Brevet FR3082969A1 — publié le 20191227

L'invention concerne le domaine de l'automobile et concerne plus particulièrement les procédés permettant de mesurer des grandeurs physiques au sein d'un véhicule automobile. Un véhicule automobile comporte couramment de multiples capteurs 5 coopérant par exemple avec le moteur du véhicule, avec sa transmission, avec ses portières et éléments ouvrants, etc. Ces capteurs permettent de mesurer des grandeurs physiques telles que la température, la pression, le débit d'un fluide, la présence de certains composants dans un fluide, les vibrations, la présence ou non d'un objet dans une zone, etc. Dans les véhicules automobiles récents, ces capteurs sont couramment 10 des capteurs numériques, c'est-à-dire des capteurs aptes à émettre une trame de signaux numériques discrets représentatifs de la grandeur physique mesurée. Ces capteurs numériques permettent avantageusement un traitement par les outils informatiques des signaux représentatifs des grandeurs physiques mesurées. Les capteurs numériques d'un véhicule automobile sont généralement 15 connectés à des unités électroniques de contrôle qui sont des dispositifs électroniques comportant des moyens de traitement tels que des microprocesseurs. Les trames de données numériques émises par un capteur numérique sont ainsi reçues par une unité électronique de contrôle et traitées par cette dernière de manière à acquérir la valeur de la grandeur physique mesurée à un instant donné. L'unité électronique de contrôle est de 20 plus connectée à des actionneurs de sorte que, en réponse aux informations de grandeurs physiques envoyées par les capteurs numériques, l'unité électronique de contrôle pilote ces actionneurs pour la gestion d'une des fonctions du véhicule automobile. L'unité de contrôle moteur d'un véhicule automobile est un exemple d'une telle 25 unité électronique de contrôle. L'unité de contrôle moteur est destinée à piloter le fonctionnement du moteur à combustion interne, notamment les séquences d'injection et éventuellement d'allumage du moteur du véhicule. Cette unité électronique de contrôle reçoit des informations de capteurs numériques tels que des capteurs indiquant la position angulaire du vilebrequin ou des arbres à cames, la température des différents 30 éléments, les débits de fluide à l'admission ou à l'échappement du moteur, etc. Ces capteurs numériques envoient les données de mesure à l'unité électronique de contrôle qui, sur la base de ces informations, pilote les injecteurs de carburant et les éventuelles bougies d'allumage, au moment adéquat du cycle de combustion. Les capteurs numériques au sein d'un véhicule automobile étant de plus en 35 plus nombreux, et les moyens de calcul dont disposent les unités électroniques de contrôle étant limités, une attention particulière est portée sur les procédés de commande 2 des unités électroniques de contrôle pour permettre d'acquérir une information la plus précise possible sur la base des données de mesure transmises par les capteurs numériques, et ce en employant un minimum de ressources de traitement de l'unité électronique de contrôle. Ainsi, il arrive que certains capteurs numériques adaptés à émettre des données numériques de mesure selon une période d'émission déterminée, soient associés à des unités électroniques de contrôle qui sont adaptées à traiter ces données selon une période de traitement qui est supérieure à la période d'émission du capteur numérique. Autrement dit, certains capteurs numériques émettent des données numériques de mesure à une fréquence supérieure à la fréquence de traitement dont est capable l'unité électronique de contrôle. Cette situation, courante dans certaines applications automobiles, conduit à prévoir des procédés de commande des unités électroniques de contrôle permettant de gérer ce décalage entre la fréquence d'émission des données de mesure par les capteurs numériques et la fréquence de traitement par l'unité électronique de contrôle. Jusqu'à présent, les procédés de commande des unités électroniques de contrôle permettant la gestion de ce décalage consistent à ne prendre en compte qu'une seule donnée de mesure émise par le