Brevet FR2846620A1 — publié le 20040507

Système et procédé de commande de la force de freinage d'un véhicule automobile. La présente invention a pour objet un système de commande de 5 la force de freinage appliquée aux roues d'un véhicule automobile par un dispositif de freinage pilotable, ainsi qu'un procédé de commande de cette force de freinage. On développe à l'heure actuelle des véhicules automobiles comportant un dispositif de freinage pilotable dont la commande peut 10 être découplée, c'est-à-dire sans lien mécanique entre la pédale de frein sur laquelle agit le conducteur du véhicule et l'organe de freinage proprement dit. Dans les véhicules de ce type, on prévoit généralement un actionneur de freinage sur chacune des roues du véhicule. Cet 15 actionneur de freinage peut être à commande électromécanique (technologie EMB, ElectroMechanical Braking), à commande hydraulique (technologie EJIB, ElectroHydrolical Braking), ou encore à commande numérique par programmation (technologie ESP, Electronic Stability Program). La position de la pédale de frein peut 20 être détectée par un capteur de position. De la même manière, l'effort exercé par le conducteur sur la pédale de frein est détecté par un capteur d'effort appliqué sur la pédale. L'ensemble des signaux provenant de différents capteurs est transmis à une unité centrale électronique qui est capable d'analyser 25 ces différents signaux et, en fonction des indications qui lui sont ainsi fournies, de déterminer la force de freinage requise ou la pression qu'il convient d'appliquer sur les différents actionneurs pour réaliser l'effort de freinage souhaité. On constate, dans les véhicules de ce type, des variations 30 rapides et fortes de la consigne d'effort de serrage ou de desserrage des actionneurs de freinage, entraînant des à-coups inconfortables pour les passagers du véhicule. L'invention a donc pour objet d'améliorer le confort du conducteur et des passagers d'un tel véhicule afin d'éviter ces à-coups inconfortables, d'une manière simple et sans nécessiter l'ajout d'éléments amortisseurs supplémentaires. Le système selon l'invention permettant la commande de la force de freinage appliquée aux roues d'un véhicule automobile par un 5 dispositif de freinage pilotable, comprend différents capteurs de paramètres du véhicule et un calculateur recevant les informations des capteurs et capable de calculer une valeur de consigne de freinage pour le dispositif de freinage, en fonction d'une action de commande en provenance du conducteur du véhicule et/ou en provenance d'un 10 dispositif d'assistance automatique à la conduite. Le calculateur est adapté pour modifier la vitesse d'évolution de la valeur de consigne de freinage selon la situation de conduite détectée par les capteurs de paramètres précités. De cette manière, la force de serrage ou de desserrage exercée 15 sur chacune des roues du véhicule est progressive et le confort du conducteur et des passagers s'en trouve amélioré. De préférence, l'action de commande est détectée par un capteur d'appui sur la pédale de frein du véhicule. Dans un autre mode de réalisation, l'action de commande est un 20 signal issu d'un dispositif automatique externe d'assistance à la conduite tel qu'un système d'assistance au démarrage en côte, un dispositif automatique de régulation de vitesse ou un dispositif automatique de régulation de distance. L'action de commande peut également être une combinaison 25 d'un signal issu d'un capteur d'appui sur la pédale de frein du véhicule et d'un signal issu d'un dispositif externe d'assistance à la conduite tel qu'un système d'assistance au démarrage en côte, un dispositif automatique de régulation de vitesse ou un dispositif automatique de régulation de distance. Dans un mode de réalisation avantageux, les capteurs de paramètres précités sont capables de détecter une situation de freinage d'urgence, le calculateur étant capable, dans ce cas, de calculer une valeur de consigne de freinage dont la vitesse d'évolution n'est pas modifiée. L'application de la force de freinage se fait donc à la vitesse maximale dans une telle situation d'urgence. La sécurité du freinage du véhicule est ainsi assurée malgré le système de limitation de la vitesse d'évolution de la force de freinage. De préférence, le calculateur est capable de mémoriser 5 différentes valeurs maximales et minimales pour la vitesse d'évolution de la valeur de consigne de freinage et de choisir parmi ces valeurs mémorisées celles qui sont appropriées à la situation de conduite instantanée et/ou à la nature de l'action de commande. Les vitesses maximales, éventuellement modifiées en fonction 10 de la situation de conduite, peuvent être différentes pour le serrage et pour le desserrage des organes de freinage. Le procédé de commande selon l'invention, de la force de freinage appliquée aux roues d'un véhicule automobile par un dispositif de freinage pilotable consiste à calculer une valeur de 15 consigne de freinage pour le dispositif de freinage, en fonction d'une action de commande en provenance du conducteur du véhicule ou en provenance d'un dispositif d'assistance automatique à la conduite, à détecter la situation de conduite du véhicule et à modifier la vitesse d'évolution de la valeur de consigne de freinage selon la situation de 20 conduite. