Brevet FR2987525A1 — publié le 20130830

B12-0101FR 1 Procédé et système de commande du frein moteur d'un moteur électrique pour véhicule automobile. L'invention a pour domaine technique le contrôle des moteurs électriques pour véhicules automobiles, et plus particulièrement le contrôle du frein moteur généré par les moteurs électriques pour véhicules automobiles. Certains véhicules électriques ou hybrides ont des niveaux de frein moteur importants. Cela ne pose pas de problème dans les descentes, le véhicule est suffisamment retenu. On notera que sur les véhicules électriques de type BEV (acronyme anglais pour « Battery Electric Véhicule », véhicules dont l'énergie de traction provient uniquement d'une batterie électrique), le frein moteur est entièrement déterminé par les réglages du calculateur électronique. En frein moteur, la machine électrique est utilisée en génératrice et produit de l'énergie électrique qui est renvoyée à la batterie. Si l'on ne paramètre aucun frein moteur, le véhicule est uniquement freiné par les différents frottements et l'aérodynamique du véhicule, ce qui correspond à un réglage d'une boite de vitesse en position neutre dans un véhicule à moteur thermique. En effet, les frottements des machines électriques sont beaucoup plus faibles que les frottements d'un moteur thermique, notamment avec ses pertes par pompage. Avec des niveaux de frein moteur faibles et sans levier d'action sur le rapport engagé (par exemple, avec la grille PRND de type boite automatique), la prise de vitesse dans les descentes est importante et le conducteur doit actionner fréquemment les freins. Cela peut contribuer à un sentiment d'insécurité, voire de rejet comme on a déjà pu l'observer avec certaines boites automatiques. Aujourd'hui le problème est résolu par un réglage du frein moteur important quelles que soient les conditions de roulage. Ce frein moteur jugé parfois trop important sur le plat est alors sécurisant en descente. Il existe un besoin pour un système et un procédé de commande d'un moteur électrique d'un véhicule automobile permettant de gérer des niveaux de frein moteur différents suivant le profil de la route. L'invention a pour objet un procédé de commande d'un moteur électrique équipant un véhicule automobile, comprenant les étapes suivantes : on détermine la vitesse du véhicule, l'accélération du véhicule, la vitesse de rotation du moteur et le degré d'enfoncement de la pédale d' accélérateur, on détermine si le conducteur a relâché l'accélérateur en comparant le degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur avec un seuil d'enfoncement prédéterminé, si le conducteur a relâché l'accélérateur, on compare l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale, si l'accélération du véhicule est supérieure au seuil d'accélération maximale, on augmente le frein moteur par incréments successifs jusqu'à ce que l'on repasse en dessous du seuil d'accélération maximale, si l'accélération du véhicule n'est pas supérieure au seuil d'accélération maximale, on compare l'accélération du véhicule au seuil d'accélération minimale, et si l'accélération du véhicule est inférieure au seuil d'accélération minimale, on diminue le frein moteur par incréments successifs jusqu'à ce que l'on repasse au-dessus du seuil d'accélération minimale. Le procédé de commande présente ainsi l'avantage de réguler activement le couple moteur lorsque le véhicule est en descente afin de générer un frein moteur. On peut émettre un signal de commande portant la valeur maximale parmi la valeur de frein moteur obtenue à l'issue de l'augmentation par incréments successifs à une valeur maximale fonction notamment de la vitesse de rotation, de la puissance maximale de la machine électrique et de la capacité de la batterie à récupérer l'énergie produite. On peut émettre un signal de commande portant la valeur maximale parmi la valeur de frein moteur obtenue à l'issue de la diminution par incréments successifs et la valeur obtenue par une cartographie du mode nominal pour un degré d'enfoncement de la pédale nul et pour la valeur courante de la vitesse de rotation du moteur. Le seuil d'accélération maximal peut être supérieur au seuil d'accélération minimal. On peut ne pas changer le niveau de frein moteur dans la zone entre le seuil d'accélération minimal et le seuil d'accélération maximal. Un autre objet de l'invention est un système de commande d'un moteur électrique équipant un véhicule automobile, comprenant des moyens de détermination, un moyen de comparaison du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur à un seuil d'enfoncement prédéterminé, un moyen de comparaison de l'accélération du véhicule à un seuil d'accélération maximale connecté en sortie à un premier moyen de commande du frein moteur, un moyen de comparaison de l'accélération du véhicule à un seuil d'accélération minimale connecté en sortie à un deuxième moyen de commande du frein moteur, le moyen de comparaison de l'accélération étant connecté en entrée au moyen de comparaison du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur et en sortie au moyen de comparaison de l'accélération