Brevet FR2910868A1 — publié le 20080704

Procédé de freinage pour véhicules hybrides permettant la compensation d'un couple de freinage électrique L'invention concerne un procédé de freinage pour véhicules hybrides dans lequel un couple de freinage récupératif et un couple de freinage hydraulique sont appliqués aux roues. L'invention a notamment pour but d'assurer la continuité du couple de freinage aux roues, afin de maintenir io l'agrément de conduite et la sécurité du véhicule. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les véhicules de type hybride, mais elle pourrait également être mise en oeuvre avec des véhicules tout électriques. Les systèmes de freinage dans lesquels un couple de freinage 15 récupératif et un couple de freinage hydraulique sont appliqués aux roues sont connus. Le couple de freinage récupératif, dit aussi couple de freinage électrique, est appliqué aux roues par l'action d'une machine électrique jouant un rôle de génératrice pour recharger une batterie à laquelle elle est reliée. Le couple de freinage hydraulique est appliqué aux roues au moyen 20 d'un système hydraulique qui transforme l'appui sur la pédale de frein en une force capable d'actionner des plaquettes (ou un tambour) contre des éléments tournant avec les roues. Deux types de freinage récupératif existent et sont distingués par la législation européenne de freinage. Le premier type est un système à 25 récupération de catégorie A exerçant un couple de freinage aux roues sans action du conducteur sur la pédale de frein. Le deuxième type est un système à récupération de catégorie B exerçant un couple freineur commandé par la pédale de frein. L'invention trouve une application avantageuse dans ce type de systèmes. Ces 30 systèmes permettent notamment de découpler l'action sur la pédale de frein, du couple réalisé par le système de freinage hydraulique conventionnel. Ainsi, ils offrent la possibilité de piloter la répartition entre le freinage récupératif réalisé par la chaîne de traction électrique et le freinage hydraulique réalisé par le système de freinage hydraulique conventionnel. 2 Cette répartition doit se faire de manière transparente et s'adapter automatiquement à des variations du couple de freinage électrique pour des raisons d'agrément de conduite, ainsi que pour satisfaire la réglementation en vigueur pour ce genre de dispositif. Selon cette réglementation, le système de freinage électrique à récupération de catégorie B peut être seul en action si des variations intrinsèques du couple appliqué sont automatiquement compensées par une variation appropriée du dosage relatif, pour autant que les prescriptions de freinage en adhérence réduite soient satisfaites. io Ainsi, lors d'une demande de freinage par le conducteur, la machine électrique peut réaliser tout ou partie de la consigne de couple, en remplacement (ou complément) du freinage hydraulique classiquement associé à un appui sur la pédale de frein. Le freinage électrique ainsi réalisé permet de récupérer l'énergie cinétique du véhicule, de recharger le système 15 de stockage électrique, puis à terme de réduire la consommation. Lors de cette phase de freinage, la décélération du véhicule peut être accompagnée d'un changement de rapport d'une transmission automatique à rupture de couple. Lors de ce changement de rapport, la liaison cinématique entre la machine électrique et la roue est rompue. 20 Le couple de freinage électrique initialement en place est alors annulé le temps du changement de rapport. Ce couple de freinage électrique doit donc être compensé par le système de freinage hydraulique, de manière à conserver un niveau de freinage global du véhicule conforme à la demande du conducteur et à respecter la réglementation citée précédemment. 25 De manière analogue, lors d'une phase de freinage, les organes de la chaîne de traction électrique peuvent subir des variations intrinsèques de la puissance absorbée en raison de défaillances éventuelles, de limitations thermique ou encore de l'atteinte de la capacité maximale du système de stockage. De nouveau, la récupération électrique pourra être réduite voire 30 annulée et devra être compensée par le système de freinage hydraulique. L'invention se propose de résoudre ces problèmes de compensation de couple, de sorte que les variations intrinsèques de la puissance fournie par la chaîne électrique (et donc de couple) demeurent transparentes pour le conducteur conformément à sa demande de freinage et à la réglementation. 