Brevet FR2756521A1 — publié le 19980605

PROCEDE DE REGULATION DE LA VITESSE D'UN VEHICULE ELECTRIOUE EN DESCENTE L'invention décrite a pour objet de réguler la vitesse d'un véhicule électrique en descente. Le principe est d'activer une telle régulation lorsque certaines conditions, telle que la détection de descente, sont remplies. L'activation de la régulation de vitesse n'est pas déclenchée par le conducteur : elle est transparente pour celui-ci. D'autre part, la régulation est telle qu'elle ne pose aucun problème de compatibilité avec les autres dispositifs de freinage existants. L'invention décrit un procédé de régulation de vitesse qui s'enclenche lorsque le véhicule est en descente et que le conducteur n'appuie sur aucune des pédales. Ce type de conduite est analogue à ce que fait le conducteur sur un véhicule thermique. Ainsi, sur une pente donne, le conducteur choisit un rapport de boite de vitesse lui permettant d'obtenir le frein moteur le maintenant à une vitesse de son choix. Le procédé de régulation de vitesse décrit dans la suite a pour objet de reproduire cette prestation sur un véhicule électrique. Sur les véhicules électriques non équipés du procédé, à une vitesse donnée correspond un couple de freinage électrique unique lorsque les pédales d'accélérateur et de frein sont relevées. I1 est connu de réguler la vitesse de véhicule automobile à l'aide d'un dispositif, appelé conservateur de vitesse, qui maintient la vitesse du véhicule à une valeur constante choisie par le conducteur en actionnant une manette appropriée ou en sélectionnant la vitesse désirée. La publication EP-336.913, d'origine Saab-Scania Aktiebolag, décrit un procédé de régulation de la vitesse en descente dont le déclenchement est activé par une sollicitation de la pédale de frein. Cette solution présente le désavantage de devoir freiner mécaniquement pour activer le freinage moteur. Elle ne fait donc pas entrer en compte le fait que l'énergie récupérée doit être maximale sur un véhicule électrique. Par conséquent, le freinage mécanique doit être sollicité au minimum au profit du frein moteur électrique (qui recharge les batteries) dans la mesure ou la sécurité est respectée. La présente invention a notamment pour objet de pallier les inconvénients de l'art antérieur succinctement exposés ci-dessus. On comprendra mieux les buts, aspects et caractéristiques de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un véhicule électrique mettant en oeuvre le procédé de régulation de la vitesse selon l'invention, - la figure 2 est un diagramme qui permet de décrire le procédé de régulation de la vitesse selon l'invention, - la figure 3 est un diagramme montrant le déplacement d'un véhicule sur une chaussée comportant une partie en pente descendante, - la figure 4 est un diagramme montrant, en fonction du temps, l'évolution de la vitesse du véhicule roulant sur une chaussée en pente descendante, résultant de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 5 est un diagramme montrant, en fonction du temps, l'évolution du couple en sortie de l'arbre du moteur électrique en correspondance avec le diagramme de la figure 4. Un véhicule électrique comprend de manière classique - un moteur électrique 10 dont l'arbre de sortie 19 est connecté mécaniquement aux roues motrices 13 par un dispositif réducteur différentiel 12, - une batterie d'accumulateurs 15 pour stocker l'énergie électrique, - un dispositif de commande 9 du moteur électrique 10 pour alimenter ledit moteur en énergie électrique fournie par la batterie d'accumulateurs 15, - une pédale d'accélérateur 2 associée à un dispositif de mesure 1 de la position de ladite pédale pour fournir des signaux représentatifs de cette position, - une pédale de frein 3 associée à un dispositif de détection de début de course 4 de ladite pédale pour fournir un signal représentatif de ce début de course, - des moyens de mesure 21 de la vitesse de rotation des roues motrices 13 ou du moteur électrique 10 pour fournir la vitesse de déplacement V VE du véhicule électrique, - un calculateur 24 pour calculer la valeur Ic du courant d'alimentation du moteur 10, valeur dite de consigne, qui est appliquée au dispositif de commande 9 pour lui permettre d'effectuer les commutations du courant de batterie vers le moteur électrique de manière que ce dernier fournisse un couple correspondant à la valeur de consigne Ic, - un dispositif d'antiblocage 20 des roues motrices 13 relié par un conducteur 21 au calculateur 8. Le calculateur comprend à titre indicatif: - un dispositif de numérisation 6 des signaux fournis par les dispositifs 1 et 4 et par le capteur de vitesse 1 1 et un capteur de courant IBAT délivré par la batterie sur les conducteurs 16, 17 et 18 et 22 - un calculateur 8 proprement dit, et - un câble de liaison 7 entre le dispositif de numérisation 6 et le calculateur 8. Le calculateur 8 fournit la valeur du courant de consigne Ic sur le câble de liaison 23. A la pédale de frein 3 et au dispositif de détection de début de course 4 de ladite pédale est associé un feu de stop 5 qui est alimenté par la batterie 15 par l'intermédiaire du conducteur 22. Le calculateur 8 met en oeuvre le procédé de régulation de vitesse