Brevet FR2898853A1 — publié le 20070928

Véhicule avec commande d'organes à couple négatif pour la régulation de sa propre dynamique. L'invention concerne un véhicule automobile à roues pourvu d'un dispositif de commande destiné à réguler la dynamique longitudinale du véhicule, comme par exemple la vitesse. Classiquement, un véhicule automobile utilisant un système automatique de transmission pour réguler sa vitesse, agit par une augmentation de l'alimentation en carburant du moteur pour la régulation en côte, et par le frein moteur pour la régulation en descente. Il est bien connu que la capacité de régulation par frein moteur en descente, pour un rapport de transmission fixé, est très réduite par rapport à la régulation en montée et que le seul degré de liberté consistant à changer le rapport de transmission de la boîte, lorsqu'il s'agit d'une boîte pilotée, pré-sente des désagréments tels que du bruit créé par une augmentation du régime du moteur et des à-coups lors d'un changement du rapport de trans- mission. Il est connu également qu'une utilisation des freins de roues pour assister le frein moteur doit rester exceptionnelle et qu'une telle utilisation ne garantit pas non plus une régulation en douceur de la vitesse du véhicule en descente. Le problème technique posé est donc l'insuffisance du frein moteur à réguler efficacement et en douceur la vitesse d'un véhicule automobile en descente. Le but de l'invention est donc de permettre d'améliorer l'efficacité de la régulation de la vitesse du véhicule en décélération. A cet effet, l'invention a pour objet un véhicule automobile à roues destiné à réguler une dynamique longitudinale notamment la vitesse comprenant : - une centrale de commande ; - un moteur à combustion interne ; - une entrée pour un couple résistif ; - un dispositif de freinage des roues porté par un arbre de roue ; - au moins un organe à couple négatif, externe au moteur et au dis-positif de freinage des roues, apte à accroître le couple résistif du moteur, par action sur le moteur ; - au moins un dispositif de pilotage associé à le ou chaque organe à couple négatif permettant d'activer le couplage du ou de chaque organe à couplage négatif au moteur, pour l'entraînement de l'organe à couple négatif par le moteur, caractérisé en ce que la centrale de commande comprend des moyens de commande du ou de chaque dispositif de pilotage du ou de chaque organe à couple négatif actionné en fonction de ladite entrée pour un couple résistif. Suivant des modes particuliers de réalisation, le véhicule comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le véhicule automobile comprend au moins deux organes à couple négatif, externes au moteur et au dispositif de freinage des roues, aptes à accroître le couple résistif du moteur, et les au moins deux organes à couple négatif sont commandables en fonction de ladite entrée pour un couple résistif ; - le ou chaque organe à couple négatif est un organe choisi dans le groupe consistant en un alternateur piloté, une charge couplée à un alter-nateur, un compresseur de climatisation, un ventilateur, un organe directe-ment lié à un groupe motopropulseur et un dispositif à récupération d'énergie cinétique ; - la centrale de commande comprend une unité d'allocation de consignes à couples négatif apte à : - recevoir ladite entrée pour un couple résistif ; et - déterminer une allocation de consignes de couples néga- tifs à fournir par les organes à couple négatif en fonction de ladite entrée et des états des organes à couple négatif ; -l'unité d'allocation des ressources à couple négatif est en outre apte à : recevoir une autorisation d'activation des organes à couple négatif en entrée ; - recevoir des télémesures de paramètres d'état du ou de chaque organe à couple négatif en une entrée ; et - recevoir des télémesures de paramètres d'état du véhicule autres que les paramètres d'état des organes à couple négatif en une 5 entrée ; - la centrale de commande est apte à convertir les consignes al- louées de couples négatifs à fournir par les organes à couple négatif en des consignes locales aptes à être traités directement et respectivement par les dispositifs de pilotage des organes à couple négatif selon un format local 10 respectif ; - les consignes locales sont des grandeurs numériques ou analo-giques. - le véhicule comprend au moins un dispositif de mesure locale, associé respectivement à la ou chaque organe à couple négatif, apte à : 15 - mesurer le couple négatif exercé effectivement par l'organe de couple négatif associé ; et -envoyer à la centrale de commande une mesure locale selon le même format local de la consigne locale associé à l'organe à couple négatif , ét 20 -la centrale de commande est apte à recevoir la mesure locale, la comparer à la consigne locale, à élaborer une commande locale selon le format local à destination du dispositif de pilotage associé à l'organe à couple négatif. