Brevet FR2977538A1 — publié le 20130111

Simulation de freinage moteur La présente invention concerne la simulation du freinage moteur notamment sur un véhicule à motorisation électrique. Sur un véhicule équipé d'au moins un moteur de traction ou de propulsion électrique, il est possible, sous certaines conditions, d'utiliser le moteur électrique comme générateur et d'obtenir ainsi un moyen de freinage électrique. Une telle utilisation est avantageuse car, régénérative, elle permet de récupérer une partie de l'énergie, afin de recharger les batteries. Ce freinage électrique peut être sollicité lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, en réponse à une commande d'un organe de type ESP (pour « Electronic Stability Program »), et aussi lorsque le conducteur lève le pied de la pédale d'accélération. Dans ce dernier cas, on parle de décélération sans freinage. En particulier, le document FR2945243 décrit un procédé pour générer un tel frein moteur artificiel lorsque la pédale d'accélération n'est pas sollicitée. Le couple appliqué dépend notamment de la vitesse du véhicule et du niveau de charge de la batterie. Il existe un besoin pour un freinage moteur plus reproductible. Il est proposé un procédé de simulation de freinage moteur pour un véhicule équipé d'un moyen de freinage régénératif, par exemple électrique, et d'un moyen de freinage complémentaire, le procédé comportant une étape de transmission d'une commande de substitution vers ce moyen de freinage complémentaire. La commande de substitution est élaborée à partir d'une valeur de déficit de couple fonction d'une valeur de consigne de freinage moteur et d'une valeur de potentiel de freinage du moyen de freinage régénératif. Le moyen de freinage régénératif peut par exemple comprendre un générateur électrique relié d'une part à au moins une roue du véhicule, en particulier au moins une roue motrice du véhicule, et relié d'autre part à un moyen de stockage de l'énergie électrique, par exemple une batterie. Ce générateur est ainsi apte à décélérer le véhicule tout en augmentant le niveau de charge de la batterie. Le générateur peut aussi être capable de fonctionner en moteur. Le moyen de freinage complémentaire peut par exemple comprendre un moyen de freinage hydraulique classique, ou autre. Ainsi, lorsque le moyen de freinage régénératif n'est pas capable de réaliser l'ensemble de la consigne de freinage moteur, la commande de freinage de substitution vient compléter ce freinage régénératif par un freinage complémentaire, par exemple hydraulique, permettant ainsi une meilleure reproductibilité du freinage moteur. En particulier, lorsque le véhicule démarre et que la batterie est pleine, le véhicule peut se trouver dans une situation dans laquelle il n'est pas capable de réaliser l'ensemble de la consigne de freinage moteur. Dans ce cas la commande de freinage de substitution peut permettre un freinage complémentaire, par exemple hydraulique, évitant ainsi au conducteur la sensation que le freinage moteur n'est pas aussi efficace qu'en fonctionnement habituel. Avantageusement et de façon non limitative, la commande de freinage de substitution peut être obtenue en réalisant le complément du potentiel de freinage pour obtenir la consigne de freinage moteur. Ainsi, la commande de freinage de substitution peut être obtenue de manière relativement simple. On pourra par exemple utiliser un soustracteur. Ce complément peut être effectué au sein d'un module de substitution ou bien encore par exemple au sein même du moteur électrique. Dans ce dernier cas, ce moteur peut simplement renvoyer une valeur de déficit de couple par exemple au module de substitution ou bien à un module de répartition de commande de freinage ou bien encore directement au moyen de freinage complémentaire. L'invention n'est donc en rien limitée par l'implémentation concrète du procédé décrit ci-dessus. Avantageusement et de façon non limitative, la commande de freinage de substitution peut être élaborée en outre en fonction d'une valeur de vitesse du véhicule. En effet, pour de faibles vitesses, il n'y a pas réellement de freinage moteur pour un véhicule avec un moteur à combustion classique. On ne simule donc pas le freinage moteur pour les vitesses très faibles, notamment inférieures à 7km/h. On pourra par exemple prévoir une étape de comparaison de la valeur de vitesse du véhicule à