Brevet FR3039690A1 — publié le 20170203

DISPOSITIF POUR ESTIMER UN INDICATEUR D'ÉTAT D'UNE VOIE DE CIRCULATION EMPRUNTÉE PAR UN VÉHICULE TERRESTRE L'invention concerne les véhicules terrestres pouvant circuler sur des voies de circulation, et plus précisément la détermination de l'état de ces voies de circulation. Certains véhicules terrestres, généralement de type automobile, comprennent un système de suspension pilotée utilisant un algorithme chargé de pondérer les différentes fonctions qu'il offre en fonction d'un indicateur représentatif de l'état de la voie de circulation empruntée. Cet indicateur permet plus précisément de moduler le niveau d'amortissement qui est appliqué au véhicule ou à certaines au moins de ses roues en fonction de sa valeur en cours. Il existe au moins deux façons pour estimer ce type d'indicateur. Une première façon consiste à observer les débattements (par exemple des suspensions avant) filtrés sur deux zones afin d'estimer un niveau de tressautement et un niveau de trépidations. Cela permet de caractériser de manière différenciée tous les types de voie de circulation. Cependant, le calcul étant uniquement proportionnel, il n'offre pas d'adaptativité à la voie de circulation avec une cartographie fonction de l'état de cette voie de circulation, et de surcroît ne permet pas d'anticipation. Une seconde façon consiste à construire un indicateur booléen bonne/mauvaise voie de circulation en fonction de la vitesse de débattement d'un essieu (par exemple celui situé à l'avant). Cela permet de faire ressortir correctement les sollicitations, telles que les tressautements, qui sont fréquentes sur les mauvaises voies de circulation. Cependant, cela ne permet pas de prendre en compte les hautes fréquences (caractéristiques des trépidations et des rebonds) et les basses fréquences dans le calcul de l'indicateur d'état. De plus, ce dernier étant binaire (bonne voie de circulation / mauvaise voie de circulation), il ne permet une action que sur deux états avec le compromis résultant et ne permet pas d'anticipation. 3039690 2 D'une manière générale, soit l'indicateur d'état s'avère peu performant du fait d'une mauvaise corrélation avec l'état réel de la voie de circulation empruntée, soit la détermination de l'indicateur d'état est trop lente et donc induit un pilotage peu réactif, soit la détermination de l'indicateur 5 d'état est suffisamment rapide mais trop couteuse en termes de ressources de calcul, soit encore la mise au point de cet indicateur d'état s'avère trop complexe du fait qu'elle repose sur un long temps d'exploitation consécutivement à une formulation insuffisamment physique. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation, grâce 10 à une détermination des sollicitations induites par la voie de circulation, de manière à permettre un pilotage optimum du système de suspension propre à améliorer le confort des passagers et le compromis confort/comportement. Elle propose notamment à cet effet un dispositif d'analyse, destiné à équiper un véhicule terrestre propre à circuler sur une voie de circulation et 15 comprenant une structure de support de passager(s), et comportant des moyens de traitement agencés pour estimer au moins une fréquence prépondérante fp dans au moins un signal Z(t) qui est représentatif d'excitations de cette structure à un instant t, puis pour déterminer une valeur d'un indicateur représentatif d'un état de la voie de circulation en fonction d'au 20 moins cette fréquence prépondérante fp estimée. Ainsi, l'indicateur d'état est non seulement précis et réactif, mais également simple dans son format et dans son utilisation. Le dispositif d'analyse selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et 25 notamment : - ses moyens de traitement peuvent être agencés pour assimiler chaque signal Z(t) associé à un instant t à une fonction égale au produit d'une amplitude par une sinusoïde mono-fréquentielle ayant une variable égale au produit de cet instant t par une pulsation w proportionnelle à une 30 fréquence prépondérante fp, et pour déterminer la pulsation w de chaque signal Z(t) en calculant la racine carrée du module d'un rapport entre une dérivée seconde du signal Z(t) par rapport au temps et ce signal Z(t) ; > ses moyens de traitement peuvent être agencés, d'une première part, 3039690 3 pour associer à chaque (la) fréquence prépondérante fp estimée pour un même instant t un coefficient ayant une valeur fonction de son positionnement par rapport à au moins deux seuils prédéfinis, parmi lesquels un premier seuil est égal à une haute fréquence et un 5 deuxième seuil est strictement inférieur au premier seuil et égal à une basse fréquence, d'une deuxième part, pour calculer une valeur moyenne de valeurs de coefficient associées à chaque fréquence prépondérante fp associée à cet instant t, et, d'une troisième part, pour déterminer la valeur de l'indicateur associée à cet instant t en calculant 1 o une intégrale de cette valeur moyenne, éventuellement