Brevet FR2850070A1 — publié le 20040723

Boîtier de distribution d'énergie électrique pour système de freinage de véhicule automobile et système de contrôle du fonctionnement d'un système de freinage pourvu d'un tel boîtier de distribution. ! L'invention concerne le domaine de l'alimentation de charges électriques embarquées à bord d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne un boîtier de 10 distribution d'énergie électrique pour un système de freinage de véhicule automobile, ainsi qu'un système de contrôle du fonctionnement d'un système de freinage d'un véhicule automobile pourvu d'un tel boîtier. Certains véhicules automobiles sont pourvus de systèmes de 15 freinage électriques. De tels systèmes de freinage utilisent un boîtier de distribution permettant l'alimentation des différentes charges du système de freinage selon deux niveaux de tension prédéterminés en fonction des exigences de chacune des charges. Le but d'un tel boîtier de distribution est de rendre l'alimentation des charges redondante de 20 manière à permettre de conserver la fonction de freinage, même en cas de défaut d'alimentation. A cet effet, les boîtiers de distribution équipant les systèmes de freinage électriques sont pourvus de moyens de diagnostic permettant de contrôler le niveau de courant consommé par chaque charge pour 25 détecter les défauts d'alimentation de ces charges. Ces moyens de diagnostic sont mis en oeuvre lors du démarrage du véhicule afin de contrôler le bon fonctionnement du système de freinage avant toute sollicitation. Cependant, il n'est pas prévu de poursuivre le diagnostic lors 30 du roulage du véhicule et, en particulier, avant chaque sollicitation du système de freinage. Le but de l'invention est donc de pallier cet inconvénient et de fournir un boîtier de distribution d'énergie électrique pour système de freinage de véhicule permettant de mettre en oeuvre une phase de diagnostic de l'alimentation des moyens de freinage avant chaque sollicitation de ces derniers, lors du roulage du véhicule. Ainsi, selon l'invention, il est proposé un boîtier de distribution d'énergie électrique pour système de freinage de véhicule automobile comprenant un ensemble d'entrées destinées à être raccordées à des moyens d'alimentation en énergie électrique et un 10 ensemble de sorties destinées à être raccordées à des charges du système de freinage et des moyens de diagnostic interposés entre les entrées et les sorties et adaptés pour détecter des défauts d'alimentation des charges. Ce boîtier de distribution comporte en outre des moyens pour 15 déterminer l'intention d'un conducteur du véhicule automobile de freiner pour mettre en oeuvre les moyens de diagnostic. Le contrôle du bon fonctionnement de l'alimentation des principaux éléments fonctionnels du système de freinage, avant chaque sollicitation de ces éléments, permet de mettre en oeuvre des 20 procédures de sécurité en cas de dysfonctionnement détecté lors de l'actionnement des moyens de freinage. Selon un mode de réalisation du boîtier de distribution selon l'invention, il comporte en outre des moyens pour l'isolement de parties d'un réseau d'alimentation des charges en cas de 25 dysfonctionnement de ces parties de réseau. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de diagnostic comportent des moyens de mesure du courant consommé par les charges électriques et des moyens de comparaison du courant consommé avec au moins une valeur de seuil de détection de dysfonctionnement. Les moyens de mesure comportent par exemple des moyens de mesure du courant consommé par les actionneurs de freinage du système de freinage. Dans un mode de réalisation particulier, les moyens de diagnostic sont des moyens de diagnostic aptes à diagnostiquer indépendamment chaque ligne d'alimentation des charges. Dans un autre mode de réalisation, le boîtier de distribution 10 comporte en outre un ensemble d'entrées additionnelles adaptées pour recevoir des signaux issus des moyens de freinage du véhicule traduisant un actionnement desdits moyens de freinage. Avantageusement, on prévoit en outre des moyens de raccordement à un bus d'informations électroniques (CAN) d'un 15 réseau de bord du véhicule véhiculant lesdits signaux. L'invention a également pour objet un système de contrôle du fonctionnement d'un système de freinage de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier de distribution tel que défini ci-dessus. Avantageusement, ce système de contrôle comporte en outre une batterie de secours destinée à être sélectivement raccordée à des parties d'un réseau d'alimentation des charges en cas de dysfonctionnement de ces parties de réseau. