Brevet FR2845654A1 — publié le 20040416

i Système et procédé de commande de la force de freinage pour un véhicule automobile. La présente invention est relative à la commande de la force de 5 freinage appliquée à au moins une roue d'un véhicule automobile par un dispositif de freinage pilotable, en particulier lors des phases de maintien ou de glissement du véhicule dans une pente. Il peut être avantageux d'équiper un véhicule automobile d'un dispositif de freinage pilotable, qui permet la réalisation de différentes 10 fonctions de freinage et en particulier le maintien automatique du véhicule dans une pente ou l'aide à la manoeuvre par limitation de l'accélération du véhicule due à la pente de la chaussée, par exemple lors d'une manoeuvre de parcage du véhicule. De tels dispositifs de freinage pilotables nécessitent pour leur 15 mise en oeuvre une connaissance précise de la force longitudinale exercée sur le véhicule en raison de la pente de la chaussée. Or, cette force longitudinale dépend de paramètres variables, tels que la masse du véhicule et la pente de la chaussée. Il peut se faire, dans la pratique, qu'un effort de freinage pour 20 le maintien du véhicule ou pour un glissement contrôlé, ne soit pas correctement défini, de sorte que le dispositif de freinage pilotable ne donne pas satisfaction, le véhicule restant immobile alors que le conducteur souhaite le déplacer ou, à l'inverse, le véhicule ne se déplaçant pas contrairement au souhait du conducteur. Ces défauts de 25 fonctionnement peuvent être ds à l'une des trois causes suivantes. La masse instantanée du véhicule peut ne pas avoir été déterminée convenablement. La mesure de la pente de la chaussée sur laquelle se trouve le véhicule peut être erronée. Enfin, le système de freinage du véhicule peut être défectueux ou son efficacité diminuée, de telle sorte 30 que la force souhaitée n'est pas effectivement réalisée par le système de freinage. Les figures annexées 1 et 2 illustrent, à titre d'exemple, deux situations de ce type, dans lesquelles l'effort de freinage appliqué n'est pas satisfaisant. Sur ces deux figures, on a représenté en ordonnées les forces intervenant dans un tel système, à savoir la force de freinage et la force longitudinale appliquée au véhicule immobile dans une pente. On rappellera à cet égard que la force longitudinale F, est donnée par la relation FI = P x g x M o P est la valeur de la pente sur laquelle le véhicule est arrêté exprimée en pourcentage; g l'accélération de la pesanteur (égale à environ 9,81 m/s2) et M est la masse du véhicule exprimée en kg. Sur la figure 1, la force longitudinale FI est représentée en traits pleins, tandis que la force longitudinale théorique F, est représentée en pointillés. En abscisses, on a fait figurer le temps T. Dans le cas de la figure 1, le véhicule se trouve arrêté et maintenu automatiquement dans une pente par le dispositif de freinage pilotable dont il est équipé. Tant que la masse réelle du véhicule est inférieure à la masse utilisée pour le calcul de la force longitudinale 20 théorique Ft, le véhicule est maintenu arrêté sur la pente. Cette situation se poursuit, du temps t0 au temps t,. Au temps tl, on imagine que la charge du véhicule est augmentée, par exemple par l'ajout de passagers ou de bagages. Il en résulte une modification de la masse réelle instantanée du véhicule. Si le dispositif de freinage pilotable ne 25 tient pas compte de cette modification de la masse réelle du véhicule, on comprend que la force longitudinale réelle F, devient supérieure à la force longitudinale théorique Ft, de sorte que le véhicule glisse dans la pente à partir du temps tI, contrairement au désir du conducteur. Entre les temps to et t", la force de freinage est surestimée par 30 le dispositif, car elle est calculée à partir d'une masse du véhicule supérieure à la masse réelle du véhicule. A partir de t1, la force de freinage est au contraire sous-estimée, car la masse théorique du véhicule utilisée pour le calcul est inférieure à la masse réelle du véhicule. Dans une autre situation illustrée sur la figure 2, le véhicule est également arrêté dans une pente et est maintenu automatiquement par le dispositif de freinage pilotable. Comme sur la figure précédente, la force longitudinale