préalablement pondérée par un coefficient de sensibilité, puis en normalisant le résultat de cette intégrale par une valeur prédéfinie ou en saturant le résultat de cette intégrale, de manière à obtenir un résultat compris entre zéro et un ; 15 - ses moyens de traitement peuvent être agencés pour associer une première valeur de coefficient positive choisie à chaque fréquence prépondérante fp estimée et supérieure au premier seuil, une deuxième valeur de coefficient négative choisie à chaque fréquence prépondérante fp estimée et comprise entre les deuxième et premier 20 seuils, et une troisième valeur de coefficient négative choisie, strictement inférieure à la deuxième valeur négative choisie, à chaque fréquence prépondérante fp estimée et inférieure au deuxième seuil ; les signaux Z(t) peuvent être choisis parmi (au moins) des premiers signaux représentatifs d'un profil de la voie de circulation et acquis dans 25 une zone située devant le véhicule terrestre, des deuxièmes signaux représentatifs d'un débattement d'un endroit choisi d'au moins une roue du véhicule terrestre, et des troisièmes signaux représentatifs d'un débattement d'au moins une suspension associée à une roue du véhicule terrestre ; 30 - ses moyens de traitement peuvent être agencés pour déduire les deuxièmes signaux soit des premiers signaux, soit de signaux primaires acquis par des deuxièmes moyens d'acquisition que comprend le véhicule terrestre ; 3039690 4 - ses moyens de traitement peuvent être agencés pour déduire les troisièmes signaux soit des premiers signaux, soit de signaux primaires acquis par des troisièmes moyens d'acquisition que comprend le véhicule terrestre. 5 L'invention propose également un véhicule terrestre, éventuellement de type automobile, propre à circuler sur une voie de circulation, et comprenant une structure de support de passager(s) et un dispositif d'analyse du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à 10 l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de véhicule terrestre équipé d'un dispositif d'analyse selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement au sein d'un diagramme l'évolution 15 temporelle des déplacements (dr (en mètre)) de roues avant droite (C1), avant gauche (C2), arrière droite (C3) et arrière gauche (C4) d'un véhicule terrestre, et la figure 3 illustre schématiquement au sein d'un diagramme l'évolution temporelle d'un indicateur d'état obtenu par un dispositif d'analyse selon 20 l'invention en présence des exemples de déplacement de la figure 2. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif d'analyse DA destiné à équiper un véhicule terrestre VT propre à circuler sur une voie de circulation VC, et comprenant une structure de support de passager(s). Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le 25 véhicule terrestre VT est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule terrestre. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre pouvant circuler sur des voies de circulation et comprenant une structure de support de passager(s). Ainsi, elle concerne également et notamment les motocyclettes, les véhicules 30 utilitaires, les cars (ou bus), les camions, les engins de voirie, les trains, les tramways, les métros, les engins agricoles et les engins de chantier On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple de 3039690 5 véhicule terrestre VT, ici de type automobile, circulant sur une voie de circulation VC. Bien que cela ne soit pas illustré, ce véhicule terrestre VT comprend une structure de support de passager(s) qui se présente ici sous la forme d'une caisse à laquelle sont couplées des roues avant et arrière via des 5 suspensions pilotées. Le pilotage des suspensions se fait en fonction d'un indicateur d'état IE qui est estimé par un dispositif d'analyse DA selon l'invention. Ce dispositif d'analyse DA peut, comme illustré non limitativement sur la figure 1, être implanté dans un calculateur embarqué CA, qui assure 10 éventuellement au moins une autre fonction au sein de son véhicule (terrestre) VT. Par exemple, ce calculateur CA peut être l'ordinateur de bord du véhicule VT, et d'une manière générale n'importe quel calculateur hébergeur d'au moins une quelconque fonction, embarqué dans le véhicule de façon permanente ou temporaire (comme par exemple un téléphone 15 intelligent ou une tablette électronique), et capable d'effectuer des calculs dans le timing adéquat et de restituer de façon adéquate une valeur d'indicateur d'état à un calculateur de pilotage de la suspension du véhicule VT. Mais dans une variante de réalisation, le dispositif d'analyse DA pourrait constituer un équipement électronique embarqué, comme par exemple un 20 calculateur. Par conséquent, le dispositif d'analyse DA peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software »), ou bien d'une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels. Comme illustré, un dispositif d'analyse DA comprend principalement 25 des moyens