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention 25 apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: -la figure 1 est un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un boîtier de distribution conforme à l'invention; -la figure 2 illustre un mode de réalisation du boîtier de la figure 1 utilisant une batterie de secours; et -la figure 3 illustre un autre mode de réalisation d'un boîtier de distribution conforme à l'invention dépourvu de telle batterie de secours. Sur la figure 1, on a représenté un schéma de principe d'un boîtier de distribution d'énergie électrique conforme à l'invention, désigné par la référence numérique générale 10. Dans l'exemple de réalisation considéré, ce boîtier de 10 distribution 10 est destiné à assurer l'alimentation de charges électriques d'un système de freinage d'un véhicule automobile, en fournissant deux niveaux de tension, en l'espèce de 14 volts et de 42 volts à ces charges, en fonction de leur exigence en matière de consommation. Ainsi, le boîtier 10 comporte un ensemble d'entrées El, ...., EJ, par lesquelles le boîtier 10 est alimenté en courant, et un ensemble de sorties Si, ..., SJ, par lesquelles le boîtier 10 est raccordé aux charges à alimenter et fournit deux niveaux d'alimentation respectifs à ces charges. Par exemple, les entrées El, .... EJ sont raccordées à des composants d'un réseau de bord d'alimentation du véhicule en tension de 42 volts, par exemple un alternateur associé un convertisseur continu-continu, ou une source d'alimentation en énergie électrique de secours, . En ce qui concerne les sorties Si, ..., SJ, celles-ci sont raccordées à tous les éléments fonctionnels du système de freinage devant être alimentés, en particulier les actionneurs de frein, des capteurs, des dispositifs de commande, .... Par ailleurs, le boîtier 10 est pourvu d'un ensemble d'entrées additionnelles Il, 12 et 13 recevant des signaux traduisant l'intention du conducteur du véhicule de procéder à un freinage. En particulier, une première entrée Il reçoit un signal booléen 5 Comfrein représentatif de l'actionnement de la pédale de frein du véhicule. Par exemple, ce signal est à un niveau bas en l'absence d'actionnement de la pédale de frein et est à un niveau 1 dans le cas contraire. Une deuxième entrée 12 permet le raccordement du boîtier 10 à 10 un bus d'information électronique (CAN), par lequel des signaux véhiculant des informations provenant de capteurs de pression et de forces équipant la pédale de frein du véhicule sont fournis au boîtier 10. Enfin, une troisième entrée 13 transmet au boîtier 10 un signal 15 Cdepark, traduisant l'actionnement d'un frein de parking du véhicule. Par ailleurs, le boîtier de distribution 10 est équipé de moyens de diagnostic permettant de diagnostiquer les défauts d'alimentation des charges et, en particulier, tout dysfonctionnement dans des lignes d'alimentation raccordées aux sorties Si, ..., SJ. Ces moyens de détection sont constitués, par exemple, par des moyens de mesure du courant consommé par chacune des charges équipant chacune des lignes d'alimentation et par des moyens de comparaison assurant une comparaison du courant consommé par les charges avec une ou plusieurs valeurs de seuil de détection de 25 dysfonctionnement. On notera que les comparaisons effectuées dépendent de l'architecture du système de freinage employé. En effet, par exemple, dans une architecture dans laquelle les actionneurs sont alimentés en diagonale, pour lesquels une ligne d'alimentation raccordée à l'une des sorties alimente les actionneurs des freins avant-droit et arrière-gauche du véhicule et une ligne d'alimentation raccordée à une autre sortie alimente les actionneurs avant-gauche et arrière-droit, la comparaison peut porter sur la consommation des deux lignes entre-elles, qui devraient, en l'absence de dysfonctionnement, être proches. Comme indiqué précédemment, afin d'augmenter la précision du diagnostic, par exemple en corrélant la consommation des actionneurs avec la force de freinage, les informations provenant des capteurs de pression et de forces installées sur la pédale de frein, et 10 qui sont reçues au niveau de l'entrée 12, sont utilisées pour faire varier en conséquence les valeurs de seuil utilisées, en fonction de la sollicitation des moyens de freinage. On notera que les moyens de diagnostic, ainsi que les moyens permettant de fournir des niveaux de courant appropriés sur les sorties 15 Sl, ..., SJ, sont constitués par des moyens de type classique, à la portée d'un homme du métier. Ils ne seront donc pas décrits en détail par la suite. On notera néanmoins