Brevet FR3092057A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : Procédés et dispositifs de maintenance prédictive de composants d'un véhicule routier [0001] L'invention concerne le domaine de la maintenance prédictive. Plus précisément, elle concerne des procédés et dispositifs de maintenance prédictive d'au moins un composant d'un véhicule routier. [0002] La maintenance préventive d'un véhicule routier assure à l'utilisateur du véhicule routier (l'anticiper les maintenances déjà programmées dans la vie du véhicule routier. [0003] Toutefois, elle ne prend pas en compte l'état réel des composants du véhicule routier. Ce qui permettrait la détection d'une panne potentielle dans laquelle un composant se dégrade comme suite à un fonctionnement continu sur un long intervalle de temps. [0004] Elle ne permet pas non plus une réelle anticipation de la maintenance, car elle ne tient pas compte des conditions d'exploitation du composant. La durée d'exploitation d'un composant, généralement exprimée en nombre d'heures de fonctionnement, reste en effet statistique et ne permet pas de prendre en compte les disparités de fabrication et/ou d'utilisation. [0005] De cc fait, il n'est pas possible pour l'utilisateur de profiter au maximum de la longévité du composant, et donc du véhicule routier, dans le cadre d'une utilisation normalisée. [0006] De même, en cas de défaillance soudaine des performances du composant, l'utilisateur ne peut que constater la défaillance de son composant, sans avoir été alerté de la dégradation du composant. [0007] La présente invention vise donc à pallier les inconvénients précités. [0008] Pour cela, un premier aspect de l'invention concerne un procédé de maintenance prédictive d'au moins un composant d'un véhicule routier. [0009] Un deuxième aspect de l'invention concerne un programme d'ordinateur avec un code de programme pour exécuter les étapes du procédé selon le premier aspect de l' invention. [0010] Et un troisième aspect de l'invention concerne un dispositif de maintenance prédictive d'au moins un composant d'un véhicule routier. [0011] Ainsi, l'invention concerne un procédé de maintenance prédictive d'au moins un composant d'un véhicule routier, le composant étant relié à un calculateur. Le procédé comprend les étapes suivantes : - identifier, par le calculateur, une pluralité de paramètres prédéterminés qui sont chacun représentatifs de l'usure du composant, chaque paramètre d'usure pouvant prendre une valeur dans une première plage de valeurs prédéterminée, 2 - diviser, par le calculateur, chaque première plage de valeurs en une pluralité d'intervalles prédéterminés, - combiner, par le calculateur, tout ou partie des intervalles d'une première plage de valeurs avec tout ou partie des intervalles des autres premières plages de valeur, selon un premier schéma de combinaison prédéterminé, de sorte à obtenir une pluralité d'intervalles de combinaison de paramètres, - déterminer, par le calculateur, une durée d'utilisation de chaque intervalle de combinaison de paramètres en fonction d'au moins une distance parcourue par le véhicule routier, de sorte à obtenir un profil d'usure, et - comparer, par le calculateur, le profil d'usure à un profil d'usure prédéterminé. [0012] Dans une première mise en oeuvre, le calculateur est relié à un contrôleur élec- tronique du composant. Dans ce cas, le procédé comprend en outre les étapes suivantes : - identifier, par le calculateur, une pluralité de signaux d'erreur prévus pour alimenter le contrôleur électronique et qui sont chacun représentatifs d'une différence entre une valeur de sortie du composant et une valeur cible de sortie du composant, chaque signal d'erreur pouvant prendre une valeur dans une deuxième plage de valeurs prédéterminée, - diviser, par le calculateur, chaque deuxième plage de valeurs en une pluralité d'intervalles prédéterminés, - combiner, par le calculateur, tout ou partie des intervalles d'une deuxième plage de valeurs avec tout ou partie des intervalles des autres deuxièmes plages de valeur, selon un deuxième schéma de combinaison prédéterminé, de sorte à obtenir une pluralité d'intervalles de combinaison de signaux d'erreur, - déterminer, par le calculateur, une durée d'utilisation de chaque intervalle de