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un exemple de réalisation décrit ci-après, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement un véhicule automobile 25 équipé d'un dispositif de freinage pilotable; - la figure 2 est un schéma des principaux éléments d'un système de commande de l'invention; - la figure 3 montre un exemple de réalisation d'un dispositif de limitation de la vitesse d'évolution de la consigne de freinage, 30 selon l'invention; et la figure 4 montre différentes courbes mettant en évidence la limitation de la vitesse de serrage et de desserrage, dans le cadre de l'invention. La figure 1 illustre, à titre d'exemple, un véhicule référencé 1 comportant quatre roues 2, chacune équipée d'un actionneur de freinage 3. Ces actionneurs peuvent être de tout type utilisé habituellement, par exemple du type électromécanique, électro5 hydraulique ou à commande numérique. Chaque actionneur de freinage 3 reçoit un signal par une connexion 4 en provenance d'une unité centrale de calcul 5 dont est muni le véhicule 1 et qui peut gérer non seulement le freinage du véhicule, mais encore d'autres fonctions nécessaires à la marche du véhicule. La pédale de frein 6 du véhicule est équipée d'un capteur 7 capable de détecter la position de ladite pédale, ainsi qu'éventuellement l'effort appliqué par le conducteur du véhicule sur la pédale 6. Le signal émis par le capteur 7 est transmis à l'unité centrale 5 par la connexion 8. Dans un véhicule du type illustré sur la figure 1, le freinage est piloté par l'unité centrale de calcul 5 sans lien mécanique entre la pédale de frein 6 et les différents organes de freinage agissant sur chacune des roues 2. Le freinage est réalisé par le pilotage des quatre actionneurs 3 commandés par l'unité centrale de calcul 5. Les différentes valeurs de consigne pour les forces de serrage ou de desserrage qui doivent être appliquées par les différents actionneurs 3 proviennent, soit du conducteur par l'intermédiaire du capteur 7 qui détermine l'état de la pédale de frein 6, soit encore d'évènements extérieurs liés à la conduite du véhicule. Par exemple, le 25 véhicule peut être équipé d'un système d'aide au démarrage en côte ou d'un système de maintien électronique de la stabilité (ESP, Electronic Stability Program) qui peut être géré par l'unité centrale de calcul 5 ou une unité de calcul dédiée à cette fonction spécifique. Les valeurs de consigne peuvent alors provenir d'un tel système externe d'assistance 30 à la conduite et remplacer ou se combiner avec les valeurs de consigne provenant des souhaits du conducteur exprimés par l'action exercée sur la pédale de frein. A titre d'exemple complémentaire d'une consigne de freinage provenant d'un système extérieur d'assistance à la conduite, on peut citer un système de freinage automatique lié à un dispositif numérique de commande de conduite, connu sous l'appellation " ACC " (Adaptative Cruise Control). L'ensemble des actions qui parviennent ainsi sous forme de 5 signaux à l'unité centrale de calcul 5 se traduit, après traitement, par une valeur de consigne de la force de serrage ou de desserrage qu'il convient d'appliquer par l'intermédiaire des différents actionneurs 3 sur chacune des quatre roues 2. Le schéma de la figure 2 illustre les principaux éléments d'un 10 système selon l'invention. Sur la figure 2, le signal provenant de la force ou de la pression exercée par le conducteur sur la pédale de frein 6 se retrouve à l'entrée 8 d'un bloc de calcul 9 faisant partie de l'unité centrale de calcul 5. Le bloc de calcul 9 est capable de déterminer la valeur de 15 consigne de la force de serrage ou de desserrage en fonction des signaux d'entrée reçus. Les forces ou pressions extérieures correspondant aux actions automatiques mentionnées précédemment (valeurs de consigne en provenance d'un système d'aide au démarrage en côte, d'un système de 20 commande automatique de conduite, d'un système électronique de maintien de la stabilité, etc.), fournissent différents signaux qui