Brevet FR2863992A1 — publié le 20050624

Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs de freinage d'un véhicule équipé d'un moteur électrique. De plus en plus de véhicules comportent un moteur électrique alimenté soit par des batteries d'accumulateurs, soit par un groupe électrogène embarqué (véhicule hybride). De tels moteurs ont l'avantage d'être réversibles, c'est à dire qu'ils sont capables de produire de l'énergie électrique lorsqu'ils ne sont plus alimentés en courant mais qu'ils sont entraînés en rotation par le mouvement du véhicule. Ainsi, il est connu d'utiliser cette propriété pour recharger les batteries d'alimentation du moteur lorsque le conducteur relâche la pédale d'accélérateur. Le couple résistant appliqué aux roues par le moteur est alors programmé pour être variable en fonction de la vitesse du véhicule, avec une diminution progressive jusqu'à l'annulation complète lorsque la vitesse du véhicule est faible (simulation d'un frein moteur puis d'un débrayage). Le freinage est quant à lui classiquement réalisé de manière mécanique. Un inconvénient majeur de l'état actuel de la technique demeure justement dans le fait que l'appui sur la pédale de frein doit être ajusté par le conducteur pour compenser la variation du couple de freinage en fonction de la vitesse, pour obtenir une décélération constante. C'est notamment le cas pour les véhicules de masse importante (par exemple les poids lourds) qui doivent maintenir une vitesse constante dans une pente de longue distance. Un autre inconvénient de l'état actuel de la technique 30 demeure dans le fait que le freinage mécanique n'est pas immédiat et intervient brutalement. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de freinage restituant une décélération directement proportionnelle à l'appui sur la pédale de frein, en associant freinage électrique et freinage mécanique et en privilégiant la récupération d'énergie, quelle que soit la vitesse du véhicule. L'invention a donc pour objet un dispositif de freinage d'un véhicule électrique, comportant au moins un moteur électrique réversible et un dispositif de freinage mécanique, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de position de la pédale d'accélérateur, un capteur de position de la pédale de frein et un calculateur permettant de réguler le couple résistant appliqué par le moteur électrique en fonction de l'enfoncement de la pédale de frein et de l'enfoncement de la pédale d'accélération. Selon une caractéristique de l'invention, le calculateur régule le moteur électrique de manière à ce que le couple résultant de la combinaison des couples appliqués par le frein mécanique et le moteur électrique soit sensiblement linéaire et sensiblement proportionnel à l'enfoncement de la pédale de frein. Selon une autre caractéristique de l'invention, le calculateur régule le couple résistant appliqué par le moteur électrique en fonction de la vitesse du véhicule. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le couple résistant appliqué par le moteur électrique est du type proportionnel à l'enfoncement de la pédale de frein jusqu'à un certain seuil puis constant au-delà de ce seuil. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moteur électrique est alimenté par des batteries électriques et le couple résistant maximal appliqué par le moteur électrique correspond au couple nécessaire au rechargement des batteries électriques d'alimentation du moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le véhicule comporte au moins deux essieux, chacun étant entraîné par au moins un moteur électrique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte des capteurs mesurant le chargement individuellement appliqué à chaque essieu. Selon une caractéristique de l'invention, le calculateur régule individuellement le couple appliqué par chaque moteur 35 électrique de manière à répartir le freinage en fonction du chargement par essieux. Selon une caractéristique de l'invention le calculateur régule le couple appliqué par chaque moteur électrique de manière à répartir le freinage en fonction de la pression de gonflage et/ou de la température des pneumatiques. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif comporte un dissipateur d'énergie permettant de dissiper rapidement une importante puissance électrique notamment lorsque les batteries capacitaires sont totalement rechargée et que l'on se trouve en phase de freinage ou lors d'un freinage d'urgence. Un avantage du dispositif selon l'invention réside dans le fait qu'il permet d'obtenir une loi de freinage du véhicule linéaire, le freinage est ainsi proportionnel à la course de la pédale de frein. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est un diagramme illustrant le couple de 20 freinage en fonction de la course des pédales d'accélérateur et de frein, et - la figure 3 est une vue agrandie de la partie centrale du diagramme représenté sur la figure 2. La figure 1 représente de manière schématique un véhicule électrique 1 équipé d'un dispositif de freinage selon l'invention. Le véhicule 1 est propulsé par des roues 6, chacune portée par un essieu 8 et entraînée par un moteur électrique 10. Chaque moteur électrique 10 est alimenté par des batteries capacitaires 13. Le véhicule 1 comporte un système de freinage mécanique 2, par exemple réalisé par des mâchoires 2 coopérant avec un disque 7 solidaire de l'essieu 8 de roue. On entend par freinage mécanique, et par opposition au freinage électrique intervenant au niveau du moteur électrique 10, tout mode de freinage pneumatique, hydraulique ou faisant intervenir des éléments mécaniques (mâchoires, patins,...) sur les roues 6, leurs essieux 8 ou leurs supports, même lorsque ces éléments mécaniques sont commandés par un dispositif électronique ou électrique. Le système de freinage mécanique est actionné par le conducteur du véhicule au moyen d'une pédale 4 de frein. Un capteur 50 de position de la pédale 5 d'accélérateur et un capteur 40 de position de la pédale 4 de frein sont disposés de façon à mesurer la course de ces pédales. Les capteurs 40 et 50 sont reliés à un calculateur 3 qui peut modifier le couple résistant appliqué par le moteur électrique 10 en fonction de l'enfoncement de la pédale 4 de frein et de l'enfoncement de la pédale 5 d'accélération. Le véhicule 1 est également équipé d'un frein de stationnement 9, actionné par une commande 11 de frein de stationnement. Ce frein de stationnement peut indifféremment être installé sur l'un des essieux du véhicule sans interférer avec le dispositif décrit précédemment. Cependant, pour des raisons d'encombrement, le frein de stationnement sera préférentiellement disposé sur un essieu non équipé du dispositif de freinage selon l'invention. Une variante de réalisation, lorsque le véhicule comporte plusieurs essieux, entraîné chacun par au moins un moteur électrique 10, consiste à équiper chaque essieu 8 d'un capteur de chargement 12 afin de connaître le chargement par essieu. Ainsi, le calculateur 3 peut réguler le couple appliqué par chaque moteur 10 en fonction du chargement par essieu 8. On pourra dimensionner le frein mécanique de sorte à ce qu'il assure à lui tout seul le freinage du véhicule en cas de défaillance du frein électrique. On pourra également munir le dispositif d'un dissipateur d'énergie 14 (par exemple une résistance électrique) permettant de dissiper rapidement une importante puissance électrique. Un tel dissipateur permet notamment de dissiper l'énergie électrique lorsque les batteries capacitaires 13 sont totalement rechargée et que l'on se trouve en phase de freinage. Ce dissipateur 14 peut également être utilisé lors d'un freinage d'urgence (par exemple lorsque la pédale de frein est brutalement et totalement enfoncée), lorsque l'on a besoin de générer un important couple électrique de freinage. Cet exemple de réalisation de l'invention illustre un mode préféré de réalisation mais d'autres modes de réalisation demeurent envisageables. On pourra par exemple réaliser l'invention sur un véhicule comporte un unique moteur électrique pour tous les essieux, un moteur électrique pour chaque roue, un moteur électrique pour chaque essieu ou pour plusieurs essieux. Ce dispositif s'applique quel que soit le nombre d'essieux du véhicule. Le calculateur 3 peut également être programmé afin de réguler le freinage électrique en fonction de la vitesse du véhicule, de la pression de gonflage des pneumatiques, de la température des pneumatiques, du blocage des roues, ou de tout autre paramètre susceptible d'influencer le comportement du véhicule en phase de freinage. Les figures 2 et 3 représentent un diagramme des lois de freinage en fonction de la course des pédales d'accélérateur et de frein. Sur ces figures, la courbe 20 correspond au couple appliqué par le frein mécanique 2 en fonction de la course de la pédale de frein 40. La courbe 100 correspond au couple appliqué par le moteur 10, pour une vitesse donnée et en fonction de la course de la pédale d'accélération (pour la partie négative de l'axe des abscisses) ou de la pédale de frein de frein 40 (pour la partie positive de l'axe des abscisses), et la courbe 120 est la résultante des deux couples en fonction de la course de la pédale de frein 40. Le dispositif de freinage mécanique 2 n'applique pas un couple linéaire à la roue 6 mais un couple qui se décompose en trois temps: dans un premier temps A correspondant à un relâchement de la pédale d'accélérateur, le moteur électrique 10 cesse d'entraîner les roues et exerce un faible couple de freinage correspondant au frein moteur lorsque la vitesse de rotation du moteur est inférieure à la vitesse de rotation des roues; dans un second temps