Brevet FR2988850A1 — publié le 20131004

PROCEDE DE DETECTION DU SENS DE ROTATION D'UNE ROUE UTILISANT UN CAPTEUR DE VITESSE NON SIGNE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un procédé de détermination du sens de rotation d'une roue, ledit procédé utilisant un capteur de vitesse non signé implanté sur la roue qui envoie des signaux comportant des irrégularités vers une unité de contrôle électronique. L'invention concerne plus particulièrement un système de détection du sens de rotation d'une roue utilisant ledit procédé de traitement des irrégularités des signaux. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant ledit système de détection de sens de rotation de roue implanté à chacune des roues pour déterminer le sens de déplacement du véhicule. Etat de la technique Les véhicules automobiles disposent de plus en plus de systèmes électroniques participant au confort et à la sécurité des passagers, parmi lesquels un système de détection du sens de déplacement du véhicule. Cette information est importante pour les systèmes embarqués sur le véhicule pour gérer les conditions de fonctionnement desdits systèmes. Les systèmes de détection du sens de déplacement du véhicule peuvent tirer l'information depuis la roue ou depuis un autre système lié au déplacement tel que la boite à vitesse. Un système de détection de sens de déplacement du véhicule peut être basé sur des capteurs performants dits signés implantés au niveau de chaque roue du véhicule. Ledit capteur envoie une information de sens de rotation de ladite roue en même temps que l'information de vitesse. Ce type de capteur est cher et notamment bien plus cher que des capteurs de vitesse non signés c'est-à-dire sans information du sens de rotation. Un autre système de détection du sens de déplacement peut être basé sur d'autres informations telles que l'accélération longitudinale du véhicule ou le rapport de vitesse engagé. Toutefois, les véhicules actuels comportent des capteurs de vitesse de roue, cette vitesse étant nécessaire pour des systèmes de sécurité de freinage, en particulier le système d'antiblocage de freinage (ABS), le système de contrôle de stabilité (ESP) et/ou le système d'antipatinage (ASR) par exemple. L'inconvénient est de prendre en compte plusieurs sources d'information : d'une part depuis par exemple la boite de vitesse et d'autre part depuis lesdits capteurs de vitesse de roue pour conclure au sens de rotation des roues. Bref résumé de l'invention Un but de l'invention est de pallier ces inconvénients et l'invention a pour objet un système de détection du sens de rotation d'une roue avec l'utilisation des signaux issus de capteurs de vitesse actifs non signés. L'objet de l'invention se caractérise plus particulièrement par un procédé de détermination du sens de rotation basée sur une reconnaissance d'une empreinte propre à un capteur de vitesse de rotation non signé c'est-à-dire n'indiquant pas de sens de rotation de la roue. Le procédé selon l'invention comprend : - un capteur de vitesse de rotation de roue non signé, formé par un assemblage de capteurs élémentaires selon une répartition angulaire amenant des irrégularités, - une unité de contrôle électronique, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape d'estimation desdites irrégularités en temps réel et une étape de détermination du sens de rotation lors de laquelle lesdites irrégularités sont comparées à des irrégularités de 25 référence en fonction de la vitesse moyenne. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, -le procédé comprend au préalable une phase de détermination des irrégularités de référence, -la phase de détermination des irrégularités de référence du capteur de 30 vitesse est effectuée avec la connaissance du sens de marche du véhicule, en usine ou dans les premiers tours de roulage client, lesdites irrégularités sont alors sauvegardées en fin de phase de détermination des irrégularités de référence, -l'étape d'estimation des irrégularités en temps réel comprend une estimation de la vitesse instantanée du véhicule ou de la roue et une mesure des irrégularités des espacements entre les capteurs élémentaires, -les irrégularités mesurées sont ramenées à une vitesse moyenne sur un tour de roue, -l'étape de détermination du sens de rotation comprend deux phases pour recaler les irrégularités mesurées par rapport aux irrégularités de référence dans un sens d'avancement