un ou plusieurs seuils, et en fonction du résultat de la comparaison une étape de pondération de la commande de freinage de substitution et/ou une étape de pondération d'une valeur issue de la valeur de déficit de couple. Notamment on pourra prévoir d'appliquer une rampe temporelle afin d'éviter les transitions trop brutales. Avantageusement et de façon non limitative, la commande de freinage de substitution peut être élaborée en outre à partir d'une valeur indicative d'une position du levier de vitesse du véhicule. Par exemple, le procédé peut comprendre une étape de réception d'une valeur indicative d'une position du levier de vitesse du véhicule, une étape de comparaison de cette valeur à un ou plusieurs valeurs prédéterminées, et une étape de désactivation d'une valeur issue de la valeur de déficit de couple en fonction du résultat de la comparaison. En effet, si le levier est en position neutre, c'est-à-dire que le véhicule est en roue libre, il n'y a habituellement pas de frein moteur pour les véhicules à carburant. Le frein moteur est en effet effectif lorsque le levier de vitesse est dans une position de marche avant ou de marche arrière. Si le levier de vitesse est dans une position neutre, on peut ainsi prévoir une désactivation d'une valeur issue du déficit, par exemple la commande de freinage de substitution ou bien encore une valeur permettant d'élaborer cette commande de freinage de substitution. Là encore on pourra avantageusement prévoir une rampe temporelle afin d'éviter les transitions trop brutales. Avantageusement et de façon non limitatives, la commande de freinage de substitution peut être élaborée en fonction d'une valeur indiquant un état d'échauffement de frein hydraulique du véhicule. Ainsi on tient compte de l'état des freins dans l'élaboration de cette commande de substitution. S'il est considéré que les freins sont relativement échauffés, alors on peut prévoir une étape de désactivation de la commande de freinage de substitution ou bien d'une valeur issue de la valeur de déficit de couple. Cette désactivation peut là encore être effectuée selon une rampe temporelle. On peut par exemple prévoir d'installer un capteur de température à proximité des freins, ce capteur étant relié au module de substitution afin que la température à proximité des freins soit prise en compte dans l'élaboration de la commande de freinage de substitution. Avantageusement et de façon non limitative, la valeur indiquant un état d'échauffement de frein hydraulique du véhicule peut être obtenue à partir de valeurs précédentes de la commande de freinage de substitution. On considère ainsi que l'échauffement des freins augmente avec le temps et/ou l'intensité du freinage de substitution appliqué auparavant. Ainsi des moyens de traitement numérique peuvent venir remplacer avantageusement un capteur de température. Par exemple, on peut prévoir un comptage fonction des valeurs précédentes de la commande de freinage de substitution. On considère que le résultat de ce comptage, relativement simple à implémenter, représente une estimation de l'état de chauffe des freins. On peut par exemple prévoir un module-compteur programmé pour, à intervalles réguliers, comparer la valeur de la commande de freinage de substitution à zéro. Si cette valeur est différente de zéro, une variable est incrémentée. Si cette valeur est nulle ou proche de zéro, la variable est décrémentée. Cette variable de comptage peut ainsi constituer une estimation grossière de l'état de chauffe des freins. Il est en outre proposé un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions pour réaliser les étapes du procédé décrites ci-dessus lorsque ce programme d'ordinateur est exécuté par des moyens de traitement du type processeur. Il est en outre proposé un dispositif de simulation du freinage moteur destiné à un véhicule équipé d'un moyen de freinage régénératif et d'un moyen de freinage complémentaire. Ce dispositif est agencé pour transmettre vers ce moyen de freinage complémentaire une commande de freinage de substitution élaborée à partir d'une valeur de déficit de couple fonction d'une consigne de freinage moteur et fonction d'une valeur de potentiel de freinage du moyen de freinage régénératif. Ce dispositif peut intégrer ou non des moyens de calcul de la valeur de consigne de freinage moteur. Ce dispositif peut ainsi être agencé de façon à mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. Notamment ce dispositif peut être agencé pour élaborer cette commande de freinage de substitution et en particulier réaliser le complément de la valeur de potentiel de freinage pour atteindre la consigne de freinage moteur. Néanmoins, on pourrait en restant dans le cadre de l'invention prévoir de simplement raccorder le moyen de freinage régénératif, par exemple le moyen de freinage moteur, par exemple un moteur/ générateur électrique, au moyen de freinage complémentaire, par exemple des freins hydrauliques ou autres. Le moteur générateur peut en effet être agencé de façon à réaliser le complément décrit ci-dessus, et ce complément est transmis au frein hydraulique. Il est en outre proposé un système de freinage comprenant le dispositif de simulation décrit ci-dessus - ce dispositif intégrant des moyens de calcul de la valeur de consigne de freinage moteur, et un dispositif de répartition pour transmettre des commandes de freinage au moyen de freinage régénératif et au moyen de freinage hydraulique. Le système de freinage et/ ou le dispositif de simulation peuvent être intégré(s) dans ou comprendre un ou plusieurs moyens de traitement numérique du type processeur, par exemple un microcontrôleur, un DSP (de l'anglais « Digital Signal Processor », un microprocesseur, un FPGA (de l'anglais « Field Programmable Gate Array »), ou autre. D'autres caractéristiques détaillant l'avantage de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après à titre indicatif et en relation avec les dessins sur lesquels : - la figure 1 montre un exemple de système de freinage selon un mode de réalisation de l'invention. - la figure 2 montre un exemple de dispositif implémentant un procédé selon un mode de réalisation de l'invention. L'invention s'applique aux véhicules équipés d'au moins un moteur de traction ou de propulsion électrique, incluant ainsi les véhicules électriques et les véhicules hybrides, et possédant préférentiellement une pédale de frein découplée ou partiellement découplée. Il est en effet possible d'utiliser le moteur électrique comme générateur et d'obtenir ainsi un moyen de freinage électrique. Ce moyen est avantageux en ce que le freinage ainsi produit est régénératif, une partie de l'énergie électrique étant récupérée afin de recharger les batteries. Cependant une telle utilisation n'est pas possible en permanence et il convient d'employer un moyen de freinage complémentaire par exemple hydraulique. Sur la figure 1 montrant un système de freinage 10 sont représentés un module de commande des freins hydrauliques 5 et un module de commande du générateur électrique 6. Un module de répartition 1 permet de déterminer la répartition entre ce moyen de freinage électrique 6 et ce moyen de freinage hydraulique 5. La pédale de frein (non représentée) commandée par un conducteur n'est pas en liaison directe avec un moyen de freinage tel un maître cylindre. La commande de freinage pédale VF demandée par le conducteur est traitée par le module de répartition 1. Le module de répartition 1 s'intercale ainsi entre la pédale de frein et les différents moyens de freinage 5, 6. Ce système 10 peut permettre de réaliser le freinage demandé par le conducteur lorsque ce dernier appuie sur la pédale de frein tout en privilégiant au maximum un freinage électrique et en complétant autant que de besoin par un freinage complémentaire par exemple du type hydraulique. Le module de commande de freinage 3 est en communication avec la pédale de frein et est agencé pour déterminer une commande de freinage pédale VF en fonction de l'état de la pédale de frein. Le module de répartition 1 reçoit ainsi la commande de freinage pédale VF issue de la pédale de frein et produit une commande de freinage électrique Vel à l'intention du moyen de freinage électrique 6 et une commande de freinage complémentaire Vhydr destinée au moyen de freinage hydraulique 5. Le dispositif de répartition 1 peut être agencé par exemple de façon à saturer la commande VF issue du module 3 par une valeur prédéterminée ou bien encore par une valeur reçue de la batterie et pour réaliser le complément de la valeur saturée jusqu'à obtenir la valeur de commande. Ce complément Vhydr est transmis au module 5 tandis que la valeur saturée est transmise au module 6. Ainsi on maximalise en quelque sorte le freinage électrique. Le