selon l'invention à partir notamment des signaux suivants qu'il reçoit sur ses entrées - position de la pédale d'accélérateur POS AC. Cette valeur est comprise entre 0 et POS AC MAX (position correspondant à l'enfoncement maximum de l'accélérateur), - indication de feu de stop allumé (le conducteur appuie sur la pédale de frein) IND~STOP. Si le feu de stop est allumé, alors IND STOP= 1, sinon STOP=O, - mesure du courant I~BAT délivré de la batterie 15. Si la batterie débite du courant vers le reste du circuit automobile, I BAT > O, sinon I BAT Nous considérerons pour la suite de la description que le moteur 10 est commandé en couple et que la consigne en sortie du calculateur 8 est une consigne de couple C COUPLE. L'organigramme de ce procédé est représenté sur la figure 2 et commence (rectangle 30) par la mesure de la vitesse du véhicule V VE par un capteur 1 1 approprié ou par une estimation de cette dernière à l'aide d'un signal représentatif de la rotation du moteur de traction du véhicule. L'accélération A~VE du véhicule est calculée de manière connue en soi, à partir de l'information vitesse de déplacement V~VE du véhicule. Ces valeurs A~VE et V~VE correspondent respectivement à l'accélération et à la vitesse instantanées du véhicule. Le calculateur détermine la dérivée de V VE, qui correspond dans le cas du freinage à l'accélération du véhicule A VE. Cette valeur est plus ou moins filtrée selon le bruit de mesure de la vitesse. Le nombre de valeurs possible est déterminé par la précision du calculateur (par exemple 256 pour un calculateur 8 bits). Si la pédale d'accélérateur est sollicitée (losange 31), alors la régulation de vitesse est désactivée. Si la pédale d'accélérateur n'est pas sollicitée mais que le STOP n'est pas éteint (freinage mécanique), alors la régulation de vitesse est désactivée. Si le STOP est éteint mais que le mode antiblocage des roues est activé, alors la régulation de vitesse est désactivée. Si le mode d'antiblocage des roues est désactivé, ce qui correspond à la réponse OUI à la question 33 mais que la batterie fournit du courant au reste du circuit (fonctionnement en générateur), alors la régulation de vitesse est désactivée. Si la batterie reçoit du courant, ce qui correspond à un fonctionnement en récepteur, (freinage récupératif), alors la réponse à la question 34 est OUI, et il faut déterminer si l'on doit activer la régulation de vitesse. Si l'accélération du véhicule est inférieure ou égale à zéro, l'état d'activation de la régulation n'est pas modifiée (rectangle 38). Si l'accélération du véhicule est strictement positive mais que la régulation de vitesse était activée, elle reste non activée. Dans le cas contraire, la régulation de vitesse est activée (rectangle 39). Le procédé de régulation de la vitesse en pente descendante comprend donc schématiquement deux parties principales: - une première partie qui consiste à déterminer si la régulation de vitesse doit être activée ou non. On utilise un ensemble de conditions nécessaires et suffisantes d'activation - la pédale d'accélérateur est relevée : POS AC = 0. - la pédale de frein est relevée : IND~STOP = 0. La réalisation conjointe de ces deux conditions signifie que le véhicule est en mode d'utilisation du freinage récupératif (utilisation du frein moteur électrique). - l'accélération du véhicule est positive : A VE > 0. Cela signifie que le véhicule accélère, bien qu'il y ait un frein moteur: le véhicule est donc en descente. La réalisation conjointe de ces trois conditions déclenche l'activation de la régulation de vitesse. La désactivation de la régulation de vitesse est effective lorsqu'une des conditions suivante est vraie - la pédale d'accélérateur est enfoncée : POS~AC > 0. - la pédale de frein est enfoncée : IND~STOP = 1. - le courant de batterie est positif I~BAT > 0. Cela signifie que le véhicule n'est plus en freinage récupératif (le courant serait alors négatif car renvoyé aux batteries) pour se maintenir à vitesse constante, donc que le véhicule n'est plus en descente. - le dispositif d'antidérapage (si le véhicule en est équipé) est activé A~DER = 1. Une fois la régulation de vitesse activée, la vitesse du véhicule constante à une valeur de consigne V~CONS dont la valeur correspond à celle du véhicule au moment de la régulation et est déterminée comme suit: - si la régulation est désactivée alors V CONS= V VE. - si la régulation est activée, alors V~CONS n'est pas modifiée. A partir de là, la vitesse V VE est asservie à V CONS, de manière connue en soi, par exemple à l'aide d'un correcteur qui est par exemple du type PID (proportionnel intégral dérivée). Cela signifie que le couple de consigne de régulation correspondant C~COUPLE~REG demandé au moteur, est la sortie du PID ayant pour entrée l'erreur entre V CONS et V~VE. La consigne de couple demandée au moteur est donc soit C COUPLE REG quand la régulation est activée, soit la consigne en mode " normal " C~COUPLE, c'est à dire sans la régulation. La valeur de l'intégrateur du PID est toujours réinitialisée à 0 lorsque la régulation est activée. Les figures 3 à 5 qui se lisent en correspondance, illustrent le procédé de régulation selon l'invention. A cet effet, on a représenté