3 A cet effet, dans l'invention, la compensation de couple est réalisée à l'aide d'un dialogue entre le calculateur de la chaîne de traction qui commande l'application du couple aux roues par la machine électrique et/ou le moteur thermique, et le calculateur du système hydraulique qui actionne automatiquement le freinage hydraulique, de manière à conserver un freinage cohérent avec le demande du conducteur. Plus précisément, lorsque le système de stockage électrique atteint sa capacité maximale de stockage, le système de stockage informe de ce fait le calculateur de la chaîne de traction au moment où il se produit, ou quelques io secondes avant qu'il se produise. Lorsque la machine électrique détecte une défaillance d'un de ses composants ou une limitation thermique maximale atteinte, cette machine électrique informe le calculateur de la chaîne traction de cette défaillance ou de cette température limite atteinte. 15 Lorsqu'un changement de vitesse est prévu par la boîte de vitesses automatique, la boîte de vitesses informe le calculateur de la chaîne de traction de ce changement de vitesse au moment où il se produit ou, de préférence, quelques centaines de millisecondes avant qu'il se produise. Le calculateur de chaîne de traction informe alors le calculateur 20 hydraulique que la capacité de récupération électrique est en baisse voire annulée. Le calculateur de traction informe également le calculateur hydraulique de la valeur de cette réduction du couple électrique. Enfin, le calculateur hydraulique compense la réduction du couple électrique en actionnant le système de freinage hydraulique, de telle sorte 25 que la demande globale du conducteur soit toujours satisfaite. On peut distinguer deux modes de compensation liés à l'anticipation ou non de la réduction du couple électrique due à la variation de puissance électrique dans la chaîne de traction. En effet, dans le cas d'une défaillance ou d'une limitation thermique 30 non anticipée par les organes de la chaîne de traction, la compensation du couple est rapide de manière que la réduction de freinage soit la plus faible et la plus courte possible en regard de la demande du conducteur afin d'assurer sa sécurité. En revanche, dans le cas d'une réduction anticipée par les 35 composants tels qu'un changement de rapport de la transmission avec 4 rupture de couple ou l'atteinte de la capacité maximale du système de stockage, la compensation pourra intervenir de manière transparente pour le conducteur de manière à assurer le maximum de confort. L'invention concerne donc un procédé de freinage pour un véhicule, notamment un véhicule hybride, ce véhicule comportant : - une chaîne de traction formée par un moteur thermique et une machine électrique, cette chaîne de traction étant reliée à des roues du véhicule, cette chaîne de traction étant commandée par un calculateur de chaîne de traction, io - un système de freinage hydraulique apte à appliquer un couple de freinage hydraulique aux roues au moyen de freins, ce système de freinage hydraulique étant commandé par un calculateur de freinage, et -une pédale de frein qui engendre un couple de freinage appliqué aux roues du véhicule lorsqu'elle est actionnée, 15 le procédé comportant les étapes suivantes : - la pédale de frein étant actionnée de sorte que la machine électrique applique un couple de freinage électrique aux roues, dès que le calculateur de chaîne de traction détecte que le couple de freinage électrique diminue, 20 - le calculateur de chaîne de traction informe le calculateur de freinage hydraulique de la valeur de la diminution du couple de freinage électrique, et - le calculateur de freinage commande le système de freinage hydraulique, de manière que le couple de freinage hydraulique appliqué aux roues par les freins compense cette diminution du couple de freinage 25 électrique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen de l'unique figure (la figure 1) qui l'accompagne. Cette figure 1 n'est donnée qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elle montre une représentation schématique d'un véhicule 1 hybride 30 mettant en oeuvre le procédé de freinage selon l'invention. Plus précisément, ce véhicule 1 comporte une roue 2 (les autres roues ne sont pas représentées par souci de simplification) entraînée par une chaîne 3 de traction à laquelle elle est reliée via un arbre 4 de transmission. La chaîne 3 de traction comporte un moteur 7 thermique et une 35 machine 8 électrique reliés entre eux par l'intermédiaire d'un embrayage (non représenté). En outre, la chaîne 3 de traction comporte une boîte 9 de vitesses automatique à rupture de couple reliée d'une part à la machine 