Brevet FR2756520A1 — publié le 19980605

PROCEDE DE FREINAGE POUR- VEHICULE ELECTRIOUE La présente invention concerne les véhicules électriques et, plus particulièrement dans de tels véhicules, un procédé de calcul et d'application d'un couple de freinage électrique du véhicule. Dans les véhicules électriques, il est connu d'utiliser un freinage du moteur électrique lorsque la pédale de frein est sollicitée, conjointement ou non à un freinage mécanique. Ce freinage électrique présente cependant l'inconvénient d'être relativement imprécis; en outre, la mise en oeuvre de ce freinage électrique nécessite un potentiomètre de mesure de la position de la pédale de frein. Le but de la présente invention est donc de mettre en oeuvre, dans un véhicule électrique, un procédé de freinage électrique qui ne présente pas les inconvénients des solutions actuellement connues et succinctement exposées ci-dessus. Ce but est donc de mettre en oeuvre un procédé de freinage électrique qui simule notamment un couple de freinage sensiblement équivalent au frein moteur, existant sur un véhicule thermique et dont l'absence sur les véhicules électriques paraît peu naturelle au conducteur d'un tel véhicule. Ce but est atteint en introduisant un couple de freinage sur le moteur électrique du véhicule dont la valeur est fonction de la vitesse de déplacement du véhicule, de son accélération, de l'actionnement des pédales de frein et d'accélérateur et de l'activation d'un dispositif d'antiblocage des roues. A cet effet, la présente invention propose un procédé de freinage pour un véhicule 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 (14) 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 (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 dispositif d'antiblocage (20) des roues, - un dispositif de commande (9) du moteur électrique (10) pour alimenter ledit moteur en énergie électrique en fonction de la position de la pédale d'accélérateur (2), de la pédale de frein (3) et de la vitesse de déplacement du véhicule (V_VE), caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes - détecter une position relevée (POSAC=1) de la pédale d'accélérateur (2), - détecter la valeur de l'indicateur de feu stop (INDSTOP), représentative de l'actionnement ou non de la pédale de frein (3), - mesurer la vitesse de déplacement (VVE) du véhicule et calculer la décélération (A_VE) du véhicule à partir de cette vitesse (VVE), - calculer une première composante CF1(V VE) de la valeur du couple de freinage CF, variant en sens inverse de la vitesse du véhicule (V_VE), - calculer une deuxième composante CF2(A_VE), proportionnelle à la décélération du véhicule, de la valeur du couple de freinage CF, o10 calculer selon que l'on détecte ou non un signal représentatif de l'actionnement de la pédale de frein, une valeur du couple de freinage CF égale à la somme CF(V_VE) + CFi(A_AE) ou à CF(V_ VE), - modifier la valeur de consigne de couple du moteur électrique de cette valeur de freinage calculée CF de manière à obtenir un freinage. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la composante CFi(AVE) du couple de freinage est de la forme: - CFi(A VE)= CF1(AVE)= K.A VE tant que la valeur de la décélération reste supérieure à un premier seuil (A_MINI2), - CFi(A VE)= CF2(AVE)= K.A MINI2. {(A MINI3 - A_VE)/ (A_MINI3 AMINI2)}, tant que la valeur de la décélération reste comprise entre le premier seuil (AMINI2) et un deuxième seuil 2s prédéterminé (A_MINI3). Selon une autre caractéristique de la présente invention, la composante CF (V_VE) du couple de freinage est de la forme: - CF(V_VE)= a1 +b1.V_VE tant que la valeur de la vitesse (VVE) du véhicule reste supérieure à une valeur prédéterminée (V_MINI). Selon une autre caractéristique de la présente invention, le coefficient K est strictement positif. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les coefficients al et bl sont respectivement strictement positif et négatif. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le couple de freinage est nul, lorsque l'une au moins des conditions suivantes est réalisée: détection de l'activation de l'antiblocage des roues, - vitesse (VVE) du véhicule inférieure à un seuil prédéterminé (V_MINI) correspondant à un quasi-arrêt du véhicule, - décélération (A_VE) du véhicule inférieure au deuxième seuil (A_MINI3). 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 freinage selon l'invention, - la figure 2 est un diagramme qui permet de décrire le procédé de freinage selon l'invention, - la figure 3 est un diagramme montrant, en fonction de la vitesse du véhicule, les valeurs du couple de freinage électrique, dans une première zone de freinage, d'un véhicule électrique selon l'invention, et du couple de freinage correspondant au "frein moteur" d'un véhicule équivalent à moteur thermique. 