L 'invention concerne l ' estimation de la masse d'un véhicule, en particulier un véhicule situé sur voie ayant une pente ou un dévers non-nul.

Pour certains véhicules, par exemple les véhicules utilitaires, il est nécessaire de déterminer précisément la masse du véhicule. En effet, il convient en général de ne pas dépasser une valeur prédéfinie dite de poids total autorisé en charge (PTAC) . Des marges d' erreurs autorisées pour la détermination de la masse sont généralement utilisées. Par exemple, la marge d' erreur autorisée peut être de 5 % . I l est néanmoins préférable d' obtenir des marges d ' erreurs plus faibles .

Lorsque le véhicule est placé avec un frein à main engagé sur une voie en pente ou en dévers, les moyens utilisés pour mesurer la masse ne sont plus utilisables, ou seulement pour des angles de faib le valeur. En effet, les trains arrière de véhicule génèrent des efforts sur les suspensions dès lors qu'une force longitudinale (c'est-à-dire un couple) est appliquée sur les roues. Une pente engendre sur le train arrière une telle force qui est proportionnelle à la valeur du dénivelé. En outre, les variations de pression et l'usure des pneumatiques sur un véhicule automobile peuvent engendrer des variations de hauteur qui faussent les mesures .

On peut noter que les moyens actuels de mesure qui ne prennent pas en compte les pentes et les dévers peuvent fournir des mesures avec des erreurs pouvant dépasser la centaine de kilogrammes . Par exemple, la marge d' erreur de 5 % peut être dépassée dès 3 ° pour toute charge du véhicule (à vide ou en charge) .

L 'invention a donc pour but de fournir une valeur de masse plus précise pour un véhicule sur une voie en pente ou en dévers, et notamment dans les marges d' erreur autorisée. Selon un aspect, il est proposé un procédé de détermination de la masse d'un véhicule muni d'un train avant et d'un train arrière, le procédé comprenant une mesure de l ' angle de la pente de la voie sur laquelle est le véhicule, une mesure de l' angle de dévers de ladite voie, une mesure de la force verticale exercée sur le train avant du véhicule et sur le train arrière du véhicule.

Selon une caractéristique générale, le procédé comprend :

- un calcul d'un premier paramètre égal à la somme de la somme de la force verticale exercée sur le train avant et de la force verticale exercée sur le train arrière,

- un calcul d'un deuxième paramètre représentatif de la voie à partir de l ' angle de la pente de la voie mesuré, de l ' angle de dévers mesuré et d'un coefficient correspondant aux forces horizontales transmises sur le train arrière, et

- une division du premier paramètre par le deuxième paramètre pour en déduire la masse du véhicule.

On met ainsi en œuvre un calcul qui prend en considération à la fois la pente et le dévers, mais également les efforts sur le train arrière. L 'invention est particulièrement adaptée à la détermination de la masse d'un véhicule dont le frein à main est enclenché sur une voie en pente et en dévers.

Le procédé peut comprendre un calcul de la somme de la force verticale exercée sur le train avant et de la force verticale exercée sur le train arrière (c'est-à-dire le premier paramètre), et une division de la somme par le produit de l ' accélération gravitationnelle, du cosinus de l ' angle de dévers et de la différence du cosinus de l ' angle de dévers et du sinus de l ' angle de la pente, l ' angle de la pente étant affecté d 'un coefficient correspondant aux forces horizontales transmises sur le train arrière (c'est-à-dire le deuxième paramètre) . Le coefficient K représente l ' effet bien connu de l ' homme du métier sous le nom d' effet Brouilhet. Le coefficient K peut par exemple être obtenu lors d 'une étape préalable de calibration comprenant une simulation numérique, ou une mesure sur un véhicule. On pourra utiliser le logiciel ADAM de la société américaine MSC SOFTWARE pour mettre en œuvre des simulations numériques .

On peut mesurer l ' angle de la pente de la voie au moyen d 'un accéléromètre longitudinal et on mesure l ' angle de dévers de la voie au moyen d'un accéléromètre transversal. Les accéléromètres peuvent fournir des valeurs d' accélération dues à la pente ou au dévers pour en déduire la valeur de la pente ou du dévers .

On peut mesurer la force verticale exercée sur le train avant et on mesure la force verticale exercée sur le train arrière au moyen de capteurs de débattement et/ou de capteurs à ultrasons . Par exemple, pour un véhicule automobile, il est possible de placer quatre capteurs de débattement ou à ultrasons entre le train et la caisse du véhicule au voisinage de chaque roue. On peut déduire des informations issues des capteurs les forces verticales exercées sur les trains arrière et avant.

Le véhicule peut être un véhicule automobile ou une voiture de train ou un chariot ou un appareil de levage. L 'invention est adaptée à tout véhicule dont la liaison au so l est effectuée par l ' intermédiaire d'un amortisseur à ressort, ce qui permet notamment de mesurer le débattement et d' en déduire une valeur de force.

