Brevet FR2939750A1 — publié le 20100618

� MODULE ET SYSTEME DE CONTROLE ET/OU DE COMMANDE DE PLUSIEURS FONCTIONS ELECTRONIQUEMENT PILOTEES PAR PLUSIEURS MODULES DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE � Description du contexte de la présente invention : La presente invention concerne, d'une façon générale, un module et un système de contrôle et/ou de commande de plusieurs fonctions électroniquement pilotées par plusieurs modules dans un véhicule automobile. Dans ce qui va suivre, dans un but illustratif de la présente invention, celle-ci va être décrite avec l'utilisation d'une traction électrique associée à une direction électroniquement pilotée pour donner un exemple de deux fonctions électroniquement pilotées. Ceci n'est pas limitatif et la présente invention s'applique à toutes autres fonctions électroniquement pilotées, par exemple le braquage des roues arrière, la direction classique à assistance électrique, l'actionnement d'étriers de freins motorisés... Un premier système de contrôle et/ou de commande de l'état de fonctionnement d'une chaîne par traction électrique d'un véhicule automobile est connu de l'état de la technique. Ce système peut, selon des informations fournies par des capteurs et représentatives, par exemple, du couple à un instant donné de l'arbre de sortie d'un moteur électrique faisant partie de la chaîne de traction, commander un étage de puissance alimentant ce moteur en fonction de ces informations. Un tel système de contrôle et/ou de commande comprend ainsi une unité de commande, une unité de puissance présentant un moteur ainsi qu'au moins un module de branchement de puissance et des capteurs de contrôle. Pour assurer la sécurité de la conduite d'un tel véhicule, il est nécessaire de prévoir des moyens de réception et de transmission efficaces des informations traitées par l'unité de commande. Il est ainsi possible de prévoir un traitement redondant de ces informations dans l'unité de commande. Il faut aussi s'assurer du bon fonctionnement de la chaîne de traction et en particulier de l'étage de puissance incorporé à une telle chaîne. Il est donc nécessaire de prévoir un processus de contrôle de l'état de fonctionnement d'un étage de puissance assurant l'alimentation du moteur de traction du véhicule. Un second système connu permet d'assurer le pilotage électronique d'une fonction mécanique automobile, en remplacement des liaisons mécaniques. Ceci est le cas, par exemple, pour une fonction comme la direction d'un véhicule automobile et il est ainsi connu d'équiper un véhicule automobile d'une fonction électronique de direction électrique. Par fonction de pilotage électronique de direction, il est entendu un dispositif de direction n'incorporant plus de lien mécanique entre le volant et les roues avant. Une telle fonction électrique est aussi communément appelée direction � steer by wire �, voir notamment le document FR-A-2 887 840. Un dispositif pour effectuer un pilotage électronique de direction comprend un volant, ainsi qu'un module, rattaché à chacune des roues du train directeur, ou à la crémaillère selon la technologie et permettant d'assurer la fonction de pilotage électronique de la trajectoire du véhicule. Ce module forme le système de contrôle et/ou de commande de la fonction de direction électronique. Ce dispositif comprend aussi un ensemble de restitution d'efforts au volant actif, pour permettre au conducteur de ressentir la sensation d'effort au volant, afin de permettre un confort de conduite minimum. Le pilotage d'un tel ensemble est aussi réalisé par le système ci-dessus mentionné. Le système de contrôle et/ou de commande pilote des moyens permettant de changer l'orientation des roues, de préférence un moto-réducteur, se situant avantageusement le cas échéant en lieu et place de l'assistance électrique employée sur les systèmes de direction de véhicule automobile du type mécanique. Ce système comprend au moins une unité de calcul, une unité de puissance pour activer les moyens permettant de changer l'orientation des roues, ainsi que des capteurs. Jusqu'à présent, le système de contrôle et/ou de commande pour la traction électrique du véhicule et le système de contrôle et/ou de commande pour le pilotage électronique de la direction de ce véhicule ont été mis en application indépendamment l'un de l'autre. Cela entraîne un encombrement important du fait que certains éléments de ces systèmes auraient pu être mutualisés. Cet encombrement est d'autant plus important que ces systèmes présentent une redondance d'éléments afin d'assurer la sécurité de la conduite du véhicule en cas de panne d'un élément. En plus de l'encombrement, l'absence d'interconnexion entre les deux systèmes empêche la mise en commun des unités de calcul et/ou l'affectation d'autres fonctions supplémentaires, présentes dans le véhicule auxiliaires, dont le contrôle et/ou la commande