que, conformément à l'invention, les moyens de diagnostic sont mis en oeuvre dès que les données 20 véhiculées et reçues au niveau des entrées Il, 12 et 13 traduisent le désir du conducteur d'actionner son système de freinage. En effet, lorsque, par exemple, la pédale de frein ou la commande de frein de parking est activée, le boîtier de distribution procède à la mesure du courant consommé, en particulier par les actionneurs de freinage, et 25 procède à une comparaison du courant mesuré avec les valeurs de seuil mentionnées précédemment, afin de détecter et d'identifier un dysfonctionnement. Le boîtier de distribution 10 n'utilise que très peu d'informations provenant de l'extérieur du système de freinage et est dès lors en mesure de procéder au diagnostic du système de freinage, même lorsque le véhicule fonctionne selon des modes de fonctionnement dégradé ou à l'arrêt. En effet, par exemple, lorsque le véhicule est à l'arrêt et 5 qu'une demande de verrouillage du frein de parking est formulée par le conducteur, soit par action sur une commande au niveau de la planche de bord, soit par un appui sur la pédale de frein, cette information est fournie au boîtier de distribution 10 par l'intermédiaire de l'entrée 13. Le boîtier de distribution mesure alors le courant consommé par les 10 actionneurs de freinage et, si celui-ci est trop faible, traduisant dès lors un serrage non complet des freins, avertit le conducteur d'un défaut dans l'immobilisation de son véhicule. Ainsi, contrairement à l'état de la technique dans lequel le diagnostic s'effectue au démarrage, le conducteur est averti du risque 15 de déplacement de son véhicule avant même d'avoir procédé à l'actionnement complet du frein de parking. En se référant aux figures 2 et 3, on va maintenant décrire deux modes de réalisation différents du boîtier de distribution 10. Sur ces figures 2 et 3, sur lesquelles on a représenté un mode 20 de réalisation à deux sorties S1 et S2, on reconnaît les moyens d'alimentation du boîtier en tension, à savoir un convertisseur continucontinu 12, raccordé à la sortie d'une batterie d'alimentation 14 de 12 volts, destinée à l'alimentation de charges sur un réseau sous une tension de 14 volts, un alternateur 16 et une batterie 18 de 36 volts 25 destinés conjointement à l'alimentation de charges sur un réseau de 42 volts. La batterie 18 de 36 volts est directement raccordée au réseau de 42 volts. De manière analogue, la batterie de 12 volts est directement raccordée au réseau de 14 volts. Il sera compris que les valeurs 14 et 36 volts sont des valeurs nominales du réseau, la tension pouvant varier. A titre d'exemple, sur le réseau 42 volts, la plage de variation peut être de 30 à 48 volts, avec une phase de démarrage aux environs de 20 volts. Comme on le voit sur cette figure, des moyens de commutation, tels que C, sont utilisés pour isoler une portion du réseau d'alimentation du système de freinage incriminé et, en particulier, isoler une ligne d'alimentation défectueuse et pallier, en conséquence, le dysfonctionnement détecté. Pour ce faire, le boîtier 10 est en outre pourvu d'une batterie d'alimentation de secours 22 délivrant une tension, par exemple de 36 volts, raccordée à l'une des entrées du boîtier 10. La tension délivrée par cette batterie de secours 22 peut être sélectivement fournie à l'une des sorties Sl et S2 sous l'action des moyens de commutation C, en 15 fonction de la nature du défaut détecté. Une telle batterie 22 ne doit servir que de manière exceptionnelle. Elle est maintenue chargée en permanence et son état de charge est contrôlé en permanence. Le boîtier de distribution 10 gère la commutation sur cette réserve d'énergie en cas de défaillance 20 dans le réseau d'alimentation, tel qu'un court-circuit, sur l'une des lignes d'entrée. Dans ce cas, l'arrêt du véhicule peut être assuré par la réserve d'énergie de secours fournie par la batterie additionnelle 22. Au contraire, en cas de court-circuit dans l'une des sorties Sl et S2, le boîtier de distribution 10 permet d'isoler cette ligne afin que le court25 circuit ne perturbe pas le reste du réseau, par exemple, dans le cas o l'alimentation se fait en diagonale, la diagonale non défectueuse. Ainsi, la disponibilité du freinage est maintenue et le véhicule peut être amené à l'arrêt avec les actionneurs restants disponibles. Avec une telle architecture, les mesures de courant au niveau des commutateurs C sont analysées avec les demandes de freinage pour déterminer s'il existe un défaut à un endroit du système de freinage. On notera que ces mesures de courant servent également à d'autres 5 fins, tels que la protection contre les courts-circuits et pour la gestion des réserves d'énergie, par exemple. En se référant maintenant à la figure 3, dans le cas o le réseau d'alimentation comporte au moins deux réserves d'énergie surveillées en permanence, il est possible de se passer de la batterie de secours. 