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui 25 va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple en se référant au dessin annexé, sur lequel la figure unique est un diagramme en bloc d'un véhicule automobile prévu pour réguler sa propre vitesse. Un véhicule automobile conçu pour réguler sa propre vitesse longitudinale est représenté de manière schématique dans la figure. Le véhi- 30 cule automobile comprend des roues motrices 2 (une seule roue est représentée), entraînées par un moteur à combustion interne 4 au travers d'une chaîne de transmission 6 classique. Cette dernière comporte un arbre pri- maire 8 en sortie du moteur 4, une boîte de transmission 10 à engrenages et un arbre secondaire 12 en sortie de la boîte de transmission 10. Le moteur à combustion 4 est pourvu d'une entrée de commande moteur 14 servant à commander l'alimentation en carburant du moteur 4. Les roues 2 sont pourvues d'un dispositif de freinage 16 classique, ici des freins à disques, ayant une entrée de commande de frein 18 permettant de commander les freins 16. Le véhicule comprend également des organes auxiliaires entraî- nés par le moteur qui constituent des organes à couple négatif 22, 26, 28, 10 30, ici au nombre de quatre, permettant de contribuer à l'obtention d'un cou- ple résistif, résistant au couple moteur des roues. Le premier organe à couple négatif est ici un ventilateur 22 servant à la ventilation d'un habitacle du véhicule. Le ventilateur 22 comprend de manière classique, une hélice et un moteur électrique d'entraînement non 15 représentés. Le moteur électrique du ventilateur 22 est alimenté en énergie au travers d'un générateur de tension 24 par un premier alternateur, non représenté. Le premier alternateur est couplé à un arbre de l'ensemble formé par le moteur à combustion interne 4 et la chaîne de transmission 6. De plus, le moteur électrique est commandable en vitesse par son entrée 20 d'alimentation en tension. Le deuxième organe à couple négatif est un dispositif à récupération d'énergie cinétique 26, couplé à un deuxième alternateur, non représenté, servant à charger une batterie de traction électrique également non représentée. 25 Le troisième organe à couple négatif est ici un compresseur de climatisation à pression de sortie réglable 28, permettant de comprimer un liquide du circuit de climatisation et ainsi accroître la capacité du liquide à extraire de la chaleur. L'arbre du compresseur est directement relié à un arbre de 30 l'ensemble formé par le moteur à combustion interne 4 et la chaîne de transmission 6. Le quatrième organe à couple négatif est un jeu d'ampoules d'éclairages 30 à consommation constante alimenté par une batterie auxiliaire, non représentée ici couplée électriquement au deuxième alternateur. Chaque organe à couple négatif 22, 26, 28, 30 est commandé par un dispositif de pilotage d'organe à couple négatif, respectivement 24, 32, 34, 36. Le premier dispositif de pilotage 24 d'organe, associé en l'espèce à l'organe accessoire 22, est ici le générateur de tension évoqué ci-dessus, alimenté par la premier alternateur. Le générateur de tension 24 est branché en sortie à l'entrée en alimentation du moteur électrique classique. La sortie en tension du générateur de tension 24 est commandable par une entrée auxiliaire 38 en tension. Le deuxième dispositif de pilotage 32 d'organe, associé ici au dispositif de récupération d'énergie cinétique 26, est ici un premier relais commandable par une entrée 40 en tension, apte à connecter le deuxième alternateur à la batterie de traction électrique en fonction de la valeur de la tension d'entrée 40. Le troisième dispositif de pilotage 34 d'organe, associé au compresseur de climatisation 28, comprend une électrovanne, commandée par une entrée 42 d'un signal numérique d'incrémentation/décrémentation de l'ouverture de la vanne. Le quatrième dispositif de pilotage 36 d'organe, associé au jeu d'ampoules électriques 30, est ici un deuxième relais électromécanique, commandé par une entrée 44 en tension, apte à activer la connexion de li-gne d'alimentation à l'ensemble des ampoules. Les dispositifs de pilotage des organes à couple négatif 24, 32, 34, 36 sont commandés en entrée par une centrale de commande 46, en fonction d'une entrée 48 pour un couple résistif déterminé. La centrale de commande 46 est aussi pourvue d'une première entrée 50 d'activation de commande, d'une deuxième entrée 52 de fourniture de paramètres d'état des organes à couple négatif et d'une troisième entrée 54 de fourniture de paramètres d'état du reste du véhicule, comme la vitesse et l'alimentation du moteur. La centrale de commande 46 comprend une unité d'allocation 56 des consignes de couple négatif 22, 26, 28, 30 à fournir par les