B correspondant à un enfoncement nul de la pédale d'accélérateur et à une faible course de la pédale de frein 4, le frein mécanique 2 est quasiment inopérant, le couple de frein mécanique est donc sensiblement nul et le couple de frein électrique (courbe 100) est proportionnel à la course de la pédale de frein; et pour un enfoncement C beaucoup plus franc de la pédale, le couple de frein mécanique (courbe 20) évolue sensiblement linéairement et proportionnellement en fonction de la course de la pédale 4 alors que le couple de frein électrique demeure constant. L'énergie récupérée lors du freinage électrique peut avantageusement être récupérée pour recharger les batteries capacitaires. Il est donc nécessaire de limiter le couple de frein électrique afin de ne pas générer de puissance électrique supérieure à celle admissible par les batteries capacitaires. Sur la figure 3, la courbe 110 correspond au couple appliqué par le moteur 10, lorsque la vitesse du véhicule est faible (inférieure à 4km/h). Dans une telle configuration de déplacement à faible vitesse, lors du relâchement de la pédale d'accélérateur, le moteur électrique ne simule plus un frein moteur mais une situation de débrayage. Le couple de freinage est alors nul jusqu'à ce que l'utilisateur appuie sur la pédale de frein. Le couple de freinage est alors proportionnel à la course de la pédale de frein, jusqu'à atteindre son seuil maximal où il reste constant. Le calculateur 3 permet ainsi de réguler le couple résistant appliqué par le moteur électrique 10 en fonction de l'enfoncement de la pédale 4 de frein et de l'enfoncement de la pédale 5 d'accélération. Le couple de freinage résultant 120 est donc sensiblement linéaire et proportionnel à la course de la pédale 4 de frein. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage d'un véhicule électrique (1), comportant au moins un moteur électrique (10) réversible et un dispositif de freinage mécanique (2), caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (50) de position de la pédale (5) d'accélérateur, un capteur (40) de position de la pédale (4) de frein et un calculateur (3) permettant de réguler le couple résistant appliqué par le moteur électrique (10) en fonction de l'enfoncement de la pédale (4) de frein et de l'enfoncement de la pédale (5) d'accélération. 2. Dispositif de freinage d'un véhicule électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur (3) régule le moteur électrique (10) de manière à ce que le couple résultant de la combinaison des couples appliqués par le frein mécanique (2) et le moteur électrique (10) soit sensiblement linéaire et sensiblement proportionnel à l'enfoncement de la pédale (4) de frein. 3. Dispositif de freinage d'un véhicule électrique (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le calculateur (3) régule le couple résistant appliqué par le moteur électrique (10) en fonction de la vitesse du véhicule. 4. Dispositif de freinage d'un véhicule électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le couple résistant appliqué par le moteur électrique (10) est du type proportionnel à l'enfoncement de la pédale (4) de frein jusqu'à un certain seuil puis constant au-delà de ce seuil. 5. Dispositif de freinage d'un véhicule électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moteur électrique (10) est alimenté par des batteries électriques (13) et en ce que le couple résistant maximal appliqué par le moteur électrique (10) correspond au couple nécessaire au rechargement des batteries électriques (13) d'alimentation du moteur (10). 6. Dispositif de freinage d'un véhicule électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le véhicule comporte au moins deux essieux (8), chacun étant entraîné par au moins un moteur électrique. 7. Dispositif de freinage d'un véhicule électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des capteurs (12) mesurant le chargement individuellement appliqué à chaque essieu. 8. Dispositif de freinage d'un véhicule électrique selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le calculateur (3) régule individuellement le couple appliqué par chaque moteur électrique (10) de manière à répartir le freinage en fonction du chargement par essieux. 9. Dispositif de freinage d'un véhicule électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calculateur (3) régule le couple appliqué par chaque moteur électrique (10) de manière à répartir le freinage en fonction de la pression de gonflage et/ou de la température des pneumatiques. 10. Dispositif de freinage d'un véhicule électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dissipateur d'énergie (14) permettant de dissiper rapidement une importante puissance électrique notamment lorsque les batteries capacitaires (13) sont totalement rechargée et que l'on se trouve en phase de freinage ou lors d'un freinage d'urgence.