Brevet FR2742714A1 — publié le 19970627

Etat de la technique: L'invention concerne un procédé et un dispositif de commande de l'installation de freinage d'un véhicule équipé de freins de roues à commande électrique ainsi que d'un frein de stationnement actionné par le conducteur, tandis qu'au démar- rage du véhicule, on exécute une opération de contrôle pour contrôler l'aptitude au fonctionnement de l'installation de freinage, et, au cours de ce contrôle, au moins l'un des freins de roues reçoit une grandeur de commande qui correspond à un effet de freinage minimum prédéterminé. On connaît un tel procédé et un tel dispositif, par exemple selon le document WO-A-94/24453. Ce document décrit un frein de roue dont la force de serrage est créée par un moteur électrique. Dans le cas de tels freins de roues à moteur élec- trique, comme de manière générale dans le cas d'autres freins de roues à commande électrique, il convient de rechercher la fiabilité du fonctionnement de l'installation de freins. Cette fiabilité de l'alimentation en tension assurée par les batte- ries correspond à l'élément principal. Il faut en particulier garantir la sécurité du système de freinage même si l'insuffisance de l'énergie électrique stockée ne permet plus d'appliquer un freinage suffisant. La présente invention a pour but de créer des moyens permettant de conserver, dans le cas d'installations de freinage à commande électrique, la sécurité de fonctionnement même lorsque l'énergie électrique emmagasinée est insuffisante. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le frein de sta- tionnement n'est pas libéré si, sur au moins une roue, on ne peut atteindre l'effet de freinage minimum prédétermine. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, ce dispositif étant caractéri- sé en ce que les freins de stationnement ne sont pas libérés si sur au moins l'un des freins de roues, on n'atteint pas l'effet de freinage minimum prédéterminé. Avantages de l'invention La solution de l'invention garantit la sécurité de fonctionnement d'une installation de freinage à commande élec- trique, notamment d'une installation de freinage dont le ser- rage est assuré de manière électromécanique. Il est avantageux que le véhicule équipé d'une telle installation de freinage ne puisse pas rouler, même si l'énergie électrique accumulée est insuffisante. Il est en particulier avantageux que la solution selon l'invention se suffise sans avoir à mesurer l'état de charge de la ou des batteries. En outre, il est avantageux d'éviter que le véhi- cule puisse se déplacer si l'énergie électrique accumulée ne suffit pas à freiner le véhicule. Dans ce contexte, il est avantageux que la solution selon l'invention puisse s'appliquer aussi bien pour des freins de stationnement sans énergie électrique accessoire qu'avec des freins de stationnement avec de l'énergie électrique acces- soire. En outre, il est particulièrement avantageux de prévoir des moyens permettant de tracter le véhicule même si l'énergie électrique accumulée est insuffisante. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: l'installation de freinage est une installation à serrage électromécanique des freins de roues, - pendant l'opération de contrôle d'au moins un frein de roue, on prédétermine une valeur de l'intensité du courant corres- pondant à un effet de freinage minimum, on détecte l'intensité du courant traversant le moteur d'actionnement du frein de roue et, lorsqu'on n'atteint pas l'intensité prédé- terminée, on ne libère pas le frein de roue de stationnement, - après le démarrage du groupe d'entraînement du véhicule, on commence l'opération de contrôle lorsqu'on atteint une vi- tesse de rotation prédéterminée, - on actionne les freins de roues selon un modèle fixe, - on libère le frein de stationnement par un dispositif de dé- verrouillage électromécanique qui verrouille automatiquement les freins de stationnement lorsqu'on arrête le véhicule et que l'on serre le frein, - lorsqu'on n'atteint pas l'effet de freinage minimum prédéter- miné, le conducteur en est informé de préférence par un voyant indiquant qu'il n'y a pas d'énergie pour le freinage, - l'opération de contrôle est répétée suivant une trame de temps prédéterminée