capteur pour chaque période de traitement de l'unité électronique de contrôle. L'unité électronique de contrôle dispose ainsi d'une donnée de mesure pour chaque période de traitement et détermine une valeur moyenne de la grandeur physique mesurée sur un certain nombre de périodes de traitement en faisant simplement la moyenne des données numériques sur ces périodes de traitement. Ces procédés de l'art antérieur conduisent à considérer que la valeur de la grandeur physique mesurée est constante sur une période de traitement et qu'elle varie par palier d'une période de traitement à l'autre. La moyenne obtenue sur cette base est donc imprécise et ne tient pas compte des variations continues d'une grandeur physique, ce qui est particulièrement préjudiciable quand la grandeur physique présente des variations importantes au cours d'une période de traitement. L'invention propose d'améliorer la précision dans l'acquisition de la mesure 30 d'une grandeur physique par un capteur numérique dont la période d'émission est inférieure à la période de traitement d'une unité électronique de contrôle, et ce en optimisant les ressources de calcul de l'unité électronique de contrôle. À cet effet, l'invention vise un procédé de commande d'une unité électronique de contrôle de véhicule automobile pour l'acquisition de la mesure d'une grandeur 35 physique par un capteur numérique connecté à l'unité électronique de contrôle, procédé dans lequel le capteur émet des données numériques de mesure selon une période d'émission et l'unité électronique de contrôle traite ces données de mesure selon une 3 période de traitement, la période d'émission étant inférieure à la période de traitement. À la fin de chaque période de traitement, la valeur moyenne de la grandeur physique mesurée est déterminée sur un intervalle de N périodes de traitement précédentes. Le procédé comporte les étapes suivantes : 5 - stocker, dans une mémoire tampon de capacité de stockage égale à N+2 données de mesure, une donnée de mesure assignée pour chaque période de traitement ; la donnée de mesure assignée à une période de traitement étant définie comme la dernière donnée de mesure reçue par l'unité électronique de contrôle sur cette période de traitement ; 10 - avec chaque donnée de mesure assignée qui est stockée dans la mémoire tampon, stocker également l'âge de la donnée de mesure assignée ; l'âge d'une donnée de mesure étant définie comme la durée s'étendant entre la réception de la donnée de mesure par l'unité électronique de contrôle et la fin de la période de traitement correspondante ; 15 - à la fin de chaque période de traitement, déterminer une courbe d'interpolation des données de mesure assignées qui sont stockées dans la mémoire tampon ; - à partir de la courbe d'interpolation, déterminer la valeur moyenne, sur un intervalle de N périodes de traitement, de la grandeur physique mesurée. L'invention permet de faire une estimation fine du comportement dynamique 20 de la grandeur physique mesurée au cours du temps et de se baser sur cette estimation pour déterminer sa valeur moyenne sur un intervalle donné. La détermination de la courbe d'interpolation des données de mesure qui sont stockées dans la mémoire tampon permet de prendre en compte l'évolution de la grandeur physique mesurée au sein d'une période de traitement bien que l'unité électronique de contrôle ne dispose que d'une 25 donnée de mesure, pour cette période de traitement. La détermination de la courbe d'interpolation vise à utiliser les données de mesure des périodes de traitement entourant une période de traitement déterminée pour faire une estimation de l'allure dynamique de la courbe représentant la grandeur physique mesurée au sein de cette période de traitement déterminée. Ainsi, pour connaitre la moyenne de la grandeur physique mesurée sur un intervalle donné, des données de mesure situées à l'extérieur de cet intervalle sont utilisées pour déterminer la variation de la grandeur physique mesurée à l'intérieur de cet intervalle, bien que ces données de mesure à l'extérieur de cet intervalle ne participent pas directement au calcul de la moyenne (les données de mesure à l'extérieur participent seulement à l'interpolation). L'estimation fine du comportement dynamique de la grandeur physique mesurée permet de déterminer des valeurs moyennes, sur un intervalle donné, très précises et bien plus proches de la réalité que les procédés de l'art antérieur. Cette 4 moyenne dont la précision est améliorée est obtenue sans nécessiter de capacité de calcul supérieure et donc sans faire peser de charge supplémentaire sur les moyens de traitement du signal, tels que les microprocesseurs, dont dispose l'unité électronique de contrôle. 