FR2892518A1

FR2892518A1 - ACCELERATION MEASURING DEVICE IN A MOTOR VEHICLE

Info

Publication number: FR2892518A1
Application number: FR0553199A
Authority: FR
Inventors: Arnaud Sartre; Philippe Fiani
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-04-27
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: WO2007045788A8; FR2892518B1; WO2007045788A1; EP1938112A1

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 gamma<mes>,- des moyens (200) de détection de roue libre du véhicule,- un moyen (400) de calcul d'une accélération gamma0<m> 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 gamma0<mes> mesurée en roue libre et l'accélération calculée gamma0<m>, - un moyen de validation de l'accélération mesurée y<mes> par comparaison dudit résidu r à un seuil donné.The invention relates to a device for measuring the acceleration in a motor vehicle, characterized in that it comprises: - an accelerometer (100) arranged in said vehicle, capable of measuring an acceleration gamma <mes>, - means ( 200) for detecting the freewheeling of the vehicle, - a means (400) for calculating an acceleration gamma0 <m> by means of a freewheel model of the vehicle, - a means for calculating a residue r defined as the difference between the acceleration gamma0 <mes> measured in freewheeling mode and the calculated acceleration gamma0 <m>, a means of validating the measured acceleration y <mes> by comparison of said residue r with a given threshold.

Description

DISPOSITIF DE MESURE DE L'ACCELERATION DANS UN VEHICULE AUTOMOBILEACCELERATION MEASURING DEVICE IN A MOTOR VEHICLE

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. io 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. 15 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 20 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 25 véhicule automobile, qui permettrait d'obtenir un diagnostic de cohérence sur la valeur ymes 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. 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 the control of the powertrain (GMP) of motor vehicles. The control of the powertrain of a motor vehicle must take into consideration a certain number of parameters which contribute to the resistive force applied to the vehicle and which therefore tend to oppose its movement. Among these parameters, we can distinguish aerodynamic disturbances, such as air penetration and turbulence, friction between the wheels of the vehicle and the road, as well as those leading to a loss of efficiency of the traction chain, and the effects of slope, such as the slope of the road. An object of the invention is to produce an estimator of the slope of the road by measuring the absolute acceleration of the vehicle in the Galilean frame. Since the slope information deduced from the estimator having a direct effect on the GMP control, it will be understood that the greatest confidence must be able to be given to the estimated value for the slope and therefore to that of the measured acceleration, at the risk that a possible failure leads to endangering the occupants of the vehicle. Also, a technical problem to be solved by the object of the present invention is to provide a device for measuring the acceleration in a motor vehicle, which would make it possible to obtain a diagnosis of consistency on the ymes value measured by said accelerometer and detecting in particular that the acceleration thus measured, and therefore the estimated value of the slope, is erroneous beyond a tolerable limit.

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 Ymes' - des moyens de détection de roue libre du véhicule, - un moyen de calcul d'une accélération yom au moyen d'un modèle véhicule en roue libre, - un moyen de calcul d'un résidu r défini comme la différence entre io l'accélération yomes mesurée en roue libre et l'accélération calculée yom, - un moyen de validation de l'accélération mesurée ymes 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 15 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. 20 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. 25 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 30 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. 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 placed in said vehicle, capable of measuring an acceleration Ymes' - means for detecting the freewheeling of the vehicle, - a means for calculating an acceleration yom by means of a freewheeling vehicle model, - a means for calculating a residue r defined as the difference between io the acceleration yomes measured in freewheeling mode and the calculated acceleration yom, - a means of validating the measured acceleration ymes by comparison of said residue r with a given threshold. According to the invention, said freewheel detection means comprise means for detecting the absence of braking and means 15 for detecting the absence of propellant torque. More precisely, the invention provides that said means for detecting the absence of braking comprise a means for detecting the brake pedal in the released position and / or a means for comparing the pressure of the braking circuit with a given threshold. Likewise, with regard to the detection of the absence of propellant torque, two embodiments are envisaged by the invention. In a first embodiment, said means for detecting the absence of propellant torque comprise a means for detecting the clutch in the open position for a controlled gearbox. In a second embodiment, said means for detecting the absence of propellant torque comprise means for detecting the clutch pedal in the depressed position for a mechanical gearbox. As will be seen in detail below, the method according to the invention assumes that the lateral acceleration of the vehicle can be neglected. For this purpose, provision is made for the device according to the invention to include a means for comparing the lateral acceleration of the vehicle with 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 speed of the vehicle and the angle of the steering wheel.

