Brevet FR3084455A1 — publié le 20200131

La présente invention appartient au domaine de la mesure de grandeurs physiques d'une roue d'un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Elle concerne plus particulièrement un procédé d'estimation du rayon extérieur d'un pneumatique équipant une roue d'un véhicule automobile, ainsi qu'une unité roue configurée pour mettre en oeuvre un tel procédé. La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que nullement limitative, dans la surveillance de l'état d'usure d'un pneumatique. Afin d'accroitre la sécurité de conduite, les réglementations actuelles imposent à chaque véhicule automobile nouvellement produit d'être équipé d'un système de surveillance de différents paramètres physiques, de sorte à être en mesure de détecter un dysfonctionnement d'un ou plusieurs éléments constitutifs dudit véhicule automobile. Les paramètres mesurés sont typiquement l'accélération radiale d'au moins une roue du véhicule, ainsi que la pression, la température et l'usure du pneumatique équipant cette roue. De manière conventionnelle, un tel système de surveillance comporte au moins un boîtier électronique, dit encore « unité roue », monté sur une roue du véhicule automobile. Par exemple, une telle unité roue coopère de manière fixe avec une valve de la jante équipant la roue. De manière préférée, chaque roue du véhicule est équipée d'une unité roue afin d'effectuer une surveillance de certains paramètres pour l'ensemble du véhicule. L'unité roue comprend des capteurs respectivement dédiés à la mesure de certains paramètres, comme par exemple un capteur TPMS (acronyme de l'expression anglo-saxonne « Tire Pressure Monitoring System ») dédié à la mesure de pression du pneumatique. Outre ces capteurs, l'unité roue comporte également un microprocesseur, une batterie, une mémoire et un émetteur radiofréquence. En complément de l'unité roue, le système de surveillance comprend aussi une unité centrale équipant le véhicule et comportant un calculateur électronique intégrant un récepteur radiofréquence connecté à une antenne, cela afin de réceptionner des signaux émis par l'unité roue et, le cas échéant, émettre des alertes à destination du conducteur du véhicule. La surveillance de l'état d'usure d'un pneumatique d'une roue n'est quant à elle pas effectuée par une unité roue, mais par un ou plusieurs dispositifs dédiés. Elle revêt une grande importance, dans la mesure où elle influe directement sur le 2 comportement routier du véhicule, aussi bien lors de phases de conduite usuelles et régulières que lors de phases survenant de manière plus occasionnelle (aquaplaning, freinage d'urgence, crevaison, etc.). La nécessité d'un contrôle d'une telle usure est donc requise, et ce d'autant plus qu'il s'agit d'un phénomène affectant de manière 5 progressive et inéluctable le pneumatique. Un dispositif connu pour surveiller l'usure du pneumatique consiste en une unité de détection adaptée pour détecter l'accélération à laquelle une barre d'usure positionnée dans une rainure de la bande de roulement dudit pneumatique est soumise. Toutefois, un tel dispositif présente le désavantage de ne fournir une 10 indication d'usure qu'une fois que ladite barre entre en contact avec le sol, ce qui n'a effectivement lieu qu'une fois l'usure du pneumatique suffisamment avancée. Autrement dit, ce dispositif ne permet pas de contrôler l'évolution de l'usure du pneumatique tout au long du cycle de vie de ce dernier. Des dispositifs plus récents ont été proposés pour pallier ce problème et 15 mesurer l'usure du pneumatique de manière graduelle. Par exemple, il a été utilisé des témoins d'usure de dimensions respectives différentes et agencés dans le pneumatique, ainsi que configurés pour émettre des signaux acoustiques caractéristiques lorsque l'usure atteint lesdits témoins. Selon un autre exemple, des capteurs dédiés et disposés à l'intérieur du pneumatique lui-même ont été utilisés. 