Brevet FR3158786A1 — publié le 20250801

Procédé de diagnostic d’un capteur (Ti) parmi un ensemble de capteurs (Ti), caractérisé en ce que ce procédé exécute dans l’ordre et successivement : - une étape début (10) inhibant les capteurs (Ti) à l’état invalide (Tin), - une étape (20) déterminant la valeur moyenne (Tmoy) des valeurs des capteurs (Ti) à l’état valide (Tiv), - une étape (30) déterminant, en valeur absolue, chaque écart (∆Ti) entre la valeur de chaque capteur (Ti) à l’état valide (Tiv) et la valeur moyenne (Tmoy), et déterminant l’écart maximal (∆Tmax) parmi l’ensemble de ces écarts (∆Ti), - une étape (40) de comparaison de chacun des écarts (∆Ti) à une valeur de seuil (S) commun à l’ensemble des écarts (∆Ti), et si l’un des écarts (∆Ti) est supérieur à ce seuil (S) et que cet écart (∆Ti) est l’écart maximal (∆Tmax) alors le capteur (Ti) associé à cet écart (∆Ti) est diagnostiqué comme étant à l’état non valide (Tin). Figure 1. PROCEDE DE DIAGNOSTIC D’UN CAPTEUR PARMI UN ENSEMBLE DE CAPTEURS Dans le domaine des véhicules automobiles, et notamment des véhicules comprenant une pile à combustible alimentée en combustible par des réservoirs à hydrogène, la connaissance de la température de l’hydrogène stocké dans ces réservoirs, à tout instant, est un maillon essentiel pour la sureté de fonctionnement du véhicule et de ses occupants. Aussi il a été développé des diagnostiques de ces capteurs de température, pour déterminer un état valide ou non valide de chacun de ces capteurs, l’état non valide signifiant par exemple une défaillance du capteur de température en tant que tel, ou de toute partie de la chaine d’acquisition de la valeur mesurée de ce capteur. Ainsi, s’il y a plusieurs capteurs, il est connu de l’homme du métier de comparer les valeurs de deux capteurs entre eux, et d’établir un diagnostic en fonction de l’écart constaté par rapport à des seuils calibrés et mémorisés dans des tables de données, chaque seuil étant fonction de chaque couple de capteurs comparés et de la température mesurée entre autres. Malheureusement ce diagnostic dépend de cette calibration, et si une erreur de calibration s’est immiscée le diagnostic lui-même devient faillible. Ce risque de mauvais diagnostic est encore plus élevé lorsqu’il y a plus de deux capteurs, notamment trois, quatre, ou plus : le nombre de comparaisons nécessaires de capteurs deux à deux devient exponentiel en fonction du nombre de capteurs, de même que la calibration et les tables et le risque d’erreur augmente considérablement. Outre le fait que ce diagnostic devient vite complexe et consommateur en ressources mémoire et de calcul, le risque d’erreur est élevé. En outre encore, s’il n’y a que deux capteurs, ce diagnostic ne sait pas discriminer lequel serait invalide. Le but de l’invention est de remédier à ce problème. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de diagnostic d’un capteur parmi un ensemble de capteurs, ce procédé étant tel qu’il exécute dans l’ordre et successivement : - une étape initiale exécutant une acquisition d’un état valide et non valide de chacun des capteurs à partir d’une mémoire mémorisant chacun de ces états, ou mettant chacun des états à l’état valide dans ladite mémoire, - une étape début inhibant les capteurs à l’état invalide pour ne retenir que les valeur des capteurs à l’état valide, - une étape déterminant la valeur moyenne des valeurs des capteurs à l’état valide, - une étape déterminant, en valeur absolue, chaque écart entre la valeur de chaque capteur à l’état valide et la valeur moyenne, et déterminant l’écart maximal parmi l’ensemble de ces écarts, - une étape de comparaison de chacun des écarts à une valeur de seuil commun à l’ensemble des écarts, et si l’un des écarts est supérieur à ce seuil et que cet écart est l’écart maximal alors le capteur associé à cet écart est diagnostiqué comme étant à l’état non valide, tous le ou les autres capteurs étant diagnostiqués comme étant à l’état valide, - une