puis dans le sens opposé pour une roue, -les phases de recalage des irrégularités mesurées par rapport aux 10 irrégularités de référence comprennent un calcul pour minimiser l'erreur quadratique entre les irrégularités de référence et les irrégularités mesurées sur un tour de roue dans un sens de marche puis dans le sens opposé pour une roue, - le sens de rotation est déterminé par le choix du calcul amenant la plus faible erreur quadratique pour une roue, 15 -le sens de déplacement du véhicule est déterminé en utilisant un procédé de détection du sens de rotation d'au moins une roue, - le sens de déplacement du véhicule est déterminé par un système de décision en fonction d'un poids affecté à chaque roue selon son erreur quadratique interne ou par un système de décision en fonction de la concordance 20 des résultats des sens de rotation de l'ensemble des roues. Brève description des figures La figure 1 est une vue de face d'un capteur de vitesse de rotation. La figure 2 est un exemple des irrégularités d'un capteur de vitesse de 25 rotation. Description détaillée des figures La maîtrise de l'information de vitesse d'un véhicule est de plus en plus nécessaire pour la sécurité des passagers dans les véhicules automobiles. 30 Pour l'acquisition des vitesses du véhicule, la vitesse du véhicule est transmise par des capteurs indispensables qui sont les capteurs de vitesse que chaque roue utilise. Les capteurs de vitesse de rotation de roue sont les composants les plus sollicités du système de régulation du freinage. Ils interviennent également dans les lois de commande du comportement dynamique du véhicule et peuvent également être pris en compte dans des systèmes de surveillance de la pression des pneumatiques. On utilise généralement des capteurs actifs qui agissent sous une tension 5 donnée, et qui mesurent la vitesse de chaque roue du véhicule sur une roue dentée ou magnétique sans contact. Un tel capteur de vitesse est composé d'un élément tournant solidaire 10 du mouvement de la roue selon la figure 1, qui est appelée la cible et d'un élément solidaire du châssis ou élément sensible. L'élément tournant 10 est de forme 10 sensiblement annulaire autour d'un axe confondu avec l'axe de la roue. Cet élément comprend un nombre entier de dipôles 11 qui sont soit optiques, soit magnétiques soit mécaniques selon les technologies employées. Les dipôles sont répartis angulairement selon un même diamètre de l'élément 10 tournant. Le but de ces dipôles est de permettre l'estimation de la vitesse d'avancement du 15 véhicule au moyen d'un calculateur (non représenté) qui compte le temps écoulé entre deux dipôles 11 voisins. Lors de la fabrication du capteur, des irrégularités dans l'espacement angulaires des dipôles apparaissent, l'espacement angulaire entre un couple de dipôles voisins n'est pas exactement égal à 2-rr/N radians, N étant le nombre entier 20 de dipôles implantés dans l'élément tournant. Il peut varier tout autour de l'élément tournant 10, définissant ainsi une empreinte du capteur. L'ordre de grandeur de l'écart de l'espacement angulaire est de l'ordre du millième de radian pour un capteur composé de 48 dipôles par exemple. La figure 2 montre un exemple d'irrégularités de capteur de vitesse de 25 rotation composé de 48 dipôles avec en abscisse les 48 dents et en ordonnées les valeurs des irrégularités en radians par rapport à un espacement angulaire idéal de 2-rr/N radians. Les systèmes électroniques sont capables de révéler des écarts d'espacement angulaires de l'ordre du millième de radian à différentes vitesses de rotation et de différencier chacun des dipôles. 30 L'utilisation de cette empreinte caractéristique du capteur permet de déterminer le sens de rotation de la roue. Le procédé de détermination du sens de rotation de la roue selon l'invention comprend une première phase de détermination des irrégularités de référence. Cette phase comprend un apprentissage des irrégularités ou de l'empreinte des quatre capteurs des quatre roues du véhicule afin d'établir une base de référence pour les autres étapes en fonctionnement. L'apprentissage est constitué d'une série de mesures des écarts des espacements des différents dipôles avec une prise de connaissance du sens de rotation de la roue. Ledit apprentissage peut être effectué soit en usine en sortie de fabrication, soit dans les premiers roulages du véhicule par le client. Lors des cycles de