organes à couple négatif selon un algorithme (ou une cartographie) prenant en compte des disponibilités et des capacités de couple négatif de chacun des organes 22, 26, 28, 30 ainsi que la demande de couples résistif à fournir en entrée 48. La centrale de commande 46 comprend de plus des unités de conversion 58, 60, 62, 64 des consignes, associées respectivement aux organes à couple négatif 22, 26, 28, 30 et issues de l'unité d'allocation 56, en des consignes locales, associées respectivement aux précédents organes, selon des formats locaux respectifs. Ici, le format local exigé à l'entrée 38 du générateur de tension 24 et déterminé par le premier convertisseur 58, est une tension analogique dont la valeur est comprise entre 0 et 9 volts. Le format local requis par le relais 32 déterminé et fourni par le deuxième convertisseur 60, est une impulsion en tension de 12 volts d'énergie suffisante pour faire commuter le relais 32. Le format local déterminé et fourni par le troisième convertisseur 62 en entrée de l'électrovanne se présente sous la forme d'un signal numé- rique TTL en entrée dite série . Le format local déterminé par le quatrième convertisseur 64 au relais 36 est analogue à celui fourni par le deuxième convertisseur 32. Les consignes locales obtenues respectivement en sortie des convertisseurs 60 et 64 constituent des commandes directes, dites à boucle ouverte, des dispositifs de commande 32 et 36. Les consignes locales obtenues respectivement en sortie des convertisseurs 58 et 62 constituent des consignes locales fournies respectivement en entrée à des servomécanismes 66 et 68, intégrés dans la centrale de commande 46 et associés respectivement aux organes à couple négatif 22 et 30. Le dispositif de commande du véhicule comprend ici deux dispositifs de mesure locale 70, 80 des couples négatifs exercés effectivement et respectivement par les organes à couple négatif 22 et 30. Les dispositifs de mesure permettent de fournir respectivement des signaux de mesure en entrée des servomécanismes 66 et 68. Le premier dispositif de mesure 70, associé à l'organe accessoire de ventilation 22 est ici un tachymètre suivi d'un convertisseur de format de mesure. Le deuxième dispositif de mesure 80, associé au compresseur de climatisation 28 est un capteur de position de l'ouverture de la vanne suivi d'un convertisseur de format de mesure. En fonctionnement, le véhicule est en descente et son alimentation en carburant est alors coupé. Un ordre de fourniture de couple résistif est fourni en entrée 48 de la centrale de commande 46 afin d'aider le frein moteur. L'ordre de fourniture est validé via la première entrée 50 par l'ordre d'activation de la centrale de commande 46. La centrale de commande 46 et alors autorisée à déterminer à envoyer des commandes appropriées aux divers organes à couple négatif afin de satisfaire la demande de couple ré- sistif. La centrale de commande 46, par son unité d'allocation 56 de consignes de couple négatif reçoit sur sa deuxième entrée 52 des informations indiquant les disponibilités et capacités en couple négatif de chacun des organes à couple négatif 22, 26, 28, 30. L'unité de commande 46 reçoit également sur sa troisième entrée 54 un état de la vitesse du véhicule et de l'alimentation en carburant du moteur. L'unité d'allocation des consignes détermine ensuite les valeurs des consignes de couple négatif, associée respectivement aux organes à couple négatif 22, 26, 28, 30, en fonction des informations reçues sur les deuxième et troisième entrées 52, 54 selon un algorithme (ou une cartographie) de distribution de ressources en couple négatif à fournir par les organes associés 22, 26, 28, 30. Le fait de disposer d'au moins une ressource à couple négatif commandable en fonction d'une demande de couple résistif permet ainsi 30 d'accroître le couple négatif disponible et rend le freinage par frein moteur plus efficace. De plus, le fait que la valeur de couple négatif présenté par un organe à couple négatif est plus faible qu'un frein classique de roue, confère une certaine granularité à la dynamique de freinage qui tout en l'étendant ne l'étend pas de manière brutale, sans à-coups ce qui est le propre d'une régulation de qualité. Les deux avantages décrits ci-dessus se trouvent encore renfor- cés par le fait de disposer d'au moins deux, voire un nombre élevé d'organes à couple négatif de faible amplitude de couple comparé à un freinage de roues classique. En outre, la possibilité pour certains organes à couple négatif, ici l'organe accessoire de ventilation 22 et l'électrovanne à ouverture variable 28, de régler de manière continue ou quasi continue la valeur de couple négatif, confère encore plus de granularité à la dynamique de régulation par la mise à disposition de niveaux de commande en couple négatif plus fin. Les consignes de couple