Brevet FR2768982A1 — publié le 19990402

La présente invention concerne un dispositif pour éviter un freinage involontaire d'un frein électronique d'un véhicule automobile. La demande de brevet DE 195 48 392 Ai décrit une installation de freinage pour véhicule automobile comportant quatre dispositifs de freinage de roue commandés (seulement) électriquement. Les roues peuvent, activées par la pédale de frein, être actionnées indépendamment les unes des autres. Même en cas de défaillance des différents freins de roues, le véhicule automobile est ainsi freiné de façon sûre. Il est prévu des circuits électriques de commande séparés pour chaque fois deux freins de roue qui, tous deux, reçoivent, d'un simulateur de force de freinage, des signaux de commande séparés et qui présentent chacun leur propre circuit d'alimentation en énergie. Dans le cas d'un frein électronique, il faut éviter que, de préférence en liaison avec un mécanisme autobloquant, tel qu'un actionneur de freinage, un défaut de courant ait pour effet de maintenir l'effet de freinage sur une roue du véhicule automobile. Une roue ainsi bloquée rend très difficile une conduite contrôlée du véhicule automobile. Le but de l'invention est d'éviter un freinage involontaire d'un frein électronique d'un véhicule automobile ("Brake-by-Wire" ou freinage par fil). Ce problème est résolu selon l'invention par un dispositif du type indiqué au début, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un actionneur prévu et agencé de telle façon qu'il puisse exercer un effet de freinage sur une roue du véhicule, b) une alimentation en courant qui alimente l'actionneur, c) un accumulateur d'énergie agencé de telle façon qu'il puisse être chargé au moyen de l'alimentation en courant, d) un inverseur, agencé de telle façon qu'en cas d'interruption de l'alimentation, l'accumulateur d'énergie soit commuté pour alimenter l'actionneur en courant de façon que celui-ci soit remis dans un état dans lequel il n'exerce aucune action de freinage sur la roue. Il est donc proposé, selon l'invention, un dispositif pour éviter un freinage involontaire d'un frein électronique d'un véhicule automobile. Ce dispositif comporte un actionneur qui exerce un effet de freinage sur une roue du véhicule. De plus, il est prévu une alimentation en courant qui alimente l'actionneur en énergie. Il est également prévu un accumulateur d'énergie qui est chargé au moyen de l'alimentation en courant. Enfin, il est prévu un inverseur, qui, en cas d'interruption du courant d'alimentation de l'accumulateur d'énergie, raccorde l'accumulateur d'énergie de façon qu'il alimente l'actionneur en courant et qu'ainsi celui-ci soit remis dans un état dans lequel il n'exerce aucune action de freinage sur la roue. Un avantage essentiel de l'invention est qu'au moyen de l'accumulateur d'énergie, l'actionneur est ramené de façon sûre dans une position de retour, et qu'on est ainsi sûr qu'en cas de défaut d'alimentation en courant de l'actionneur, aucune roue ne rende pas, en se bloquant, le véhicule automobile incontrôlable. De préférence, des mesures appropriées sont prises dans le cas de défaut d'alimentation pour une roue du véhicule, par exemple un arrêt immédiat du véhicule ou la poursuite de son déplacement seulement avec une vitesse significativement réduite. On peut toujours faire arrêter un véhicule automobile (normalement à quatre roues) avec trois actionneurs en fonctionnement, exerçant chacun un freinage sur une roue, donc avec trois roues en freinage, même si la course de freinage est un peu allongée. Une extension de l'invention consiste en ce que l'actionneur présente un mécanisme autobloquant. Justement, dans ce cas, il est important que l'accumulateur d'énergie mette à disposition suffisamment d'énergie pour le retour de l'actionneur dans la position o l'alimentation en courant a fait défaut. La roue qui, en fonctionnement normal, est freinée par l'actionneur dont l'alimentation en courant est en défaut, n'est pas freinée jusqu'au rétablissement de l'alimentation en courant. Elle tourne librement, donc ne se bloque pas non plus. De ce fait, le véhicule automobile peut être conduit après comme avant et peut, comme indiqué ci-dessus, être freiné (ralenti) à l'aide des actionneurs restant capables de fonctionner. Selon une autre caractéristique de l'invention, le mécanisme autobloquant peut être une broche autobloquante. Une autre caractéristique consiste en ce que l'inverseur soit un relais. Avec le relais, on peut assurer l'inversion sur l'accumulateur d'énergie dans la position "alimentation de secours en courant". En