étape d’enregistrement dans la mémoire de l’état non valide du capteur associé à cet écart si ce capteur a été diagnostiqué invalide, et quels que soient les états valides ou non valides de chacun des capteurs de l’ensemble des capteurs le procédé exécute un retour à l’étape début jusqu’à ce qu’il ne reste plus qu’un seul capteur à l’état valide. Un capteur à l’état non valide est un capteur susceptible d’être défectueux ou à minima en défaut. Comme décrit précédemment, pour les besoins du procédé qui est un procédé itératif, la valeur du capteur non valide est ignorée (plus prise en compte) pour l’itération suivante. Ce procédé n’est qu’un procédé de diagnostic, il ne porte pas sur les actions de correction éventuelles qui pourraient être envisagées par l’homme de l’art, comme par exemple une vérification du capteur diagnostiqué non valide par un autre procédé redondant, ou la neutralisation d’actions ou mise en sécurité d’organes dont le fonctionnement dépend du capteur non valide. Dans tout le texte de ce document, on considérera de façon équivalente le capteur et sa valeur mesurée, qui porteront le même signe. Ainsi ce procédé permet de converger très rapidement puisqu’à chaque itération il est possible de diagnostiquer un capteur à l’état non valide, et, i étant le nombre de capteurs, si i-1 capteurs sont à l’état non valide il ne faudra que i-1 itérations pour diagnostiquer ces i-1 capteurs, ce qui est un nombre très inférieur d’itérations par rapport aux procédés de l’art antérieur. Le risque d’erreur est donc moindre tout comme la charge d’un calculateur propre à mettre en œuvre ce procédé. Bien entendu s’il ne reste plus qu’un capteur à l’état valide ce procédé n’a plus de sens et prend fin, cependant le fait de considérer la condition « et » sur « et si l’un des écarts est supérieur à ce seuil ET que cet écart est l’écart maximal » permet d’assurer que ce dernier capteur est potentiellement le moins défaillant. Bien entendu, s’il ne reste plus qu’un capteur à l’état valide (ou le moins défaillant) l’homme du métier sait qu’il aura des actions urgentes à prévoir, mais ce n’est pas l’objet de cette invention. Selon un mode de réalisation de l’invention, le seuil est une valeur constante, ce qui permet une simplification du procédé. Selon une variante de réalisation de l’invention, le seuil est fonction d’un modèle d’une ou des valeurs mesurées des capteurs. Ce modèle modélise par exemple l’imprécision de mesure des capteurs Ti en tant que tel, notamment en fonction de la valeur mesurée Ti comme une température par exemple, mais ce modèle peut être plus complexe en intégrant une imprécision dynamique fonction des gradients des valeurs mesurées, ou de paramètres ambiants aux capteurs ou à l’électronique du capteur comme un taux d’humidité, une température, entre autre. On distinguera l’électronique du capteur de l’élément sensible du capteur, l’électronique traitant le signal de l’élément sensible, les deux réunis formant le capteur. Selon un mode de réalisation de l’invention, le seuil est fonction de la valeur moyenne. Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque capteur de l’ensemble de capteurs mesure une valeur physique de même nature. On comprendra par valeur physique de même nature, dans tout le texte de ce document, des valeurs de même dimension, par exemple un ensemble de températures, ou de pressions / forces / masse, ou de courant / tension, ou de longueurs, ou de temps, ou de quantité de matière, ou d’intensité lumineuse. Le procédé est bien entendu plus précis si chaque capteur de l’ensemble des capteurs mesure des valeurs susceptibles d’évoluer de la même façon c’est-à-dire dans le même sens, idéalement de façon identique, mais ce n’est pas obligatoire : - ces évolutions peuvent être décalées dans le temps, on aura alors avantage à appliquer le procédé pendant une période où les températures mesurées sont stables, ou à défaut augmenter la valeur du seuil ce qui rend le procédé