Brevet FR2953765A1 — publié le 20110617

L'invention concerne un procédé et une unité de mesure de la pression de pneumatiques d'un véhicule pouvant se déplacer à des vitesses supérieures, relativement élevées par rapport aux vitesses moyennes. La mesure est effectuée par des capteurs situés dans des unités roue d'un système de contrôle de la pression des pneumatiques, du type connu sous la dénomination TPMS (initiales de « Tire Pressure Monitoring System » en langue anglaise). Avantageusement, ces unités roue intègrent une couche de protection, en général un gel, pour l'élément du capteur sensible à la pression. Dans un système TPMS, les mesures de pression sont effectuées par des 10 capteurs situés dans un module embarqué dans chaque pneu testé, dite unité roue. Cette unité comporte des capteurs de pression et de température, une mémoire, une alimentation autonome sous forme de pile et un circuit de commande qui reçoit les signaux de ces composants pour transmettre des données â une unité centrale, en liaison avec un circuit d'émission. Une horloge interne au circuit de commande de chaque unité 15 roue cadence les tâches de l'unité et, en particulier, déclenche périodiquement les mesures de pression. Les valeurs mesurées et mémorisées sont transmises périodiquement par le circuit d'émission par radio-fréquence (ci-après RF) à l'unité centrale pour une analyse quantitative et comparative des pressions des quatre pneus. La membrane de chaque capteur de pression est en général un diaphragme 20 piézoélectrique formé par exemple par un dépôt d'une couche d'oxyde de zinc sur une tranche de silicium. Ce diaphragme émet un signal électrique d'intensité lié directement à la pression qu'elle subit. Le signal est transmis par câble et traité dans le circuit de commande. Afin de préserver la membrane des polluants pouvant se détacher des parties internes des pneus, en particulier à vitesse élevée, une couche de gel, par exemple d'un gel à base de silicone, isole la membrane. Cependant, cette couche isolante augmente sensiblement la pression exercée sur la membrane, en particulier aux vitesses élevées, du fait de sa masse et en fonction de l'orientation des forces de pression. Ces dérives apparaissent en particulier pour des vitesses supérieures à un certain seuil, correspondant à une accélération radiale environ égale à 1000g. Pour éviter ces dérives, il est possible d'utiliser des membranes sans gel mais qui restent alors très fragiles. D'autres types de diaphragmes plus résistants sont également étudiés. Mais aucune combinaison fiable n'a jusqu'à présent été découverte Pour résoudre ce problème, l'invention propose de conserver la protection 35 la membrane et de s'affranchir des dérives de mesure à vitesses supérieures par une correction prédéterminée appropriée en fonction de la vitesse. 25 30 Plus précisément, l'invention apour objet un procédé de mesure de pression de pneumatiques à vitesses supérieures par un capteur intégrant une couche de protection disposée sur une membrane sensible à la pression et dans lequel les mesures de pression effectuées à ces vitesses sont corrigées par application d'une compensation déterminée à partir de valeurs de référence préétablies de la pression exercée par la couche de protection sur la membrane à des accélérations correspondant à ces mêmes vitesses. Selon des modes de réalisation particuliers des droites de régression sont établies par centrifugation pour corréler les 10 valeurs de pression exercées par des couches de protection aux accélérations subies et déduire la valeur de contribution de référence ; - les couches de protection présentent des caractéristiques d'épaisseur et de rigidité predefinies - la contribution de référence d'une couche de protection est fournie par la 15 pente de sa droite de régression ; les contributions de référence des couches de protection susceptibles d'être utilisées sont mémorisées et traitées de sorte que, lorsqu'une mesure de pression est effectuée, une horloge de cadencement des tempos de mesures déclenche également une mesure de l'accélération, 20 cette mesure étant comparée à une valeur seuil - ` si l'accélération est supérieure à ce seuil, il est déterminée, à partir de la contribution de référence, la valeur de pression exercée par le gel à cette accélération, cette valeur étant alors soustraite à la valeur de pression mesurée (Pm) pour transmettre la valeur ainsi corrigée 25 - la valeur de pression exercée par le gel correspondant â l'accélération à un instant donné est soustraite de la mesure de pression effectuée à un instant antérieur. L'invention se rapporte également à une unité roue de mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Cette unité comporte notamment un circuit de commande, muni d'une 30 unité de traitement numérique de signaux analogiques équipée d'un processeur élémentaire, ce circuit recevant des signaux provenant de capteurs de pression et de température, une mémoire et un accéléromètre. Le capteur de pression intègre en particulier une couche de protection de membrane de mesure et l'accéléromètre fournit des valeurs d'accélération au circuit de commande pour extraire de la mémoire une valeur 35 de contribution de la couche de protection à la pression mesurée et correspondant à chaque valeur d'accélération. L'invention permet ainsi de mesurer la pression avec précision même dans des conditions d'accélération statique élevée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et qui se rapporte à un exemple détaillé de réalisation, en référence aux figures annexées qui représentent respectivement - la figure 1, un bloc diagramme d'une unité roue d'un système TPMS la figure 2, une vue en coupe d'un exemple de capteur de pression muni d'une couche de gel de protection, et la figure 3, des diagrammes de