lorsque le frein de stationnement n'a pas été libéré, - une liaison de connexion établit la liaison avec un véhicule tracteur et, en cas d'établissement de la liaison électrique, on débranche l'une des batteries et on alimente l'installation de freinage avec l'énergie du véhicule trac- teur, ou on recharge la batterie à partir du véhicule trac- teur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de ma- nière plus détaillée à l'aide des exemples de réalisation re- présentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs d'ensemble d'un mode de réalisation préférentiel d'une installation de freinage à serrage par moteur électrique, - la figure 2 montre un exemple de réalisation pré- férentiel pour verrouiller le frein de stationnement, - la figure 3 montre un ordinogramme pour réaliser la commande d'un frein selon l'invention, sous la forme d'un programme de calculateur, - la figure 4 explicite le fonctionnement de l'invention à l'aide de chronogrammes. Description d'exemples de réalisation La figure 1 montre une réalisation préférentielle d'une installation de freinage à commande par moteur électrique pour véhicule; cette installation comprend un réseau électri- que embarqué à deux circuits. La figure 1 montre quatre freins associés aux quatre roues du véhicule. Le frein de roue 100 correspond par exemple à la roue arrière droite; le frein de roue 102 correspond à la roue avant gauche; le frein de roue 104 correspond à la roue arrière gauche; le frein de roue 106 correspond à la roue avant droite. Les freins de roues sont re- liés chaque fois, par les liaisons mécaniques 108, 110, 112, 114, à des installations d'actionnement par moteurs électriques 116, 118, 120, 122. Les installations d'actionnement (actuateurs) à moteur électrique sont commandées par des appa- reils de commande électroniques 124 par l'intermédiaire de li- gnes de sortie 126, 128, 130, 132. Pour des raisons de sécurité et de fiabilité, les installations d'actionnement alimentées en tension par le réseau électrique embarqué sont redondantes. Les actuateurs associés aux freins de roues peuvent être alimentés à partir de deux batteries. Pour cela, les actuateurs 116, 118, 120, 122 sont reliés par les lignes d'alimentation 134, 136, , 162 au pôle positif 138 d'une première batterie 140. De manière correspondante, les actuateurs sont reliés par des li- gnes d'alimentation 142, 144, 164, 166 au pôle positif 146 d'une seconde batterie 148. L'appareil de commande électronique 124, qui comprend au moins un micro-ordinateur, reçoit par une ligne d'entrée 150, à partir d'un capteur de position de pédale 152, au moins une grandeur correspondant au degré d'actionne- ment de la pédale de frein. De plus, l'appareil de commande électronique 124 est relié aux lignes d'entrée 154-156 venant d'installations de mesure 158-160 détectant les paramètres de fonctionnement de l'installation de freinage et/ou du véhicule. De tels paramètres de fonctionnement sont par exemple la charge des roues, l'amplitude des valeurs réelles réglées pour l'effet de freinage de chaque frein de roue (par exemple l'intensité du courant, le couple de freinage, la force de freinage, le pati- nage, etc.), la vitesse de rotation des roues et la vitesse du véhicule, l'usure des garnitures de freins, etc. En outre, l'appareil de commande électronique 124 est alimenté en courant au moins à partir de l'une des batteries 140 et 148. La ligne de liaison correspondante n'a pas été représentée à la figure 1 pour des raisons de simplification. En liaison avec l'appareil de commande électrique 124, il est prévu un connecteur 170 auquel est reliée une ligne 172 allant à l'appareil de commande 124 ainsi qu'au branchement d'un élément de commutation 174 qui est intégré dans la ligne d'alimentation allant vers le pôle positif de l'une des batte- ries; dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, il s'agit de la batterie 146. Une ligne de sortie 176 permet d'agir sur l'appareil de commande 124 par l'élément de commuta- tion dans le sens de l'ouverture et de la fermeture de la ligne d'alimentation 144. En outre, l'installation de freinage repré- sentée comporte un frein de stationnement mécanique non repré-5 senté ou utilisant une