F, est illustrée en traits pleins et la force 5 longitudinale théorique F, est illustrée en pointillés. On a également fait figurer sur la figure 2, en tirets, la force longitudinale de maintien réelle Fr. Pendant le temps compris entre to et tl, le véhicule est maintenu automatiquement. La force de freinage qui est égale à la force longitudinale théorique Ft est supérieure à la force de maintien 10 réelle Fr qui serait nécessaire, par exemple, en raison d'une erreur sur la détermination de la pente réelle de la chaussée sur laquelle se trouve le véhicule. Une telle erreur peut être due par exemple à un défaut de précision du capteur de pente ou à un effet de tangage du véhicule. A l'instant T, le conducteur souhaite faire glisser son 15 véhicule dans la pente et commande une force longitudinale F. inférieure pour le système de freinage, cette force étant plus faible que la force théorique F, pour le maintien du véhicule, telle que calculée par le dispositif de freinage. Toutefois, la valeur de la pente utilisée par le système pour calculer la force théorique F, étant surestimée, la 20 force de freinage qui devient égale à la force longitudinale FI, reste trop importante, c'est-à- dire encore supérieure à la force de maintien réelle Fr du véhicule. Le véhicule reste donc maintenu et ne se déplace pas après le temps tI, malgré le souhait contraire du conducteur. On a prévu, dans la demande de brevet français 2 746 357, un 25 dispositif agissant sur le système de freinage d'un véhicule routier équipé d'une boîte automatique, comportant une augmentation par palier de 5 bars de la pression dans le système de freinage lors d'un déplacement pendant une phase de maintien. Dans cette demande de brevet antérieure, on utilise la pression générée par le conducteur sur 30 la pédale de frein, pour immobiliser le véhicule, puis, dans tous les cas, on ajoute 5 bars pour assurer le maintien du véhicule immobile. Si le véhicule se déplace encore, 5 bars sont à nouveau ajoutés, de façon à obtenir le maintien de l'immobilité du véhicule. Un tel dispositif agissant par paliers ne permet pas de déterminer la pression minimum effective qui permettrait le maintien du véhicule. Au contraire, le maintien du véhicule est obtenu en surestimant constamment la force de freinage nécessaire, ce qui 5 implique une fatigue inutile des actionneurs. De plus, lorsque le conducteur souhaite laisser glisser le véhicule, le dispositif tient compte d'une action du conducteur sur l'accélérateur qui ne permet pas une gestion fine du glissement du véhicule dans la pente. En aucun cas, il n'est prévu, en outre, de tenir compte de la masse effective 10 instantanée du véhicule et de la pente réelle de la chaussée sur laquelle se trouve le véhicule. La présente invention a pour objet de résoudre les inconvénients du dispositif antérieur et de permettre un pilotage fin et précis du système de freinage du véhicule pendant les phases de 15 glissement. L'invention a également pour objet un dispositif et un procédé permettant l'optimisation des organes de freinage du véhicule et une économie d'énergie de freinage. Le système de l'invention est adapté à la commande de la force 20 de freinage appliquée à au moins une roue d'un véhicule automobile par un dispositif de freinage pilotable, comprenant différents capteurs de paramètres du véhicule ainsi que des moyens pour détecter une action du conducteur en vue du déplacement ou de l'arrêt du véhicule. Le système comprend également un calculateur recevant les 25 informations des capteurs et moyens précités et capable de calculer une valeur de consigne de freinage pour le dispositif de freinage. Le calculateur est adapté pour recevoir des signaux provenant de capteurs de la masse du véhicule ainsi que de la pente de la chaussée sur laquelle se trouve le véhicule afin de déterminer la valeur de consigne 30 de freinage. Un dispositif de correction de la valeur de consigne de freinage est en outre prévu. Une fonction correctrice se trouve ainsi intercalée entre l'élaboration par calcul de la consigne de freinage à partir des signaux fournis par les différents capteurs des paramètres du véhicule et l'étage d'actionnement du dispositif de freinage proprement dit. Il est alors possible, pendant les phases de