs représentatives de la norme du champ magnétique terrestre projetée dans le plan de la dite roue, à comparer des séries de valeurs mesurées simultanément par les différents capteurs, représentatives des variations de la norme du champ magnétique terrestre mesurée par chacun des dits capteurs, de façon à mettre en lumière un déphasage entre les dites séries, et à localiser les roues directrices comme étant les roues équipées des capteurs à l'origine des séries de valeurs en avance de phase. L'invention a donc consisté, de façon originale, à exploiter le fait que, lors de chaque changement de direction d'un véhicule, d'une part l'orientation du plan de chaque roue par rapport au nord magnétique varie, et d'autre part les changements de direction affectent en premier lieu les roues directrices, puis, en second lieu, avec un certain décalage temporel ou déphasage, les roues non directrices. Sur la base de cette constatation l'invention a consisté à : • mettre en oeuvre une technique de localisation basée sur la mesure, au niveau de chaque roue, de la norme du champ magnétique terrestre projetée dans le plan de la dite roue, • mettre en lumière que les signaux délivrés par les moyens de mesure positionnés sur les roues d'un même train, avant ou arrière, sont sensiblement en phase, et que les signaux délivrés par les moyens de mesure positionnés sur les roues directrices sont en avance de phase par rapport aux signaux délivrés par les moyens de mesure positionnés sur les roues non directrices. Une telle technique s'avère très performante en terme de réactivité car elle conduit à obtenir une localisation de la position longitudinale des roues après seulement quelques changements de direction, après démarrage du véhicule. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, en vue de pallier les dispersions des performances des capteurs de mesure, on détermine des valeurs relatives en vue des comparaisons de valeurs mesurées, au moyen d'une méthode de compensation de prise en compte des différences de gain des différents capteurs de mesure. De plus, on procède avantageusement, en vue de cette prise en compte des différences de gain des différents capteurs de mesure, à une étape préalable d'apprentissage consistant à déterminer le gain de chaque capteur lorsque le véhicule se déplace selon une ligne droite. Par ailleurs, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre au moyen de tout type de capteur adapté et positionné de façon à fournir des valeurs représentatives de la norme du champ magnétique terrestre projetée dans le plan de la roue équipée du dit capteur. Ainsi l'invention peut notamment être mise en oeuvre au moyen de capteurs tels que capteur à effet Hall, GMR, adaptés pour fournir directement des valeurs représentatives du champ magnétique et donc non sensibles à la vitesse de rotation des roues. Toutefois, à des fins d'optimisation du prix de revient des capteurs, et de façon avantageuse selon l'invention : • on équipe chaque roue d'un capteur consistant en une bobine s'étendant dans le plan de la dite roue, apte à délivrer un signal représentatif de la dérivée du champ magnétique terrestre, • et on transforme le dit signal de façon à obtenir un signal représentatif de la norme du champ magnétique terrestre. De telles bobines s'avèrent, en effet, d'un prix de revient notablement avantageux par rapport à celui des autres types de capteurs. Par contre ces bobines fournissent des valeurs représentatives de la dérivée du champ magnétique terrestre, c'est-à-dire des valeurs variant notamment de façon proportionnelle par rapport à la vitesse de rotation de la roue concernée. Les vitesses de rotation des roues d'un véhicule étant différentes (vitesses des roues intérieures, dans une courbe, inférieure à la vitesse des roues extérieures), le procédé selon l'invention a donc consisté à supprimer l'influence de ces vitesses de rotation en transformant le signal fourni par chaque bobine, de façon avantageuse : • soit par intégration, • soit par une méthode de compensation de prise en compte des différences de vitesse de rotation des roues basée sur le calcul des vitesses de rotation de chaque roue ou, à tout le moins, le calcul des différences de vitesses de rotation. Ce calcul peut être effectué par l'unité centrale montée sur le véhicule moyennant de fournir à cette dernière des données concernant l'angle du volant et la vitesse du véhicule. Ce calcul peut également être effectué au niveau de chaque roue par mesure de la périodicité de la courbe représentative de la dérivée du champ magnétique terrestre fournie par chaque bobine. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux, on sélectionne, en vue de mettre en lumière le déphasage entre les séries de valeurs mesurées, des séries de valeurs variant de façon strictement monotone, puis on sélectionne, en vue de la comparaison des dites séries de valeurs, soit une valeur de chaque série mesurée à un même instant donné, soit la valeur moyenne de chaque série de valeurs. Ce mode de mise en oeuvre avantageux conduit à utiliser une règle très 35 simple de détermination du déphasage entre les séries de valeurs mesurées, la dite règle consistant : • quand les séries de valeurs obtenues pour les quatre roues sont toutes strictement décroissantes, à localiser les roues directrices comme étant les roues équipées des capteurs à l'origine des séries présentant la valeur sélectionnée (valeur mesurée ou valeur moyenne) la plus basse, • et quand les séries de valeurs obtenues pour les quatre roues sont toutes strictement croissantes, à localiser les roues directrices comme étant les roues équipées des capteurs à l'origine des séries présentant la valeur sélectionnée la plus haute. Par ailleurs, afin de conférer une fiabilité maximale au procédé de localisation, et de façon avantageuse selon l'invention, on mesure des valeurs représentatives de l'angle du volant du véhicule, et on compare les dites valeurs mesurées avec des valeurs représentatives de l'angle de braquage des roues, de façon à conditionner la validation des séries de valeurs mesurées à une corrélation entre les valeurs d'angle du volant et les valeurs d'angle de braquage. 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 la est une vue de dessus schématique d'un véhicule doté d'un système de surveillance associé à un dispositif selon l'invention de localisation de la position longitudinale des roues du dit véhicule, • la figure 1 b est une vue de détail schématique en perspective représentant une portion de roue de ce véhicule ainsi que le boîtier électronique équipant cette dernière, • et la figure 2 est un graphique comparatif de deux signaux délivrés par des moyens de mesure implantés respectivement sur une roue avant (trait épais) et sur une roue arrière (trait fin). Le dispositif de localisation selon l'invention représenté à titre d'exemple aux figures la et 1 b est destiné à la localisation de la position longitudinale (roue avant ou roue arrière) de roues d'un véhicule. Ce dispositif de localisation est plus spécifiquement destiné à être installé sur des véhicules dotés d'un système de surveillance tel que celui, représenté à la figure 1 a, équipant un véhicule 1 muni de quatre roues chaussées classiquement d'un pneumatique : deux roues avant directrices 2, 3 et deux roues arrière 4, 5. De tels systèmes de surveillance comportent classiquement, en premier lieu, 35 associé à chaque roue 2-5, un boîtier électronique 6-9, par exemple solidarisé sur la jante de la dite roue de façon à être positionné à l'intérieur de l'enveloppe du pneumatique. Tel que représenté à la figure 1 b, chacun de ces boîtiers électroniques 6-9 intègre, par exemple, des capteurs 12 dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression et/ou température du pneumatique, connectés à une unité de calcul 13 à microprocesseur alimentée électriquement au moyen d'une pile-bouton 14, et reliée à un émetteur RF connecté à une antenne haute fréquence 15. Le système de surveillance comprend, également, un calculateur centralisé ou unité centrale 10 situé dans le véhicule 1, comportant un microprocesseur, et intégrant un récepteur RF connecté à une antenne 11 et apte à recevoir les signaux émis par chacun des quatre boîtiers électroniques 6-9. De façon usuelle, un tel système de surveillance et notamment son unité centrale 10 sont conçus de façon à informer le conducteur de toute variation anormale des paramètres mesurés par les capteurs 12 associés aux roues 2-5. Associé à ce système de surveillance et faisant partie intégrante de ce dernier, le dispositif de localisation selon l'invention a pour fonction de permettre d'associer à chaque signal reçu par l'unité centrale 10, une information concernant la position longitudinale de la roue 2-5 équipée du boîtier électronique 6-9 à l'origine de ce signal. A cet effet, ce dispositif de localisation comporte des moyens de mesure constitués en l'exemple d'une bobine 16 intégrée dans chaque boîtier électronique 6-9, et positionnée de façon à s'étendre dans le plan de symétrie, par exemple plan P3 ou P5 tel que représenté à la figure 1a, de la roue (roue 3 ou 5 selon la figure la) équipée du dit boîtier électronique. Une telle bobine 16 fournit un signal représentatif des variations dans le temps de la dérivée de la norme du champ magnétique terrestre projetée dans le plan P3 ou P5 de la roue 3 ou 5 équipée de la dite bobine, c'est-à-dire un signal représentatif des variations de l'angle al (pour les roues avant 2, 3) ou a2 (pour les roues arrière 4, 5) s'étendant entre la direction (N) du nord magnétique et le plan P3, P5 de la roue. Selon le procédé de l'invention et en premier lieu, le signal fourni par chaque bobine 16 est intégré de façon à obtenir des valeurs représentatives des variations de la norme du champ magnétique terrestre dans le plan P3, P5 de la roue, valeurs présentant notamment la particularité d'être indépendantes de la vitesse de rotation de la dite roue. Etant donné qu'aucune calibration ne peut être appliquée aux bobines 16, les valeurs précédemment obtenues par intégration sont ensuite transformées en valeurs relatives au moyen d'une méthode de compensation de prise en compte des différences de gain des différentes bobines 16. A cet effet, il est avantageusement procédé de façon périodique à des étapes d'apprentissage consistant à déterminer la valeur du signal fourni par chaque bobine 16 lorsque le véhicule 1 se déplace selon une ligne droite, puis à effectuer une comparaison de ces valeurs directement représentative de la différence de gain des différentes bobines 16. Une fois ces valeurs relatives calculées, l'étape suivante consiste à localiser 5 