20 Ces capteurs visent notamment à mesurer des signaux représentatifs d'une déformation d'une surface interne du pneumatique, ou bien encore des signaux représentatifs du glissement du pneumatique ainsi que d'un coefficient d'adhérence audit glissement. Il n'en reste pas moins que ces solutions actuelles de réalisation sont 25 encore loin de constituer des alternatives de réalisation faciles à mettre en oeuvre. Elles nécessitent en effet d'installer des dispositifs en complément des autres capteurs déjà présents, notamment ceux mesurant l'accélération radiale des roues (et intégrés à des unités roues). Cela afin de mesurer des signaux de natures physiques différentes. On comprend donc que davantage d'électronique est requise, 30 complexifiant ainsi la conception d'une roue et, in fine, celle du système de surveillance qui doit être en mesure de traiter ces différents signaux. Cette complexité de mise en oeuvre a de plus un impact direct sur le coût de conception. Il faut également noter que certaines de ces solutions actuelles visent à déterminer l'évolution de paramètres géométriques de la roue (par exemple l'épaisseur du pneumatique). Or le fait de déterminer de tels paramètres géométriques 3 sur la base de mesures de signaux se rapportant eux-mêmes à la géométrie du pneumatique, comme par exemple la déformation de la surface interne, entraine un manque de robustesse et de précision des résultats obtenus. Ceci est dommageable dans la mesure où la précision de mesure de tels paramètres géométriques 5 conditionne la précision avec laquelle il est possible d'identifier de potentiels défauts de construction/montage à même d'affecter la sécurité de conduite, Par exemple, en comparant l'épaisseur du pneumatique avec l'épaisseur théorique correspondante préalablement enregistrée dans l'unité roue, un signal d'alerte peut être émis de sorte à identifier une usure trop prononcée, ou anormale, ou bien encore que le type de 10 pneumatique monté sur la roue est incorrect. Il existe par conséquent un besoin de connaître avec une grande précision l'état d'usure du pneumatique. La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une solution qui permette de déterminer avec une grande précision le rayon extérieur d'un 15 pneumatique équipant une roue d'un véhicule automobile, cela sans réaliser de mesures directes de paramètres géométriques dudit pneumatique. Une telle solution permet en outre de limiter la complexité électronique de mise en oeuvre d'un système de surveillance d'un véhicule automobile. Les coûts de conception sont donc réduits. L'invention vise également à proposer une solution permettant d'avoir une unité roue 20 configurée pour déterminer précisément le rayon extérieur du pneumatique. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé d'estimation du rayon extérieur Re d'un pneumatique équipant une roue d'un véhicule automobile, ladite roue comportant un capteur d'accélération radiale. Ledit procédé comporte les étapes suivantes : 25 - une étape d'acquisition par le capteur d'accélération radiale d'un signal S pendant une fenêtre temporelle W prédéterminée lorsque le véhicule est en mouvement suivant un régime non stabilisé, - une étape de détection d'au moins trois extrema locaux du signal S, et associés respectivement à des valeurs de phase ainsi qu'à des instants de 30 détection, - une étape de détermination d'une variation de fréquence F' de rotation de la roue du véhicule, pour la fenêtre temporelle W considérée, en fonction desdites valeurs de phase et desdits instants de détection, - une étape de détermination, pour au moins un instant de détection, d'un écart 35 entre l'extremum local associé audit au moins un instant de détection et un 4 signal de référence obtenu par suppression des oscillations du signal S, de sorte que ledit signal de référence soit représentatif de l'accélération centrale de la roue au cours de ladite fenêtre temporelle W, - une étape de détermination d'une valeur d'accélération longitudinale Val du 5 véhicule pour la fenêtre temporelle W considérée en fonction dudit au moins un écart, - une étape d'estimation dudit rayon extérieur Re en fonction de ladite valeur d'accélération longitudinale Val ainsi que de ladite variation de fréquence F'. Dans des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention, le procédé 10 d'estimation du rayon extérieur Re peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Dans un mode particulier de mise en oeuvre, l'étape de détermination de la variation de fréquence F' comporte la détermination d'un signal temporel de phase cp 15 par interpolation quadratique des valeurs de phase respectives de trois extrema locaux, ladite variation de fréquence F' étant déterminée par évaluation de la dérivée seconde dudit signal (p. Dans un mode particulier de mise en oeuvre, les trois extrema locaux considérés dans la fenêtre temporelle W sont consécutifs. 