5 Une précision accrue dans l'obtention des valeurs de la grandeur physique mesurée permet un pilotage également plus précis, et plus sûr, des actionneurs commandés par l'unité électronique de contrôle. Le procédé de commande de l'unité électronique de contrôle peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison : 10 - l'unité électronique de contrôle mesure le temps entre la réception d'une donnée de mesure et la fin de la période de traitement au cours de laquelle cette donnée de mesure est reçue, cette mesure de temps étant réinitialisée à chaque fin de période de traitement, après avoir été stockée dans la mémoire tampon comme âge de la donnée de mesure correspondante ; 15 - la mémoire tampon stocke de manière tournante les données de mesure successivement assignées, par une gestion de type file d'attente ; - la moyenne de la grandeur physique mesurée est déterminée sur un intervalle de N périodes de traitement précédentes, la mémoire tampon ayant une capacité de stockage de N+2 données de mesure assignées et de leur âge respectif ; une 20 valeur préférée de N est 2 ; - à la fin de chaque période de traitement, la moyenne de la grandeur physique mesurée est déterminée sur un intervalle excluant la période de traitement considérée ; - la détermination de la courbe d'interpolation des données de mesure assignées 25 est réalisée en déterminant une fonction d'interpolation correspondant à cette courbe d'interpolation ; - la détermination de la fonction d'interpolation est réalisée à partir de l'identification d'un vecteur de données et d'un vecteur temporel, le vecteur de données étant constitué des N+2 valeurs des données de mesure assignées qui 30 sont stockées dans la mémoire tampon et le vecteur temporel étant constitué des N+2 valeurs de l'âge de chacune des données de mesure assignées qui sont stockées dans la mémoire tampon ; - le vecteur temporel est construit sur une base temporelle propre, dans laquelle la première valeur du vecteur, qui correspond au moment de la réception de la 35 première donnée de mesure assignée qui est stockée dans la mémoire tampon, est prise comme origine, et les valeurs suivantes du vecteur correspondent au 5 temps écoulé entre cette origine et la réception de chaque autre donnée de mesure assignée respectivement stockée dans la mémoire tampon ; - la détermination de la fonction d'interpolation consiste à déterminer les coefficients d'une fonction analytique intégrable, par exemple une fonction 5 polynomiale du second degré ; - la valeur moyenne de la grandeur physique mesurée est déterminée sur l'intervalle de N périodes de traitement en déterminant la primitive de la fonction d'interpolation. Un exemple préféré de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en 10 référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement une unité électronique de contrôle de véhicule automobile associée à un capteur numérique ; la figure 2 est une courbe illustrant un exemple de variation d'une grandeur physique mesurée par le capteur numérique de la figure 1 ; 15 la figure 3 illustre, sur la base de la courbe de la figure 2, le procédé selon l'invention. Les figures 1 à 3 illustrent un exemple de réalisation de l'invention dans lequel le procédé de commande est appliqué à une unité de contrôle moteur d'un véhicule automobile à moteur à combustion interne. Selon cet exemple, un capteur numérique de 20 débit d'air est disposé dans un conduit d'admission du moteur du véhicule et permet de mesurer une grandeur physique qui est donc ici un débit d'air à l'admission du moteur. La figure 1 illustre schématiquement cette unité électronique de