source auxiliaire d'énergie électrique; ce frein de stationnement agit par les lignes d'action 178, , 182, 184 représentées en trait interrompu, schématique- ment, sur au moins deux freins de roues. L'unité de commande 124 actionne un voyant 192 par l'intermédiaire d'une ligne 190. Le fonctionnement de base de la commande d'une telle installation de freinage est le suivant: l'appareil de commande électronique 124 forme, à partir du signal de degré d'actionnement de la pédale de frein et en tenant compte d'autres paramètres de fonctionnement tels que les charges des roues, l'usure des garnitures de freins, la dimension des pneumatiques, la tension de batterie, etc., pour chaque frein de roue, une valeur de consigne; cette valeur est une mesure de l'effet de freinage à régler sur le frein de roue (par exemple le couple de freinage, la force de freinage, l'intensité du20 courant dans le moteur électrique, l'angle de rotation du mo- teur électrique, le patinage de roues, la vitesse de rotation de roues, etc.). Selon une stratégie de régulation prédétermi- née (par exemple un comportement PID, proportionnel intégral différentiel) les unités de régulation, qui génèrent un signal de sortie pour rapprocher la valeur réelle de la valeur de con- signe, effectuent la régulation de l'effet de freinage par rap- port à la valeur de consigne prédéterminée. Les valeurs réelles sont alors mesurées au niveau des freins de roues ou calculées à partir de grandeurs mesurées à ce niveau. Par exemple, à par- tir du courant traversant le moteur électrique, on peut déduire la force d'application des garnitures de freins ou le couple d'entraînement du moteur, qui est une mesure directe de l'effet de freinage exercé sur les freins de roues correspondants. En outre, des jauges de contrainte ou autres capteurs appropriés permettent de mesurer la force de freinage exercée et, suivant la conception des freins, cela permet de déterminer le couple de freinage exercé. L'angle de rotation peut également se dé- terminer à l'aide de capteurs d'angle correspondants sur les freins de roues. Les signaux de sortie du régulateur pour chaque frein de roue sont convertis en signaux de commande des instal- lations de réglage (actuateurs) correspondants. Selon la réali- sation du moteur comprenant l'installation de réglage électrique, suivant qu'il s'agit d'un moteur pas à pas, d'un moteur à commutation ou d'un moteur à commutation électrique, l'amplitude du signal de commande représente un nombre de pas à indiquer, un rapport de travail, une tension, une intensité, etc. Dans l'exemple de réalisation préférentiel, les installations de réglage utilisent des commutateurs qui sont alimentés par l'intermédiaire d'un pont complet, à partir d'un signal de commande impulsionnel à rapport de travail variable dans les deux directions. Le rapport de travail est formé sui- vant l'indication des signaux de sortie des régulateurs et dé- place le moteur, contre la force de rappel, vers une position prédéterminée. Ce frein de fonctionnement électrique n'agit que s'il peut recevoir une énergie électrique suffisante. Si les batteries sont tellement vides que le courant de l'alternateur lorsque le moteur du véhicule tourne, n'est pas suffisant au freinage, le véhicule ne doit pas pouvoir rouler. En particu- lier, en cas d'énergie électrique disponible, insuffisante, il faut interdire l'ouverture du frein de stationnement. Comme l'état de charge de la batterie ou des batteries se mesure dif- ficilement, le contrôle se fait, selon l'invention, à l'aide du microordinateur de l'unité de commande 124. Après le démarrage du groupe d'entraînement du véhicule, on attend que l'on ait atteint une vitesse de rotation de ralenti, définie et stable. Puis, on alimente les installations de réglage (actuateurs) des freins de roues selon un modèle à fixer (par exemple toutes les roues en parallèle) et on règle la valeur de l'intensité ainsi commandée pour avoir un effet de freinage minimum à déterminer. Ensuite, sur l'organe de réglage ou dans l'étage de commande électrique, on mesure si la valeur de l'intensité correspondant à l'effet de freinage minimum est atteinte. Dans l'affirmative, on déverrouille le frein de stationnement, par