20 Dans un mode particulier de mise en oeuvre, le signal S acquis est échantillonné à une fréquence Fe prédéterminée, et ledit signal de référence est obtenu, au cours de l'étape de détermination des écarts, par régression linéaire desdits échantillons du signal S. Dans un mode particulier de mise en oeuvre, une pluralité d'instants de 25 détection sont considérés au cours de l'étape de détermination d'écart, de sorte à obtenir une pluralité d'écarts respectivement associés auxdits instants de détection, ladite valeur d'accélération longitudinale Val étant calculée selon la formule : Vat = .\MA,T2 _ g2 où AM est une quantité représentative d'une moyenne des valeurs 30 absolues respectives desdits écarts, et g est l'accélération de la pesanteur. Dans un mode particulier de mise en oeuvre, lequel tous les instants de détection déterminés lors de l'étape de détection sont considérés au cours de l'étape de détermination des écarts. Dans un mode particulier de mise en oeuvre, la quantité AM est égale au 35 rapport entre la moyenne arithmétique desdites valeurs absolues et une erreur de 5 gain EG du capteur d'accélération radiale, ladite erreur de gain EG ayant été déterminée préalablement à l'étape d'acquisition au cours d'une phase de régime stabilisé du véhicule. Dans un mode particulier de mise en oeuvre, le rayon extérieur Re est 5 calculé selon la formule : Re - 2x7rx F' Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne une unité roue comportant un capteur d'accélération radiale. En outre, ladite unité roue comporte des moyens configurés pour mettre en oeuvre les étapes du procédé d'estimation selon 10 l'invention. Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un véhicule automobile comportant une unité roue selon l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures 1 à 4 15 qui représentent : Figure 1 : une représentation schématique d'une roue d'un véhicule automobile. Figure 2 : un logigramme d'un exemple de mise en oeuvre d'un procédé d'estimation du rayon extérieur Re du pneumatique d'une roue 20 d'un véhicule automobile. Figure 3 : une courbe représentative d'un exemple de signal S acquis par le capteur d'accélération radiale au cours d'une fenêtre temporelle W. Figure 4 : une représentation d'une restriction de la courbe de la 25 figure 3, correspondant à un déplacement du véhicule selon un régime non stabilisé, Figure 5 : un logigramme d'un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de la figure 2, dans lequel une erreur de gain du capteur d'accélération radiale est déterminée. 30 Dans ces figures, des références identiques d'une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas à l'échelle, sauf mention contraire. La présente invention appartient au domaine de la mesure de l'état d'usure d'un pneumatique équipant une roue d'un véhicule automobile, comme par exemple 35 une voiture. Vai 6 Pour la suite de la description, et de manière conventionnelle, l'unité de mesure de l'accélération radiale d'une roue est le m.s-2. La figure 1 représente schématiquement une roue 10 d'un véhicule automobile. 5 Ladite roue 10 est configurée pour tourner autour d'un axe de rotation 15. Elle est équipée d'une jante 12 ainsi que d'un pneumatique 13 monté sur ladite jante 12. Ledit pneumatique 16 comporte une surface interne coopérant avec la jante 12, ainsi qu'une surface externe, opposée à ladite surface interne, et destinée à prendre appui localement sur le sol lorsque le véhicule est en mouvement. De manière 10 connue, ladite surface externe correspond à une bande de roulement comprenant différents éléments permettant d'assurer un maintien et une adhérence du véhicule sur la route, comme par exemple des rainures, des lamelles, des blocs, etc. Le véhicule automobile (non représenté sur les figures) est équipé d'un système de surveillance de la pression des pneumatiques. Ledit système de 15 surveillance comprend classiquement une unité centrale électronique (non représentée sur les figures) disposée à l'intérieur du véhicule, et, sur chacune des roues dudit véhicule une unité roue 11. Sans que cela ne nuise à la généralité