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 io de la figure 1. Sur la figure 1 est représenté de manière schématique un procédé de validation d'une mesure de l'accélération ymes 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 15 l'accélération yomes mesurée par l'accéléromètre à une valeur yom 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 ymes mesurées sont validées et utilisées 20 notamment pour calculer la pente p de la route sur laquelle se déplace le véhicule. L'accéléromètre peut être modélisé par la relation suivante : mes y = oacc + Ra•yacc The description which will follow with regard to the appended drawings, given by way of nonlimiting examples, will make it clear what the invention consists of and how it can be implemented. FIG. 1 is a block diagram of the process according to the invention. FIG. 2 is a diagram of a device for implementing the method io of FIG. 1. In FIG. 1 is shown schematically a method for validating a measurement of the acceleration ymes supplied by an accelerometer in an accelerometer. motor vehicle. As can be seen in this figure, said method consists, during freewheeling phases of the vehicle, in comparing the acceleration yomes measured by the accelerometer with a value yom of the acceleration calculated by means of a model of freewheel and vehicle settings. If the difference between these two accelerations is less than a given residue r, the accelerometer is considered as not exhibiting any fault, and the measured accelerations ymes are validated and used in particular to calculate the slope p of the road on which is traveling. the vehicle. The accelerometer can be modeled by the following relation: mes y = oacc + Ra • yacc

25 où yacc représente l'accélération absolue appliquée à l'accéléromètre dans le véhicule et ymes l'accélération effectivement mesurée par l'accéléromètre. Les paramètres Oacc et 13a sont représentatifs des défauts de l'accéléromètre : Oacc correspond à l'offset de l'accéléromètre et 13a est le gain sur la mesure de 30 l'accélération. Par ailleurs, le mouvement du véhicule peut être décrit par l'équation suivante : (J/R).yveh = CGMP ù Cfrein ù R.M.g.p ù signe (Vveh)•Cext 25 where yacc represents the absolute acceleration applied to the accelerometer in the vehicle and ymes the acceleration actually measured by the accelerometer. The parameters Oacc and 13a are representative of the accelerometer faults: Oacc corresponds to the accelerometer offset and 13a is the gain on the measurement of the acceleration. Moreover, the movement of the vehicle can be described by the following equation: (J / R) .yveh = CGMP ù Cfrein ù R.M.g.p ù sign (Vveh) • Cext

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 sina si a est l'angle de la route par rapport à l'horizontale. g est l'accélération de la pesanteur. where J and M represent the total inertia and the mass of the vehicle and R the radius of the wheels. Yveh and Vveh are respectively the longitudinal acceleration and speed of the vehicle relative to the road. CGMP, Cfrein and Cext are respectively the GMP torque at the wheel, the brake torque and the torque related to friction. p is the slope of the road and is equal to sina if a is the angle of the road with respect to the horizontal. g is the acceleration of gravity.