exemple à l'aide d'un dispositif de déverrouillage électromécanique ou en utili- sant l'énergie auxiliaire embarquée. Si la valeur de l'intensité minimale pour l'effet de freinage n'a pas été at- teinte, le frein de stationnement n'est pas déverrouillé et le conducteur est informé qu'il n'y a plus d'énergie suffisante pour les freinages. Cet essai est répété suivant une trame de temps prédéterminée jusqu'à ce que, par exemple par suite de la rotation du moteur, l'état de charge de l'accumulateur soit suffisant pour actionner les freins de fonctionnement. La figure 2 montre un exemple de réalisation préfé- rentiel d'un dispositif de libération électromécanique du frein de stationnement. La figure 2a montre le levier d'actionnement du frein de stationnement; ce levier est monté pivotant dans une articulation 202. Dans la position représentée, le frein de stationnement est ouvert. En faisant pivoter le bras de manoeuvre 200 d'un angle a, on ferme le frein de stationne- ment (position représentée en trait interrompu). De plus, le frein de stationnement comporte une patte 204 avec une découpe 206 dans laquelle vient prendre l'induit immobile d'un relais verrouillant le frein de stationnement. Cela est représenté dans les vues en coupe des figures 2b et 2c. La figure 2b montre le cas du frein de stationne- ment ouvert et la figure 2c le cas du frein de stationnement fermé. A l'état ouvert (figure 2b) du frein de stationne- ment, l'induit immobile 210 n'est pas en prise dans la découpe 206 de la patte 204. Si la tension d'alimentation du véhicule et de l'installation de frein est coupée, le relais 212 ver- rouille le frein de stationnement s'il est fermé. Cette situa- tion est représentée à la figure 2c dans laquelle l'induit immobile 210 pénètre dans la découpe 206 pour verrouiller le frein de stationnement. Lorsque le relais 212 est alimenté, il rétracte l'induit et déverrouille le frein de stationnement. Ce dispositif de déverrouillage électromécanique ne constitue qu'un exemple d'une réalisation appropriée. D'autres solutions électromécaniques sont envisageables et peuvent s'appliquer de la même manière à la solution de l'invention. A côté du dispo- sitif de déverrouillage électromécanique, on peut appliquer la solution selon l'invention également à des freins de stationne- ment nécessitant de l'énergie auxiliaire pour s'ouvrir. De tels freins de stationnement ne sont alors libérés que s'il y a une alimentation suffisante ou autre énergie auxiliaire suffisante. Un autre cas de fonctionnement du véhicule, qui mé- rite l'attention, est celui du remorquage du véhicule. Il est à remarquer de manière générale que le remorquage avec câble, sans énergie électrique embarquée, n'est pas autorisé car il n'y a pas de possibilité de freinage alors que le remorquage avec une barre est autorisé, par exemple à condition que les voyants clignotants puissent fonctionner. Dans tous les cas de remorquage, il faut néanmoins de l'énergie pour desserrer les freins de stationnement. C'est pourquoi, pour le remorquage, le véhicule comporte un connecteur 170 permettant de réaliser une liaison avec le véhicule tracteur. Si la liaison par connexion est fermée, comme le montre la figure 1, on débranche l'une des batteries et on alimente son circuit électrique avec l'énergie du tracteur et, le cas échéant, en complément, on charge la batterie jusqu'à ce que son état de charge soit suffisant pour desserrer le frein de stationnement. Le débranchage de l'une des batteries est déclenché ainsi, dans l'exemple de réalisa- tion préférentiel, par l'unité de commande 124 lorsque la fer- meture de la connexion 170 est détectée. Cette détection se fait de préférence en appliquant la tension d'alimentation du véhicule tracteur au véhicule remorqué, par l'intermédiaire du connecteur et de la ligne 172. La figure 3 montre un ordinogramme destiné à la réalisation de la solution selon l'invention pour le déver- rouillage ou la libération du frein de stationnement selon les indications ci-dessus, sous la forme d'un programme dans le mi- cro-ordinateur de l'unité de commande 124. La partie de programme représentée à la figure 3 est mise en route par le branchement de la tension d'alimentation du véhicule