moins précis que d’attendre la stabilisation des valeurs mesurées, - ces évolutions peuvent être avec des écarts entre-elles, et dans ce cas le seuil devra en tenir compte en prenant une valeur élevée, ce qui rend le procédé moins précis que si les évolutions étaient identiques. L’invention a également pour objet un calculateur comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé tel que précédemment décrit. L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un ensemble de capteurs et le calculateur tel que précédemment décrit. Selon un mode de réalisation de l’invention, ce véhicule comprend un ensemble de réservoirs comprenant chacun un capteur de l’ensemble des capteurs. Selon un mode de réalisation de l’invention, ce véhicule comprend un groupe motopropulseur et une pile à combustible propre à alimenter en énergie électrique le groupe motopropulseur, les réservoirs étant des réservoirs à hydrogène pour la pile à combustible, et l’ensemble des capteurs des capteurs de température de l’hydrogène contenu. Selon un mode de réalisation de l’invention, , l’ensemble des capteurs est un ensemble de capteurs tous identiques. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description Ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence à l’unique FIG. 1 dans laquelle : FIG. 1 : représente un logigramme d’exécution du procédé de diagnostic selon l’invention. La FIG. 1 divulgue un logigramme d’un procédé de diagnostic selon l’invention. Ce procédé de diagnostic d’un capteur Ti parmi un ensemble de capteurs Ti, exécute dans l’ordre et successivement : - une étape initiale 00 exécutant une acquisition d’un état valide Tiv et non valide Tin de chacun des capteurs Ti à partir d’une mémoire mémorisant chacun de ces états, ou mettant chacun des états à l’état valide Tiv dans ladite mémoire, - une étape début 10 inhibant les capteurs Ti à l’état invalide Tin pour ne retenir que les valeur des capteurs Ti à l’état valide Tiv, - une étape 20 déterminant la valeur moyenne Tmoy des valeurs des capteurs Ti à l’état valide Tiv, - une étape 30 déterminant, en valeur absolue, chaque écart ∆Ti entre la valeur de chaque capteur Ti à l’état valide Tiv et la valeur moyenne Tmoy, et déterminant l’écart maximal ∆Tmax parmi l’ensemble de ces écarts ∆Ti, - une étape 40 de comparaison de chacun des écarts ∆Ti à une valeur de seuil S commun à l’ensemble des écarts ∆Ti, et si l’un des écarts ∆Ti est supérieur à ce seuil S et que cet écart ∆Ti est l’écart maximal ∆Tmax alors le capteur Ti associé à cet écart ∆Ti est diagnostiqué comme étant à l’état non valide Tin, tous le ou les autres capteurs Ti étant diagnostiqués comme étant à l’état valide Tiv, - une étape 50 d’enregistrement dans la mémoire de l’état non valide Tin du capteur associé à cet écart ∆Ti si ce capteur Ti a été diagnostiqué invalide, et quels que soient les états valides ou non valides de chacun des capteurs Ti de l’ensemble des capteurs le procédé exécute un retour à l’étape début 10 jusqu’à ce qu’il ne reste plus qu’un seul capteur Ti à l’état valide Tiv. L’indice i des signes désigne un nombre entier allant de 1 pour le plus petit, au nombre total de capteurs Ti de l’ensemble de capteurs Ti considéré. L’étape initiale 00 permet de débuter le procédé, mais j’agissant d’un procédé itératif elle peut être traitée de deux façons différentes : soit les derniers états non valides Tin, issus d’une exécution précédente du procédé, sont mémorisés et réutilisés comme données lors de la prochaine exécution, soit ils ne sont pas mémorisés et le procédé entame l’étape suivante (l’étape début 10) avec tous les capteurs Ti à l’état valide Tiv. Dans les deux cas, l’itération du procédé est très rapide. Par exemple, pour un véhicule automobile, la première exécution du procédé a eu lieu lors d’un précédent roulage, puis le véhicule est garé pendant une période plus ou moins longue et ses calculateurs sont mis en état de veille. Pour un roulage suivant cet état de veille, le