combinaison de signaux d'erreur en fonction d'au moins une distance parcourue par le véhicule routier, de sorte à obtenir un profil d'adaptation, et - comparer, par le calculateur, le profil d'adaptation à un profil d'adaptation prédéterminé. [0013] Dans une deuxième mise en oeuvre, le calculateur est relié à une pluralité de capteurs du véhicule routier qui sont représentatifs de son comportement dynamique et/ou de son environnement de circulation. Dans ce cas, le procédé comprend en outre les étapes suivantes : - identifier, par le calculateur, au moins une valeur de sortie de chaque capteur, chaque valeur de sortie pouvant prendre une valeur dans une troisième plage de valeurs prédéterminée, - diviser, par le calculateur, chaque troisième plage de valeurs en une pluralité d'intervalles prédéterminés, 3 - combiner, par le calculateur, tout ou partie des intervalles d'une troisième plage de valeurs avec tout ou partie des intervalles des autres troisièmes plages de valeur, selon un troisième schéma de combinaison prédéterminé, de sorte à obtenir une pluralité d'intervalles de combinaison de valeurs de capteurs, - déterminer, par le calculateur, une durée d'utilisation de chaque intervalle de combinaison de valeurs de capteurs en fonction d'au moins une distance parcourue par le véhicule routier, de sorte à obtenir un profil de conduite, et - comparer, par le calculateur, le profil de conduite à un profil de conduite prédéterminé. [0014] Dans une troisième mise en oeuvre, le procédé comprend en outre une étape dans laquelle le calculateur est prévu pour calculer au moins une grandeur statistique à partir des profils d'usure, d'adaptation et/ou de conduite. [0015] L'invention aussi également, un programme d'ordinateur avec un code de programme pour exécuter les étapes d'un procédé selon l'invention lorsque le programme d'ordinateur est chargé dans l'ordinateur ou exécuté dans l'ordinateur. [0016] L'invention couvre également un dispositif de maintenance prédictive d'au moins un composant d'un véhicule routier. Le dispositif comprend un calculateur prévu pour être relié au composant, et dans lequel le calculateur est configuré pour : - identifier une pluralité de paramètres prédéterminés qui sont chacun représentatifs de l'usure du composant, chaque paramètre d'usure pouvant prendre une valeur dans une première plage de valeurs prédéterminée, - diviser chaque première plage de valeurs en une pluralité d'intervalles prédéterminés, - combiner tout ou partie des intervalles d'une première plage de valeurs avec tout ou partie des intervalles des autres premières plages de valeur, selon un premier schéma de combinaison prédéterminé, de sorte à obtenir une pluralité d'intervalles de combinaison de paramètres, - déterminer une durée d'utilisation de chaque intervalle de combinaison de paramètres en fonction d'au moins une distance pat-courue par le véhicule routier, de sorte à obtenir un profil d'usure, et - comparer le profil d'usure à un profil d'usure prédéterminé. [0017] Dans une première mise en oeuvre, le calculateur est relié à un contrôleur élec- tronique du composant. Dans ce cas, le calculateur étant en outre configuré pour : - identifier une pluralité de signaux d'erreur prévus pour alimenter le contrôleur électronique et qui sont chacun représentatifs d'une différence entre une valeur de sortie du composant et une valeur cible de sortie du composant, chaque signal d'erreur pouvant prendre une valeur dans une deuxième plage de valeurs prédéterminée, - diviser chaque deuxième plage de valeurs en une pluralité d'intervalles prédé- terminés, - combiner tout ou partie des intervalles d'une deuxième plage de valeurs avec tout ou partie des intervalles des autres deuxièmes plages de valeur, selon un deuxième schéma de combinaison prédéterminé, de sorte à obtenir une pluralité d'intervalles de combinaison de signaux d'erreur, - déterminer une durée d'utilisation de chaque intervalle de combinaison de signaux d'erreur en fonction d'au moins une distance parcourue par le véhicule routier, de sorte à obtenir un profil d'adaptation, et - comparer le profil d'adaptation à un profil d'adaptation prédéterminé. [0018] Dans une deuxième mise en oeuvre, le calculateur est relié à une pluralité de capteurs du véhicule routier