EP1938112A1 - Dispositif de mesure de l acceleration dans un vehicule automobile - Google Patents

Dispositif de mesure de l acceleration dans un vehicule automobile

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Publication number
EP1938112A1
EP1938112A1 EP06820281A EP06820281A EP1938112A1 EP 1938112 A1 EP1938112 A1 EP 1938112A1 EP 06820281 A EP06820281 A EP 06820281A EP 06820281 A EP06820281 A EP 06820281A EP 1938112 A1 EP1938112 A1 EP 1938112A1
Authority
EP
European Patent Office
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acceleration
vehicle
detecting
measured
accelerometer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06820281A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Arnaud Satre
Philippe Fiani
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups

Definitions

  • the present invention relates to a device for measuring the acceleration in a motor vehicle.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the field of control of the powertrain (GMP) of motor vehicles.
  • the control of the powertrain of a motor vehicle must take into consideration a number of parameters that contribute to the resistive force applied to the vehicle and therefore tend to oppose its movement.
  • aerodynamic disturbances such as air penetration and turbulence, friction between the vehicle wheels and the road, as well as those resulting in a loss of efficiency of the power train, and aerodynamic disturbances can be distinguished.
  • slope effects such as the slope of the road.
  • An object of the invention is to provide an estimator of the slope of the road by measuring the absolute acceleration of the vehicle in the Galilean coordinate system.
  • a technical problem to be solved by the object of the present invention is to propose a device for measuring the acceleration in a motor vehicle, which would make it possible to obtain a coherence diagnosis on the value ⁇ m ⁇ S measured by said accelerometer and to detect in particular that the acceleration thus measured, and therefore the estimated value of the slope, is erroneous beyond a tolerable limit.
  • the solution to the technical problem posed consists, according to the present invention, in that said device for measuring the acceleration in a motor vehicle is remarkable in that it comprises:
  • an accelerometer arranged in said vehicle, able to measure an acceleration ⁇ mes ,
  • said freewheel detection means comprise means of detection of absence of braking and means of detecting absence of propulsion torque.
  • said means for detecting a lack of braking comprise means for detecting the brake pedal in the released position and / or means for comparing the pressure of the braking circuit with a given threshold.
  • said absence of thrust torque detection means comprises a clutch detection means in the open position for a controlled gearbox.
  • said propulsion torque absence detection means comprise a means for detecting the clutch pedal in the depressed position for a mechanical gearbox.
  • the method according to the invention assumes the ability to neglect the lateral acceleration of the vehicle.
  • the device according to the invention comprises a means of comparing the lateral acceleration of the vehicle to a given threshold.
  • the value of the lateral acceleration can be obtained in two ways: either said lateral acceleration is measured by an accelerometer, or said lateral acceleration is measured from the vehicle speed and the steering wheel angle.
  • Figure 1 is a block diagram of the method according to the invention.
  • FIG. 2 is a diagram of a device for implementing the method of FIG. 1.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of a method for validating a measurement of the acceleration ⁇ mes provided by an accelerometer in a motor vehicle.
  • said method consists, during freewheeling phases of the vehicle, in comparing the acceleration ⁇ o mes measured by the accelerometer with a value ⁇ o m of the acceleration calculated by means of a model freewheel and vehicle parameters. If the difference between these two accelerations is less than a given residue r, the accelerometer is considered as having no defect, and the acceleration ⁇ mes measured are validated and used in particular to calculate the slope p of the road on which moves the vehicle.
  • the accelerometer can be modeled by the following relation:
  • Yacc represents the absolute acceleration applied to the accelerometer in the vehicle and ⁇ mes the acceleration effectively measured by the accelerometer.
  • the parameters o aC c and ⁇ a are representative of the defects of the accelerometer: o aC c corresponds to the offset of the accelerometer and ⁇ a is the gain on the measurement of the acceleration.
  • the movement of the vehicle can be described by the following equation:
  • J / R .Yveh CGMP - Cokn - RMgp - sign (v ve h) .C e ⁇ t
  • J and M represent the total inertia and the mass of the vehicle and R the radius of the wheels.
  • Yveh and v ve h are respectively the longitudinal acceleration and speed of the vehicle relative to the road.