Selon un autre aspect, il est proposé un véhicule comprenant un train avant et un train arrière, des moyens de mesure de l ' angle de la pente de la voie sur laquelle est le véhicule, des moyens de mesure de l ' angle de la dévers de ladite voie, des moyens de mesure de la force verticale exercée sur le train avant du véhicule et sur le train arrière du véhicule

Selon une caractéristique générale, le véhicule comprend une unité de calcul pour calculer :

- un premier paramètre égal à la somme de la somme de la force verticale exercée sur le train avant et de la force verticale exercée sur le train arrière,

- un deuxième paramètre représentatif de la voie à partir de l ' angle de la pente de la voie mesuré, de l ' angle de dévers mesuré et d'un coefficient correspondant aux forces horizontales transmises sur le train arrière, et - une division du premier paramètre par le deuxième paramètre pour en déduire la masse du véhicule.

L 'unité de calcul peut être par exemple une unité de commande électronique apte à communiquer avec un ensemble de capteurs par l' intermédiaire d'un réseau de communication bien connu de l' homme du métier sous l ' acronyme anglo-saxon « CAN : Controller Area Network ».

L 'unité de calcul peut être apte à calculer la somme de la force verticale exercée sur le train avant et de la force verticale exercée sur le train arrière, et une division de la somme par le produit de l ' accélération gravitationnelle, du cosinus de l ' angle de dévers et de la différence du cosinus de l ' angle de dévers et du sinus de l ' angle de la pente, l' angle de la pente étant affecté d'un coefficient correspondant aux forces horizontales transmises sur le train arrière.

Les moyens de mesure de l ' angle de la pente de la voie comprennent un accéléromètre longitudinal et les moyens de mesure de l ' angle de dévers de la voie comprennent un accéléromètre transversal.

Les moyens de mesure de la force verticale exercée sur le train avant et les moyens de mesure de la force verticale exercée sur le train arrière comprennent des capteurs de débattement et/ou des capteurs à ultrasons .

Le véhicule peut être un véhicule automobile ou une voiture de train ou un chariot ou un appareil de levage.

D ' autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu' exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 décrit de manière schématique différentes étapes d'un mode de mise en œuvre selon l' invention, et

- les figures 2 à 4 illustrent schématiquement différentes positions d'un véhicule et les forces qui s ' appliquent sur ce véhicule.

Sur la figure 1 , on a représenté schématiquement différentes étapes d'un procédé d ' estimation de la masse d'un véhicule placé sur une voie en pente avec un frein à main enclenché. Dans une première étape E01 , on mesure l ' accélération longitudinale, par exemp le au moyen d'un accéléromètre embarqué dans le véhicule. L ' accélération mesurée peut fournir après un calcul une valeur de pente (étape E02), par exemple une valeur d' angle en degré.

Une mesure du débattement est également mise en œuvre (étape E03), par exemple au moyen de quatre capteurs de débattement ou de quatre capteurs à ultrasons situés entre le train et la caisse du véhicule au voisinage de chaque roue pour un véhicule à quatre roues . Un traitement supplémentaire (étape E04) peut être mis en œuvre pour transformer les signaux obtenus en sortie des capteurs de débattement (par exemp le des signaux électriques) en valeur numérique de débattement, c'est-à-dire un écart.

On peut ensuite calculer les valeurs des masses au train avant et au train arrière (étape E05) en utilisant à la fois les valeurs de débattement mesurées et la valeur de raideur des suspensions (obtenues préalablement par exemple par une étape de calibration). En effet, on peut obtenir les valeurs des forces exercées sur les trains avant et arrière avec un calcul de valeur de force à partir d 'un débattement (une variation de distance) et une raideur de ressort des suspensions . On peut dès lors calculer des valeurs de masses au train avant et au train arrière.

Alors que dans l ' art antérieur on calcule la masse du véhicule directement à partir des masses calculées pour le train avant et le train arrière, l 'invention permet d' améliorer la précision du calcul en prenant en considération la valeur de la pente obtenue à l ' étape E02, et également de calculer un coefficient de compensation correspondant aux forces horizontales transmises sur le train arrière.

On peut ainsi mettre en œuvre l ' étape E06 dans laquelle la masse est calculée en appliquant une correction prenant en considération la valeur de la pente et les forces horizontales transmises sur le train arrière.

Bien entendu, il est également possible de prendre en considération la valeur du dévers comme indiqué ci-après . Les étapes E0 1 à E06 peuvent être mises en œuvre par des capteurs aptes à communiquer avec une unité de calcul, par exemp le une unité de commande électronique. Le protocole « CAN » peut être utilisé.

On peut également noter que d' autres informations obtenues par le protocole « CAN » peuvent être utilisées pour contrôler la mise en œuvre du procédé. Par exemp le, si aucun frein à main n' est enclenché, si la vitesse du véhicule n' est pas nulle ou si un rapport est engagé, le coefficient de compensation est fixé égal à zéro . En outre, si un groupe motopropulseur du véhicule est à l ' arrêt et que le contact électrique du véhicule est enclenché, on peut mettre en œuvre le procédé selon l' invention.