qui sont représentatifs de son comportement dynamique et/ou de son environnement de circulation. Dans ce cas, le calculateur est en outre configuré pour : - identifier au moins une valeur de sortie de chaque capteur, chaque valeur de sortie pouvant prendre une valeur dans une troisième plage de valeurs prédéterminée, - diviser chaque troisième plage de valeurs en une pluralité d'intervalles prédéterminés, - combiner tout ou partie des intervalles d'une troisième plage de valeurs avec tout ou partie des intervalles des autres troisièmes plages de valeur, selon un troisième schéma de combinaison prédéterminé, de sorte à obtenir une pluralité d'intervalles de combinaison de valeurs de capteurs, - déterminer une durée d'utilisation de chaque intervalle de combinaison de valeurs de capteurs en fonction d'au moins une distance parcourue par le véhicule routier, de sorte à obtenir un profil de conduite, et - comparer le profil de conduite à un profil de conduite prédéterminé. [0019] Dans une troisième mise en oeuvre, le calculateur est prévu pour calculer au moins une grandeur statistique à partir des profils d'usure, d'adaptation et/ou de conduite. [0020] Dans une quatrième mise en oeuvre, le dispositif comprend un afficheur de maintenance prédictive relié au calculateur. [0021] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés, donnés à titre illustratif et nullement limitatif [0022] [fig.1] La figure 1 représente un véhicule routier comprenant un dispositif selon l'invention. [0023] [fig.2] La figure 2 représente un procédé selon l'invention. [0024] [fig.3] La figure 3 représente le principe de division de plages de valeurs selon l'invention. [0025] Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas nécessairement re- présentés à la même échelle, les uns par rapport aux autres, sauf mention contraire. [0026] Le principe général de l'invention est basé sur la combinaison des plages de valeurs des paramètres qui sont représentatifs de l'usure d'un composant d'un véhicule routier. L'invention propose d'observer la durée d'utilisation des combinaisons de plages de valeur, pour en déduire un profil d'usure que l'on compare à un profil d'usure prédéterminé. Ce mécanisme permet de réduire la quantité d'information à stocker. [0027] La figure 1 illustre un véhicule routier 10 comprenant un dispositif selon l'invention. On entend par véhicule routier, tout véhicule doté d'un moteur (généralement à explosion ou électrique) destiné à le mouvoir sur la route et capable de transporter des personnes ou des charges (par exemple, une voiture ou une motocyclette). [0028] Dans l'exemple de la figure 1, le véhicule routier 10 comprend au moins un composant 11, au moins un calculateur 12, au moins un contrôleur électronique 13 du composant 11 et une pluralité de capteurs 14. Dans une mise en oeuvre particulière, le contrôleur électronique 13 est inclus dans le calculateur 12. [0029] En outre, le calculateur 12 est relié au composant 11, au contrôleur électronique 13 et à la pluralité de capteurs 14, par exemple, en passant par un bus de communication de données de type CAN (« Controller Arca Nctwork », en anglais) ou FlcxRay. [0030] Dans une mise en oeuvre particulière, le véhicule routier 10 comprend également un afficheur (non représenté) de maintenance prédictive relié au calculateur 12. [0031] Dans l'invention, les éléments précités du véhicule routier 10 sont (le type connu de l'homme du métier. [0032] Ainsi, le composant 11 correspond à tous les composants d'un véhicule routier 10 dont on peut mesurer l'usure par voie électronique. Dans l'exemple de la figure 1, le composant 11 est un injecteur de carburant pour véhicule automobile. Toutefois, le composant 11 pourrait être tout autre, comme une pompe, un turbocompresseur, un capteur de pression à jauge piezoArésistive, un capteur de décélération longitudinale du véhicule, un capteur de vitesse de rotation de roues, un capteur de débattement de roues, un moteur électrique, une électronique de puissance, un actionneur de pression du maître-cylindre ou un calculateur. [0033] En outre, le calculateur 12 correspond à un processeur. Dans l'exemple de la figure 1 le calculateur 12 est un calculateur automobile (« Electronic Control Unit », en anglais). [0034] Également, le