fonctionnement normal, le circuit primaire du relais est, par exemple, traversé par un courant, le circuit secondaire commandé est interrompu, l'accumulateur d'énergie est en charge ou est maintenu chargé. Si l'alimentation en courant est coupée, donc si le courant ne passe plus dans le circuit primaire, on peut alors faire cesser l'interruption dans le circuit secondaire. L'accumulateur d'énergie cesse d'être chargé, mais, au lieu de cela, il alimente maintenant l'actionneur en énergie électrique. Dans ce cas, la quantité d'énergie dans l'accumulateur d'énergie peut être dimensionnée de façon que l'actionneur soit mis dans la position de repos (sans exercer d'effet de freinage sur la roue), ou bien qu'il soit commandé par un dispositif de commande pour qu'il vienne de façon contrôlée dans la position de repos. Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que l'inverseur soit un microcontrôleur. Dans ce cas, le microcontrôleur assure, en principe, la même fonction que le relais décrit ci-dessus. Si l'alimentation en courant est interrompue, une action prédéfinie est exécutée, en particulier l'actionneur se déplace pour venir dans la position de repos. De plus, le microcontrôleur peut commander l'actionneur, donc il peut surveiller son déplacement vers la position de repos, ou convertir, au moyen de l'actionneur, les commandes de freinage, également pour le fonctionnement normal, au moyen d'un conducteur de commande spécialement prévu pour cela. On peut ainsi étendre la fonctionnalité du microcontrôleur à la commande de l'actionneur, en fonctionnement normal, en lui faisant détecter une interruption de courant et effectuer alors une commutation pour passer sur l'accumulateur d'énergie. Par le microcontrôleur, un avertissement peut être envoyé au conducteur sur le défaut d'alimentation en courant de l'actionneur concerné. Une alimentation en énergie du microcontrôleur peut également se faire en combinant l'alimentation en courant et/ou l'accumulateur d'énergie, un accumulateur pouvant, en plus, être prévu pour le microcontrôleur, en tenant disponible une quantité d'énergie en réserve pour le microcontrôleur. Comme aujourd'hui un microcontrôleur n'a besoin que de faibles quantités d'énergie électrique pour son fonctionnement, la quantité d'énergie en réserve, en conséquence, peut être faible, et on peut par conséquent, avec une quantité d'énergie en réserve suffisamment grande, faire fonctionner le microcontrôleur sur une longue période. Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que l'accumulateur d'énergie soit disposé dans un même boîtier que l'actionneur. De plus, l'inverseur peut être également disposé dans ce boîtier. La forme d'exécution qui consiste à loger l'accumulateur d'énergie, l'actionneur et l'inverseur dans un seul boîtier, a pour but d'améliorer davantage le principe de trajets courts, donc de conducteurs d'alimentation courts qui de ce fait seront moins sensibles aux défaillances. Si l'accumulateur d'énergie était très éloigné de l'actionneur, on pourrait prévoir une surveillance de l'alimentation par l'accumulateur d'énergie, alimentation qui pourrait être à son tour surveillée. Pour contourner cela, l'accumulateur d'énergie est implanté le plus directement possible contre l'actionneur, de sorte qu'aucun conducteur trop long n'ait à être surveillé, menant de l'accumulateur d'énergie à l'actionneur. L'inverseur est, de même, avantageusement disposé au voisinage de l'actionneur pour éviter des trajets longs (grands tronçon de câbles) et, le cas échéant, permettre également une alimentation de l'inverseur en courant par l'accumulateur d'énergie (sans câble long). Des raisons en faveur de la proximité de l'accumulateur d'énergie par rapport à l'actionneur sont également que, même en fonctionnement normal, des courants élevés sont nécessaires pour le freinage et qu'ainsi on réduit la probabilité, par exemple, d'incendie de câbles ou de problèmes sur les contacts. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'accumulateur d'énergie est un condensateur électrolytique ou une batterie d'accumulateurs. Un grand nombre de formes d'exécution pour des accumulateurs d'énergie sont pensables. Une possibilité est représentée par un condensateur électrolytique de capacité suffisamment élevée. On peut ainsi obtenir que l'énergie de l'accumulateur d'énergie suffise pour que l'actionneur se déplace vers sa position de repos. Une autre réalisation possible pour un accumulateur d'énergie est représentée par une batterie d'accumulateurs (Accu; accumulateur rechargeable). Cette batterie d'accumulateurs doit être dimensionnée en conséquence pour une utilisation spéciale. Si l'actionneur doit être placé en position de repos, elle peut être dimensionnée pour stocker une quantité moindre d'énergie électrique que si une action supplémentaire est à exécuter, par exemple l'alimentation supplémentaire d'un microcontrôleur sur une durée déterminée. On décrira ci-après plus en détail des exemples d'exécution de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un dispositif pour éviter un freinage involontaire d'un frein électronique d'un véhicule automobile; et la figure 2 est un schéma synoptique modulaire comportant un microcontrôleur pour éviter un freinage involontaire d'un frein électronique d'un véhicule automobile. Sur la figure 1, est représenté une alimentation en courant BAT (appelée également: réseau de bord), de préférence une batterie d'un véhicule automobile, qui est reliée, par les deux conducteurs d'alimentation en courant 103, à un boîtier GEH. Les deux conducteurs d'alimentation en courant 103 représentent une zone sensible aux défauts provoqués par une rupture. Aussitôt que l'un des conducteurs d'alimentation en courant est interrompu, l'actionneur AKT ne dispose plus d'aucune énergie électrique (sans l'invention), pour pouvoir exercer l'effet de freinage sur une roue du véhicule, si bien que l'actionneur AKT n'est plus libéré si l'alimentation en courant BAT fait défaut juste à l'instant du freinage. Cela a pour conséquence fatale que le véhicule automobile n'est plus manoeuvrable si une roue se bloque. On remédie à cela par un accumulateur d'énergie ES et un inverseur UM, tels que représentés sur la figure 1. En fonctionnement normal, l'accumulateur d'énergie ES est chargé par l'intermédiaire de l'inverseur 101 et une unité de commande ECU ( en anglais Electronic Control Unit) garantit que l'actionneur AKT soit commandé en fonction d'un signal de freinage 104. Si alors le conducteur d'alimentation 103 pour l'alimentation en courant BAT est interrompu, l'accumulateur d'énergie ES est alors commuté, au moyen du relais RS, du fonctionnement en charge 101 au fonctionnement en alimentation 102. L'unité de commande ECU détecte également l'interruption de l'alimentation en courant BAT et comande l'actionneur AKT avec l'énergie provenant de l'accumulateur d'énergie ES, de façon qu'il soit replacé dans une position o il n'exerce plus aucun effet de freinage sur la roue. La roue du véhicule automobile, à freiner par l'actionneur AKT dont l'alimentation en courant BAT est interrompue, tourne librement sans effet de freinage. Au moyen des roues restantes, ou de la roue restante du véhicule automobile, et au moyen des actionneurs correspondants à ces roues, le véhicule peut - même sans la roue dépourvue d'effet de freinage - être mis à l'arrêt. De préférence, à chaque actionneur AKT, est associé, dans un boîtier GEH prévu pour cela, un accumulateur d'énergie ES comportant un inverseur UM de l'alimentation en courant BAT. Sur la figure 2, la fonctionnalité présentée ci-dessus est réalisée au moyen d'un microcontrôleur MIK. Les conducteurs en traits continus représentent des alimentations en courant, les conducteurs en tirets représentent des conducteurs de commande. L'alimentation en courant BAT fournit, en fonctionnement normal, par un conducteur 201, du courant à l'actionneur AKT, elle charge en même temps l'accumulateur d'énergie ES par l'intermédiaire d'un conducteur 206, elle charge un accumulateur AKKU réservé au microcontrôleur pour ses besoins propres, par l'intermédiaire d'un conducteur 202 et elle alimente le microcontrôleur MIK par l'intermédiaire d'un conducteur 205. Le microcontrôleur MIK actionne l'actionneur AKT par l'intermédiaire d'un conducteur 204 et reçoit l'information en retour, prédéterminée en conséquence, de l'actionneur AKT par l'intermédiaire d'un conducteur 210. Des exemples du contenu de telles informations en retour sont la position instantanée ou la capacité de fonctionnement de l'actionneur AKT. Par l'intermédiaire d'un conducteur 208, un ordre de freinage est adressé au microcontrôleur MIK qui le transmet, par le conducteur 204, à l'actionneur AKT. Par un conducteur 209, le microcontrôleur MIK adresse, de préférence, des données de diagnostic à un calculateur central du véhicule automobile. Si le conducteur d'alimentation 201 vers l'alimentation en courant BAT du véhicule automobile fait défaut (fonctionnement en défaut), l'actionneur AKT ne peut plus être alimenté, l'accumulateur AKKU et l'accumulateur d'énergie ES ne sont plus chargés et le microcontrôleur MIK n'est plus alimenté par