auraient pu, par exemple, être répartis sur les deux systèmes. Description de l'invention : Le but de la présente invention est de concevoir un module affecté à une fonction électroniquement pilotée dans le véhicule automobile, ce module présentant des moyens spécifiques de stockage d'énergie et de communication avec d'autres modules ainsi qu'un système unique de contrôle et/ou de commande d'au moins deux fonctions pilotées électroniquement dans un véhicule qui puisse effectuer simultanément le pilotage d'au moins ces deux fonctions tout en mettant en commun leurs éléments constitutifs. A cet effet, l'invention a pour objet un module de contrôle et/ou de commande d'une fonction électroniquement pilotée dans un véhicule automobile, présentant: - une unité de calcul, - une unité de stockage d'énergie électrique, une unité de puissance dimensionnée selon 10 l'affectation du module, - une unité de communication, ces unités étant spécifiques au module et incorporées dans celui-ci. Selon des caractéristiques additionnelles de la 15 présente invention : l'unité de calcul comprend au moins un microprocesseur et des mémoires, cette unité de calcul comportant en outre un élément affecté à la gestion globale du véhicule, 20 - l'unité de stockage d'énergie comprend un dispositif de stockage d'énergie, des interfaces et des capteurs permettant la gestion d'énergie dans ce module et/ou en association avec d'autres modules, ainsi qu'au moins un dispositif de protection électrique locale du 25 module, - l'unité de puissance comprend au moins un moteur et un pilote de branchement de puissance, avantageusement réversible, dimensionné à la fonction à laquelle le module est affecté ainsi qu'au moins un capteur de 30 rotation du moteur sécurisé, - l'unité de communication comprend au moins un organe de transmission sécurisée d'informations multiplexés entre ledit module avec d'autres modules extérieurs et/ou avec d'autres éléments de communication 35 présents dans le véhicule. L'invention concerne également un système de contrôle et/ou de commande de plusieurs fonctions électroniquement pilotées dans un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux tels modules, ces modules présentant une interconnexion entre eux. Avantageusement, les modules sont interconnectés par au moins deux et au plus trois lignes de puissance. Avantageusement, le système présente une source d'énergie principale connectée individuellement à chaque module. Avantageusement, au moins une des fonctions électroniquement pilotées est choisie parmi la traction du véhicule, la direction du véhicule automobile, le braquage des roues arrière, la direction classique à assistance électrique, l'actionnement d'étriers de freins motorisés. Avantageusement, au moins le contrôle et/ou la commande d'une autre fonction supplémentaire du véhicule est répartie sur plusieurs modules du système. Avantageusement, la fonction supplémentaire est une fonction relative à la gestion globale du véhicule. L'invention concerne enfin un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un tel module et/ou un tel système de contrôle et/ou de commande. Description détaillée de l'invention : L'invention va maintenant être décrite plus en détail mais de façon non limitative en regard des figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un système de contrôle et/ou de commande composé de différents modules, selon la présente invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un système de contrôle et/ou de commande conformément à l'invention, ce système pilotant la fonction traction électrique intégrale et la fonction de pilotage électronique de la direction avant et arrière dans le véhicule, - la figure 3 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation d'un système de contrôle et/ou de commande conformément à l'invention, ce système pilotant la fonction traction électrique et la fonction de pilotage électronique de la direction avant dans le véhicule, - la figure 4 est une représentation schématique 10 d'un module intégré dans le système de contrôle et/ou de commande conformément à l'invention. Selon la présente invention, le véhicule automobile équipé de modules et d'un système de contrôle et/ou de 15 commande de plusieurs fonctions électroniquement pilotées n'est pas obligatoirement un véhicule hybride ou électrique, bien qu'un application préférentielle de la présente invention s'applique à de tels véhicules. La figure 4 est une représentation schématique d'un 20 module intégré conformément à l'invention, cette figure montrant les différents éléments de base que comportent un tel module. Ce module est destiné à être intégré dans un système de contrôle et/ou de commande, et à être affecté 25 au contrôle et/ou à la commande d'une fonction spécifique électroniquement pilotée présente dans le véhicule automobile. Ce module comprend les éléments suivants : - une