sont amenés à l'entrée 10 du bloc de calcul 9. On comprendra que cette entrée 10 peut, en réalité, être constituée d'une multitude d'entrées en provenance de divers systèmes électroniques externes. Les signaux de sortie 11, provenant du bloc de calcul 9, représentent les différentes forces ou pressions de serrage qu'il convient d'appliquer à chacun des actionneurs 3 des quatre roues 2 du véhicule, compte tenu des signaux d'entrée 8 et 10 reçus. Ces signaux 11 sont amenés à un dispositif limiteur 12 qui 30 reçoit également, par la connexion 13, des signaux correspondant à la situation de conduite du véhicule qui est détectée par différents capteurs schématisés par le bloc 14. La situation de conduite du véhicule peut par exemple être un état de démarrage, une vitesse faible du véhicule, une conduite avec un régulateur de conduite, une conduite avec un régulateur de distance entre véhicules, etc. Les différents capteurs 14 de cette situation de conduite fournissent ainsi des informations au dispositif limiteur 12, afin de lui permettre de tenir compte de la situation de conduite réelle du véhicule. Si la situation de conduite le permet, la vitesse de variation de la force ou de la pression de serrage appliquée aux différents actionneurs est alors limitée par le dispositif limiteur 12, de façon à assurer un meilleur confort au conducteur et aux passagers du véhicule. Les signaux de sortie 15 correspondant à des forces ou 10 pressions de serrage dont la variation dans le temps a été limitée par le dispositif limiteur 12, sont alors appliqués aux différents actionneurs 3 du véhicule 1 schématisé par un bloc sur la figure 2. Lorsque les différents capteurs 14 de la situation de conduite déterminent une situation de conduite nécessitant un freinage 15 d'urgence, le dispositif limiteur 12 ne procède à aucune limitation de la vitesse de variation de la force ou de la pression de serrage, de sorte que, dans ce cas, la vitesse d'application de la force ou de la pression de serrage est maximale, de façon à assurer la sécurité de la conduite. Les limites imposées par le dispositif limiteur 12 et 20 mémorisées dans l'unité de calcul 5, pour les vitesses de variation des forces de pression de serrage ou de desserrage, peuvent être différentes selon le système automatique d'assistance à la conduite en service à un moment donné et selon la situation de conduite du véhicule déterminée par les différents capteurs 14. L'invention peut s'appliquer à tout véhicule, quel que soit le système d'assistance à la conduite utilisé, tels que par exemple - un système de maintien électronique de la stabilité, du type ESP (Electronic Stability Program), - un système de contrôle automatique de conduite, du type ACC 30 (Adaptative Cruise Control), - un système d'assistance au démarrage en côte, etc. La figure 3 illustre, de manière plus précise, un exemple de réalisation du dispositif limiteur 12 représenté schématiquement sur la figure 2. Comme représenté dans cet exemple, la valeur de consigne de la force ou de la pression de serrage, référencée 11, est amenée à la première entrée d'un comparateur 16 qui reçoit également sur une deuxième entrée, par la connexion 17, la valeur de la force ou pression limitée 15, après que celle-ci ait subi une temporisation en traversant le bloc de temporisation 18. L'ensemble du dispositif calcule en permanence les valeurs limitées 15 avec une fréquence d'échantillonnage déterminée. La valeur de consigne 11, qui est amenée sur la première entrée du comparateur 16, est donc par exemple la valeur n, tandis que la valeur 10 de la force ou pression limitée 15 correspond, après temporisation, à la valeur de consigne de rang n-i. Le signal de sortie du comparateur 16 est amené par la connexion 19 à un bloc 20 de détermination du signe de l'écart entre les valeurs de rang n et de rang n-i. On comprend que, si l'écart est 15 positif, on se trouve dans le cadre du serrage des freins, la valeur de consigne de serrage augmentant. Au contraire, si le signe de l'écart est négatif, il s'agit d'une opération de desserrage, la valeur de consigne étant en cours de diminution. La sortie du bloc 20 émet un signal qui est amené par la 20 connexion 21 à un bloc bascule 22, qui reçoit également deux valeurs limites prédéterminées et mémorisées dans l'unité de calcul 5, à savoir une limite " positive " 23 et une limite " négative " 24. Le signal de sortie du bloc bascule 22 correspond donc à la valeur de l'une de ces limites 23 ou 24, selon le signe (positif ou négatif) de l'écart, 25 déterminé dans le bloc 20. La valeur de sortie du bloc 22 est amenée, d'une part, au comparateur 25 par la connexion 26 et, d'autre part, à