8 électrique et d'autre part à la roue 2 via l'arbre 4. La machine 8 est également reliée à un système 10 de stockage 5 électrique de type batterie ou super-capacité. La machine 8 électrique transmet un couple moteur à la roue 2 lorsqu'elle fonctionne en mode moteur et qu'elle prélève de la puissance au système 10 de stockage. En revanche, la machine 8 transmet un couple de freinage récupératif lorsqu'elle fonctionne en mode générateur pour recharger le système 10 de stockage et io que son arbre est entraîné par la roue 2. Cette phase de recharge se produit notamment lors d'une décélération ou d'un freinage du véhicule. Un calculateur 12 de chaîne de traction commande le couple appliqué à la roue 2 par la chaîne 3 de traction. A cet effet, le calculateur 12 est relié, via un bus 11 de communication, à des unités de commande 8.1, 9.1, et 10.1 15 associées respectivement à la machine 8, à la boîte 9 de vitesses et au système 10 de stockage. Le calculateur 12 peut ainsi transmettre des instructions aux unités de commande des organes 8-10, et recevoir de ces unités de commande des informations sur l'état de fonctionnement des organes 8-10 de la chaîne 3 de traction. 20 Par ailleurs, le véhicule 1 comporte un système 15 de freinage hydraulique délimité sur la figure, par une ligne fermée discontinue. Ce système 15 comporte un système 16 d'actionnement actionnable par le conducteur via la pédale 20 de frein ou de manière automatique par un calculateur 21 de freinage relié au système 16 par une liaison 16.1. Le 25 système 16 transforme une force mécanique engendrée par son actionnement en une pression hydraulique. A cet effet, le système 16 comporte un maître-cylindre et un dispositif d'assistance au freinage par dépression qui amplifie l'effort fourni par le conducteur sur la pédale 20. Le système 16 est relié à un bloc hydraulique 18. Ce bloc 18 est relié 30 aux freins des roues par l'intermédiaire d'un réseau 19 de canalisations. Ce bloc 18 hydraulique permet de répartir la pression hydraulique engendrée par le système 16 entre des freins du véhicule. A cet effet, le calculateur 21 qui lui est associé, calcule les valeurs de pression à appliquer aux roues du véhicule. Ces valeurs de pressions dépendent des situations de vie du 35 véhicule, et en particulier des vitesses des roues mesurées lors du freinage. 6 Un dispositif de freinage ou freins 17, couplé à la roue 2, transforme la pression hydraulique qui lui est appliquée au moyen du bloc 18 en une force capable d'actionner les plaquettes 17.1 contre le disque 17.2 tournant avec la roue 2. Ainsi, la force mécanique engendrée par l'actionnement de la pédale 20 ou, de manière automatique, par le calculateur 21, est transformée en une pression hydraulique par le système 16. Cette pression est transmise au bloc 18 hydraulique qui la répartit entre les freins. Et les freins 17 appliquent un couple de freinage mécanique, dit couple hydraulique, aux roues. io Un capteur 22 d'enfoncement de pédale est relié à une entrée du calculateur 21 de freinage. Ce capteur 22 émet un signal Scons relatif au couple de freinage Ccons souhaité par le conducteur. Le calculateur 21 connaît ainsi à chaque instant la volonté de freinage du conducteur. Les calculateurs 12 et 21 sont reliés entre eux via une liaison 13, de 15 manière à échanger des informations relatives aux couples de freinage électrique et/ou hydraulique appliqués aux roues. Dans des conditions de fonctionnement initiales, le conducteur actionne la pédale de frein 20, de sorte que la machine 8 électrique fonctionnant en générateur applique un couple de freinage électrique au 20 roues. Par ailleurs, un rapport de transmission est figé via la boîte 9 de vitesses automatique, et le système de freinage hydraulique est partiellement ou aucunement en action. Dès lors, intervient une modification de la puissance de freinage récupératif disponible. Cette modification de la puissance disponible peut se 25 produire notamment dans trois cas de figure décrits ci-dessous. Dans un premier cas de figure, l'unité 10.1 de commande, associée au système 10 de stockage, détecte que la capacité maximale du système 10 de stockage électrique est atteinte ou bientôt atteinte. L'unité 10.1 de commande émet alors un signal Sc à destination du calculateur 12 de la 30 chaîne de traction via le bus 11 de communication. Dans une mise en oeuvre, ce signal Sc est émis de manière anticipée 2 à 3 secondes avant que la capacité maximale de stockage ne soit réellement atteinte. Le calculateur 12 reçoit alors le signal Sc et émet un signal Sc' à destination