unité de calcul 8, 30 - une unité de stockage 9 d'énergie électrique, - une unité de puissance 10a et 10b dimensionnée selon l'affectation du module, - une unité de communication 11. De manière connue, l'unité de calcul 8 comprend au 35 moins un microprocesseur et des mémoires ainsi que tous les éléments nécessaires au traitement d'informations fournies à ce module M. L'unité de calcul 8 est basée sur une architecture logicielle standardisée et commune pour tous les modules M. Il peut s'agir de l'architecture logicielle AUTOSAR� qui est commune à de nombreux constructeurs d'automobiles ou à des fournisseurs de ceux-ci. L'unité de calcul 8 d'un module M peut avantageusement communiquer, par exemple par l'intermédiaire de l'unité de communication 11. Elle s'associe ainsi avec l'unité de calcul 8 d'autres modules M. Elle peut aussi être impliquée dans une gestion globale au niveau du véhicule. Par exemple, en association avec l'unité de stockage 9 d'énergie, l'unité de calcul 8 d'un module M peut héberger une gestion locale d'énergie et aussi une gestion globale de l'énergie au niveau du véhicule. Ainsi, avantageusement, une gestion globale de l'énergie du véhicule est répartie sur la totalité des modules d'un système. De même, des moyens supervisant le contrôle dynamique du véhicule longitudinal et latéral peuvent être présents dans l'unité de calcul 8 d'un module M. L'unité de stockage 9 permet un stockage localisé d'énergie en intégrant, par exemple, une batterie Li Ion, le cas échéant, une option de stockage du type super capacité, des interfaces et des capteurs permettant la gestion d'énergie électrique, aussi bien localement qu'au niveau du véhicule ainsi qu'au moins un dispositif de protection localisée de l'unité, par exemple des relais et/ou des fusibles locaux. L'unité de puissance 10a et 10b comporte un moteur 10a dimensionné selon l'utilisation du module M, un pilote de branchement de puissance 10b dimensionné selon l'utilisation du module, le pilote de branchement 10b étant avantageusement réversible afin de pouvoir récupérer de l'énergie. Comme dispositif de contrôle du moteur 10a, des éléments tels que des capteurs de rotation sécurisés du moteur peuvent être prévus. La figure 1 donne un exemple de mode de réalisation d'un système de contrôle et/ou de commande de plusieurs fonctions électroniquement pilotées selon la présente invention. Un tel système de contrôle et/ou de commande comprend plusieurs modules 1 interconnectés entre eux par au moins deux lignes de puissance 3 et au plus trois. Ceci permet de disposer de redondance d'alimentation et de communication sans présenter un réseau trop complexe. Tous ces modules 1 sont, en outre, reliés individuellement par une ligne de puissance 4 à une source d'énergie principale 2, montrée par la figure au centre du système. Dans ce cas, les lignes de puissance 3 et 4 forment un réseau en forme de toile d'araignée. La source d'énergie principale 2 n'est pas forcément active en permanence, chaque module possédant sa propre source d'énergie, comme il sera vu par la suite. Ceci peut aussi permettre le rechargement de cette source d'énergie 2. La source d'énergie 2 peut aussi intégrer un ou plusieurs éléments d'apport d'énergie, par exemple à choisir parmi les piles à combustibles, les panneaux solaires, le cas échéant, le moteur thermique dans le cas d'un moteur hybride, celui-ci étant lié à une génératrice électrique ainsi qu'une prise électrique pour le rechargement lors d'un arrêt en parking. Pour un véhicule urbain, une possibilité avantageuse peut consister à intégrer comme source d'énergie des panneaux solaires sur le toit du véhicule. Cet apport d'énergie peut être complété par un rechargement sur secteur avec une prise permettant ce rechargement, uniquement lors d'arrêts prolongés. Pour un véhicule sportif ou routier du type hybride, une possibilité actuelle est l'utilisation de la génératrice du moteur thermique ou range extender en attendant la mise en pratique de la pile à combustible. Il existe au moins deux modules 1 affectés à une desdites fonctions pour des raisons de sécurité. Il est ainsi assuré une redondance des modules 1 qui permettent de continuer le pilotage de la fonction même en cas de panne d'un de ces modules 1. Lors d'une panne, en cas de dégradation d'une des lignes de puissance 3, le système se reconfigure et conserve une fonctionnalité complète. La panne sera signalée et le conducteur sera invité à amener son véhicule chez un réparateur mais conservera un véhicule fonctionnel. En cas de panne plus grave, chaque module étant autonome et redondé, la sécurité du véhicule et de ses occupants sera assurée pour effectuer l'arrêt du véhicule. Conformément à une caractéristique avantageuse de la présente invention, par l'intermédiaire de l'interconnexion des modules 1, des contrôles et/ou des commandes d'autres fonctions supplémentaires, présentes