à la figure 3 le déplacement d'un véhicule sur une chaussée comportant un premier tronçon horizontal suivi d'un second tronçon en pente descendante. Sur le premier tronçon, le véhicule roule à vitesse constante le couple de consigne appliqué est maintenue constante par un maintien en position constante de la pédale d'accélérateur, la vitesse reste donc constante. Au passage du trait vertical référencé A qui indique le début du tronçon en pente descendante, le couple appliqué restant le même, le véhicule va accélérer ; lorsque le véhicule a atteint une vitesse de descente convenant au conducteur, ce dernier relâche alors la pédale d'accélérateur. Le calculateur mémorise la vitesse du véhicule au moment où la pédale d'accélérateur est relevée ; cette valeur de la vitesse deviendra une valeur de consigne V CONS ; le calculateur calcule alors la valeur du couple de régulation C~COUPLE~REG à appliquer pour maintenir la vitesse constante à cette valeur V~CONS ; cette phase de calcul est effectuée entre la ligne verticale référencée B et la ligne verticale référencée C. Une fois le couple de régulation déterminé, si la valeur de la pente reste constante, il suffit que ce dernier reste constant pour conserver au véhicule une vitesse de déplacement constante. Si la valeur de la pente venait à varier tout en restant toutefois descendante, le calculateur déterminerait une nouvelle valeur du couple de régulation C COUPLE REG qui permettrait de maintenir la vitesse du véhicule à la valeur V~CONS. Le procédé proposé permet donc au conducteur de choisir, avec l'utilisation des seules pédales de frein et d'accélérateur, la vitesse où il désire effectuer la descente. Lorsque le conducteur lâche les deux pédales, deux cas peuvent se produire - la pente est trop faible en regard du frein moteur électrique pédales relevées. I1 en résultera que le véhicule ralentira jusqu'à une nouvelle vitesse d'équilibre plus faible, si le conducteur n'accélère pas. La régulation de vitesse n'est pas activée dans ce cas. - la pente est trop forte en regard du frein moteur électrique pédales relevées. Le véhicule va donc se mettre à accélérer. C'est lorsque ces conditions sont réunies et qu'en outre le mode antidérapage est désactivé (A-DER =0), que la régulation de vitesse est activée. La vitesse de référence est dans ce cas la vitesse du véhicule au moment où la régulation est activé. Si cette vitesse ne satisfait pas le conducteur, celui-ci peut accélérer ou freiner, l'usage des pédales (de frein ou d'accélérateur) étant une condition suffisante de désactivation. Si le conducteur se trouve à nouveau dans la situation précédente, alors la régulation pourra être activée de nouveau. Le procédé proposé fait apparaître des avantages en terme: - d'ergonomie : le conducteur effectue une descente avec les pédales relevées, comme il le ferait sur un véhicule thermique, - de sécurité et de fiabilité : le dispositif de freinage mécanique existant est beaucoup moins sollicité lors d'une descente, ce qui permet de lui conserver tout son potentiel de freinage en cas d'urgence, - d'augmentation de l'autonomie, l'énergie électrique récupérée dans la batterie étant optimisée. De plus, le procédé de freinage présente en outre une totale compatibilité avec les dispositifs d'antiblocage existants sur les véhicules électriques. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1) Procédé de régulation de la vitesse en pente descendante d'un véhicule automobile électrique, comprenant - un moteur électrique (10) dont l'arbre de sortie (19) est connecté mécaniquement aux roues motrices (13) du véhicule, - une batterie d'accumulateurs (15) pour alimenter le moteur électrique (10) en énergie électrique, - une pédale d'accélérateur (2) associée à un dispositif de mesure (1) de la position de ladite pédale pour fournir des signaux représentatifs de cette position, - une pédale de frein (3) associée à un dispositif de détection (4) de début de course de ladite pédale pour fournir un signal représentatif de ce début de course, - des moyens de mesure (11) de la vitesse de rotation des roues motrices (13) ou du moteur électrique (10) pour fournir la vitesse de déplacement (V~VE) du véhicule électrique, - un dispositif d'antiblocage (20) des roues, - un dispositif de commande (9) du moteur électrique (10) pour alimenter ledit moteur en énergie électrique, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes - calcul de l'accélération (A~VE) du véhicule à partir de la vitesse (V~VE), - mise en mémoire de la valeur V~CONS de la vitesse du véhicule au moment où son accélération (A VE) devient positive, lorsque ni la pédale d'accélérateur, ni la pédale de frein ne sont sollicitées, - modifier la valeur de consigne de couple du moteur électrique de manière à maintenir constante la vitesse V~VE à la valeur V~CONS. 2) Procédé de régulation de la vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse V~VE est maintenue constante à la valeur V~CONS pour autant que l'une ou l'autre des conditions suivantes n'apparaisse pas - activation de l'antiblocage des roues, - sollicitation de la pédale de frein ou de la pédale d'accélérateur, - roulage du véhicule sur une chaussée en pente nulle ou montante.