  • C G MP, C fr ei n and C ex t are respectively the GMP torque at the wheel, the brake torque and the friction torque
  • p is the slope of the road and is equal to sin ⁇ if ⁇ is the angle of the road relative to the horizontal
  • g is the acceleration of gravity.
  • Yacc is C ⁇ / (MR).
  • ⁇ m a value of this acceleration, which will be noted ⁇ m , from an estimate C ⁇ mes of the engine torque supplied by the engine and the nominal values M m and R m of mass and wheel:
  • r be the residue defined as the difference between the value ⁇ mes of the absolute acceleration provided by the accelerometer and the value ⁇ m calculated according to the model of the vehicle:
  • the defects that can be detected are of two kinds:
  • an assembly comprising, on the one hand, the gain of the accelerometer and, on the other hand, the errors on the mass, the wheel radius, the GMP torque and the braking torque.
  • the detection of a defect equivalent to an offset can be done when the actual absolute acceleration ⁇ aC c of the vehicle is zero, that is to say when the torque CT is zero. This situation occurs when the engine torque and the braking torque are equivalent or simultaneously zero. However, according to a usual driving of a motor vehicle, it is unlikely to see a situation in which the engine torque is equivalent to the braking torque, so that the detection of the offset defect is obtained when C G MP and C fre i n are simultaneously zero, therefore when the vehicle is coasting. If ⁇ o mes and ⁇ o m are the measured and calculated values of freewheel acceleration, obtain:
  • the value of the slope p thus obtained is itself subjected to validation operations. First, an average of the estimated slope values is calculated over a given period of time, then this average value is validated if the standard deviation on said estimated values is less than a given threshold. Similarly, the average value is compared to a given threshold.
  • FIG. 2 A device for carrying out the acceleration measurement and slope estimation validation process is shown in FIG. 2.
  • an accelerometer 100 for measuring the absolute acceleration ⁇ mes of the vehicle as well as a freewheel phase detection block 200 which is intended to ensure that the conditions for calculating the acceleration ⁇ o m according to the freewheeling model are well satisfied.
  • the block 200 receives information concerning the absence of a propulsion torque and, more precisely, on the state of the clutch, via means 210 capable of detecting either that the clutch is in position. open for a controlled gearbox, that the clutch pedal is in the depressed position for a mechanical gearbox.
  • the block 200 also receives information from an absence of braking detection means 220 comprising means for detecting the brake pedal in the released position, or a means for comparing the pressure of the braking circuit with a threshold given. Finally, a means 230 for measuring the speed of the vehicle transmits its information to the block 200 in order to compare it to a given threshold (1 km / h for example) and to make sure that the vehicle is in motion.
  • Block 300 relates to stopping calculations when they are not checked. This is mainly lateral acceleration information that must remain below a given threshold. This information is provided by means 310 which can be either another accelerometer or a means of calculation from the vehicle speed and the steering wheel angle. A means 320 for detecting the direction of travel informs the block 300 of a possible change in the direction of travel.
  • the data from the accelerometer 100 and blocks 200, 300 are then sent to a computer 400 which performs the validity check and estimation operations to output a mean value of the absolute acceleration ⁇ mes itself validated if the standard deviation is low. From the validated value of the acceleration, it is possible to give an estimate of the slope p of the road, as described above.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de mesure de l'accélération dans un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend : un accéléromètre (100) disposé dans ledit véhicule, apte à mesurer une accélération Ϝmes ; des moyens (200) de détection d’une phase de roue libre du véhicule ; un moyen (400) de calcul d'une accélération Ϝom au moyen d'un modèle de roue libre du véhicule ; un moyen de calcul d'un résidu r défini comme la différence entre l'accélération Ϝomes mesurée en roue libre et l'accélération calculée Ϝom ; un moyen de validation de l'accélération mesurée Ϝmes par comparaison dudit résidu r à un seuil donné. La phase de roue libre est indiquée par l’absence freinage et l’absence de couple propulseur.

Description

DISPOSITIF DE MESURE DE L'ACCELERATION DANS UN VEHICULE
AUTOMOBILE
La présente invention revendique la priorité de la demande française 0553199 déposée le 21/10/2005 dont le contenu (description, revendications et dessins) est incorporé ici par référence.
La présente invention concerne un dispositif de mesure de l'accélération dans un véhicule automobile.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la commande du groupe motopropulseur (GMP) des véhicules automobiles.