validation et roulage du véhicule en usine, la prise de connaissance du sens de marche est aisée. Lors des premiers roulages du véhicule par le client, pour valider le sens de rotation de chaque roue, l'apprentissage peut être fait à une vitesse de déplacement supérieure à la vitesse maximale en marche arrière, le sens (marche avant) est de ce fait validé. La phase d'apprentissage est ensuite arrêtée soit manuellement, soit automatiquement après par exemple un kilométrage atteint et la base de référence des irrégularités du capteur est ensuite sauvegardée. Le procédé selon l'invention est alors paramétré pour fonctionner. En fonctionnement, l'invention comprend une étape d'estimation des irrégularités en temps réel. Cette étape comprend une mesure de la vitesse moyenne du véhicule et une mesure des irrégularités des différents dipôles. La vitesse moyenne mesurée est une vitesse moyenne du véhicule, elle est prise de façon préférentielle sur un tour de roue et ne dépend pas des irrégularités. L'estimation des irrégularités en temps réel des différents dipôles est faite en parallèle en prenant en compte les différences entre la vitesse instantanée calculée avec le passage de chaque dipôle et la vitesse moyenne sur un tour. Lesdites différences sont dues aux variations de vitesse jugées faibles sur un tour de roue et aux irrégularités des espacements des différents dipôles. Selon un mode de réalisation, l'estimation des irrégularités en temps réel est effectuée avec un algorithme qui minimise l'erreur quadratique entre le modèle d'irrégularités et les mesures. Ladite estimation peut être effectuée de manière préférentielle avec une méthode de calcul des moindres carrés récursifs à facteur d'oubli adaptatif mais elle peut être effectuée avec d'autres méthodes. Les calculs sont effectués par l'unité de contrôle électronique. L'invention comprend une étape de détermination du sens de rotation de la roue. Une fois les irrégularités estimées selon l'étape précédente d'estimation des irrégularités en temps réel, il convient de les comparer avec la séquence des irrégularités de référence obtenue lors de la phase d'apprentissage. Un premier calcul permet de recaler les irrégularités estimées par rapport aux irrégularités de référence selon un premier sens de rotation supposé. Selon un mode réalisation, ce calcul peut par exemple prendre en compte les N façons de recaler les irrégularités estimées par rapport aux irrégularités de référence, le nombre N étant le nombre de dipôles disposés sur l'élément tournant du capteur. Le procédé de détermination du sens de rotation retient le recalage qui minimise l'écart quadratique entre les irrégularités estimées et les irrégularités de référence selon une première hypothèse de sens de rotation de la roue, par exemple la marche avant. Il est évident alors que si la vitesse moyenne dépasse en valeur absolue la vitesse maximale en marche arrière, le sens de rotation des roues est validé automatiquement. Un second calcul est effectué de la même manière que le premier calcul pour recaler les irrégularités estimées par rapport aux irrégularités de référence 25 selon un second sens qui est inversé par rapport au premier sens supposé, selon l'exemple précédent, la marche arrière. De même, le procédé retient le recalage qui minimise l'écart quadratique entre les irrégularités estimées des espacements des différents dipôles par rapport aux irrégularités de référence selon le sens inversé. 30 Selon les résultats des deux calculs effectués, le sens de rotation de la roue est alors pris selon l'un ou l'autre sens dont le calcul propose le plus faible écart quadratique. Le procédé de détermination du sens de rotation d'une roue est appliqué pour chacune des roues du véhicule en parallèle. Le procédé de détermination du sens de déplacement du véhicule prend alors en compte les différents résultats obtenus sur chacune des roues. Si les résultats sont concordants sur le même sens de rotation, le sens de déplacement du véhicule est validé de fait par la valeur commune. Si les résultats sont discordants, le procédé de détermination du sens de déplacement du véhicule peut par exemple affecter à chaque roue un poids différent en fonction de son écart quadratique interne ou recommencer le calcul à un instant suivant. L'objectif de l'invention est atteint : le sens de rotation d'une roue est déterminé simplement avec une seule mesure de