automobile, par exemple lorsqu'on fait tourner la clé de contact. Dans la première étape 300, on enregistre la vi- tesse de rotation du moteur Nmot ainsi qu'une valeur réelle Ii caractérisant l'effet de freinage effectif. Dans l'exemple de réalisation préférentiel, il s'agit des courants qui traversent les moteurs de réglage électrique des freins de roues. Dans l'étape d'interrogation 302 suivante, on vérifie si la vitesse de rotation du moteur Nmot atteint ou dépasse une vitesse de rotation de ralenti, stable et prédéterminée, NmotO. Dans la négative, le groupe d'entraînement est encore en phase de dé- marrage. La partie de programme est ainsi répétée à l'instant donné par l'étape 300. Si par contre l'étape 302 a montré que l'on avait atteint ou dépassé la vitesse de rotation prédéter- minée, selon les étapes 304 et 306, on alimente les installa- tions de réglage des freins de roues selon un modèle prédéterminé. Dans l'exemple de réalisation préférentiel, ce modèle prévoit l'alimentation simultanée en parallèle de tous les freins de roues. Dans d'autres exemples de réalisation, on peut alimenter les freins de roues de manière décalée dans le temps, par paire ou même séparément. Les intensités fournies à cette occasion par l'unité de commande sont dimensionnées pour avoir un effet de freinage minimum au niveau des freins de roues. Dans l'étape 308 qui fait suite à l'étape 306, on véri- fie par la valeur réelle mesurée si l'intensité prédéterminée a été atteinte sur tous les freins de roues. Si le courant n'est pas suffisant pour un frein de roue, selon l'étape 310 on émet une information correspondante à destination du conducteur (mise en route d'un voyant lumineux) et on répète la partie de programme à un instant donné en commençant par l'étape 300. Par contre, si toutes les valeurs réelles des freins de roues ont atteint la valeur prédéterminée du courant, selon l'étape 312 on déverrouille le frein de stationnement et on libère la circulation du véhicule. Le cas échéant, au cours de l'étape 314 suivante, on coupe de nouveau le voyant mis en route dans l'étape 310. Après l'étape 314, on termine la partie de programme qui n'est remise en route que lors du démarrage suivant du véhicule. A côté ou en variante des comparaisons des valeurs absolues des intensités (étape 308) on vérifie, selon un exem- ple de réalisation avantageux, le temps qui s'écoule jusqu'à ce que l'on atteigne la valeur normalisée. Lorsque cette durée jusqu'à la valeur normalisée dépasse une valeur limite déduite d'une courbe caractéristique d'intensité lorsque l'énergie dis- ponible est suffisante, le frein de stationnement n'est pas dé- verrouillé. Le procédé décrit est explicité aux figures 4a. 4d à l'aide de chronogrammes. La figure 4a montre la courbe de la vitesse de ro- tation du moteur en fonction du temps; la figure 4b montre la courbe d'une intensité prédéterminée; la figure 4c montre la courbe d'une intensité réelle; la figure 4d montre l'évolution dans le temps de la commande du voyant (en trait interrompu) et du signal de déverrouillage du frein de stationnement (en trait plein). A l'instant TO, le conducteur actionne le contact de sorte que dans la phase de démarrage consécutive, la vitesse de rotation du moteur augmente jusqu'à la vitesse de rotation de ralenti NmotO, prédéterminée. Cette vitesse est atteinte à l'instant Tl ou est dépassée à ce moment. Cela correspond au déclenchement du contrôle représenté pour le système de freins électromécanique. A l'instant Tl, le courant de consigne appli- qué au frein de roue est prédéterminé à une intensité Inorm, représentant un effet de freinage minimum prédéterminé. Cette intensité est fixé pendant un temps déterminé qui suffit, dans le cas normal, pour atteindre cette intensité. A l'instant T2, on remet cette intensité à la valeur 0. Dans le cas représenté, la valeur réelle d'au moins un frein de roue n'atteint pas la valeur normalisée entre les instants Tl et T2. Cela signifie que le voyant est commandé à l'instant T2 et le frein de sta- tionnement ne peut être déverrouillé. A l'instant prédéterminé T3, l'opération de contrôle est répétée. La valeur de consigne du courant est de nouveau augmentée jusqu'à la valeur nominale du