contrôleur électronique 13 correspond à un processeur. Dans l'exemple de la figure 1, le contrôleur électronique 13 contrôle l'injection de carburant par l'injecteur 11 selon une loi de contrôle prédéterminée. En d'autres termes, le contrôleur électronique 13 met en oeuvre un procédé connu d'auto-adaptation de la commande de l'injecteur 11 pour détecter, lors d'une injection, un signal d'erreur qui représente une 6 différence entre la quantité à injecter de carburant et la quantité réellement injectée en mesurant différents paramètres de l'injecteur, tels que la tension électrique d'alimentation d'un injecteur, le temps d'injection, etc. Puis une telle différence est compensée lors des commandes suivantes d'injection. [0035] Aussi, les capteurs 14 sont prévus pour acquérir des caractéristiques physiques qui décrivent le comportement dynamique du véhicule routier 10 et/ou de son environnement de circulation. [0036] Dans l'exemple de la figure 1, les capteurs 14 peuvent être choisis parmi les capteurs suivants : capteur de vitesse, capteur de couple moteur, capteur de température moteur, capteur de position de pédale, capteur d'accélération/de décélération, capteur d'angle volant/de braquage, capteur de pluie, capteur de luminosité, et capteur de température. Toutefois, on peut envisager tout autre capteur connecté au calculateur 12. [0037] De même, l'afficheur de maintenance prédictive peut être un écran du type à cristaux liquides, comme un écran d'ordinateur ou de tablette, éventuellement associé à une alarme sonore. Dans l'invention, l'afficheur de maintenance prédictive peut avertir un utilisateur du véhicule routier 10 à partir des informations fournies par le calculateur 12. [0038] La figure 2 illustre un procédé 100 selon l'invention qui porte sur la maintenance prédictive du composant 11. [0039] Dans l'exemple de la figure 2, le procédé 100 consiste tout d'abord, à l'étape 110, à identifier par le calculateur 12, une pluralité de paramètres prédéterminés qui sont chacun représentatifs de l'usure (lu composant 11. [0040] Dans l'exemple de la figure 1, dans lequel le composant 11 est un injecteur de carburant, le calculateur 12 peut identifier des paramètres tels que la pression d'injection du carburant (« fuel pressure », en anglais), la température du carburant (« fuel temperature », en anglais), la quantité de carburant injectée (« fuel delivery », en anglais) et la vitesse de la pompe à injection («pump speed », en anglais). Toutefois, on peut envisager d'autres paramètres. [0041] Dans l'invention, chaque paramètre d'usure peut prendre une valeur dans une première plage de valeurs prédéterminée. Dans l'invention, on délimite la première plage de valeurs prédéterminée par une première valeur extrême et par une seconde valeur extrême. [0042] Par exemple, dans la figure 1, la première plage de valeurs prédéterminée de la pression d'injection du carburant peut être égale à [0 bar ; 250 bars], tandis que celle de la température du carburant peut être égale à [-30 °C ; 80 °C]. [0043] Ensuite, l'étape 120 consiste à diviser par le calculateur 12, chaque première plage de valeurs en une pluralité d'intervalles prédéterminés. [0044] Par exemple, dans la figure 1, la première plage de valeurs prédéterminée de la 7 pression d'injection du carburant peut être divisée en intervalles de 20 bars, tandis que celle de la température du carburant peut être en intervalles de 5 °C. [0045] La figure 3 illustre le principe de division de plages de valeurs selon l'invention. [0046] L'exemple de la figure 3 représente deux plages de valeurs A et B qui sont divisées en une pluralité d'intervalles prédéterminés. La plage de valeurs A est divisée en vingt intervalles de valeurs al , a2,..., a20 et la plage valeur B est divisée en trois intervalles de valeurs 111,1,2 et h3. [0047] Ainsi, dans l'invention, la division de chaque plage de valeurs lui est spécifique et n'est pas nécessairement réalisée de la même manière pour les autres plages de valeur. [0048] De retour à la figure 2, l'étape 130 consiste à combiner par le calculateur 12, tout ou partie des intervalles d'une première plage de valeurs avec tout ou partie des intervalles des autres premières plages de valeur, de sorte à obtenir une pluralité d'intervalles