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, CT = CGMP ù Cfrein et gext = Cext/(M.R), on a : Yveh = CTI(M.R) ù g.p ù signe(vveh).gext If we assume that the inertia J is mainly linked to the mass of the vehicle, which is acceptable when the inertia of the engine is negligible, especially on long gears, we can write J = M.R2. With, on the other hand, CT = CGMP ù Cfrein and gext = Cext / (M.R), we have: Yveh = CTI (M.R) ù g.p ù sign (vveh) .gext

La relation entre l'accélération absolue yacc appliquée à l'accéléromètre et l'accélération Yveh par rapport à la route est donnée par : Yacc = Yveh + g • (p ù Bass) The relation between the absolute acceleration yacc applied to the accelerometer and the acceleration Yveh with respect to the road is given by: Yacc = Yveh + g • (p ù Bass)

où 6ass 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 : Yacc = Yveh + g.p where 6ass corresponds to the attitude of the vehicle in relation to the slope of the road. By neglecting the attitude of the vehicle, the preceding equation is written: Yacc = Yveh + g.p

On comprend alors que si l'accéléromètre présente des défauts négligeables, à savoir si oacc 0 et Ra.^ 1, on obtient : p = (ymes ù yveh)/g 10 15 Cette relation constitue une mesure de la pente p de la route, l'accélération ymes étant fournie par l'accéléromètre et l'accélération YVeh étant déduite des variations de la vitesse Vveh du véhicule. Cette valeur de pente peut être ensuite transmise à la commande du groupe motopropulseur. It is then understood that if the accelerometer has negligible defects, namely if oacc 0 and Ra. ^ 1, we obtain: p = (ymes ù yveh) / g 10 15 This relation constitutes a measure of the slope p of the road , the acceleration ymes being supplied by the accelerometer and the acceleration YVeh being deduced from the variations in the speed Vveh of the vehicle. This grade value can then be transmitted to the powertrain control.

Dans le modèle de véhicule proposé, l'accélération absolue théorique Yacc vaut CT/(M.R). En pratique, on peut obtenir une valeur de cette accélération, que l'on notera ym, à partir d'une estimation CTmes du couple moteur fournie par le moteur et les valeurs nominales Mm et Rm de masse et de roue: ym = CTmes/(Mm.Rm) In the proposed vehicle model, the theoretical absolute acceleration Yacc is equal to CT / (M.R). In practice, a value of this acceleration can be obtained, which will be denoted by ym, from an estimate CTmes of the engine torque supplied by the engine and the nominal values Mm and Rm of mass and wheel: ym = CTmes / (Mm.Rm)

Si l'on appelle Rc le gain de la mesure du couple moteur : If we call Rc the gain of the motor torque measurement:

CT ù Rmes _ a c•CT, on obtient : ym = Rc.M.R/(Mm.Rm)•yacc CT ù Rmes _ a c • CT, we get: ym = Rc.M.R / (Mm.Rm) • yacc

Soit r le résidu défini comme la différence entre la valeur ymes de 20 l'accélération absolue fournie par l'accéléromètre et la valeur ym calculée selon le modèle du véhicule : Let r be the residue defined as the difference between the value ymes of the absolute acceleration supplied by the accelerometer and the value ym calculated according to the vehicle model:

r = Oacc + (Pa.- ac.M.R/(Mm.Rm)).yacc r = Oacc + (Pa.- ac.M.R / (Mm.Rm)). yacc

25 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. 30 La détection d'un défaut équivalent à un offset peut se faire lorsque l'accélération absolue réelle yacc 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 yomes et yom les valeurs mesurée et calculée de l'accélération en roue libre, obtient : 25 Thus, the faults which can be detected are of two types: - the Oacc offset of the sensor, - 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 fault equivalent to an offset can be done when the real absolute acceleration yacc of the vehicle is zero, that is to say when the torque CT is zero. This situation occurs when the motor torque and the braking torque are equal or simultaneously zero. However, according to normal 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 fault is obtained when CGMP and Cfrein are simultaneously zero, so when the vehicle is coasting. If we call yomes and yom the measured and calculated values of the freewheeling acceleration, we get:

r = 0acc = yomes - yom 10 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 15 exemple, l'accéléromètre est considéré comme sans défaut, ce qui permet de valider les valeurs ymesqu'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 20 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 25 2. On y trouve en particulier un accéléromètre 100 pour mesurer l'accélération absolue ymes 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 yom selon le modèle de roue libre sont bien satisfaites. Dans ce but, le bloc 200 reçoit des informations concernant l'absence 30 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. io 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 15 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 20 de l'accélération absolue ymes 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. r = 0acc = yomes - yom 10 By neglecting the faults linked to the measurement gains, it is observed on this last formula that a significant offset can be detected from the consistency of the accelerations measured and calculated in freewheeling phases, and that , consequently, if the residue is less than a given threshold of 2 to 5% for example, the accelerometer is considered to be faultless, which makes it possible to validate the values ymes that it provides in freewheeling phases or not. After having been estimated as has just been described, the value of the slope p thus obtained is itself subjected to validation operations. First of all, 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. Likewise, the average value is compared to a given threshold. A device for implementing the method for validating the measurement of acceleration and for estimating the slope is shown in FIG. 25 2. There is in particular an accelerometer 100 for measuring the absolute acceleration ymes of the vehicle, thus a block 200 for detecting the freewheeling phases, the object of which is to ensure that the conditions for calculating the acceleration yom according to the freewheeling model are indeed satisfied. For this purpose, the unit 200 receives information concerning the absence of propellant torque and, more precisely on the state of the clutch, by means of a means 210 capable of detecting either that the clutch is in operation. open position for an electronic gearbox, or the clutch pedal is in the depressed position for a mechanical gearbox. The unit 200 also receives information coming from a means 220 for detecting the absence of braking comprising means for detecting the brake pedal in the released position, or else 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 with a given threshold (1 km / h for example) and to ensure that the vehicle is indeed moving. The block 300 relates to conditions for stopping calculations when they are not verified. This is mainly the lateral acceleration information which must remain below a given threshold. This information is supplied by means 310 which can be either another accelerometer, or a means of calculation from the speed of the vehicle and the angle of the steering wheel. A rolling direction detection means 320 informs the block 300 of a possible modification of the rolling direction. The data coming from the accelerometer 100 and from the blocks 200, 300 are then sent to a computer 400 which performs the validity checking and estimation operations to output an average value 20 of the absolute acceleration ymes 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 has been described above.

Claims

1. Device for measuring the acceleration in a motor vehicle, characterized in that said device comprises: - an accelerometer (100) arranged in said vehicle, capable of measuring an acceleration Ymes' - wheel detection means (200) free of the vehicle, - a means (400) for calculating an acceleration yom by means of a freewheel model of the vehicle, - a means for calculating a residue r defined as the difference between io the acceleration yomes measured coasting and the calculated acceleration yom, - a means of validating the measured acceleration ymes by comparison of said residue r with a given threshold.

2. Device according to claim 1, characterized in that said freewheel detection means (200) comprise means (220) for detecting the absence of braking and means (210) for detecting the absence of propellant torque. .

3. Device according to claim 2, characterized in that said means 20 (220) for detecting the absence of braking comprise means for detecting the brake pedal in the released position and / or means for comparing the pressure of the circuit. braking to a given threshold.

4. Device according to any one of claims 2 and 3, characterized in that said means (210) for detecting the absence of propellant torque comprise means for detecting the clutch in the open position for a controlled gearbox. .

5 15. Device according to either of Claims 2 and 3, characterized in that said means (210) for detecting the absence of propellant torque comprise means for detecting the clutch pedal in the depressed position for a mechanical gearbox.

6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises means (310) for comparing the lateral acceleration of the vehicle with a given threshold.

7. Device according to claim 6, characterized in that said lateral acceleration is measured by an accelerometer.

8. Device according to claim 6, characterized in that said lateral acceleration is measured from the speed of the vehicle and the angle of the steering wheel.

9. Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises means (230) for comparing the speed of the vehicle with a given threshold. 20

10. Device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises means (320) for detecting the direction of travel.