l'additionneur 27 par la connexion 28. Le comparateur 25 reçoit également, par la connexion 29, le signal de sortie du bloc 30 qui détermine la valeur absolue de la consigne de force ou de pression 30 matérialisée par le signal de sortie du comparateur 16. Le bloc comparateur 25 peut donc déterminer si la valeur absolue de la consigne déterminée dans le bloc 30, est inférieure ou supérieure à la variation de la pente correspondant à l'une des limites 23 ou 24 fournies par le bloc 22. La sortie du temporisateur 18, qui correspond à la valeur limitée 15 de rang n-1 de la force ou de la pression de serrage, est également amenée par la connexion 31 sur l'additionneur 27. A la sortie de l'additionneur 27, le signal véhiculé par la connexion 32 5 correspond donc à la nouvelle consigne de force ou de pression de serrage, de rang n, avec une vitesse de variation limitée correspondant à l'une des limites 23 ou 24. Ce signal est amené au bloc de séparation 33 qui est capable de choisir entre cette valeur modifiée et la valeur de consigne non modifiée correspondant à l'entrée 11 qui est fournie 10 directement au bloc 33 par la connexion 34. Le choix est effectué par le bloc 33 en fonction du signal reçu en provenance du bloc de comparaison 25 par la connexion 35. On comprendra, bien entendu, que d'autres moyens pourraient être utilisés pour effectuer la limitation de la vitesse de variation de la 15 force ou de la pression de serrage ou de desserrage, selon l'invention. En particulier, la limitation pourrait être progressive au lieu d'être réalisée sous la forme de valeurs fixes prédéterminées. La figure 4 illustre une courbe de variation de la force de serrage F, exprimée en Newton (N), en fonction du temps t, exprimé en 20 secondes. Sur la figure 4, on a représenté une opération de serrage suivie immédiatement d'une opération de desserrage. Les courbes en pointillés correspondent à la valeur de consigne qui est fournie, soit par le conducteur du véhicule, soit par un dispositif externe. A partir 25 de 10 secondes, qui est le temps d'attente d'actionnement, la consigne de force de serrage représentée par la courbe en pointillés 36 augmente. On supposera, à titre d'exemple, que le véhicule se trouve à l'arrêt en côte et qu'il est équipé d'un dispositif automatique 30 d'assistance au démarrage en côte. On sait que ce système automatique permet d'aider le conducteur à démarrer en libérant les freins progressivement en fonction du couple-moteur transmis aux roues. Cette situation de conduite peut être aisément détectée par des capteurs appropriés, car le véhicule est arrêté (sa vitesse est nulle) et il est maintenu dans la pente par une force de serrage qui peut être un frein de parking ou le frein de service. Lorsque la volonté de démarrer du conducteur a été détectée, le système automatique d'assistance retranche la force transmise à la roue de la force s'appliquant sur le 5 véhicule et due à la pente. Il en résulte un équilibre des forces de maintien jusqu'au démarrage du véhicule sous la forme Fserrage=FFperte-Froue o - Froue est la force longitudinale motrice, - Fpente est la force longitudinale exercée par la pente sur le véhicule, et - Fserrage est la force longitudinale demandée au système de freinage du véhicule. Si le conducteur débraye brusquement, la force de serrage 15 augmente brutalement, générant ainsi une consigne de freinage brutale dans le dispositif automatique d'assistance au démarrage en côte. A l'inverse, lors du démarrage, la force moteur transmise à la roue dépend de la position de la pédale d'embrayage du véhicule et du rapport de transmission engagé. Lorsque le conducteur embraye, la 20 force longitudinale motrice ou Fr0ue augmente brutalement et la force de serrage F serrage diminue jusqu'à s'annuler. Là encore, la consigne de desserrage peut être extrêmement brutale, étant donné qu'elle est issue d'une consigne automatique qui dépend directement de la vitesse d'enfoncement de la pédale d'embrayage par le conducteur. Il en résulte des situations très inconfortables pour le conducteur et les passagers du véhicule, le serrage ou le desserrage des freins qui se fait très rapidement provoquant des à-coups importants. Le système selon l'invention permet de remplacer la courbe 36 30 de variation brutale de la force de serrage représentée en tirets sur la figure 4 par une droite 37 de pente constante prédéterminée qui correspond à la valeur positive 23 de la figure 3, et ce, jusqu'à environ 15 secondes, dans l'exemple illustré. A partir de ce moment, en effet, la variation de la valeur de consigne de la force de serrage devient inférieure à la limite prédéterminée, de sorte que le système