de combinaison de paramètres. [0049] Dans l'exemple de la figure 1, le calculateur 12 peut combiner tout ou partie des in- tervalles de la première plage de valeurs prédéterminée associée à la pression d'injection du carburant avec tout ou partie des intervalles de la première plage de valeurs prédéterminée associée à la température du carburant. [0050] Dans l'exemple de la figure 3, un intervalle de combinaison peut comprendre les combinaisons suivantes : al -hl, al 113, a5-b2, a6-h2, a9-111 ou a15-b3. Toutefois, on peut envisager d'autres combinaisons. [0051] En effet, dans l'invention, la combinaison d'intervalles de la première plage de valeurs est réalisée selon un premier schéma de combinaison prédéterminé. Le schéma de combinaison prédéterminé peut être déterminé en laboratoire pendant la validation du composant 11. On peut également compléter le schéma de combinaison prédéterminé par des mesures de terrain réalisées sur des véhicules d'entraînement. Les données recueillies peuvent ensuite être analysées par des outils statistiques ou par apprentissage machine, afin d'identifier les intervalles de combinaison de paramètres qui sont les plus représentatifs. [0052] En outre, l'étape 140 consiste à déterminer par le calculateur 12, une durée d'utilisation de chaque intervalle de combinaison de paramètres en fonction d'au moins une distance parcourue par le véhicule routier 10, de sorte à obtenir un profil d'usure. [0053] En pratique, le calculateur 12 peut comprendre un compteur temporel qui est déclenché, lors de l'utilisation du véhicule routier 10, à chaque utilisation d'un intervalle de combinaison de paramètres. Le calculateur 12 peut également comprendre un odomètre pour déterminer la distance parcourue par le véhicule routier 10. De cette manière, on peut établir un profil d'usure qui correspond à la mise en relation entre la durée d'utilisation de chaque intervalle de combinaison de paramètres avec une 8 distance parcourue par le véhicule routier 10. En d'autres termes, le profil d'usure correspond à une distribution statistique (également appelé distribution de fréquences) des intervalles de combinaison de paramètres. Par exemple, l'invention pourra produire un profil d'usure du composant 11 à 10 000 km, 20 000 km ou 50 000 km. [0054] Enfin, l'étape 150 consiste à comparer par le calculateur 12, le profil d'usure à un profil d'usure prédéterminé. Cette étape permet de détecter une dérive par rapport au profil d'usure prédéterminé. Lorsque l'on détecte une telle dérive, le calculateur 12 peut avertir un utilisateur du véhicule routier 10 grâce à l'afficheur de maintenance prédictive. [0055] Le profil d'usure prédéterminé peut être déterminé en laboratoire pendant la va- lidation du composant 11. On peut également compléter le profil d'usure prédéterminé par des mesures de terrain réalisées sur des véhicules d'entraînement. Les données recueillies peuvent ensuite être analysées par des outils statistiques ou par apprentissage machine, afin d'identifier les intervalles de combinaison de paramètres qui sont les plus représentatifs selon la distance parcourue. [0056] On peut envisager plusieurs mises en oeuvre particulières du procédé 100. [0057] Dans une première mise en oeuvre particulière du procédé 100, on va détecter l'usure du composant 11 en observant l'évolution des signaux d'erreurs qu'utilise le contrôleur électronique 13 pour réguler la commande du composant 11. [0058] Par exemple, dans la figure 1, on pourra détecter l'usure de l'injecteur 11, au cours de l'utilisation du véhicule routier 10, lorsque la quantité de carburant réellement injectée diffère de la quantité de carburant à injecter. [0059] En pratique, le procédé 100 peut consister, à l'étape 111, de manière similaire à l'étape 110, à identifier par le calculateur 12, une pluralité de signaux d'erreur prévus pour alimenter le contrôleur électronique 13 et qui sont chacun représentatifs d'une différence entre une valeur de sortie du composant et une valeur cible de sortie du composant. Dans l'invention, chaque signal d'erreur peut prendre une valeur dans une deuxième plage de valeurs prédéterminée. [0060] Ensuite, l'étape 121, de manière similaire à l'étape 120, consiste à diviser par le cal- culateur 12, chaque deuxième