de traitement MT qui sont tout d'abord agencés pour estimer au moins une fréquence prépondérante fp dans au moins un signal Z(t) qui est représentatif d'excitations de la structure (de support) à un instant t. Les signaux Z(t) peuvent être déterminés de façon légèrement anticipée ou en temps réel. 30 Par exemple, il peut s'agir de premiers signaux qui sont représentatifs d'un profil de la voie de circulation VC et qui sont acquis dans une zone ZV située devant le véhicule VT, par exemple par des premiers moyens d'acquisition que comprend ce dernier (VT). Ces premiers moyens 3039690 6 d'acquisition peuvent par exemple comprendre au moins un système optique (comme par exemple une caméra, ou un laser de balayage, ou un Lidar) ou phonique (par exemple ultrasons) installé dans une partie avant du véhicule VT ou dans un véhicule tiers placé devant le véhicule VT. Dans une variante, 5 les premiers signaux peuvent être fournis par une base de données en fonction de la position connue du véhicule VT (la base de données pouvant elle-même être renseignée par le véhicule VT ou par un véhicule qui précède ce dernier (VT) de façon anticipée). On comprendra que dans ce cas les premiers signaux sont acquis de façon anticipée. 10 En variante ou en complément, il peut s'agir de deuxièmes signaux qui sont représentatifs d'un débattement d'un endroit choisi d'au moins une roue du véhicule VT. Cet endroit choisi est par exemple le centre d'une roue. On notera que dans ce cas les deuxièmes signaux peuvent être déduits soit de premiers signaux acquis de façon anticipée, soit de signaux primaires 15 acquis en temps réel par des deuxièmes moyens d'acquisition MA que comprend le véhicule terrestre VT. Ces deuxièmes moyens d'acquisition MA peuvent par exemple comprendre au moins un accéléromètre, ou un capteur de débattement, ou un capteur de déformation associé à la roue et associé ou non à un accéléromètre, ou bien encore un capteur de pression ou un 20 capteur de contrainte dès lors que les fluctuations fréquentielles sont corrélables au profil de la voie de circulation VC. On a schématiquement illustré dans le diagramme de la figure 2, l'évolution temporelle (t) des déplacements (ou débattements) dr respectifs de la roue avant droite d'un véhicule terrestre (courbe Cl), de la roue avant 25 gauche de ce véhicule terrestre (courbe C2), de la roue arrière droite de ce véhicule terrestre (courbe C3), et de la roue arrière gauche de ce véhicule terrestre (courbe C4). Ces déplacements ont ici été obtenus au moyen de capteurs de débattement couplés aux différentes roues d'un véhicule terrestre. 30 Egalement en variante ou en complément, il peut s'agir de troisièmes signaux qui sont représentatifs d'un débattement d'au moins une suspension associée à une roue du véhicule VT. On notera que dans ce cas les troisièmes signaux peuvent être déduits soit de premiers signaux acquis de 3039690 7 façon anticipée, soit de signaux primaires acquis en temps réel par des troisièmes moyens d'acquisition que comprend le véhicule terrestre VT. Ces troisièmes moyens d'acquisition peuvent par exemple comprendre au moins un accéléromètre ou un capteur de débattement, associé ou non à un 5 accéléromètre, ou bien encore un capteur de pression ou un capteur de contrainte dès lors que les fluctuations fréquentielles sont corrélables au profil de la voie de circulation VC. On notera que les moyens de traitement MT peuvent éventuellement utiliser des premiers signaux et/ou des deuxièmes signaux et/ou des 10 troisièmes signaux, éventuellement après les avoir filtrés afin de rejeter ceux qui sont a priori aberrants. Par ailleurs, les moyens de traitement MT peuvent éventuellement utiliser des deuxièmes signaux provenant d'au moins deux sources (par exemple deux capteurs de débattement associés à deux roues) et/ou des troisièmes signaux provenant d'au moins deux sources (par 15 exemple deux capteurs de débattement associés à deux suspensions). On notera également que les moyens de traitement MT peuvent être agencés pour assimiler chaque signal Z(t) associé à un instant t à une fonction qui est égale au produit d'une amplitude Ao par une sinusoïde monofréquentielle ayant une variable égale au produit de cet instant t par une 20 pulsation w proportionnelle à une fréquence prépondérante fp. On a alors Z(t) = Ao*sin(wt) ou bien Z(t) = Ao*cos(wt), avec w = 2Tr*fp. Dans ce cas, les moyens de traitement MT sont agencés pour commencer par déterminer la pulsation w de chaque signal Z(t) en calculant la racine carrée du module d'un rapport entre une dérivée seconde du signal Z(t) par rapport au temps 25 (d2Z(t)/dt = - Ao*w2*sin(wt) ou bien d2Z(t)/dt = - Ao*w2*cos(wt)) et ce signal Z(t), soit w = [1(d2Z(t)/dt)/Z(t)I]1/2. Puis, les moyens de traitement MT sont agencés pour estimer la fréquence prépondérante fp de la pulsation w déterminée pour l'instant t considéré (fp = w/27). Une fois que les moyens de traitement MT ont estimé la fréquence 30 prépondérante fp associée