rotation de la roue, de manière économique en utilisant des capteurs non signés moins chers que des capteurs signés. Les méthodes de calculs signalés ne sont données qu'à titre d'exemple de méthodes possibles de calculs pour estimer les irrégularités en temps réel et l'homme de l'art peut appliquer d'autres méthodes de calcul statistiques pour effectuer ces estimations, par exemple par une analyse par corrélations ou par une transformée de Fourier. La vitesse moyenne prise en compte pour la phase d'estimation des irrégularités en temps réel de chacune des roues peut également être calculée en prenant les vitesses moyennes estimées des autres roues, en fusionnant par exemple les données mesurées de l'ensemble des roues. La méthode de décision du sens de déplacement du véhicule peut également être différente de celle proposée. Elle peut être associée à un algorithme d'optimisation, ou de corrélation ou de logique floue. REVENDICATIONS1) Procédé de détection du sens de rotation d'une roue en utilisant : -un capteur de vitesse de rotation de roue non signé, formé par un assemblage de capteurs élémentaires selon une répartition angulaire amenant des irrégularités d'espacement entre lesdits capteurs élémentaires, -une unité de contrôle électronique, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape d'estimation desdites irrégularités en temps réel et une étape de détermination du sens de rotation lors de laquelle lesdites irrégularités sont comparées à des irrégularités de référence en fonction de la vitesse moyenne. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au préalable une phase de détermination des irrégularités de référence. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la phase de détermination des irrégularités de référence du capteur de vitesse est effectuée en usine ou dans les premiers tours de roulage avec la connaissance du sens de déplacement de la roue, lesdites irrégularités de référence étant alors sauvegardées en fin de ladite phase. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'estimation des irrégularités en temps réel comprend une estimation de la vitesse moyenne instantanée de la roue et une mesure des irrégularités des espacements entre les capteurs élémentaires. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les irrégularités mesurées sont ramenées à la vitesse moyenne sur un tour de roue. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 - 5, caractérisé en ce que l'étape de détermination du sens de rotation comprend deux phases pour recaler les irrégularités mesurées par rapport aux irrégularités de référence dans un sens d'avancement puis dans le sens opposé pour une roue. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 - 6, caractérisé en ce que les phases pour recaler les irrégularités mesurées par rapport aux irrégularités de référence comprennent un calcul pour minimiser l'erreur quadratique entre les irrégularités de référence et les irrégularités mesuréessur un tour de roue dans un sens de marche puis dans le sens opposé pour une roue. 8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le choix du sens de rotation est déterminé par le choix du calcul amenant la plus faible erreur quadratique pour une roue. 9) Procédé de détection du sens de déplacement d'un véhicule utilisant un procédé de détection du sens de rotation d'au moins une roue selon l'une quelconque des revendications 1 - 8. 10)Procédé de détermination du sens de déplacement d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que le sens de déplacement du véhicule est déterminé par un système de décision en fonction d'un poids affecté à chaque roue selon son erreur quadratique interne ou par un système de décision en fonction de la concordance des résultats des sens de rotation de l'ensemble des roues suivant un procédé selon la revendication 9. 11)Système de détection du sens de rotation d'une roue comprenant un capteur de vitesse implanté à chacune des roues et une unité de contrôle électronique fonctionnant suivant un procédé selon la revendication 9. 12)Système de détermination du sens de déplacement d'un véhicule automobile comprenant un capteur de vitesse implanté à chacune des roues et une unité de contrôle électronique fonctionnant suivant un procédé selon la revendication 10. 13)Véhicule automobile comprenant au moins deux roues comportant à chacune des roues un système de détection selon la revendication 12.