véhicule est redémarré et les calculateurs peuvent exécuter une seconde exécution du procédé, qui commencera donc par l’étape initiale 00. L’étape début 10 inhibe les capteurs Ti à l’état invalide Tin pour ne retenir que les valeur des capteurs Ti à l’état valide Tiv, ainsi pour ce procédé et l’itération en cours, seules les valeurs des capteurs à l’état valide Tiv sont pris en compte, notamment pour la détermination de la valeur moyenne Tmoy de l’étape 20. L’étape 40 associe deux conditions : - si l’un des écarts ∆Ti est supérieur à ce seuil S, et - si cet écart ∆Ti est l’écart maximal ∆Tmax, alors le capteur Ti associé à cet écart ∆Ti est diagnostiqué comme étant à l’état non valide Tin. Le capteur associé Ti à l’écart ∆Ti est bien entendu le capteur Ti qui est comparé à la moyenne Tmoy et dont l’écart ∆Ti satisfait les deux conditions ci-dessus. Ainsi ce procédé ne diagnostique d’un seul capteur Ti par itération, ce capteur correspondant à celui donnant l’écart maximal ∆Tmax, les autres capteurs étant réputés à l’état valide Tiv pour les prochaines itérations. Ainsi, en cas de plusieurs capteurs Ti défaillants, ce procédé permet de diagnostiquer ou d’écarter en premier le capteur Ti le plus défaillant. Mais en outre, et pour que le procédé soit précis pour ne pas générer de faux diagnostiques, il est utile d’écarter en premier la valeur du capteur Ti associé à l’écart maximal ∆Tmax qui dépasse le seuil S car cette valeur est potentiellement celle qui influe le plus sur la détermination de la moyenne Tmoy et donc sur l’ensemble des écart ∆Ti de tous les autres capteurs Ti dont certains pourraient aussi dépasser le seuil S alors qu’ils ne sont pas en défaut. Cette itération, suivant l’étape 50 qui renvoie à l’étape début 10, permet d’écarter la valeur invalide Tin et la prochaine itération du procédé recalcule une nouvelle moyenne Tmoy et ainsi de suite. Ainsi, à chaque diagnostic d’état invalide Tin, la moyenne Tmoy change de façon discrète, et permet de continuer le diagnostic sur les autres capteurs Ti dont l’état est valide Tiv. Le seuil S est commun à l’ensemble des écarts ∆Ti. Dans un mode de réalisation de l’invention le seuil S est une valeur constante, mais ce n’est pas obligatoire et par exemple le seuil S est fonction d’un modèle d’une ou des valeurs mesurées des capteurs Ti. Un exemple simple pour illustrer cela, indépendamment du dispositif dans lequel sont agencés les capteurs Ti, est la prise en compte de l’imprécision des capteurs Ti en fonction de la valeur mesurée : il est connu que cette imprécision varie, elle est notamment faible sur une plage d’utilisation donnée, et croissante lorsqu’on s’en éloigne. Ce type de variation peut être pris en compte dans la détermination du seuil S dont la valeur peut alors augmenter avec la croissance de l’imprécision. Ainsi par exemple le seuil S est fonction de la valeur moyenne Tmoy. Par exemple chaque capteur Ti de l’ensemble de capteurs Ti mesure une valeur physique de même nature, ce qui amène à un exemple simple de mise en œuvre de ce procédé, ci-après. On notera que ce procédé peut être exécuté pendant des périodes prédéfinies, pendant lesquelles les valeurs mesurées Tin, Tiv sont stables : Par exemple, après un long arrêt du véhicule, pendant son stationnement, ou avant ou pendant le démarrage du véhicule sur une durée par exemple de quelques secondes à quelques minutes, par exemple 2 minutes, de sorte à ne pas avoir une détermination du seuil S trop complexe et donc source d’approximations. Ce procédé est par exemple mis en œuvre par un calculateur comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé. Ce procédé s’applique par exemple à un véhicule automobile comprenant l’ensemble de capteurs Ti et le calculateur. Ce véhicule comprend par exemple un ensemble de réservoirs comprenant chacun un capteur Ti de l’ensemble des capteurs Ti. Avantageusement les réservoirs sont identiques, par exemple au nombre de 3 ou 4, voire plus, les capteurs Ti sont