glissement du véhicule, de gérer finement et précisément le glissement du véhicule dans une pente en tenant compte de la masse effective du véhicule à chaque instant et de la pente de la chaussée. De préférence, le dispositif de correction est capable de calculer un facteur de correction variable, par exemple en fonction du temps et selon la nature de l'action exercée par le conducteur. De cette manière, la force de freinage est ajustée à la situation réelle du 10 véhicule par augmentation ou diminution progressive de la force de freinage théorique calculée en fonction de la masse du véhicule et de la pente de la chaussée. Le facteur de correction peut également tenir compte du déplacement du véhicule. Dans un mode de réalisation préféré, le facteur de correction est de la forme C = 1 + Kt o K est une constante et t le temps écoulé depuis l'action du conducteur. Avantageusement, le dispositif de correction peut tenir compte de la force longitudinale théorique exercée sur le véhicule en raison de 20 la pente et de la valeur de consigne de la force de freinage théorique. Le procédé de commande selon l'invention de la force de freinage appliquée à au moins une roue d'un véhicule automobile, comprend le pilotage du freinage par détection de différents paramètres du véhicule ainsi que des actions du conducteur en vue du 25 déplacement ou de l'arrêt du véhicule et le calcul d'une valeur de consigne de freinage. Selon l'invention, on prend en compte la masse du véhicule ainsi que la pente de la chaussée sur laquelle se trouve le véhicule afin de déterminer la valeur de consigne de freinage, puis on applique une correction à la valeur de consigne de freinage ainsi 30 déterminée. La correction appliquée est de préférence variable, par exemple fonction du temps et de la nature de l'action exercée par le conducteur. Elle peut également tenir compte du déplacement du véhicule. De préférence, la correction appliquée est de la forme C = 1 + Kt o K est une constante et t le temps écoulé depuis l'action du conducteur. Enfin, la correction appliquée peut tenir compte de la force 5 longitudinale théorique exercée sur le véhicule en raison de la pente et de la valeur de consigne de la force de freinage théorique. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels: - les figures 1 et 2 sont des courbes illustrant les variations des forces lors de la phase de freinage dans un dispositif de l'art antérieur; - la figure 3 est une représentation schématique des principaux éléments d'un dispositif de commande, selon l'invention, dans un 15 mode de réalisation; - la figure 4 illustre une réalisation pratique du dispositif de correction de l'invention; et - les figures 5 et 6 montrent des courbes d'évolution de la force de freinage du déplacement du véhicule et du facteur de correction de 20 la force de freinage dans deux situations particulières, lors de l'utilisation d'un dispositif selon l'invention. Tel qu'il est illustré sur la figure 3, un système de commande, selon l'invention, permet l'application d'une force de freinage aux quatre roues 1 d'un véhicule automobile 2, illustré très 25 schématiquement. Le système de commande comprend un dispositif de freinage pilotable 3, qui est capable d'appliquer, par les connexions ou conduites 4, un signal à des actionneurs de freinage des roues 1. On notera que le dispositif de freinage pilotable peut, en variante, n'agir que sur l'une des roues du véhicule ou sur quelques-unes d'entre elles. 30 Les actionneurs créant l'effort de freinage effectif sur les roues 1 du véhicule 2 ne sont pas représentés sur la figure et peuvent être du type électrique, du type électrohydraulique ou d'un autre type approprié, l'invention étant applicable quelle que soit la structure du dispositif de freinage. La figure 3 montre également, à titre d'exemple, différents capteurs, tels que le capteur 5 capable de détecter des paramètres de fonctionnement du véhicule, et en particulier sa vitesse ou son déplacement. Un capteur ou un estimateur de masse 6 permet de 5 détecter la masse instantanée du véhicule. Un capteur 7 est capable de déterminer une volonté d'action du conducteur, qu'il s'agisse d'une action sur la pédale d'accélérateur, la pédale de frein, ou encore d'une action manuelle sur un