contrôle 1 qui est reliée au capteur numérique 2 mesurant le débit d'air. L'unité électronique de contrôle 1 comporte des sorties de commande 3 pour le pilotage d'actionneurs, 25 d'injecteurs, ou de bougies d'allumage, par exemple. Le capteur 2 étant un capteur numérique, il émet des données numériques de mesure selon une période d'émission déterminée. L'unité électronique de contrôle 1 possède des moyens de traitement des signaux numériques, ici un microprocesseur 7 associé à des dispositifs de mémoire, notamment une mémoire tampon 6. L'unité 30 électronique de contrôle 1 traite les données reçues du capteur 2 selon une période de traitement qui correspond à la tâche du microprocesseur 7 attribuée à l'exploitation du signal du capteur 2. Ainsi, lorsqu'une trame de données numériques (ci-après dénommée « donnée de mesure ») parvient à l'unité 1 pour être traitée, l'unité 1 garde en mémoire 35 cette donnée de mesure en attendant le prochain moment où, selon la période de traitement, l'unité 1 sera en mesure de traiter cette donnée de mesure. L'acquisition de la mesure d'une grandeur physique (dans cet exemple : un débit d'air) est réalisée par le 6 traitement au sein du module 1 des données de mesure émises par le capteur 2, ce traitement conduisant à déterminer périodiquement une valeur représentative (telle qu'une moyenne) de la grandeur physique mesurée sur un intervalle déterminé. L'unité 1 peut ainsi suivre l'évolution de la valeur de la grandeur physique et piloter les actionneurs 5 adéquats en réaction à cette évolution. Dans le présent exemple, le débit de l'air à l'admission du moteur du véhicule peut être mesuré par l'unité 1 en fonction des données émises par le capteur 2, et l'injection de carburant peut être pilotée par les sorties de commande 3 en fonction de cette valeur du débit d'air. La figure 2 est une courbe représentant la variation du débit d'air q en 10 fonction du temps t. Dans cet exemple, la variation du débit d'air présente une forme générale de sinusoïde. La courbe 4 représente la réalité de la grandeur physique mesurée, c'est-à-dire que la courbe 4 représente les variations réelles du débit d'air. Les données de mesure 01, 02, 03, 04, 05, 06 émises par le capteur 2 sont également représentées sur la figure 2. 15 Les données de mesure 01 à 06 sont émises par le capteur 2 selon une fréquence prédéterminée, propre au capteur 2, et correspondant à une période d'émission Te. Ainsi, à l'issue de chaque période Te, le capteur 2 émet vers l'unité 1 une donnée de mesure correspondant à la valeur du débit d'air à l'instant de cette émission. Dans l'exemple de la figure 2, un premier point 01 correspond à l'émission 20 d'une première donnée de mesure puis, à l'issue d'une durée correspondant à la période d'émission Te, une deuxième donnée de mesure 02 est émise par le capteur 2 et ainsi de suite jusqu'à l'émission de la dernière donnée de mesure 06. Par ailleurs, l'unité 1 traite les données reçues selon une période de traitement Tt. La période de traitement Tt correspond à une fréquence de traitement des données reçues qui est propre à l'unité 1 25 et qui est indépendante de la fréquence à laquelle les données de mesure sont émises par le capteur 2. Lorsque la période d'émission Te est supérieure à la période de traitement Tt, l'unité 1 est capable de traiter les données reçues à une fréquence supérieure à la fréquence d'émission des données. Chacune des données de mesure émises par le 30 capteur a ainsi le temps d'être traitée par l'unité 1. Au contraire, et c'est le cas du présent exemple, lorsque la période d'émission Te est inférieure à la période de traitement Tt, les données de mesure émises par le capteur 2 sont émises à une fréquence supérieure à la fréquence de traitement dont est capable l'unité 1. Dans cette situation, certaines données de mesure émises par le capteur 2 seront nécessairement perdues. Dans la 35 plage de variation du débit d'air illustrée à la figure 2, les données de mesure 01 à 06 sont émises à chaque période d'émission Te en suivant la variation du débit d'air. Les données de mesure 01 et 02 sont chacune situées à l'intérieur d'une période de 7 traitement Tt et