La commande du groupe motopropulseur d'un véhicule automobile doit prendre en considération un certain nombre de paramètres qui contribuent à l'effort résistif appliqué au véhicule et qui tendent donc à s'opposer à son déplacement.
Parmi ces paramètres, on peut distinguer les perturbations aérodynamiques, telles que la pénétration dans l'air et les turbulences, les frottements entre les roues du véhicule et la route, ainsi que ceux entraînant une perte de rendement de la chaîne de traction, et les effets de la pente, comme la pente de la route.
Un objet de l'invention est de réaliser un estimateur de la pente de la route par une mesure de l'accélération absolue du véhicule dans le repère galiléen.
L'information de pente déduite de l'estimateur ayant un effet direct sur la commande GMP, on comprend que la plus grande confiance doit pouvoir être accordée à la valeur estimée pour la pente et donc à celle de l'accélération mesurée, au risque qu'une défaillance éventuelle conduise à une mise en danger des occupants du véhicule.
Aussi, un problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure de l'accélération dans un véhicule automobile, qui permettrait d'obtenir un diagnostic de cohérence sur la valeur γmθS mesurée par ledit accéléromètre et de détecter notamment que l'accélération ainsi mesurée, et donc la valeur estimée de la pente, est erronée au-delà d'une limite tolérable.
La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ledit dispositif de mesure de l'accélération dans un véhicule automobile est remarquable en ce qu'il comprend :
- un accéléromètre disposé dans ledit véhicule, apte à mesurer une accélération γmes,
- des moyens de détection de roue libre du véhicule,
- un moyen de calcul d'une accélération γom au moyen d'un modèle véhicule en roue libre,
- un moyen de calcul d'un résidu r défini comme la différence entre l'accélération γo mes mesurée en roue libre et l'accélération calculée γom,
- un moyen de validation de l'accélération mesurée γmes par comparaison dudit résidu r à un seuil donné. Selon l'invention, lesdits moyens de détection de roue libre comprennent des moyens de détection d'absence de freinage et des moyens de détection d'absence de couple propulseur.
Plus précisément, l'invention prévoit que lesdits moyens de détection d'absence de freinage comprennent un moyen de détection de la pédale de frein en position relâchée et/ou un moyen de comparaison de la pression du circuit de freinage à un seuil donné.
De même, s'agissant de la détection de l'absence de couple propulseur, deux modes de réalisation sont envisagés par l'invention.
Dans un premier mode de réalisation, lesdits moyens de détection d'absence de couple propulseur comprennent un moyen de détection de l'embrayage en position ouverte pour une boîte de vitesse pilotée.
Dans un deuxième mode de réalisation, lesdits moyens de détection d'absence de couple propulseur comprennent un moyen de détection de la pédale d'embrayage en position enfoncée pour une boîte de vitesse mécanique.
Comme on le verra en détail plus loin, le procédé conforme à l'invention suppose de pouvoir négliger l'accélération latérale du véhicule. A cet effet, il est prévu que le dispositif selon l'invention comprend un moyen de comparaison de l'accélération latérale du véhicule à un seuil donné. La valeur de l'accélération latérale peut être obtenue de deux manières : soit ladite accélération latérale est mesurée par un accéléromètre, soit ladite accélération latérale est mesurée à partir de la vitesse du véhicule et de l'angle du volant. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
La figure 1 est schéma de principe du procédé conforme à l'invention.
La figure 2 est un schéma d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé de la figure 1.
Sur la figure 1 est représenté de manière schématique un procédé de validation d'une mesure de l'accélération γmes fournie par un accéléromètre dans un véhicule automobile. Comme on peut le voir sur cette figure, ledit procédé consiste, lors de phases de roue libre du véhicule, à comparer l'accélération γomes mesurée par l'accéléromètre à une valeur γom de l'accélération calculée au moyen d'un modèle de roue libre et de paramètres du véhicule. Si la différence entre ces deux accélérations est inférieure à un résidu r donné, l'accéléromètre est considéré comme ne présentant pas de défaut, et les accélérations γmes mesurées sont validées et utilisées notamment pour calculer la pente p de la route sur laquelle se déplace le véhicule.