dispositif de répartition 1 permet ainsi de tenir compte des possibilités et limitations du moyen de freinage électrique 6 pour déterminer la commande de freinage hydraulique Vhydr. Un module indicateur de stabilité 4 permet de générer une valeur d'indicateur de stabilité. En effet un freinage électrique implique seulement deux roues alors que le freinage hydraulique s'effectue sur les quatre roues du véhicule. Il existe donc un risque de en cas de freinage électrique trop abrupt. La demande de brevet non publiée FR 1058539 décrit une architecture d'un système de freinage avec une surveillance de l'état des roues au moyen de capteurs. Les mesures effectuées par ce ou ces capteurs permettent d'élaborer un indicateur de stabilité Stab_Ind pris en compte lors de la répartition de la commande de freinage pédale VF entre la commande de freinage électrique Vel et la commande de freinage complémentaire Vhydr. Ce module 4 est agencé pour déterminer un indicateur de stabilité réactualisé en temps réel en fonction de valeurs reçues de capteurs aptes à évaluer la vitesse, l'accélération longitudinale, l'accélération latérale et le taux de glissement des roues du véhicule. L'indicateur de stabilité peut en outre être fonction d'information sur un système de régulation d'anti blocage des freins, ou un système d'anti patinage des roues. Lorsque le véhicule approche de l'instabilité, par exemple lors d'une régulation ABS sur le frein moteur, un tel signal permet de limiter le freinage régénératif de manière à ramener les roues dans leur domaine de stabilité. La valeur de l'indicateur de stabilité Stab_Ind correspond au freinage électrique considéré comme acceptable. Ces valeurs sont comprises entre 0, ce qui correspond au cas où le freinage doit être totalement hydraulique et une valeur maximale. Le dispositif de simulation de frein moteur 7 permet d'offrir au conducteur la sensation d'un freinage moteur en cas de levée de pied de la pédale d'accélération même si le moteur électrique du véhicule a une inertie plus faible qu'un moteur à combustion classique. Le module 7 comporte un calculateur 8 en communication avec une pédale d'accélération non représentée du véhicule. Lorsque le conducteur lève le pied de la pédale, le calculateur 8 estime une valeur de consigne de freinage moteur VFM, en implémentant par exemple le procédé décrit dans le document FR2945243. Cette consigne de freinage moteur VFM est transmise vers le moyen de freinage électrique 6. Néanmoins il existe des situations dans lesquelles le moyen de freinage électrique 6 n'est pas capable de réaliser ou faire réaliser l'ensemble de la consigne de freinage moteur VFM. Le module 7 comporte ainsi un module de substitution 2 pour simuler le frein moteur dans les situations où l'énergie ne peut être récupérée. Ce module 2 permet d'élaborer une commande de freinage de substitution Vsubs qui correspond à la quantité de décélération non réalisable par le système de traction électrique ou hybride. Cette commande permet ainsi d'assurer un frein moteur répétable quelle que soit la situation. Cette commande de freinage de substitution Vsubs est destinée au moyen de freinage complémentaire 5. Si elle est présente, cette commande de freinage de substitution Vsubs est ajoutée à une commande de freinage complémentaire intermédiaire produite par le dispositif de répartition 1 à partir de la valeur de commande VF issue du module 3. Le dispositif de répartition 1 intègre ainsi un module sommateur non représenté qui ajoute à la commande de freinage complémentaire intermédiaire la commande de freinage de substitution Vsubs pour produire la valeur de freinage complémentaire Vhydr destinée au moyen de freinage hydraulique 5. Le module 2 reçoit en entrée une valeur de consigne de freinage moteur VFM, une valeur v de vitesse de véhicule et une valeur indiquant un état du levier de vitesse PL. Le module 2 reçoit en outre en entrée une valeur de potentiel de récupération de la batterie Vpot, issue du module 6. En sortie du module 2 on trouve un signal Vsubs de commande de freinage de substitution. La figure 2 illustre un exemple de procédé mis en oeuvre par ce module 2. En référence de cette figure, le module 2 comprend un soustracteur 200 pour effectuer une différence entre la consigne de freinage moteur VFM et le potentiel de récupération Vpot. On notera que les valeurs de couple sont négatives