Sur la figure 2, on a représenté un véhicule automobile 1 de profil situé sur une voie 2 plane, c'est-à-dire avec une pente et un dévers nul. Un repère est représenté sur la figure 2 et comporte trois axes X, Y et Z . Le véhicule comprend un train avant muni de deux roues 3 et un train arrière muni de deux roues 4. Le poids du véhicule est représenté par une flèche 5 vers le bas dans la direction de l ' axe Z .

La force exercée sur le train avant est représentée par une flèche 6 vers le haut dans la direction de l ' axe Z et la force exercée sur le train arrière est représentée par une flèche 7 vers le haut dans la direction de l ' axe Z

Sur une voie plane, aucune autre force n' est exercée sur le véhicule.

Comme indiqué précédemment, les forces exercées sur les trains sont obtenues en mesurant les débattements à l ' avant et à l ' arrière :

Fz\ = k\ x M\

Fz2 = k2 x M2

avec Fz l la force exercée sur le train avant sur l ' axe Z en Newton,

Fz2 la force exercée sur le train arrière sur l' axe Z en Newton, k l la constante de raideur des suspensions du train avant, k2 la constante de raideur des suspensions du train arrière, Δ/l le débattement mesuré au train avant, et

Δ/2 le débattement mesuré au train arrière.

En appliquant le principe fondamental de la dynamique on obtient la masse du véhicule notée m :

Fz\ + Fz2

m =

g

avec g l ' accélération gravitationnelle.

On peut noter qu' aucune compensation des efforts exercés sur le train arrière n' est nécessaire et qu' il n'y a pas de correction à appliquer à cause de la pente ou du dévers .

L ' application d'un tel calcul à un véhicule sur une voie en pente ou en dévers fournit un résultat erroné, avec un écart par rapport à la vraie valeur qui dépasse les marges autorisées .

Sur la figure 3 , on a représenté le véhicule 1 sur une voie 2 en pente, avec un frein à main engagé. Les éléments identiques à ceux décrits en référence à la figure 2 portent les mêmes références numériques. La pente a ici une valeur notée a. L ' axe X du repère utilisé pour cette figure est aligné avec la voie.

Ainsi, en mesurant l ' angle a avec des capteurs, par exemple des accéléromètres longitudinaux, on peut obtenir une correction du calcul de la masse par rapport à celui obtenue pour une voie plane :

Fz\ + Fz2

m =

x cos(a)

Cela étant, une telle correction ne prend pas en considération les efforts horizontaux exercés sur le train arrière. Ce résultat peut toutefois être correct dans le cas d 'un véhicule 1 sur une voie en pente avec un frein à main engagé et un rapport de vitesse engagé.

Si aucun rapport de vitesse n' est engagé, la force Fz2 s ' écrit :

Fz2 = k2 x M2 + K x Fx2

avec K un coefficient de compensation, et

Fx2 la force horizontale exercée sur le train arrière.

Fx2 correspond à la composante du poids proj etée sur l ' axe X :

Fx2 = mg x sm(a)

On obtient alors la valeur de la masse : Fz\ + Fz2

m =

g x (cos(a ) - sin(a ) x K)

Sur la figure 4, on a représenté le véhicule 1 sur une voie en dévers . La valeur de l ' angle de dévers est ici notée Θ . Le véhicule 1 est représenté de face et une roue avant droite 3 1 est visible ainsi qu 'une roue avant gauche 32.

On a également représenté les forces exercées sur la roue avant droite 3 1 (flèche 61 ) et sur la roue avant gauche 32 (flèche 62) . Par ailleurs, l ' axe Y est aligné avec la voie sur cette figure.

En projetant le poids du véhicule (flèche 5) sur les axes du repère, on obtient :

Fag + Fad + Frg + Frd Fz\ + Fz2

m = =

g x cos(0 ) g x cos(0 )

avec Fag la force exercée sur la roue avant gauche,

Fad la force exercée sur la roue avant droite,

Frg la force exercée sur la roue arrière gauche, et

Frd la force exercée sur la roue arrière droite .

En utilisant les résultats obtenus en se référant aux figures 2 à 4, il est possible d' obtenir la formule correspondant à la masse pour un véhicule sur une voie quelconque, c'est-à-dire avec une pente et/ou un dévers. On obtient alors une formule suivante applicable pour toute voie :

Fz\ + Fz2

m =

g x cos(0) x (cos(a) - K sin(a))

Ce calcul de masse peut être mise en œuvre par une unité de calcul à partir des informations obtenues par des capteurs du véhicule.

Avec l ' invention, on obtient une détermination de la masse plus précise que celle de l ' art antérieur, qui prend en considération la pente et le dévers de la voie sur laquelle le véhicule est placé.

L 'invention est particulièrement bien adaptée aux véhicules automobiles mais elle est également applicable à tout véhicule équip é de trains sur des suspensions, par exemple des voitures de train, des charriots ou des appareils de levage.