dans le véhicule, peuvent être réparties sur une partie ou sur la totalité de ces modules. Ainsi, les modules, selon leur nombre, peuvent héberger les fonctions supplémentaires communément connues sous les noms suivants ABS, ESP, assistance de direction, direction à démultiplication variable, braquage arrière, anti-patinage, freinage récupératif, contrôle longitudinal et latéral du véhicule lors de l'accélération et du freinage, régulation de vitesse, contrôle de sous et de sur braquage. Ces fonctions supplémentaires peuvent donc avantageusement concerner la gestion globale du véhicule. Les figures 2 et 3 montrent deux modes de réalisation du système quand les fonctions sont la traction du véhicule et le pilotage électronique de la direction de ce véhicule. Il est précisé que ces fonctions ne sont montrées que dans un but illustratif et ne constituent pas une limitation de la présente invention qui s'applique à tous types de fonctions électroniquement pilotées présentes dans un véhicule automobile. Il existe trois types possibles de traction qui sont la traction intégrale électrique, la traction propulsion électrique ainsi que la traction électrique. Dans le cas où la seconde fonction est le pilotage électronique de la direction du véhicule, ces trois types de traction électrique sont à combiner avec trois types de fonction direction pilotée électroniquement qui sont la direction pilotée avant, la direction pilotée arrière et la direction pilotée avant et arrière. Un système de contrôle et/ou de commande spécifique, présentant une architecture plus ou moins compliquée, résultera d'une combinaison de ces trois types de traction électrique avec les trois types de direction pilotée électroniquement. A la figure 2, qui représente le cas d'une association d'une traction électrique intégrale avec une direction pilotée pour braquage avant et arrière, le système de contrôle et/ou de commande, selon la présente invention, est composé d'une source 2 d'énergie principale, se trouvant préférentiellement au milieu du système. Celui-ci comprend aussi divers modules 5, 6 et 7 30 interconnectés entre eux comme montré à la figure 1. Les modules 5 sont affectés à la fonction électrique intégrale. A la figure 2, ils sont de quatre. Les modules 6 sont affectés à la fonction 35 pilotée électroniquement avant et arrière. A la ils sont aussi au nombre de quatre. En l'actionnement d'une roue, un de ces modules 6 traction au nombre direction figure 2, plus de peut être affecté de manière auxiliaire au retour d'effort volant tandis que les trois autres ne sont affectés qu'à l'actionnement des roues. Un module 7 unique est affecté à la fonction interface homme machine et/ou une fonction de communication avec les autres systèmes de contrôle et/ou de commande présents dans le véhicule. Les particularités et les éléments présents dans un module seront détaillés ultérieurement à la figure 4. La figure 3 représente un système de contrôle et de commande dans le cas d'une association d'une traction électrique avec une direction pilotée électroniquement avec braquage avant. Ce système de contrôle et/ou de commande, décrit à cette figure, est sensiblement le même que celui décrit à la figure 2, avec une source 2 d'énergie principale similaire, et divers modules 5, 6 et 7 interconnectés entre eux. Parmi ces modules, est aussi présent le module d'interface homme machine 7 qui permet une communication avec l'extérieur du système. Par contre, le système de contrôle et/ou de commande de la figure 3 est plus simple que celui de la figure 2 en incorporant seulement deux modules 5 de traction et deux modules 6 de direction pilotée électroniquement pour l'actionnement des roues avant. L'un de ces modules 6 de direction peut aussi remplir la fonction auxiliaire de retour d'effort au volant. Dans ces systèmes de contrôle et/ou de commande de la fonction traction électrique ainsi que de la fonction direction pilotée électroniquement, dont deux ont été décrits aux figures 2 et 3, des fonctions supplémentaires, par exemple celles mentionnées à la figure 1, peuvent être réparties sur une partie ou la totalité des modules du système. Par exemple, pour la fonction supervision de la dynamique véhicule longitudinale et/ou latérale, la fonction commande pourra en partie être allouée dans des modules de traction 5 et la fonction contrôle longitudinal et/ou latéral pourra être en partie allouée dans les modules de direction 6. En se référant aux modules 5, 6 et 7 des figures 2 et 3, affectés respectivement à la traction électrique, à la direction électroniquement pilotée et à l'interface homme machine, trois niveaux de puissance sont alors nécessaires pour ces modules d'un type différent. L'unité de communication 11 avec l'extérieur du module M présente des interfaces en conséquence et offre une réserve d'entrée et de sortie pouvant acquérir des capteurs