l'alimentation en courant BAT. L'alimentation en courant pour le microcontrôleur MIK s'inverse automatiquement sur l'accumulateur AKKU prévu à cet usage, qui alimente le microcontrôleur MIK par un conducteur 203. Le microcontrôleur MIK permet, par l'intermédiaire d'un conducteur 207, d'inverser l'accumulateur d'énergie ES de la position de charge dans la position d'alimentation. L'accumulateur d'énergie ES garantit ainsi l'alimentation en énergie de l'actionneur AKT par l'intermédiaire du conducteur 206. Par le conducteur 204, le microcontrôleur MIK permet alors à l'actionneur AKT de revenir en arrière. Une information en retour concernant la position de retour en arrière correspondante de l'actionneur AKT est surveillée au moyen du conducteur 210. Enfin, le microcontrôleur MIK, par le conducteur 209, transmet une information correspondante de défaut au calculateur central du véhicule automobile, en transmettant, de préférence, l'état (OK ou défaut) de l'actionneur concerné et la position instantanée (libre, partiellement libre, bloqué). Comme, en cas de défaut, il est garanti que l'actionneur AKT soit seulement libéré, mais ne peut plus être actionné, aussi bien l'accumulateur AKKU servant au fonctionnement du microcontrôleur MIK que l'accumulateur d'énergie ES peuvent se décharger lentement, après coupure de l'alimentation en courant BAT et exécution des opérations décrites ci-dessus pour le fonctionnement en défaut. Un calculateur central du véhicule automobile est avantageusement informé du défaut, l'actionneur AKT concerné est libéré, c'est-à-dire qu'aucun effet de freinage n'est exercé sur la roue dont l'actionneur AKT est défaillant. Le véhicule automobile peut être arrêté à l'aide des actionneurs restants pour les autres roues. De plus, il est possible sans limitation de réaliser l'accumulateur AKKU pour le microcontrôleur MIK et l'accumulateur d'énergie ES sous la forme d'une unité. Pour empêcher qu'un court-circuit du conducteur d'alimentation 201 ne provoque également un court-circuit de l'accumulateur d'énergie ES et de l'accumulateur AKKU, l'alimentation en courant BAT est, de préférence, coupée en cas de défaut. On évite ainsi qu'un court-circuit au voisinage ou à l'intérieur de l'alimentation en courant BAT ou du conducteur d'alimentation 201, n'agisse sur les composants du fonctionnement en défaut: accumulateur AKKU, accumulateur d'énergie ES, microcontrôleur MIK et actionneur AKT. Pour une telle interruption physique du conducteur d'alimentation 201, le microcontrôleur MIK peut agir pour couper le conducteur d'alimentation 201, après avoir détecté le fonctionnement en défaut, de chaque composant concerné du fonctionnement en défaut. Cela est, de préférence, réalisé au moyen d'un commutateur électronique qui est commandé au moyen du microcontrôleur MIK et qui interrompt, en cas de fonctionnement en défaut, le conducteur d'alimentation 201. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour éviter un freinage involontaire d'un frein électronique d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un actionneur (AKT) agencé de telle façon qu'il puisse exercer un effet de freinage sur une roue du véhicule, b) une alimentation en courant (BAT), qui alimente l'actionneur (AKT), c) un accumulateur d'énergie (ES) agencé de telle façon qu'il puisse être chargé au moyen de l'alimentation en courant (BAT), d) un inverseur (UM, MIK), agencé de telle façon qu'en cas d'interruption du courant d'alimentation, l'accumulateur d'énergie (ES) soit inversé et alimente l'actionneur (AKT) en courant de façon que celui-ci soit remis dans un état dans lequel il n'exerce aucune action de freinage sur la roue. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur (AKT) présente un mécanisme autobloquant. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme autobloquant est une broche autobloquante. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que l'inverseur (UM) comporte un relais (RS). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'inverseur (UM) comporte un microcontrôleur (MIK). 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accumulateur d'énergie (ES) est logé dans un même boîtier (SEH) que l'actionneur (AKT). 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'inverseur (UM) est disposé dans un même boîtier (SEH) que l'actionneur (AKT) et/ou l'accumulateur d'énergie (ES). il 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accumulateur d'énergie (ES) est un condensateur électrolytique. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'accumulateur d'énergie (ES) est une batterie d'accumulateurs.