L'accéléromètre peut être modélisé par la relation suivante :
où Yacc représente l'accélération absolue appliquée à l'accéléromètre dans le véhicule et γmes l'accélération effectivement mesurée par l'accéléromètre. Les paramètres oaCc et βa sont représentatifs des défauts de l'accéléromètre : oaCc correspond à l'offset de l'accéléromètre et βa est le gain sur la mesure de l'accélération. Par ailleurs, le mouvement du véhicule peut être décrit par l'équation suivante :
(J/R).Yveh = CGMP - Cfrein - R.M.g.p - signe (vveh).Ceχt où J et M représentent l'inertie totale et la masse du véhicule et R le rayon des roues. Yveh et vveh sont respectivement l'accélération et la vitesse longitudinales du véhicule par rapport à la route. CGMP, Cfrein et Cext sont respectivement le couple GMP à la roue, le couple frein et le couple lié aux frottements, p est la pente de la route et vaut sinα si α est l'angle de la route par rapport à l'horizontale, g est l'accélération de la pesanteur.
Si on suppose que l'inertie J est principalement liée à la masse du véhicule, ce qui est acceptable lorsque l'inertie du moteur est négligeable, notamment sur les rapports longs, on peut écrire J = M. R2. Avec, d'autre part, Cτ = CGMP - Cfrein et gext = Cext/(M.R), on a :
γVΘh = CT/(M.R) - g. p - signe(vvθh).gθxt
La relation entre l'accélération absolue γacc appliquée à l'accéléromètre et l'accélération γVΘh par rapport à la route est donnée par :
Yacc = Yveh + g- (P - δass)
où δass correspond à l'assiette du véhicule par rapport à la pente de la route. En négligeant l'assiette du véhicule, l'équation précédente s'écrit :
g- P
On comprend alors que si l'accéléromètre présente des défauts négligeables, à savoir si oaCc ≈ 0 et βa.≈ 1 , on obtient :
Cette relation constitue une mesure de la pente p de la route, l'accélération γmes étant fournie par l'accéléromètre et l'accélération γveh étant déduite des variations de la vitesse vVΘh du véhicule. Cette valeur de pente peut être ensuite transmise à la commande du groupe motopropulseur. Dans le modèle de véhicule proposé, l'accélération absolue théorique
Yacc vaut Cτ/(M.R). En pratique, on peut obtenir une valeur de cette accélération, que l'on notera γm, à partir d'une estimation Cτmes du couple moteur fournie par le moteur et les valeurs nominales Mm et Rm de masse et de roue :
Ym = Cτ mes/(Mm.Rm)
Si l'on appelle βc le gain de la mesure du couple moteur :
Cτ mes = PC-CT,
on obtient : γm = βc.M.R/(Mm.Rm).γacc
Soit r le résidu défini comme la différence entre la valeur γmes de l'accélération absolue fournie par l'accéléromètre et la valeur γm calculée selon le modèle du véhicule :
r = Oacc + (βa." βcM.R/(Mm.Rm)).Yacc
Ainsi, les défauts qui peuvent être détectés sont de deux ordres :
- l'offset Oacc du capteur,
- un ensemble comprenant, d'une part, le gain de l'accéléromètre et, d'autre part, les erreurs sur la masse, le rayon de roue, le couple GMP et le couple de freinage.
La détection d'un défaut équivalent à un offset peut se faire lorsque l'accélération absolue réelle γaCc du véhicule est nulle, c'est-à-dire lorsque le couple CT est nul. Cette situation se produit lorsque le couple moteur et le couple de freinage sont équivalents ou simultanément nuls. Or, selon une conduite habituelle d'un véhicule automobile, il est peu probable de voir une situation dans laquelle le couple moteur soit équivalent au couple de freinage, de sorte que la détection du défaut d'offset est obtenue lorsque CGMP et Cfrein sont simultanément nuls, donc lorsque le véhicule se trouve en roue libre. Si on appelle γomes et γom les valeurs mesurée et calculée de l'accélération en roue libre, obtient :
r - oacc - Yo - Yo
En négligeant les défauts liés aux gains de mesure, on observe sur cette dernière formule qu'un offset important peut être détecté à partir de la cohérence des accélérations mesurée et calculée en phases de roue libre, et que, par conséquent, si le résidu est inférieur à un seuil donné de 2 à 5% par exemple, l'accéléromètre est considéré comme sans défaut, ce qui permet de valider les valeurs γmΘS qu'il fournit en phases de roue libre ou non.