sur ces figures 1 et 2. Dans ces exemples, on a pris des valeurs de tension mais la description de cette invention se veut fonctionnelle et on pourrait tout-à-fait prévoir que les signaux aient une autre nature. Si le signal issu du soustracteur 200 est positif, c'est que le moteur et la batterie arrivent à réaliser l'ensemble du frein moteur, et la fonction de substitution est alors inhibée. Si ce signal est négatif, c'est que le moteur et la batterie n'arrivent pas à réaliser l'ensemble du frein moteur, et la fonction doit donc réaliser ce déficit. Ce déficit, après des traitements de sécurisation décrits ci-dessous est envoyé au module de répartition référencé 1 sur la figure 1, pour être réalisé par l'actionneur hydraulique. La différence en sortie du soustracteur 200 est saturée par un saturateur 201 de façon à garder la valeur de cette différence en-dessous de 0 et au-dessus d'un seuil minimum. Ce seuil minimum peut correspondre à une valeur de freinage maximum (en valeur absolue) admissible par la fonction. Cette valeur de seuil peut être située autour de -1 mètre/ seconde au carré. La valeur de déficit est appliquée lorsque les conditions de vitesse, de levier de vitesse, et de non échauffement de frein sont réunies. Le calcul de la condition d'échauffement de frein est ici réalisé par un simple compteur de temps permettant d'estimer depuis combien de temps la fonction est active et de décrémenter par le temps de repos. Lorsque ce compteur atteint un certain seuil, la fonction de substitution est désactivée. Les blocs 202, 203, 204, 205, 206, 207 et 208 permettant d'effectuer ces traitements de sécurisation sont décrits ci-après. La valeur de vitesse v est reçue à l'entrée d'un bloc 202 et d'un bloc 203. Le bloc 202 est agencé pour comparer la valeur de vitesse v à un seuil donné, par exemple 7km/h, tout en intégrant une hystérésis de façon à limiter les instabilités. Si le déficit Vdefieit est négatif et que la valeur de vitesse v est inférieure au seuil correspondant, une valeur booléenne EDTS_act se voit assigner une valeur égale à 1 par exemple. Un tel drapeau EDST (pour « engine drive torque substitution » en anglais) peut ainsi venir désactiver la commande de substitution dans un module 204. Le bloc 203 est agencé pour permettre une désactivation progressive de la valeur de déficit Vdefieit. Ce bloc 203 est agencé de façon de permettre de comparer la valeur de vitesse v à un seuil, éventuellement avec là encore une hystérésis de façon à limiter les instabilités. Si la valeur de vitesse est inférieure au seuil correspondant, on peut prévoir de pondérer le signal Vdéfieit par une valeur décroissant rapidement jusqu'à O. Une telle rampe temporelle permet de limiter progressivement la substitution au frein moteur, pour un plus grand confort de l'utilisateur. Le signal PL est reçu en entrée d'un bloc 205. Si ce signal indique que le levier est en position neutre, alors là encore on applique une rampe temporelle au signal Vdefieit. Le bloc 206 reçoit en entrée un signal BESM (pour « brake efficiency safe mode » en anglais) issu d'un bloc de comptage 207. Ce signal BESM indique un état de chauffe des freins hydrauliques. Si le signal BESM indique que les freins sont dans un état de chauffe, alors là encore on désactive progressivement le signal Vdéfieit suivant une rampe temporelle. Cette rampe peut être très lente, en particulier plus lente que les rampes temporelles des blocs 203 et 205. Le signal BESM peut correspondre à des valeurs d'une variable booléenne, cette variable prenant la valeur 1 lorsqu'il est considéré que les freins sont dans un état de surchauffe. La valeur de cette variable est déterminée dans le bloc 207, simplement en fonction des valeurs précédentes de la commande de substitution Vsubs. Par exemple, on effectue des tests à intervalles de temps réguliers. A chaque test, on compare la valeur de la commande Vsubs à zéro. Si cette commande Vsubs est négative, alors une variable de comptage est incrémentée. Si cette valeur Vsubst est nulle alors la variable de comptage est décrémentée. Lorsque la variable de comptage dépasse un seuil donné, la variable booléenne BESM est mise à 1. Lorsque la variable de comptage est en-dessous de ce seuil, la variable booléenne BESM est mise à 0. On peut là aussi prévoir une hystérésis autour de ce seuil. Le signal de substitution est déterminé en prenant