seront donc traitées chacune correctement à la fin de la période Tt correspondante. En revanche, les données de mesure 03 et 04 sont toutes les deux émises par le capteur 2 au cours d'une même période de traitement Tt, ce qui est dû au décalage entrainé par une période d'émission Te inférieure à la période de traitement Tt. 5 Dans ce cas, seule une des deux données de mesure 03 ou 04 pourra être traitée à l'issue de la période de traitement Tt correspondante. Dans le présent exemple, c'est la dernière donnée de mesure 04 reçue qui est traitée à la fin de la période de traitement Tt correspondante, la donnée de mesure 03 reçue précédemment dans cette même période de traitement Tt étant alors perdue. 10 Sur la base de cet exemple illustré à la figure 2, le procédé de commande de l'unité électronique de contrôle 1 va être décrit en référence à la figure 3. Sur la figure 3, la courbe 4 de la figure 2 a été reportée pour représenter la variation réelle du débit d'air dont le capteur 2 doit assurer la mesure. De même, les données de mesure 01 à 06 émises par le capteur 2 sont également indiquées sur la figure 3. Dans cet exemple, le 15 capteur 2 présente une période d'émission Te de 0,9 ms tandis que l'unité 1 présente une période de traitement Tt de 1 ms. Sur la figure 3, chaque milliseconde correspond ainsi à la fin d'une période de traitement Tt. Le procédé de commande de l'unité 1 vise à obtenir, à la fin de chaque période de traitement Tt, la valeur moyenne du débit d'air sur un intervalle constitué d'un 20 nombre prédéterminé de périodes de traitement Tt. Dans l'exemple décrit ci-dessous, le procédé permet, à la fin de chaque période de traitement Tt, c'est-à-dire à chaque milliseconde, de déterminer la valeur moyenne du débit d'air sur un intervalle de deux périodes de traitement Tt. De plus, toujours selon l'exemple qui sera décrit ci-dessous, cet intervalle de deux périodes de traitement Tt précède, sans l'inclure, la période de 25 traitement Tt dont la fin est considérée. Autrement dit, toutes les millisecondes, une moyenne de débit d'air est déterminée sur un intervalle de 2 ms, avec une milliseconde de retard. Selon le présent exemple, à chaque fin de période de traitement Tt, la valeur moyenne du débit d'air est déterminée sur les deux périodes de traitement Tt qui précèdent la période de traitement dont la fin est considérée. 30 En référence à la figure 3, un exemple du procédé va être décrit dans lequel, à la fin de la période de traitement Tt5 (c'est-à-dire au temps t = 5 ms), va être déterminée la valeur moyenne du débit d'air mesuré sur un intervalle 5 constitué des périodes Tt3 et 1t4. Cet intervalle 5 est représenté hachuré sur la figure 3. Le procédé comporte tout d'abord une étape de stockage des données de 35 mesure émises par le capteur 2 dans la mémoire tampon 6. La mémoire tampon 6 est une mémoire dont la capacité est ici de quatre données de mesure. La mémoire tampon 6 stocke de manière tournante les données de 8 mesure successivement reçues, par une gestion de type file d'attente (FIFO, « First In First Out » en anglais). Lorsque la mémoire tampon 6 est pleine (au bout de quatre données de mesure reçues), la plus ancienne donnée de mesure est effacée pour permettre l'enregistrement d'une nouvelle donnée de mesure, et ainsi de suite. La 5 mémoire tampon 6 est ainsi toujours remplie par quatre données de mesure émises précédemment par le capteur 2. Durant cette étape de stockage, la mémoire tampon 6 va stocker une seule donnée de mesure par période de traitement, cette unique donnée de mesure par période de traitement étant dénommée REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'une unité électronique de contrôle (1) de véhicule automobile pour l'acquisition de la mesure d'une grandeur physique par un capteur numérique (2) connecté à l'unité électronique de contrôle (1), procédé dans lequel le capteur (2) émet des données numériques de mesure (Q) selon une période 5 d'émission (Te) et l'unité électronique de contrôle (1) traite ces données de mesure (Q) selon une période de traitement (Tt), la période d'émission (Te) étant inférieure à la période de traitement (Tt), ce procédé étant