plage de valeurs en une pluralité d'intervalles prédéterminés. [0061] En outre, l'étape 131, de manière similaire à l'étape 130, consiste à combiner, par le calculateur, tout ou partie des intervalles d'une deuxième plage de valeurs avec tout ou partie des intervalles des autres deuxièmes plages de valeur, selon un deuxième schéma de combinaison prédéterminé, de sorte à obtenir une pluralité d'intervalles de combinaison de signaux d'erreur. [0062] Par ailleurs, l'étape 141, de manière similaire à l'étape 140, consiste à déterminer par le calculateur 12, une durée d'utilisation de chaque intervalle de combinaison de 9 signaux d'erreur en fonction d'au moins une distance parcourue par le véhicule routier, de sorte à obtenir un profil d'adaptation. [0063] Enfin, l'étape 151, de manière similaire à l'étape 150, consiste à comparer par le cal- culateur 12, le profil d'adaptation à un profil d'adaptation prédéterminé. [0064] Dans une deuxième mise en oeuvre particulière du procédé 100, on va détecter l'usure du composant 11 en observant le style de conduite du conducteur du véhicule routier 10. [0065] En pratique, le procédé 100 peut consister, à l'étape 112, de manière similaire à l'étape 110, à identifier par le calculateur 12, au moins une valeur de sortie de chaque capteur. Dans l'invention, chaque valeur de sortie peut prendre une valeur dans une troisième plage de valeurs prédéterminée. [0066] Ensuite, l'étape 122, de manière similaire à l'étape 120, consiste à diviser par le cal- culateur 12, chaque troisième plage de valeurs en une pluralité d'intervalles prédéterminés. [0067] En outre, l'étape 132, de manière similaire à l'étape 130, consiste à combiner, par le calculateur, tout ou partie des intervalles d'une troisième plage de valeurs avec tout ou partie des intervalles des autres troisièmes plages de valeur, selon un troisième schéma de combinaison prédéterminé, de sorte à obtenir une pluralité d'intervalles de combinaison de valeurs de capteurs. [0068] Par ailleurs, l'étape 142, de manière similaire à l'étape 140, consiste à déterminer par le calculateur 12, une durée d'utilisation de chaque intervalle de combinaison de valeurs de capteurs en fonction d'au moins une distance parcourue par le véhicule routier, de sorte à obtenir un profil de conduite. [0069] Enfin, l'étape 152, de manière similaire à l'étape 150, consiste à comparer par le cal- culateur 12, le profil de conduite à un profil de conduite prédéterminé. [0070] Dans une mise en oeuvre de l'invention, le procédé 100 comprend une étape dans laquelle le calculateur 12 est prévu pour calculer au moins une grandeur statistique à partir des profils d'usure, d'adaptation etlou de conduite. [0071] En pratique, cette grandeur statistique permet de synthétiser l'information contenue dans les profils d'usure, d'adaptation etlou de conduite pour en faciliter la comparaison avec les profils d'usure, d'adaptation etlou de conduite prédéterminés. [0072] Par exemple, le calculateur 12 peut calculer toutes les statistiques qui permettent de caractériser une série statistique, comme les caractéristiques de position (par ex. le mode, la médiane, la moyenne arithmétique, les quantiles), les caractéristiques de dispersion (par ex. l'étendue, l'écart moyen, l'écart interquantiles, la variance, l'écart type et le coefficient de variation). Toutefois, on peut envisager d'autres grandeurs statistiques. [0073] Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, on détermine les différentes étapes du procédé 100 par des instructions de programmes d'ordinateur. Par conséquent, l'invention vise aussi un programme avec un code de programme d'ordinateur fixé sur un support de stockage non transitoire. Dans l'invention, ce code de programme est susceptible d'exécuter les étapes de procédé 100 lorsque le programme d'ordinateur est chargé dans l'ordinateur ou exécuté dans l'ordinateur. [0074] On a décrit ci-dessus la présente invention dans la description détaillée et on l'a illustrée dans la figure. Toutefois, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation présentées. Ainsi, d'autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en oeuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et de la figure annexée. 11 [Revendication 1] [Revendication 2]