les roues directrices 2, 3 par comparaison des valeurs relatives fournies par les différentes bobines 16. Cette localisation est obtenue par exploitation du fait que les changements de direction affectent en premier lieu les roues directrices 2, 3, puis, en second lieu, avec un certain décalage temporel ou déphasage, les roues non directrices 4, 5. Ce décalage 10 temporel ou déphasage ressort clairement du graphique de la figure 2 qui représente respectivement un signal obtenu à partir d'une bobine 16 équipant une roue directrice (roue avant 3), en avance de phase par rapport au signal obtenu à partir d'une bobine 16 équipant une roue non directrice (roue arrière 5). Une règle très simple de détermination de ce déphasage consiste à comparer 15 des séries de valeurs mesurées simultanément par les bobines 16 équipant les quatre roues 2-5, et, plus spécifiquement, dans un premier temps, à sélectionner des séries de valeurs variant de façon strictement monotone, puis à sélectionner, en vue de la comparaison des dites séries de valeurs, soit une valeur de chaque série mesurée à un même instant donné, soit la valeur moyenne de chaque série de valeurs, et 20 • quand les séries de valeurs obtenues pour les quatre roues 2-5 sont toutes strictement décroissantes, à localiser les roues directrices 2, 3 comme étant les roues équipées des bobines 16 à l'origine des séries présentant la valeur sélectionnée (valeur mesurée ou valeur moyenne) la plus basse, • quand les séries de valeurs obtenues pour les quatre roues 2-5 sont toutes 25 strictement croissantes, à localiser les roues directrices 2, 3 comme étant les roues équipées des bobines 16 à l'origine des séries présentant la valeur sélectionnée la plus haute. Le procédé de localisation selon l'invention décrit ci-dessus permet donc, moyennant d'installer des moyens de mesure tels qu'une simple bobine 16 dans chaque 30 boîtier électronique 6-9 embarqué sur une roue 2-5 d'un véhicule 1, de localiser très rapidement et de façon fiable, la position longitudinale de la dite roue. REVENDICATIONS1. Procédé de localisation de la position longitudinale, soit sur le train avant soit sur le train arrière d'un véhicule (1), de roues (2-5) équipées d'un boîtier électronique (6-9) adapté pour émettre, à destination d'une unité centrale (10) montée sur le véhicule (1), des signaux représentatifs de paramètres de fonctionnement de chaque roue comportant, en outre, un code d'identification de cette dernière, le dit procédé de localisation étant caractérisé en ce qu'il consiste à équiper chaque roue (2-5) d'un capteur (16) de mesure de valeurs représentatives de la norme du champ magnétique terrestre projetée dans le plan (P3, P5) de la dite roue, à comparer des séries de valeurs mesurées simultanément par les différents capteurs (16), représentatives des variations de la norme du champ magnétique terrestre mesurée par chacun des dits capteurs, de façon à mettre en lumière un déphasage entre les dites séries, et à localiser les roues directrices (2, 3) comme étant les roues équipées des capteurs (16) à l'origine des séries de valeurs en avance de phase. 2/ Procédé de localisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on détermine des valeurs relatives en vue des comparaisons des valeurs mesurées, au moyen d'une méthode de compensation de prise en compte des différences de gain des différents capteurs de mesure (16). 3/ Procédé de localisation selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on procède, en vue de la prise en compte des différences de gain des différents capteurs de mesure (16), à une étape préalable d'apprentissage consistant à déterminer le gain de chaque capteur de mesure (16) lorsque le véhicule (1) se déplace selon une ligne droite. 4/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'on équipe chaque roue (2-5) d'un capteur consistant en une bobine (16) s'étendant dans le plan (P3, P5) de la dite roue, apte à délivrer un signal représentatif de la dérivée du champ magnétique terrestre, et en ce que l'on transforme le dit signal de façon à obtenir un signal représentatif de la norme du champ magnétique terrestre. 5/ Procédé de localisation selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'on transforme par intégration le signal fourni par chaque bobine (16). 6/ Procédé de localisation selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'on 30 transforme le signal fourni par chaque bobine (16) par une méthode de compensation de prise en compte des différences de vitesse de rotation des roues (2-5). 7/ Procédé de localisation selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que : • on sélectionne des séries de valeurs variant de façon strictement 35 monotone,• et on sélectionne, en vue de la comparaison des dites séries de valeurs, soit une valeur de chaque série mesurée à un même instant donné, soit la valeur moyenne de chaque série de valeurs. 8/ Procédé de localisation selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on mesure des valeurs représentatives de l'angle du volant du véhicule (1), et en ce que l'on compare les dites valeurs mesurées avec des valeurs représentatives de l'angle de braquage des roues (2-5), de façon à conditionner la validation des séries de valeurs mesurées à une corrélation entre les valeurs d'angle du volant et les valeurs d'angle de braquage.