caractérisé en ce que, à la fin de chaque période de traitement (Tt), la valeur moyenne de la grandeur physique mesurée est déterminée sur un intervalle (5) de N périodes de traitement (Tt) précédentes, et en ce 10 qu'il comporte les étapes suivantes : - stocker, dans une mémoire tampon (6) de capacité de stockage égale à N+2 données de mesure (Q), une donnée de mesure assignée pour chaque période de traitement (Tt) ; la donnée de mesure assignée à une période de traitement étant définie comme la dernière donnée de mesure (Q) reçue par l'unité 15 électronique de contrôle (1) sur cette période de traitement ; - avec chaque donnée de mesure assignée qui est stockée dans la mémoire tampon (6), stocker également l'âge (A) de la donnée de mesure assignée ; l'âge (A) d'une donnée de mesure (Q) étant définie comme la durée s'étendant entre la réception de la donnée de mesure par l'unité électronique de contrôle (1) 20 et la fin de la période de traitement (Tt) correspondante ; - à la fin de chaque période de traitement (Tt), déterminer une courbe d'interpolation des données de mesure assignées qui sont stockées dans la mémoire tampon (6) ; - à partir de la courbe d'interpolation, déterminer la valeur moyenne, sur un 25 intervalle (5) de N périodes de traitement (Tt), de la grandeur physique mesurée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité électronique de contrôle (1) mesure le temps entre la réception d'une donnée de mesure (Q) et la fin de la période de traitement (Tt) au cours de laquelle cette donnée de mesure est reçue, cette mesure de temps étant réinifialisée à chaque fin de période de traitement (Tt), après avoir 30 été stockée dans la mémoire tampon (6) comme âge (A) de la donnée de mesure (Q) correspondante. 13 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mémoire tampon (6) stocke de manière tournante les données de mesure (Q) successivement assignées, par une gestion de type file d'attente. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la moyenne de la grandeur physique mesurée est déterminée sur un intervalle (5) de 2 périodes de traitement (Tt) précédentes, la mémoire tampon (6) ayant une capacité de stockage de 4 données de mesure (Q) assignées et de leur âge (A) respectif. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, à la fin de chaque période de traitement (Tt), la moyenne de la grandeur physique mesurée est déterminée sur un intervalle (5) excluant la période de traitement considérée. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détermination de la courbe d'interpolation des données de mesure 15 assignées est réalisée en déterminant une fonction d'interpolation correspondant à cette courbe d'interpolation. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la détermination de la fonction d'interpolation est réalisée à partir de l'identification d'un vecteur de données (q1, q2, q3, q4) et d'un vecteur temporel (t1, t2, t3, t4), le vecteur de données 20 étant constitué des N+2 valeurs des données de mesure assignées qui sont stockées dans la mémoire tampon (6) et le vecteur temporel étant constitué des N+2 valeurs de l'âge de chacune des données de mesure assignées qui sont stockées dans la mémoire tampon (6). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le vecteur 25 temporel (t1, t2, t3, t4) est construit sur une base temporelle propre, dans laquelle la première valeur (t1) du vecteur, qui correspond au moment de la réception de la première donnée de mesure assignée qui est stockée dans la mémoire tampon (6), est prise comme origine, et les valeurs suivantes (t2, t3, 44) du vecteur correspondent au temps écoulé entre cette origine (t1) et la réception de chaque autre donnée de mesure 30 assignée respectivement stockée dans la mémoire tampon (6). 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la détermination de la fonction d'interpolation consiste à déterminer les coefficients d'une fonction analytique intégrable. 14 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la valeur moyenne de la grandeur physique mesurée est déterminée sur l'intervalle (5) de N périodes de traitement (Tt) en déterminant la primitive de la fonction d'interpolation.