négatif étant ainsi déterminées, elles sont formatées par les convertisseurs de consignes 58, 60, 62, 64 de couple en des consignes locales. Les consignes locales issues de 60 et 64 sont exploitées directe-ment comme commandes par les dispositifs de commande 32 et 36 en boucle ouverte. Les consignes locales issues de 58 et 64 servent respective- ment de référence aux servomécanismes 66 et 68. Chaque servomécanisme 66, 68 contrôle respectivement en boucle fermée l'exécution de la consigne locale en comparant la mesure de couple négatif réalisé respectivement par l'organe de couple négatif 22, 28 à la consigne locale et corrige par une commande, issue respectivement du dispositif de commande de l'organe 24, 34, la variation éventuelle constatée. REVENDICATIONS 1. Véhicule automobile à roues (4) destiné à réguler une dynamique longitudinale notamment la vitesse comprenant : - une centrale de commande (46) ; - un moteur à combustion interne (4) ; - une entrée pour un couple résistif (48) ; - un dispositif de freinage (16) des roues (4) porté par un arbre de roue ; - au moins un organe à couple négatif (22, 26, 28, 30), externe au moteur (4) et au dispositif de freinage (16) des roues (4), apte à accroître le couple résistif du moteur (4), par action sur le moteur ; - au moins un dispositif de pilotage (24, 32, 34, 36) associé à le ou chaque organe à couple négatif (22, 26, 28, 30) permettant d'activer le cou-plage du ou de chaque organe à couplage négatif (22, 26, 28, 30) au moteur (4), pour l'entraînement de l'organe à couple négatif par le moteur, caractérisé en ce que la centrale de commande (46) comprend des moyens de commande (58, 60, 62, 64, 66, 68) du ou de chaque dispositif de pilotage (24, 32, 34, 36) du ou de chaque organe à couple négatif (22, 26, 28, 30) actionné en fonction de ladite entrée (48) pour un couple résistif. 2. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux organes à couple négatif (22, 26, 28, 30), ex-ternes au moteur (4) et au dispositif de freinage (16) des roues (4), aptes à accroître le couple résistif du moteur (4), et en ce que les au moins deux organes à couple négatif (22, 26, 28, 30) sont commandables en fonction de ladite entrée (48) pour un couple résistif. 3. Véhicule automobile selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le ou chaque organe à couple négatif (22, 26, 28, 30) est un organe choisi dans le groupe consistant en un alternateur piloté, une charge couplée à un alternateur (30), un compresseur de climatisation (28), un ven- tilateur (22), un organe directement lié à un groupe motopropulseur et un dispositif à récupération d'énergie cinétique (26). 4. Véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la centrale de commande (46) comprend une unité d'allocation (56) de consignes à couples négatif apte à : - recevoir ladite entrée (48) pour un couple résistif ; et - déterminer une allocation de consignes de couples négatifs à fournir par les organes à couple négatif en fonction de ladite entrée (48) et des états des organes à couple négatif. 5. Véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité d'allocation (56) des ressources à couple négatif est en outre apte à : - recevoir une autorisation d'activation des organes à couple négatif en entrée (50) ; - recevoir des télémesures de paramètres d'état du ou de chaque organe à couple négatif (22, 26, 28, 30) en une entrée (52) ; et - recevoir des télémesures de paramètres d'état du véhicule autres que les paramètres d'état des organes à couple négatif en une entrée (54). 6. Véhicule automobile selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la centrale de commande (46) est apte à convertir les consignes allouées de couples négatifs à fournir par les organes à couple négatif (22, 26, 28, 30) en des consignes locales aptes à être traités directement et respectivement par les dispositifs de pilotage des organes à couple négatif (24, 32, 34, 36) selon un format local respectif. 7. Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que les consignes locales sont des grandeurs numériques ou analogiques 8. Véhicule automobile selon l'une des revendications 6 et 7, caracté-risé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de mesure locale (70, 80), associé respectivement à la ou chaque organe à couple négatif (22, 28), apte à: - mesurer le couple négatif exercé effectivement par l'organe de couple négatif associé (22, 28) ; et - envoyer à la centrale de commande (46) une mesure locale selon le même format local de la consigne locale associé à l'organe à couple négatif (22, 28), eten ce que la centrale de commande (46) est apte à recevoir la mesure locale, la comparer à la consigne locale, à élaborer une commande locale se-Ion le format local à destination du dispositif de pilotage (24, 34) associé à l'organe à couple négatif (22, 28).