identiques et sont des capteurs de température du contenu dans les réservoirs. Idéalement ces réservoirs comprennent chacun un unique capteur Ti de température, mais bien entendu il n’est pas exclu d’avoir deux ou plus capteur Ti par réservoir. Ce véhicule comprend par exemple un groupe motopropulseur et une pile à combustible propre à alimenter en énergie électrique le groupe motopropulseur, les réservoirs étant des réservoirs à hydrogène pour la pile à combustible, et l’ensemble des capteurs Ti des capteurs de température de l’hydrogène contenu dans ces réservoirs. Ce seuil commun S peut être par exemple attribué à une plage de valeurs de température Ti donnée, et au-delà de cette plage soit le procédé n’est pas exécuté, soit le seuil S est adapté et prend d’autres valeurs (progressivement ou par paliers). Si ces réservoirs sont identiques, mais par exemple que l’un d’entre-deux est plus exposé à une source de chaleur ou de froid que les autres, cette différence devra être intégrée dans la détermination du seuil S qui sera augmenté, et ce faisant le diagnostic sera moins précis et détectera un état non valide plus tardivement. A l’inverse, si chaque valeurs ou température Ti évoluent simultanément de la même façon, et à des valeurs très proches voire identiques, la valeur du seuil S pourra être diminuée et le procédé gagnera en précision, détectant très rapidement un capteur à l’état non valide. On notera qu’il n’est pas obligatoire que chaque capteur Ti de l’ensemble de capteurs Ti mesure une valeur physique de même nature. Par exemple, les valeurs peuvent être liées par une relation physique, comme la loi des gaz parfaits. Ainsi parmi les capteurs Ti, une majorité d’entre eux pourra mesurer une température alors que d’autres mesureront une pression, notamment si le volume de gaz est constant comme des réservoirs d’hydrogène en situation de stockage prolongé : la température du gaz peut être assimilée à la température ambiante, et pour une quantité de gaz connu (mesure de la masse par exemple) une mesure de la pression donne alors indirectement une mesure de la température du gaz. Il est bien sûr évident que ce sera cette température indirecte qui sera utilisée pour la détermination de la valeur moyenne Tmoy. Ainsi pour l’exemple le plus simple, le véhicule comprend un ensemble de réservoirs comprenant chacun un capteur Ti de l’ensemble des capteurs Ti, avantageusement les réservoirs sont identiques, par exemple au nombre de 3 ou 4, voire plus, les capteurs Ti sont identiques et sont des capteurs de température du contenu dans les réservoirs, ces réservoirs comprennent chacun un unique capteur Ti de température, et le véhicule comprend un groupe motopropulseur et une pile à combustible propre à alimenter en énergie électrique le groupe motopropulseur, les réservoirs étant des réservoirs à hydrogène pour la pile à combustible, et l’ensemble des capteurs Ti des capteurs de température de l’hydrogène contenu dans ces réservoirs : Le seuil S est de valeur constante pour l’ensemble des écarts ∆Ti. Il peut être par exemple de l’ordre de 5 °C pour ce type d’application, ou entre 2 et 10°C en fonction de la précision des capteurs et donc de la technologie des capteurs. En variante, ce seuil S est par exemple un pourcentage de la température moyenne Tmoy et peut donc varier d’une itération à l’autre de façon automatique, augmentant la précision de diagnostic du procédé au fur et à mesure que les capteur Ti à l’état non valide sont écartés, et prenant en outre en compte une imprécision croissante des capteurs Ti en fonction de l’élévation de la température mesurée représentée par la température moyenne Tmoy, par exemple un seuil S dont la valeur est fixée de 1% à 5% de la température moyenne Tmoy selon les caractéristique des capteurs Ti. En variante encore, ce seuil S peut être déterminé par une table à une dimension ayant pour entrée des plages de températures. Cet exemple de pile à combustible est un exemple idéal