du calculateur 21 hydraulique via la liaison 13. Ce signal Sc' est 35 relatif à la réduction du couple électrique due au fait que la capacité 7 maximale du système 10 de stockage est atteinte ou bientôt atteinte. Ce signal Sc' comporte la valeur dont le couple de freinage électrique diminue lorsque cette capacité maximale est atteinte. Le calculateur 21 reçoit le signal Sc' et émet alors un signal Sil de commande à destination du système 16. Ce signal Sil commande le système 16, de manière que le couple de freinage hydraulique compense la diminution du couple de freinage électrique et que le couple de freinage global souhaité par le conducteur soit respecté. Le système 16 est commandé de manière que la compensation du io couple électrique par le couple hydraulique soit faite de manière transparente pour le conducteur, afin d'assurer un maximum de confort. A cet effet, la compensation du couple est faite de manière progressive. Une telle commande est rendue possible par le fait que l'information relative à l'atteinte de la capacité maximale du système 10 de stockage est transmise au 15 système de freinage hydraulique de manière anticipée. Dans un deuxième cas de figure, lorsqu'un changement de vitesse est prévu par la boîte 9 de vitesses automatique, l'unité 9.1 de commande, associée à la boîte 9, émet un signal Sv à destination du calculateur 12 via le bus 11 de communication. Dans une mise en oeuvre, ce signal Sv est émis 20 de manière anticipée 100 à 200 millisecondes avant que le changement de vitesse ne se produise réellement. Le calculateur 12 reçoit alors le signal Sv et émet un signal Sv' à destination du calculateur 21 hydraulique via la liaison 13. Ce signal Sv' est relatif au fait que le couple de freinage électrique va être annulé pendant le 25 changement de vitesse. Le signal Sv' peut comporter la durée du changement de vitesse. Le calculateur 21 reçoit le signal Sv' et émet alors un signal Si2 de commande à destination du système 16 d'actionnement. Ce signal Si2 commande le système 16, de manière que le couple de freinage hydraulique 30 compense l'annulation du couple de freinage électrique le temps du changement de vitesse et que le couple de freinage global souhaité par le conducteur soit respecté. Là encore, le système 16 est commandé de manière que la compensation du couple électrique par le couple hydraulique soit faite de 35 manière transparente pour le conducteur, afin d'assurer un maximum de 8 confort. A cet effet, la compensation du couple est faite de manière progressive. Une telle commande est rendue possible par le fait que l'information relative au changement de vitesse est transmise au système de freinage hydraulique de manière anticipée. Dans un troisième cas de figure, lorsque la machine 8 électrique détecte une défaillance d'un de ses composants ou atteint une température limite de fonctionnement, l'unité 8.1 de commande émet un signal Sd à destination du calculateur 12 via le bus 11 de communication. Le calculateur 12 reçoit alors le signal Sd et émet un signal Sd' à io destination du calculateur 21 hydraulique via la liaison 13. Ce signal Sd' est relatif à la réduction du couple électrique due à la défaillance ou à la surchauffe de la machine 8 électrique. Le signal Sd' comporte la valeur de la réduction du couple électrique ainsi que, en cas de surchauffe, la durée de cette réduction de couple pour que la température de la machine 8 15 redescende sous la valeur limite. Le calculateur 21 reçoit le signal Sd' et émet alors un signal Si3 de commande à destination du système 16. Ce signal Si3 commande le système 16, de manière que le couple de freinage hydraulique compense la diminution du couple de freinage électrique et que le couple de freinage 20 global souhaité par le conducteur soit respecté. La diminution de couple n'étant pas anticipée dans ce cas, le système 16 est commandé de sorte que la réduction de freinage soit la plus faible et la plus courte possible en regard de la demande du conducteur afin d'assurer sa sécurité. A cet effet, la compensation de couple est faite de manière 25 rapide, le couple de freinage hydraulique présentant l'allure d'un échelon. En variante, le calculateur 12 de chaîne de traction ne transmet pas la valeur de la diminution du couple électrique au calculateur 21 de freinage. Dans ce cas, le calculateur 21 de freinage calcule la différence entre le couple souhaité Ccons par le conducteur et le couple appliqué effectivement 30 aux roues. Le calculateur 21 commande alors le système 16 hydraulique, de sorte que ce système 16 applique un couple