à un instant t, ils sont agencés pour déterminer une valeur d'un indicateur IE représentatif d'un état de la voie de circulation VC en fonction d'au moins cette fréquence prépondérante fp estimée. A titre d'exemple, les moyens de traitement MT peuvent être agencés 3039690 8 pour associer à chaque (la) fréquence prépondérante fp estimée pour un instant t, un coefficient vcf(fp) de pondération, ayant une valeur qui est fonction de son positionnement par rapport à au moins deux seuils prédéfinis. Ces seuils comprennent au moins un premier seuil S1 égal à une haute fréquence 5 et un deuxième seuil S2 strictement inférieur au premier seuil (soit S2 REVENDICATIONS1. Dispositif d'analyse (DA) pour un véhicule terrestre (VT) propre à circuler sur une voie de circulation (VC) et comprenant une structure de support de passager(s), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de traitement (MT) agencés pour estimer au moins une fréquence prépondérante fp dans au moins un signal Z(t) représentatif d'excitations de ladite structure à un instant t, puis pour déterminer une valeur d'un indicateur représentatif d'un la état de ladite voie de circulation (VC) en fonction d'au moins ladite fréquence prépondérante fp estimée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (MT) sont agencés pour assimiler chaque signal Z(t) associé à un instant t à une fonction égale au produit d'une amplitude par une 15 sinusoïde mono-fréquentielle ayant une variable égale au produit dudit instant t par une pulsation w proportionnelle à une fréquence prépondérante fp, et pour déterminer la pulsation w de chaque signal Z(t) en calculant la racine carrée du module d'un rapport entre une dérivée seconde dudit signal Z(t) par rapport au temps et ledit signal Z(t). 20 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (MT) sont agencés, d'une première part, pour associer à chaque fréquence prépondérante fp estimée pour un instant t un coefficient ayant une valeur fonction de son positionnement par rapport à au moins deux seuils prédéfinis, parmi lesquels un premier seuil est égal à une haute 25 fréquence et un deuxième seuil est strictement inférieur audit premier seuil et égal à une basse fréquence, d'une deuxième part, pour calculer une valeur moyenne de valeurs de coefficient associées à chaque fréquence prépondérante fp associée à cet instant t, et, d'une troisième part, pour déterminer ladite valeur de l'indicateur associée à un instant t en calculant 30 une intégrale de cette valeur moyenne, puis en normalisant le résultat de cette intégrale par une valeur prédéfinie ou en saturant le résultat de cette intégrale, de manière à obtenir un résultat compris entre zéro et un. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits 3039690 13 moyens de traitement (MT) sont agencés pour déterminer ladite valeur de l'indicateur associée à un instant t en pondérant ladite valeur moyenne par un coefficient de sensibilité, puis en calculant une intégrale de cette valeur moyenne pondérée par ledit coefficient de sensibilité. 5 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (MT) sont agencés pour associer une première valeur de coefficient positive choisie à chaque fréquence prépondérante fp estimée et supérieure audit premier seuil, une deuxième valeur de coefficient négative choisie à chaque fréquence prépondérante fp la estimée et comprise entre lesdits deuxième et premier seuils, et une troisième valeur de coefficient négative choisie, strictement inférieure à ladite deuxième valeur négative choisie, à chaque fréquence prépondérante fp estimée et inférieure audit deuxième seuil. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que 15 lesdits signaux Z(t) sont choisis dans un groupe comprenant des premiers signaux représentatifs d'un profil de ladite voie de circulation (VC) et acquis dans une zone (ZV) située devant ledit véhicule terrestre (VT), des deuxièmes signaux représentatifs d'un débattement d'un endroit choisi d'au moins une roue dudit véhicule terrestre (VT), et des troisièmes signaux représentatifs 20 d'un débattement d'au moins une suspension associée à une roue dudit véhicule terrestre (VT). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (MT) sont agencés pour déduire lesdits deuxièmes signaux soit desdits premiers signaux, soit de signaux primaires acquis par 25 des deuxièmes moyens d'acquisition que comprend ledit véhicule terrestre (VT). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (MT) sont agencés pour déduire lesdits troisièmes signaux soit desdits premiers signaux, soit de signaux primaires 30 acquis par des troisièmes moyens d'acquisition que comprend ledit véhicule terrestre (VT). 9. Véhicule terrestre (VT) propre à circuler sur une voie de circulation (VC) et comprenant une structure de support de passager(s), caractérisé en 3039690 14 ce qu'il comprend en outre un dispositif d'analyse (DA) selon l'une des revendications précédentes. 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.