pour ce procédé, puisqu’il est recherché que la pression dans chacun des réservoirs soit identique, autrement dit le débit de gaz rentrant ou sortant de chacun des réservoirs est identique. Ainsi l’évolution de la température de chaque réservoir est identique et dans ces conditions le procédé selon l’invention a la meilleure précision possible, ainsi le seuil S peut être fixé à 5°C, voire moins, par exemple 3°C. A l’inverse, si l’un de ces réservoirs est exposé à des conditions thermiques différentes des autres, par exemple thermiquement moins isolé, ou plus exposé à un fluide de refroidissement, un écart de température dû à cette disposition peut apparaitre entre les valeurs mesurées Ti sans pour autant que les capteurs Ti soient en défaut – non valides. Cet écart influencera le diagnostic et pourra amener à une fausse détection de capteur invalide et pour éviter cela, on augmentera pour ce cas la valeur du seuil S rendant en même temps le procédé moins précis. Procédé de diagnostic d’un capteur (Ti) parmi un ensemble de capteurs (Ti), caractérisé en ce que ce procédé exécute dans l’ordre et successivement : - une étape initiale (00) exécutant une acquisition d’un état valide (Tiv) et non valide (Tin) de chacun des capteurs (Ti) à partir d’une mémoire mémorisant chacun de ces états, ou mettant chacun des états à l’état valide (Tiv) dans ladite mémoire, - une étape début (10) inhibant les capteurs (Ti) à l’état invalide (Tin) pour ne retenir que les valeur des capteurs (Ti) à l’état valide (Tiv), - une étape (20) déterminant la valeur moyenne (Tmoy) des valeurs des capteurs (Ti) à l’état valide (Tiv), - une étape (30) déterminant, en valeur absolue, chaque écart (∆Ti) entre la valeur de chaque capteur (Ti) à l’état valide (Tiv) et la valeur moyenne (Tmoy), et déterminant l’écart maximal (∆Tmax) parmi l’ensemble de ces écarts (∆Ti), - une étape (40) de comparaison de chacun des écarts (∆Ti) à une valeur de seuil (S) commun à l’ensemble des écarts (∆Ti), et si l’un des écarts (∆Ti) est supérieur à ce seuil (S) et que cet écart (∆Ti) est l’écart maximal (∆Tmax) alors le capteur (Ti) associé à cet écart (∆Ti) est diagnostiqué comme étant à l’état non valide (Tin), tous le ou les autres capteurs (Ti) étant diagnostiqués comme étant à l’état valide (Tiv), - une étape (50) d’enregistrement dans la mémoire de l’état non valide (Tin) du capteur associé à cet écart (∆Ti) si ce capteur (Ti) a été diagnostiqué invalide, et quels que soient les états valides ou non valides de chacun des capteurs (Ti) de l’ensemble des capteurs le procédé exécute un retour à l’étape début (10) jusqu’à ce qu’il ne reste plus qu’un seul capteur (Ti) à l’état valide (Tiv). Procédé selon l’une des revendications précédentes, le seuil (S) étant une valeur constante. Procédé selon la revendication 1, le seuil (S) étant fonction d’un modèle d’une ou des valeurs mesurées des capteurs (Ti). Procédé selon la revendication 3, le seuil (S) étant fonction de la valeur moyenne (Tmoy). Procédé selon l’une des revendications précédentes, chaque capteur (Ti) de l’ensemble de capteurs (Ti) mesurant une valeur physique de même nature. Calculateur, caractérisé en ce qu’il comprend les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule automobile comprenant un ensemble de capteurs (Ti), caractérisé en ce qu’il comprend un calculateur selon la revendication précédente. Véhicule selon la revendication précédente, comprenant un ensemble de réservoirs comprenant chacun un capteur (Ti) de l’ensemble des capteurs (Ti). Véhicule selon la revendication précédente, comprenant un groupe motopropulseur et une pile à combustible propre à alimenter en énergie électrique le groupe motopropulseur, les réservoirs étant des réservoirs à hydrogène pour la pile à combustible, et l’ensemble des capteurs (Ti) des capteurs de température de l’hydrogène contenu. Véhicule selon l’une des revendications 7 à 9, l’ensemble des capteurs (Ti) étant un ensemble de capteurs tous identiques.