dispositif de commande sur lequel le conducteur peut agir. La pente de la chaussée sur laquelle se trouve le 10 véhicule est également détectée par un capteur 8. Tous les signaux provenant des différents capteurs 5 à 8 sont amenés à l'entrée d'un calculateur 9, qui est capable de calculer une valeur de consigne et de freinage théorique C. Un dispositif de correction 10 reçoit la valeur de la consigne de freinage théorique C, 15 par la connexion 11 en provenance du calculateur 9. Le dispositif de correction 10 est capable d'ajuster la consigne de freinage théorique C, en appliquant une correction, de façon à émettre un signal correspondant à la consigne de freinage Cf qui est alors appliquée au dispositif de freinage pilotable 3. En plus de la consigne de force de 20 freinage théorique Ct, le dispositif de correction 10 reçoit, par la connexion 12, un signal correspondant à la valeur de la force longitudinale théorique exercée par la pente sur le véhicule, notée Ft. Le dispositif de correction 10 reçoit également, par la connexion 13, un signal correspondant à l'existence ou non d'un déplacement du 25 véhicule, référencé D. La figure 4 illustre schématiquement le principe de réalisation d'un système de commande, selon l'invention, permettant la correction de la consigne de freinage théorique C. La figure 4 illustre, de manière plus précise, la structure du dispositif de correction référencé 30 10 sur la figure 3. Le dispositif de correction 10 reçoit les signaux D, C, et Ft élaborés par le calculateur 9 à partir des informations provenant des différents capteurs 5 à 8. Le dispositif de correction 10 comprend un premier inverseur 14 et un deuxième inverseur 15 qui reçoivent la valeur de la force longitudinale théorique F, et lui appliquent un signe moins avant de transférer ce signal ainsi inversé par les connexions respectives 16 et 17 à deux blocs de comparaison 18 et 19 qui reçoivent également par les connexions 20 et 21 le signal correspondant à la consigne de force 5 de freinage théorique C. Le bloc 18 compare les valeurs respectives de la consigne de force de freinage théorique C, et de la force longitudinale théorique F, et émet sur sa sortie 22 un signal si Ct est supérieur ou égal à Ft, ce qui correspond à une volonté du conducteur de maintenir le véhicule immobile sur la chaussée en pente. Le signal émis par la connexion 22 est appliqué à l'entrée d'une porte logique ET 23 qui reçoit en outre un signal correspondant au déplacement D du véhicule par la connexion 24. Si deux signaux sont appliqués simultanément aux entrées 22 et 24 de la porte ET 23, celle-ci émet un signal sur sa sortie 25 qui est appliqué à l'une des 15 entrées d'un élément sommateur 26. Le signal de sortie du sommateur 26 apparaissant sur la connexion 33 est alors +1. Il s'agit donc d'une situation dans laquelle le conducteur souhaite maintenir le véhicule arrêté, alors que l'on détecte un déplacement du véhicule. De la même manière, le bloc de comparaison 19 émet sur sa 20 sortie 27 un signal lorsque C, est inférieur à F, ce qui correspond à une volonté du conducteur de procéder à un déplacement du véhicule. Le signal ainsi émis à la sortie 27 du comparateur 19 est appliqué à l'une des entrées d'une porte logique ET, référencée 28. La porte ET 28 reçoit sur sa deuxième entrée 29 un signal émis par une porte NON 25 30 qui reçoit le signal correspondant au déplacement du véhicule D par la connexion 31. On comprend, dans ces conditions, qu'un signal est émis à la sortie 32 de la porte ET 28 lorsque celle-ci reçoit simultanément un signal sur ses deux entrées 27 et 29. Cela se produit lorsque le 30 conducteur souhaite mettre le véhicule en mouvement, alors que l'on détecte que le véhicule reste immobile. Dans une telle situation, un signal est donc appliqué sur la deuxième entrée 32 de l'élément sommateur 26. Le signal de sortie du sommateur 26 apparaissant sur la connexion 33 est alors -1. La sortie 33 du sommateur 26 est reliée à un amplificateur 34 d'un coefficient prédéterminé K qui se trouve affecté du signe + ou du signe -. Le signal de sortie 35 est appliqué à un dispositif intégrateur 36 qui, dans l'exemple illustré, est saturé aux valeurs 0 et 2 et 5 initialisé à la valeur 1. Le signal de sortie de l'intégrateur 36 