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 14 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 14, 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 VVE du véhicule électrique, - un calculateur 15 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'effecteur les commutations du courant de batterie vers le moteur électrique de s 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 11 sur les conducteurs 16, 17 et 18, - 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 21. 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 des conducteurs 14. 2s Le procédé de freinage selon l'invention est mis en oeuvre par le calculateur 8 à partir des signaux représentatifs des positions de la pédale d'accélérateur 2, d'un contact de début de course de la pédale de frein 3 activant le feu STOP 5, de l'activation du dispositif d'antiblocage 20 des roues, et des valeurs respectives de la vitesse VVE et de l'accélération AVE instantanées du véhicule. L'organigramme de ce procédé est représenté sur la figure 2 et commence 30 par la mesure de la vitesse du véhicule VVE par un capteur 11 approprié ou par une estimation de cette dernière à l'aide d'un signal représentatif de la rotation du moteur de traction du véhicule. o10 L'accélération AVE du véhicule est calculée de manière connue en soi, à partir de l'information vitesse de déplacement VVE du véhicule; ces valeurs AVE et VVE correspondent respectivement à l'accélération et à la vitesse instantanées du véhicule. Le procédé de freinage selon l'invention distingue quatre zones de freinage électrique du véhicule: - la première zone correspond à un couple de freinage électrique appliqué dépendant de la seule vitesse du véhicule; dans cette zone, le couple de freinage électrique appliqué est, de manière préférentielle, calqué sur la valeur moyenne du couple de freinage due au frein moteur d'un véhicule thermique de puissance sensiblement équivalente. Les valeurs des paramètres a1 et b1 sont choisies en conséquence. On a représenté à la figure 3 un diagramme représentatif du couple de freinage électrique (courbe en pointillés) dans cette zone, ainsi que le couple de freinage (courbe en trait plein) correspondant au "frein moteur" du véhicule équipé d'un moteur thermique de puissance sensiblement équivalente associé à une boîte de vitesses à quatre rapports; rappelons que sur un véhicule à moteur thermique, le couple de freinage dû au frein moteur dépend à la fois du rapport enclenché et de la vitesse du véhicule. - la seconde zone correspond à un freinage mécanique pour une faible décélération et sans dérapage des roues motrices; - la troisième zone correspond à une transition entre un freinage de faible décélération à celui de forte décélération o le freinage électrique est supprimé pour des raisons de sécurité; le choix de la valeur AMINI2 délimite le passage entre les seconde et troisième zones. - la quatrième zone correspond à un couple de freinage électrique nul au-delà d'un seuil maximal de décélération A MINI3 dont la valeur délimite la frontière entre les troisième et quatrième zones. Si le dispositif d'antiblocage des roues est activé, ce qui correspond à une réponse OUI à la question A_BLC=1 ? (losange 31), il n'y a pas de couple de freinage électrique à appliquer (rectangle 40). Si l'antiblocage n'est pas actionné, le STOP non allumé, ce qui correspond à une réponse OUI à la question du losange 32, et la pédale d'accélérateur non relevée ce qui correspond à une réponse NON à la question du losange 33, alors il n'y a pas de couple de freinage électrique appliqué (rectangle 40). Si la pédale d'accélérateur est relevée mais que la vitesse V VE du déplacement du véhicule est inférieure à une vitesse minimale VMINI (losange 34) alors il n'y a pas de couple de freinage électrique appliqué CF=0. Si la vitesse de déplacement du véhicule VVE est supérieure à la vitesse minimale V_MINI, alors la réponse est OUI à la question 34 et il faut calculer un couple de freinage électrique. De manière préférentielle, le couple de freinage choisi (rectangle 35) est un couple CF(V_VE) proportionnel à la vitesse V VE du véhicule. Selon l'invention le couple de freinage est de la forme: CF(VVE)= al+bl.V_VE, les valeurs de a1 et de b1 étant choisies respectivement strictement négative et positive. Si le STOP est allumé, le procédé selon l'invention prévoit trois cas possibles selon la valeur de l'accélération A_VE du véhicule par rapport à deux valeurs A_MINI2 et A_MINI3 qui correspondent respectivement à des seuils de décélération