dédiés aux diverses applications. Cette unité de communication 11 permet une transmission sécurisée d'informations multiplexées. Pour cela, elle utilise la possibilité de courant porteur sur les lignes de puissance montrées aux figures précédentes. Il est avantageux de prévoir une standardisation des modules de sorte qu'ils comportent les mêmes éléments quelque soit la fonction à laquelle ils sont affectés. Il en va de même pour les interfaces entres ces éléments qui seront avantageusement génériques. Ceci est particulièrement approprié pour l'unité de calcul et l'unité de stockage. Ceci n'est que partiellement possible pour l'unité de puissance dont la puissance varie selon l'affectation 25 du module M. L'enveloppe d'un module M peut ne pas être commune aux différents modules mais étudiée selon la fonction affectée et l'implantation du module. Le système avec de tels modules, conformément à la 30 présente invention, présente comme avantages une possibilité de standardisation des modules, notamment de leurs unités de calcul et de stockage, une sûreté de fonctionnement intrinsèque car répartie sur plusieurs modules, la suppression d'un boîtier superviseur, dont 35 l'équivalent est présent dans les modules, une possible suppression du module batterie à part entière étant donné que le stockage d'énergie est réparti sur tous les organes du véhicule. L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés 5 qu'à titre d'exemples. REVENDICATIONS1. Module (M, 5, 6, 7) de contrôle et/ou de 5 commande d'une fonction électroniquement pilotée dans un véhicule automobile, présentant: une unité de calcul (8), une unité de stockage d'énergie électrique (9), une unité de puissance (10a, 10b) dimensionnée 10 selon l'affectation du module (M, 5, 6, 7), - une unité de communication (11), ces unités étant spécifiques au module et incorporées dans celui-ci. 2. Module (M, 5, 6, 7) selon la revendication 15 précédente, caractérisé en ce que l'unité de calcul (8) comprend au moins un microprocesseur et des mémoires, cette unité de calcul (8) comportant en outre un élément affecté à la gestion globale du véhicule. 3. Module (M, 5, 6, 7) selon la revendication 1 ou 20 2, caractérisé en ce que l'unité de stockage d'énergie (9) comprend un dispositif de stockage d'énergie, des interfaces et des capteurs permettant la gestion d'énergie dans ce module (M, 5, 6, 7) et/ou en association avec d'autres modules (M, 5, 6, 7), ainsi 25 qu'au moins un dispositif de protection électrique locale du module (M, 5, 6, 7). 4. Module (M, 5, 6, 7) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de puissance (10a, 10b) comprend au moins un moteur (10a) 30 et un pilote de branchement de puissance (10b), avantageusement réversible, dimensionné à la fonction à laquelle le module (M, 5, 6, 7) est affecté ainsi qu'au moins un capteur de rotation du moteur (10a) sécurisé. 5. Module (M, 5, 6, 7) selon l'une quelconque des 35 revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de communication (11) comprend au moins un organe de transmission sécurisée d'informations multiplexés entreledit module avec d'autres modules (M, 5, 6, 7) extérieurs et/ou avec d'autres éléments de communication présents dans le véhicule. 6. Système de contrôle et/ou de commande de plusieurs fonctions électroniquement pilotées dans un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux modules (M, 5, 6, 7) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ces modules présentant une interconnexion entre eux. 7. Système de contrôle et/ou de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que les modules (5, 6, 7) sont interconnectés par au moins deux et au plus trois lignes (3, 4) de puissance. 8. Système de contrôle et/ou de commande selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il présente une source d'énergie principale (2) connectée individuellement à chaque module (M, 5, 6, 7). 9. Système de contrôle et/ou de commande selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'au moins une des fonctions électroniquement pilotées est choisie parmi la traction du véhicule, la direction du véhicule automobile, le braquage des roues arrière, la direction classique à assistance électrique, l'actionnement d'étriers de freins motorisés. 10. Système de contrôle et/ou de commande selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'au moins le contrôle et/ou la commande d'une autre fonction supplémentaire du véhicule est répartie sur plusieurs modules (M, 5, 6, 7) du système. 11. Système de contrôle et/ou de commande selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la fonction supplémentaire est une fonction relative à la gestion globale du véhicule. 12. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un module selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et/ou un système de contrôle et/oude commande selon l'une quelconque des revendications 6 à 11.