la plus grande des trois valeurs issue des blocs 203, 205 et 206. Ces valeurs étant négatives, ce signal de substitution sera très faible ou nul si une de ces trois rampes temporelles est appliquée. Pour plus de sécurité, on prévoit en outre un saturateur 208 de façon à s'assurer que le signal de substitution est compris entre une valeur minimale (ou maximale en valeur absolue) et zéro. Le bloc 204 permet de ramener à 0 la valeur de la commande de substitution lorsque le signal EDTS_act indique que la vitesse du véhicule est trop faible, compte tenu de l'hystérésis. Variantes Bien que représenté distinct des modules 1, 3 sur la figure 1, on pourrait tout-à-fait prévoir d'intégrer le module 2 à l'un de ces deux modules ou bien encore au module 6. On notera que le module 2 pourrait recevoir en outre un signal permettant de prendre en compte les dysfonctionnements éventuels du module. Ce signal non représenté peut être issu d'un module de supervision non représenté. L'invention n'est en rien limitée aux actionneurs de type pédale découplée. Le moyen de freinage complémentaire peut par exemple être intégré à un organe de type ESP. L'invention peut être appliquée aux types de véhicules précités où la pédale de frein est en liaison avec le maître-cylindre, les véhicules disposant alors d'un organe permettant de freiner automatiquement, tel un dispositif ABS ou ESP. Dans ce cas de figure, le signal de commande de freinage généré par un tel dispositif peut être envoyé au module de répartition 1, à la place de la commande de freinage pédale VF issue de la pédale de frein, cette dernière agissant alors directement sur le freinage hydraulique. Le module 4 de stabilité reste alors garant d'un niveau de freinage électrique ne perturbant pas la stabilité du véhicule. REVENDICATIONS1. Procédé de simulation de freinage moteur pour un véhicule équipé d'un moyen de freinage régénératif et d'un moyen de freinage complémentaire, le procédé comportant une étape de transmission d'une commande de substitution (Vsubs) vers ledit moyen de freinage complémentaire, ladite commande de substitution étant élaborée à partir d'une valeur de déficit de couple (Vdeficit) fonction d'une valeur de consigne de freinage moteur (VFM) et d'une valeur de potentiel de freinage du moyen de freinage régénératif (Vpot). 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape de réalisation du complément de la valeur du potentiel de freinage (Vpot) pour obtenir la valeur de consigne de freinage moteur (VFM). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la commande de freinage de substitution (Vsubs) est élaborée en outre à partir d'une valeur de vitesse du véhicule (v). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la commande de freinage de substitution (Vsubs) est élaborée en outre à partir d'une valeur (PL) indicative d'une position du levier de vitesse du véhicule. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la commande de freinage de substitution (Vsubs) est élaborée en fonction d'une valeur (BESM) indiquant un état d'échauffement de frein hydraulique du véhicule. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la valeur (BESM) indiquant un état d'échauffement de frein hydraulique du véhicule est obtenue à partir de valeurs précédentes de la commande de freinage de substitution. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la valeur (BESM) est obtenue par comptage en fonction des valeurs précédentes de la commande de freinage de substitution. 8. Dispositif de simulation du freinage moteur (7) destiné à un véhicule équipé d'un moyen de freinage régénératif (6) et d'un moyen de freinage complémentaire (5), ledit dispositif étant agencé pour transmettre vers ledit moyen de freinage complémentaire une commande de freinage de substitution (Vsubs) élaborée à partir d'une valeur de définit de couple (Vdefieit) fonction d'une valeur de consigne de freinage moteur (VFM) et d'une valeur de potentiel de freinage du moyen de freinage régénératif (Vpot). 9. Dispositif selon la revendication 8, comprenant en outre des moyens de calcul (8) de la valeur de consigne de freinage moteur (VFM). 10. Système de freinage (10) comportant le dispositif de simulation (7) de la revendication 9 et un dispositif de répartition (1) pour transmettre des commandes de freinage au moyen de freinage régénératif (6) et au moyen de freinage hydraulique (5).