courant, pour être maintenue jusqu'à l'instant T4, puis abaissée de nouveau à la valeur 0. Cette fois, les intensités réelles dans tous les freins de roues atteignent la valeur nor- malisée comme cela est indiqué à la figure 4c entre les ins- tants T3 et T4. Cela est constaté au point T5 et conduit à l'arrêt de la commande du voyant et au déverrouillage du frein de stationnement (voir figure 4d). Selon un exemple de réalisation avantageux, non pas tous les freins de roues mais seulement un nombre prédéterminé de ceux-ci, par exemple les freins de roues de l'essieu avant ou l'un des freins de roues de l'essieu avant, servent au con-5 trôle et sont alimentés de manière correspondante. R E V E N D I C A T I ONS S 1 ) Procédé de commande de l'installation de freinage d'un vé- hicule équipé de freins de roues à commande électrique (100, 102, 104, 106) ainsi que d'un frein de stationnement actionné par le conducteur, tandis qu'au démarrage du véhicule, on exé- cute une opération de contrôle pour contrôler l'aptitude au fonctionnement de l'installation de freinage, et, au cours de ce contrôle, au moins l'un des freins de roues reçoit une gran- deur de commande qui correspond à un effet de freinage minimum prédéterminé, procédé caractérisé en ce que le frein de stationnement n'est pas libéré si, sur au moins une roue, on ne peut atteindre l'effet de freinage minimum prédé- terminé. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de freinage est une installation à serrage élec- tromécanique des freins de roues. 3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pendant l'opération de contrôle d'au moins un frein de roue, on prédétermine une valeur de l'intensité du courant correspondant à un effet de freinage minimum, on détecte l'intensité du cou- rant traversant le moteur d'actionnement (116, 118, 120, 122) du frein de roue et, lorsqu'on n'atteint pas l'intensité prédé- terminée, on ne libère pas le frein de roue de stationnement. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que après le démarrage du groupe d'entraînement du véhicule, on commence l'opération de contrôle lorsqu'on atteint une vitesse de rotation prédéterminée. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que on actionne les freins de roues selon un modèle fixe. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que on libère le frein de stationnement par un dispositif de déver- rouillage électromécanique qui verrouille automatiquement les freins de stationnement lorsqu'on arrête le véhicule et que l'on serre le frein. 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que lorsqu'on n'atteint pas l'effet de freinage minimum prédétermi- né, le conducteur en est informé de préférence par un voyant indiquant qu'il n'y a pas d'énergie pour le freinage. 8 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que l'opération de contrôle est répétée suivant une trame de temps prédéterminée lorsque le frein de stationnement n'a pas été li- béré. 9 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que une liaison de connexion établit la liaison avec un véhicule tracteur et, en cas d'établissement de la liaison électrique, on débranche l'une des batteries et on alimente l'installation de freinage avec l'énergie du véhicule tracteur, ou on recharge la batterie à partir du véhicule tracteur. 10 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que on libère le frein de stationnement lorsqu'on atteint une in- tensité prédéterminée à la fin d'un intervalle de temps donné. 11 ) Dispositif de commande de l'installation de freinage d'un véhicule équipé d'une unité de commande électronique (124) ac- tionnant les freins de roues du véhicule à l'aide d'un frein de stationnement actionné par le conducteur, l'unité de commande5 étant réalisée pour qu'au démarrage du véhicule, elle exécute une opération de contrôle vérifiant l'aptitude au fonctionne- ment des installations de freinage, et dont le déroulement agit sur l'unité de commande d'au moins un frein de roue dans le sens de l'établissement d'un effet de freinage minimum,10 caractérisé en ce que les freins de stationnement ne sont pas libérés si sur au moins l'un des freins de roues, on n'atteint pas l'effet de freinage minimum prédéterminé.