de l'invention, la suite de la description vise plus particulièrement à détailler le fonctionnement d'une seule unité roue 11, étant entendu que l'exposé donné 20 s'applique clairement à chaque unité roue du véhicule, sans distinction. Pour la suite de la description, on se place dans la configuration selon laquelle l'unité roue 11 est fixée à l'extrémité de la valve de la jante 12 de la roue 10, par exemple au moyen d'une fixation de type REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation du rayon extérieur Re d'un pneumatique équipant une roue d'un véhicule automobile, ladite roue comportant un capteur d'accélération radiale, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - une étape (100) d'acquisition par le capteur d'accélération radiale d'un signal S pendant une fenêtre temporelle W prédéterminée lorsque le véhicule est en mouvement suivant un régime non stabilisé, - une étape (200) de détection d'au moins trois extrema locaux du signal S, et associés respectivement à des valeurs de phase ainsi qu'à des instants de détection, - une étape (300) de détermination d'une variation de fréquence F' de rotation de la roue du véhicule, pour la fenêtre temporelle W considérée, en fonction desdites valeurs de phase et desdits instants de détection, - une étape (400) de détermination, pour au moins un instant de détection, d'un écart entre l'extremum local associé audit au moins un instant de détection et un signal de référence obtenu par suppression des oscillations du signal S, de sorte que ledit signal de référence soit représentatif de l'accélération centrale de la roue au cours de ladite fenêtre temporelle W, - une étape (500) de détermination d'une valeur d'accélération longitudinale Vel du véhicule pour la fenêtre temporelle W considérée en fonction dudit au moins un écart, - une étape (600) d'estimation dudit rayon extérieur R, en fonction de ladite valeur d'accélération longitudinale AL ainsi que de ladite variation de fréquence F'. 2. Procédé d'estimation selon la revendication 1, dans lequel l'étape (300) de détermination de la variation de fréquence F' comporte la détermination d'un signal temporel de phase cp par interpolation quadratique des valeurs de phase respectives de trois extrema locaux, ladite variation de fréquence F' étant déterminée par évaluation de la dérivée seconde dudit signal w. 3. Procédé selon revendication 2, dans lequel les trois extrema locaux considérés dans la fenêtre temporelle W sont consécutifs. 25 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le signal S acquis est échantillonné à une fréquence prédéterminée, et dans lequel, au cours de l'étape (400) de détermination des écarts, ledit signal de référence est obtenu par régression linéaire desdits échantillons du signal S. 5 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une pluralité d'instants de détection sont considérés au cours de l'étape (400) de détermination d'écart, de sorte à obtenir une pluralité d'écarts respectivement associés auxdits instants de détection, ladite valeur d'accélération longitudinale Val étant calculée selon la formule : 10 Vat = -"AAP - 82 où AM est une quantité représentative d'une moyenne des valeurs absolues respectives desdits écarts, et g est l'accélération de la pesanteur. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel tous les instants de détection déterminés lors de l'étape (200) de détection sont considérés au cours de 15 l'étape (400) de détermination des écarts. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, dans lequel la quantité AM est égale au rapport entre la moyenne arithmétique desdites valeurs absolues et une erreur de gain EG du capteur (14) d'accélération radiale, ladite erreur de gain EG ayant été déterminée préalablement à l'étape (100) d'acquisition au cours 20 d'une phase de régime stabilisé du véhicule. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le rayon extérieur Re est calculé selon la formule : R - v', , e 2 xtrxFr. 9. Unité roue (11) comportant un capteur (14) d'accélération radiale, ladite 25 unité roue (11) étant caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens configurés pour mettre en oeuvre les étapes du procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Véhicule automobile comportant une unité roue (11) selon la revendication 9.