correspond au facteur correctif C appliqué à la consigne de force de freinage théorique C. Ce facteur correctif C est appliqué par la connexion 37 à l'une des entrées d'un multiplicateur 38 qui reçoit par ailleurs sur sa deuxième entrée 39 la valeur de la consigne de freinage 10 théorique Ct. A la sortie 40 du multiplicateur 38 se trouve donc émis le signal de consigne corrigé pour le dispositif de freinage pilotable du véhicule. Dans l'exemple illustré sur la figure 4, le facteur correctif C est donc égal à C = 1 K x t o t est le temps écoulé depuis l'action du conducteur et K une constante de réglage de la vitesse d'évolution du facteur de correction C. La valeur de la constante K peut être choisie par l'homme du métier 20 en fonction du temps de réaction, en tenant compte en particulier du confort des passagers et de l'inertie du véhicule et de l'ensemble du dispositif de freinage. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit dans deux situations spécifiques, correspondant 25 respectivement aux situations déjà explicitées en référence aux figures 1 et 2. Dans la situation correspondant aux courbes de la figure 5, on a représenté tout d'abord, comme sur la figure 1, les variations des forces F en fonction du temps T. La force longitudinale réelle FI est 30 représentée en traits pleins. On a également représenté en pointillés la force de freinage Ff qui, selon l'invention, est égale à la force longitudinale théorique F, affectée du coefficient de correction C. On a donc Ff = C x F,. On a également représenté sur la figure 5, en fonction du temps T, les déplacements D du véhicule, les variations du défaut de fonctionnement d et enfin les variations du facteur de correction C. Dans l'exemple illustré sur la figure 5, le conducteur souhaite 5 maintenir le véhicule à l'arrêt sur la chaussée en pente comme c'était le cas dans la situation illustrée sur la figure 1. Le système de l'invention détecte cependant un déplacement du véhicule non souhaité par le conducteur, et ce, à compter de l'instant t,. Le dispositif de correction 10 détermine, à partir du temps t,, un facteur de correction 10 C = 1 + K x t. Il en résulte, à partir du temps t", une augmentation progressive de la force de freinage Ff qui, au bout du temps t2, devient égale à la force longitudinale FI, ce qui provoque le maintien du véhicule à l'arrêt. Le défaut correspondant à une non-exécution des souhaits du 15 conducteur a une durée comprise entre t, et t2. Il en résulte un déplacement D du véhicule jusqu'à l'immobilisation au temps t2. Le coefficient de correction C passe, quant à lui, d'une valeur inférieure à une valeur supérieure après le temps t2 avec une augmentation continue entre t, et t2, la pente de cette augmentation dépendant de la 20 valeur de la constante K. Il en résulte que le véhicule se trouve immobilisé, conformément au souhait du conducteur après l'écoulement d'une durée correspondant à t2-tl, durée qui peut être adaptée à volonté en modifiant la constante K. Dans l'exemple illustré sur la figure 6, qui correspond à la situation illustrée sur la figure 2, le conducteur souhaite faire glisser le véhicule dans la pente à partir de l'instant t1. Entre t0 et tI, la force de freinage Ff est égale à la force longitudinale théorique qui est surestimée, de sorte que le véhicule ne se déplace pas. Le coefficient 30 de correction C est égal à 1. A partir de l'instant tl, le conducteur exprime le souhait de déplacer le véhicule. Le dispositif de l'invention applique alors un facteur correctif C=1-Kxt. Le facteur correctif C diminue depuis le temps t, jusqu'au temps t2, à partir duquel la force de freinage Ff=CxF] devient inférieure à la force longitudinale réelle il FI. A partir de ce moment t2, le véhicule se déplace et la distance parcourue D augmente progressivement. La durée du défaut est limitée entre les temps t, et t2. Cette durée peut être modifiée en agissant sur la constante K qui permet un réglage de la vitesse d'évolution du facteur de correction C. La présente invention ainsi décrite permet l'utilisation de la force de freinage minimum en fiabilisant la valeur de cette force, rendant ainsi inutile la surestimation systématique de la force de maintien du véhicule. Il devient possible de piloter finement le 10 