adopte alors la valeur de consigne d'entrée sans modification, selon la portion de courbe 38. A partir du temps t=20 secondes, on a illustré sur la figure 4 5 une opération inverse de desserrage. Dans les mêmes conditions, la consigne de desserrage fournie à l'entrée du système varie de manière brutale, comme cela est illustré par la courbe en tirets 39. Selon l'invention, le système remplace cette courbe par la droite 40 de pente négative constante qui correspond à la valeur négative 24 de la figure 10 3, et ce jusqu'au moment o la variation de la valeur de consigne est suffisamment faible pour qu'elle puisse être adoptée sans modification, ce qui correspond à la portion de courbe en traits pleins 41. Dans l'exemple qui vient d'être expliqué, correspondant à un 15 démarrage en côte du véhicule, on comprend que le véhicule étant à vitesse quasi nulle, il n'y a aucun compromis à faire en matière de limitation des valeurs de consigne, compte tenu des impératifs de sécurité. Dans une autre situation, par exemple en cas de conduite à 20 vitesse normale, que le véhicule soit équipé ou non d'un système d'assistance électronique complémentaire, il peut être au contraire nécessaire de tenir compte d'une situation d'urgence pour appliquer une force ou une pression de serrage très rapidement. Dans ce cas, cette situation d'urgence, qui est détectée par l'un des capteurs 14, 25 illustré sur la figure 2, entraîne un signal qui est interprété par le dispositif limiteur 12, de façon à en court-circuiter le fonctionnement et à adopter la valeur de consigne provenant directement de l'entrée 11, illustrée sur la figure 2, sans qu'il y ait lieu de procéder à une limitation de variation. La présente invention permet ainsi, par des moyens simples et sans adjonction d'éléments amortisseurs complémentaires, d'améliorer considérablement le confort d'un véhicule équipé d'un dispositif de freinage pilotable. il REVENDICATIONS 1-Système de commande de la force de freinage appliquée aux roues d'un véhicule automobile par un dispositif de freinage pilotable, comprenant différents capteurs (14) de paramètres du véhicule et un 5 calculateur (5) recevant les informations des capteurs et capable de calculer une valeur de consigne de freinage pour le dispositif de freinage, en fonction d'une action de commande en provenance du conducteur du véhicule (8) et/ou en provenance d'un dispositif d'assistance automatique à la conduite (10), caractérisé par le fait que 10 le calculateur est adapté pour modifier la vitesse d'évolution de la valeur de consigne de freinage selon la situation de conduite détectée par les capteurs de paramètres précités. 2-Système de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'action de commande est détectée par un capteur (7) 15 d'appui sur la pédale de frein du véhicule. 3-Système de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'action de commande est un signal issu d'un système d'assistance au démarrage en côte, d'un dispositif automatique de régulation de vitesse ou d'un dispositif automatique de régulation de 20 distance. 4-Système de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'action de commande est une combinaison d'un signal issu d'un capteur d'appui sur la pédale de frein du véhicule et d'un signal issu d'un système d'assistance au démarrage en côte, d'un 25 dispositif automatique de régulation de vitesse ou d'un dispositif automatique de régulation de distance. -Système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les capteurs de paramètres précités sont capables de détecter une situation de freinage 30 d'urgence, le calculateur étant capable, dans ce cas, de calculer une valeur de consigne de freinage dont la vitesse d'évolution n'est pas modifiée. 6-Système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le calculateur est capable de mémoriser différentes valeurs maximales et minimales (23, 24) pour la vitesse d'évolution de la valeur de consigne de 5 freinage et de choisir parmi ces valeurs mémorisées celles qui sont appropriées à la situation de conduite instantanée etiou à la nature de l'action de commande. 7-Procédé de commande de la force de freinage appliquée aux roues d'un véhicule automobile par un dispositif de freinage pilotable 10 dans lequel on calcule une valeur de consigne de freinage pour le dispositif de freinage, en fonction d'une action de commande en provenance du conducteur du véhicule ou en provenance d'un dispositif d'assistance automatique à la conduite, caractérisé par le fait qu'on détecte la situation de conduite du véhicule et qu'on 15 modifie la vitesse d'évolution de la valeur de consigne de freinage selon la situation de conduite.