de freinage hydraulique aux roues ayant la valeur de cette différence de couple. REVENDICATIONS 1 - Procédé de freinage pour un véhicule (1), notamment un véhicule hybride, ce véhicule (1) comportant : - une chaîne (3) de traction formée par un moteur (7) thermique et une machine (8) électrique, cette chaîne (3) de traction étant reliée à des roues (2) du véhicule, cette chaîne (3) de traction étant commandée par un calculateur (12) de chaîne de traction, - un système (15) de freinage hydraulique apte à appliquer un couple io de freinage hydraulique aux roues (2) au moyen de freins (17), ce système (15) de freinage hydraulique étant commandé par un calculateur (21) de freinage, et - une pédale (20) de frein qui engendre un couple de freinage appliqué aux roues (2) du véhicule lorsqu'elle est actionnée, 15 le procédé comportant les étapes suivantes : - la pédale (20) de frein étant actionnée de sorte que la machine (8) électrique applique un couple de freinage électrique aux roues (2), - dès que le calculateur (12) de chaîne de traction détecte que le couple de freinage électrique diminue, 20 - le calculateur (12) de chaîne de traction informe le calculateur (21) de freinage hydraulique de la valeur de la diminution du couple de freinage électrique, et - le calculateur (21) de freinage commande le système (15) de freinage hydraulique, de manière que le couple de freinage hydraulique 25 appliqué aux roues (2) par les freins (17) compense cette diminution du couple de freinage électrique. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, une boîte (9) de vitesses automatique à rupture de couple étant reliée d'une part à la machine (8) électrique et d'autre part aux roues (2), il comporte les étapes 30 suivantes : - lorsqu'un changement de vitesse est prévu par la boîte (9) de vitesses, la boîte (9) de vitesses informe le calculateur (12) de chaîne de traction de ce changement de vitesse,- le calculateur (12) de chaîne de traction informe alors le calculateur (21) de freinage de l'annulation du couple électrique pendant le changement de vitesse, et - le calculateur (21) de freinage commande le système (15) de freinage de manière à compenser l'annulation du couple de freinage électrique lors du changement de vitesse. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que : - la boîte (9) de vitesses informe le calculateur (12) de traction du changement de vitesse quelques centaines de millisecondes avant que ce io changement de vitesse se produise, de sorte que la compensation du couple électrique par le couple de freinage hydraulique se fait de manière progressive. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la machine (8) électrique étant reliée à un système (15) de stockage 15 électrique, il comporte les étapes suivantes : - lorsque le système (10) de stockage atteint sa capacité maximale, le système (10) de stockage informe le calculateur (12) de chaîne de traction que sa capacité maximale de stockage est atteinte, - le calculateur (12) de chaîne de traction informe alors le calculateur 20 (21) de freinage de la valeur dont le couple de freinage électrique diminue lorsque la capacité maximale du système (10) de stockage est atteinte, et - le calculateur (21) de freinage commande le système (15) de freinage, de manière à compenser cette diminution du couple de freinage électrique. 25 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que : - le système (10) de stockage informe le calculateur (12) de traction que sa capacité maximale de charge est atteinte quelques secondes avant qu'il l'ait atteinte, de sorte que la compensation du couple électrique par le couple de freinage hydraulique se fait de manière progressive. 30 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que : - lorsque la machine (8) électrique détecte une défaillance d'un de ses composants ou atteint une température limite de fonctionnement, cette machine (8) électrique informe le calculateur (12) de chaîne de traction de 35 cette défaillance ou de cette atteinte de température, 11 - le calculateur (12) de chaîne de traction informe alors le calculateur (21) de freinage de la valeur dont le couple de freinage électrique diminue à cause de cette défaillance ou de l'atteinte de la température limite, et -le calculateur (21) de freinage commande le système (15) de freinage, de manière à compenser cette diminution du couple de freinage électrique. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que : - le couple de freinage hydraulique appliqué aux roues en compensation du freinage électrique présente l'allure d'un échelon. io