dispositif de freinage du véhicule pendant les phases de glissement. Grâce à l'invention, il est possible de faire glisser le véhicule en supprimant une faible partie de la force longitudinale. On obtient également un retrait plus confortable de la force de maintien pendant les phases de démarrage par application d'un effort minimum. Grâce à l'invention, il est possible d'optimiser les organes de freinage qui n'ont plus besoin d'être surdimensionnés et dont l'usure est réduite. Grâce à l'invention, la force de freinage appliquée est juste nécessaire pour pousser le véhicule en lui appliquant une faible force 20 si le conducteur souhaite le déplacer pendant une phase de glissement. Il en résulte également une économie d'énergie, l'effort de freinage appliqué étant minimal. Le système de commande et le procédé de commande de l'invention permettent ainsi de s'affranchir de la variation de la masse 25 instantanée du véhicule comme des erreurs de mesure de la pente de la chaussée ainsi que d'éventuelles variations d'efficacité du dispositif de freinage pilotable, afin de maintenir un véhicule en pente avec une force de freinage minimale ou d'obtenir un déplacement souhaité par une diminution juste suffisante de la force de freinage appliquée. 30 REVENDICATIONS 1-Système de commande de la force de freinage appliquée à au moins une roue d'un véhicule automobile par un dispositif de freinage pilotable, comprenant différents capteurs (5) de paramètres du 5 véhicule ainsi que des moyens pour détecter une action du conducteur en vue du déplacement ou de l'arrêt du véhicule et un calculateur (9) recevant les informations des capteurs et moyens précités et capable de calculer une valeur de consigne de freinage pour le dispositif de freinage, caractérisé par le fait que le calculateur (9) est adapté pour 10 recevoir des signaux provenant de capteurs de la masse du véhicule ainsi que de la pente de la chaussée sur laquelle se trouve le véhicule afin de déterminer la valeur de consigne de freinage (Cj) et qu'un dispositif (10) de correction de la valeur de consigne de freinage est en outre prévu. 2-Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de correction est capable de calculer un facteur de correction (C) variable en fonction du temps et selon la nature de l'action exercée par le conducteur. 3-Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que 20 le facteur de correction tient compte du déplacement du véhicule. 4-Système selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le facteur de correction est de la forme C=1 Kt o K est une constante et t le temps écoulé depuis l'action du conducteur. -Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, 25 caractérisé par le fait que le dispositif de correction tient compte de la force longitudinale théorique exercée sur le véhicule en raison de la pente et de la valeur de consigne de la force de freinage théorique. 6-Procédé de commande de la force de freinage appliquée à au moins une roue d'un véhicule automobile, dans lequel le freinage est piloté par détection de différents paramètres du véhicule ainsi que des actions du conducteur en vue du déplacement ou de l'arrêt du véhicule et calcul d'une valeur de consigne de freinage, caractérisé par le fait que l'on prend en compte la masse du véhicule ainsi que la pente de la 5 chaussée sur laquelle se trouve le véhicule afin de déterminer la valeur de consigne de freinage, puis que l'on applique une correction à la valeur de consigne de freinage ainsi déterminée. 7-Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la correction appliquée est fonction du temps et de la 10 nature de l'action exercée par le conducteur. 8-Procédé de commande selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la correction appliquée tient compte du déplacement du véhicule. 9-Procédé de commande selon l'une des revendications 7 ou 8, 15 caractérisé par le fait que la correction appliquée est de la forme C=lKt o K est une constante et t le temps écoulé depuis l'action du conducteur. -Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que la correction appliquée 20 tient compte de la force longitudinale théorique exercée sur le véhicule en raison de la pente et de la valeur de consigne de la force de freinage théorique.