10 La redondance dans l'alimentation est alors fournie par les sources d'alimentation disponibles, à savoir, d'une part, l'alternateur 16 et la batterie d'alimentation 18, et, d'autre part, le convertisseur 12 associé à sa batterie 14. Des commutateurs, non représentés, sont placés sur chaque diagonale. Dans ce cas, il convient de veiller au 15 dimensionnement des réserves d'énergie disponibles afin de pouvoir fournir une énergie nécessaire à un nombre défini de freinages, par exemple au nombre de huit freinages nominaux et un freinage de secours. Il convient également de surveiller le fonctionnement du 20 convertisseur 12 en mode d'élévation de tension, du 14 volts vers le 42 volts. Dans ce cas, le convertisseur doit pouvoir fonctionner sans avoir sa sortie ni reliée à la batterie de réserve 18 de 36 volts, ni à l'alternateur 42. De plus, il doit être dimensionné pour pouvoir, au moins, fournir la puissance nécessaire aux actionneurs de freinage du 25 véhicule. Comme indiqué précédemment, avec une telle architecture, les mesures de courant au niveau des commutateurs C sont analysées conjointement avec les demandes de freinage pour déterminer s'il existe un dysfonctionnement à un endroit du système. Ces mesures de courant servent également pour d'autres buts, tels que la protection contre les courts-circuits, et pour la gestion des réserves d'énergie. On notera que le boîtier de distribution qui vient d'être décrit permet d'effectuer un diagnostic d'un système de freinage, à la fois au démarrage du véhicule et à la fois en cours de roulage. A partir de la connaissance d'une sollicitation du système de freinage, l'origine d'un éventuel défaut peut être rapidement repérée et les actions correctrices peuvent être appliquées rapidement. En outre, le boîtier de distribution selon l'invention permet de 10 conserver une indépendance complète des diagonales de freinage dans des architectures utilisant des actionneurs alimentés par diagonale. REVENDICATIONS 1. Boîtier de distribution d'énergie électrique pour système de freinage de véhicule automobile, comprenant un ensemble d'entrées (El, ..., EJ) destinées à être raccordées à des moyens d'alimentation 5 en énergie électrique et un ensemble de sorties (SI, ..., SJ) destinées à être raccordées à des charges du système de freinage et des moyens de diagnostic interposés entre les entrées et les sorties et adaptés pour détecter des défauts d'alimentation des charges, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (Il, 12, 13) pour déterminer l'intention 10 d'un conducteur du véhicule automobile de freiner pour mettre en oeuvre les moyens de diagnostic. 2. Boîtier de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (C) pour l'isolement de parties d'un réseau d'alimentation des charges en cas de dysfonctionnement de ces 15 parties de réseau. 3. Boîtier de distribution selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de diagnostic comportent des moyens de mesure du courant consommé par les charges électriques et des moyens de comparaison du courant consommé avec au moins une 20 valeur de seuil de détection de dysfonctionnement. 4. Boîtier de distribution selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de mesure comportent des moyens de mesure du courant consommé par les actionneurs de freinage du système de freinage. 5. Boîtier de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de diagnostic sont des moyens de diagnostic aptes à diagnostiquer indépendamment chaque ligne d'alimentation des charges. 6. Boîtier de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ensemble d'entrées additionnelles (I1, 12, 13) adaptées pour recevoir des signaux issus des moyens de freinage du véhicule traduisant un actionnement desdits moyens de freinage. 7. Boîtier de distribution selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (Il, I2, I3) de raccordement à un bus d'information électronique d'un réseau de bord du véhicule véhiculant lesdits signaux. 8. Système de contrôle du fonctionnement d'un système de freinage de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Système de contrôle selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une batterie de secours destinée à être 15 sélectivement raccordée à des parties d'un réseau d'alimentation des charges en cas de dysfonctionnement de ces parties de réseau.