pressions exercées par différentes couches de protection en fonction de l'accélération centrifuge subie par ces couches. En référence au bloc diagramme de la figure 1, une unité roue 1 comporte un circuit de commande 2, muni d'une unité de traitement numérique de signaux analogiques équipée d'un processeur élémentaire. Ce circuit reçoit des signaux provenant de capteurs de pression 10 et de température 3, d'une mémoire 4 et d'un accéléromètre 6. L'unité roue 1 comporte également un circuit d'émission RF 7 de données vers une unité centrale (non représentée) par une antenne RF 8. Une pile bouton 9 alimente l'ensemble de ces composants via le circuit de commande 2. Chaque unité roue est montée en tête de valve de chaque pneumatique. Concrètement, l'invention concerne plus particulièrement le capteur 10 de mesure de pression Pm, tel que vu en coupe selon la figure 2. Ce capteur 10 comporte un logement 11 dans lequel une membrane 12 à effet piézoélectrique est montée à une entrée de circuit imprimé 14 pour mesure la pression Pm. Ce circuit 14 intègre par ailleurs les composants de l'unité roue circuit de commande, mémoire, circuit d'émission, pile aptes à fournir des données de pression et de température à l'unité centrale par des signaux RF. Le logement 11 possède une ouverture 16 pour permettre à la pression ambiante, selon des directions symbolisées par les flèches 18, de s'exercer sur la membrane 12. Afin de protéger la membrane 12 des agressions dues aux produits chimiques, à la corrosion, aux fines particules de polluants ou équivalents, une couche de protection, plus particulièrement dans cet exemple, une couche en gel silicone 20 recouvre la membrane 12 sur toute l'ouverture 16. Le circuit imprimé 14 est également en liaison avec le capteur de température 3 et l'accéléromètre 6. Cet accéléromètre mesure l'accélération centrifuge yN qui est une fonction directe de la vitesse linéaire « v » du pneu (fonction carrée bien connue yN= v2/R, le rayon de référence du pneumatique). 35 La pression exercée par la couche gel silicone 20 à une vitesse donnée est soustraite, ou éventuellement ajoutée suivant le sens des forces en jeu, de la pression mesurée Pm dans l'unité roue à cette vitesse afin de corriger la valeur mesurée. Pour ce faire, des droites de régression sont établies préalablement par centrifugation pour corréler la valeur R étant de pression exercée par une telle couche de gel Pg à l'accélération A correspondant à ladite vitesse. En référence à la figure 3, des droites de régression Dl à D5 ont été établies à partir de mesures Pg effectuées pour différents types de gels G1 à G5 en fonction de l'accélération A, les gels présentant des caractéristiques d'épaisseur et de rigidité prédéfinies. Ces valeurs de référence Pg sont établies par une centrifugeuse dont les nacelles contiennent successivement les gels présentant les caractéristiques prédéfinies. La valeur retenue est la moyenne des mesures effectuées par nacelle. Lorsque l'accélération A croît entre environ 250g et 2500g, les pressions exercées par les 10 gels croissent sensiblement linéairement entre environ 1 kPa et 14 kPa. II est ainsi possible d'établir avec précision la contribution de chaque gel G1 à G5. Par exemple, le gel G1 fournit une contribution d'environ 5 Pa/g. Les contributions de référence Pg des couches de protection susceptibles d'être utilisées sont intégrées dans la mémoire et traitées par le circuit de commande du 15 circuit imprimé. Lorsqu'une mesure de pression Pm est effectuée, le circuit oscillateur qui cadence les tempos de mesures déclenche également l'accéléromètre pour effectuer une mesure de l'accélération. La valeur obtenue est comparée, dans un processeur du circuit de commande, à une valeur seuil As. Si l'accélération mesurée est supérieure à ce seuil, 100g dans l'exemple, le processeur du circuit de commande détermine, à partir de la 20 contribution de référence extraite de la mémoire, la valeur de pression Pg exercée par le gel à l'accélération mesurée. Le processeur soustrait alors la valeur Pg de cette pression de gel à la valeur de pression mesurée Pm pour transmettre la valeur ainsi corrigée, IPm Pgl, au circuit d'émission. Il est avantageux d'associer la valeur de la pression exercée par le gel (Pg)t 25 correspondant à l'accélération At à l'instant « t » a la mesure de pression (Pm)t+1 effectuée à un instant ultérieur « t+1 » ou à un instant encore plus ultérieur. Dans l'exemple de réalisation, la période de mesure de la pression est de 4 s et celle de l'accélération de 16 s. Une association appropriée des mesures d'accélération et des mesures de pression juste ultérieures permet alors d'associer les pressions Pm et Pg 30 correspondant à une même accélération ou à des accélérations peu différentes. Afin de minimiser la consommation de la batterie, une association optimisée est un compromis entre l'économie d'énergie réalisée en sélectionnant les mesures et la justesse de l'association des mesures sélectionnées. Cette optimisation est par exemple déterminée en fonction des probabilités de variation de l'accélération dans l'instant considéré, à partir de situations standard telles que: si le véhicule a passé plusieurs minutes en parking, il a de fortes chances d'y rester dans les minutes qui suivent à l'inverse, si l'accélération augmente rapidement vers une valeur de 100g (80 km/h), I véhicule pourra facilement passer à 200g (120 km/h) en quelques secondes. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits ou représentés. II est par exemple possible d'utiliser plusieurs couches de protection, d'épaisseur et/ou de rigidité variées. Par ailleurs, il est également possible d'extrapoler les valeurs de pression de gel Pg afin de déterminer la valeur la plus proche de celle correspondant à l'accélération mesurée.