maximum et minimum prédéterminés. Lorsque la décélération A VE est supérieure au seuil maximum A_MINI2 (losange 36), le calculateur calcule (rectangle 37) une valeur du couple de freinage qui est la somme d'urr couple de freinage dépendant linéairement de la vitesse CF(V_VE) et d'un couple de freinage CFi(AVE) proportionnel à la décélération A_VE du véhicule. Selon l'invention, ce premier couple de freinage est la forme: CF1(AVE) =K.A_VE avec K strictement positif. Lorsque la décélération A VE du véhicule est inférieure à AMINI2 mais supérieure à A_MINI3 (losange 38), le calculateur calcule un second couple de freinage CF égal à la somme d'un couple de freinage électrique dépendant de la vitesse CF(V_VE) et d'un deuxième couple de freinage dépendant de la décélération CF2(A_VE). Selon l'invention, ce deuxième couple de freinage est la forme: CF2(A_VE)=K.AMINI2.{(A_MINI3-A_VE) / (AMINI3 - A MINI2)} Cette formulation permet d'obtenir une continuité de la valeur du couple de freinage entre la seconde et troisième zone de décélération. Le rectangle 41 indique la valeur du couple de consigne qui est appliquée et qui est la somme de la consigne du couple Cc en i5 l'absence de mise en oeuvre du procédé selon l'invention et de la valeur CF calculée selon ledit procédé. Le procédé de freinage selon l'invention présente donc l'avantage d'introduire un couple de freinage électrique variant continûment en fonction de la décélération; en outre, il permet au conducteur de retrouver la sensation du frein moteur qui lui est familière; il ne nécessite que l'utilisation d'un contact de fin de course, moins onéreux qu'un potentiomètre, pour les pédales de frein et d'accélérateur; le coût du véhicule en est réduit d'autant et sa fiabilité augmentée. Le procédé de freinage présente de plus 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 freinage d'un véhicule 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 (14) 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 (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 dispositif d'antiblocage (20) des roues, - un dispositif de commande (9) du moteur électrique (10) pour alimenter ledit moteur en énergie électrique en fonction de la position de la pédale d'accélérateur (2), de la pédale de frein (3) et de la vitesse de déplacement du véhicule (V_VE), caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes détecter une position relevée (POS_AC = 1) de la pédale d'accélérateur (2), 2s - détecter la valeur de l'indicateur de feu stop (IND_STOP), représentative de l'actionnement ou non de la pédale de frein (3), mesurer la vitesse de déplacement (V_VE) du véhicule et calculer la décélération (A_VE) du véhicule à partir de cette vitesse (V_VE), calculer une première composante CF1(VVE) de la valeur du couple de freinage CF, variant en sens inverse de la vitesse du véhicule (VVE), calculer une deuxième composante CF2(A_VE), proportionnelle à la décélération du véhicule, de la valeur du couple de freinage CF, calculer selon que l'on détecte ou non un signal représentatif de l'actionnement de la pédale de frein, une valeur du couple de to freinage CF égale à la somme CF(V_VE) + CFi(A_AE) ou à CF(V_VE), - modifier la valeur de consigne de couple du moteur électrique de cette valeur de freinage calculée CF de manière à obtenir un freinage. 2) Procédé de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composante CFi(AVE) du couple de freinage est de la forme: - CFi(A_VE)= CF1(AVE)= K.A_VE tant que la valeur de la décélération reste supérieure à un premier seuil (AMINI2), - CFi(A_VE)= CF2(A_VE)= K.A_MINI2. {(AMINI3 AVE) / (A_MINI3 - A_MINI2)}, tant que la valeur de la décélération reste comprise entre le premier seuil (A_MINI2) et un deuxième seuil prédéterminé (AMINI3). 3) Procédé de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composante CF (V_VE) du couple de freinage est de la forme - CF(V_VE)= a1 +b1.V VE tant que la valeur de la vitesse (V_VE) du véhicule reste supérieure à une valeur prédéterminée (V_MINI). 4) Procédé de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le coefficient K est strictement positif. ) Procédé de freinage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les coefficients al et bl sont respectivement strictement positif et négatif. 6) Procédé de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couple de freinage est nul, lorsque l'une au moins des conditions suivantes est réalisée - détection de l'activation de l'antiblocage des roues, - vitesse (V_VE) du véhicule inférieure à un seuil prédéterminé (V_MINI) correspondant à un quasi-arrêt du véhicule, - décélération (A_VE) du véhicule inférieure au deuxième seuil (A_MINI3).