Après avoir été estimée comme il vient d'être décrit, la valeur de la pente p ainsi obtenue est elle-même soumise à des opérations de validation. Tout d'abord, on calcule une moyenne des valeurs estimées de pente sur un laps de temps donné, puis cette valeur moyenne est validée si l'écart-type sur lesdites valeurs estimées est inférieur à un seuil donné. De même, la valeur moyenne est comparée à un seuil donné.
Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de validation de mesure d'accélération et d'estimation de la pente est représenté sur la figure 2. On y trouve en particulier un accéléromètre 100 pour mesurer l'accélération absolue γmes du véhicule, ainsi qu'un bloc 200 de détection des phases de roue libre qui a pour objet de s'assurer que les conditions de calcul de l'accélération γom selon le modèle de roue libre sont bien satisfaites.
Dans ce but, le bloc 200 reçoit des informations concernant l'absence de couple propulseur et, plus précisément sur l'état de l'embrayage, par l'intermédiaire d'un moyen 210 apte à détecter soit que l'embrayage est en position ouverte pour une boîte de vitesse pilotée, soit que la pédale d'embrayage est en position enfoncée pour une boîte de vitesse mécanique.
Le bloc 200 reçoit également des informations provenant d'un moyen 220 de détection d'absence de freinage comprenant des moyens de détection de la pédale de frein en position relâchée, ou encore un moyen de comparaison de la pression du circuit de freinage à un seuil donné. Enfin, un moyen 230 de mesure de la vitesse du véhicule transmet son information au bloc 200 afin de la comparer à un seuil donnée (1 km/h par exemple) et de s'assurer que le véhicule est bien en mouvement.
Le bloc 300 concerne des conditions d'arrêt des calculs lorsqu'elles ne sont pas vérifiées. Il s'agit principalement de l'information d'accélération latérale qui doit rester inférieure à un seuil donné. Cette information est fournie par un moyen 310 qui peut être soit un autre accéléromètre, soit un moyen de calcul à partir de la vitesse du véhicule et de l'angle du volant. Un moyen 320 de détection de sens de roulage informe le bloc 300 d'une éventuelle modification du sens de roulage.
Les données provenant de l'accéléromètre 100 et des blocs 200, 300 sont ensuite envoyées à un calculateur 400 qui effectue les opérations de contrôle de validité et d'estimation pour délivrer en sortie une valeur moyenne de l'accélération absolue γmes elle-même validée si l'écart type est faible. A partir de la valeur validée de l'accélération, il est possible de donner une estimation de la pente p de la route, comme cela a été décrit plus haut.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure de l'accélération dans un véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend :
- un accéléromètre (100) disposé dans ledit véhicule, apte à mesurer une accélération γmes,
- des moyens (200) de détection de roue libre du véhicule,
- un moyen (400) de calcul d'une accélération γom au moyen d'un modèle de roue libre du véhicule,
- un moyen de calcul d'un résidu r défini comme la différence entre l'accélération γomes mesurée en roue libre et l'accélération calculée γom,
- un moyen de validation de l'accélération mesurée γmΘS par comparaison dudit résidu r à un seuil donné.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de détection (200) de roue libre comprennent des moyens (220) de détection d'absence de freinage et des moyens (210) de détection d'absence de couple propulseur.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (220) de détection d'absence de freinage comprennent un moyen de détection de la pédale de frein en position relâchée et/ou un moyen de comparaison de la pression du circuit de freinage à un seuil donné.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (210) de détection d'absence de couple propulseur comprennent un moyen de détection de l'embrayage en position ouverte pour une boîte de vitesse pilotée.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (210) de détection d'absence de couple propulseur comprennent un moyen de détection de la pédale d'embrayage en position enfoncée pour une boîte de vitesse mécanique.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (310) de comparaison de l'accélération latérale du véhicule à un seuil donné.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite accélération latérale est mesurée par un accéléromètre.
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite accélération latérale est mesurée à partir de la vitesse du véhicule et de l'angle du volant.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (230) de comparaison de la vitesse du véhicule à un seuil donné.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (320) de détection du sens de roulage.
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