du véhicule à un seuil d'accélération minimale, le premier moyen de commande du frein moteur et le deuxième moyen de commande du frein moteur étant connectés en en sortie au moteur électrique et aptes à transmettre la valeur de couple au moteur électrique. Les moyens de détermination peuvent être aptes à déterminer la vitesse du véhicule, de l'accélération du véhicule, de la vitesse de rotation du moteur, et du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Les moyens de détermination peuvent être des capteurs de mesure ou des estimateurs. Le moyen de comparaison de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale peut être apte à émettre des signaux de commande à destination du premier moyen de commande du frein moteur et du moyen de comparaison de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération minimale en fonction de la comparaison de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale. Le premier moyen de commande du frein moteur peut comprendre un sommateur apte à augmenter la valeur portée par le signal de commande du frein moteur par incréments successifs dès la réception d'un signal provenant du moyen de comparaison et jusqu'à l'arrêt de la réception dudit signal. Le premier moyen de commande du frein moteur peut comprendre un moyen de comparaison apte à comparer la valeur portée par le signal de commande du frein moteur émis par le sommateur à une valeur maximale fonction notamment de la vitesse de rotation, de la puissance maximale de la machine électrique et de la capacité de la batterie à récupérer l'énergie produite, le moyen de comparaison étant en outre apte à émettre la valeur maximale entre la valeur portée par le signal de commande du frein moteur et la valeur maximale sous la forme d'un signal de commande à destination du moteur électrique. Le deuxième moyen de commande du frein moteur peut comprendre un soustracteur apte à réduire la valeur portée par le signal de commande du frein moteur par incréments successifs dès la réception d'un signal provenant du moyen de comparaison et jusqu'à l'arrêt de la réception dudit signal. Le deuxième moyen de commande du frein moteur peut comprendre un moyen de comparaison apte à comparer la valeur portée par le signal de commande du frein moteur émis par le soustracteur à la valeur obtenue par une cartographie du mode nominal pour un degré d'enfoncement de la pédale nul et pour la valeur courante de la vitesse de rotation du moteur, le moyen de comparaison étant en outre apte à émettre la valeur maximale entre la valeur portée par le signal de commande du frein moteur et la valeur de la cartographie sous la forme d'un signal de commande à destination du moteur électrique. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre les principales étapes du procédé de commande, et - la figure 2 illustre les principaux éléments du système de commande. Le système et le procédé de commande permettent de réguler la prise de vitesse d'un véhicule automobile à traction électrique dans des descentes lorsque le conducteur n'appuie pas sur la pédale d'accélérateur. Ce comportement de conduite est généralement qualifié de conduite pied levé ou conditions de pied levé. Il s'agit de réguler l'accélération du véhicule lorsqu'il est soumis à une prise de vitesse en condition de pied levé car il serait inconcevable de devoir accélérer, donc de dépenser de l'énergie, pour descendre une pente. Toutefois, le véhicule ne doit pas prendre trop de vitesse pour ne pas créer un sentiment d'insécurité dû à l'accélération continue sous l'effet de la gravité, également appelé effet roue libre en descente. Dans la suite, on considèrera les conventions suivantes relatives aux accélérations et aux couples moteur, exprimés en valeurs algébriques : - lorsque l'accélération du véhicule est positive, le véhicule prend de la vitesse, et - lorsque le couple moteur est positif, le véhicule est soumis à une force de traction permettent de l'accélérer. Le fonctionnement nominal est basé sur une cartographie de la pédale d'accélérateur qui donne une consigne de couple en fonction de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur et de la vitesse de rotation du moteur. Cela correspond à l'état de l'art actuel tel qu'appliqué couramment dans l'automobile, toutes technologies de groupe motopropulseur (GMP) confondues. Le système et le procédé de commande comprennent en plus de cette cartographie, un moyen de commande permettant d'outrepasser ce fonctionnement nominal lorsque l'on détecte des conditions de pied levé de l'accélérateur. Afin de mieux comprendre le système et le procédé de commande, on définit les variables suivantes : Spédale seuil sur la position pédale d' accélérateur suffisamment faible pour détecter le pied levé de l'accélérateur (prise en compte des dispersions). Il pourra éventuellement être complété par un deuxième seuil afin de réaliser une hystérésis. Saccel max : seuil sur l'accélération du véhicule au-delà duquel il faut freiner le véhicule dans les descentes. Saccel min : seuil sur l'accélération véhicule en dessous duquel on ne souhaite pas freiner le véhicule. AT : incrément de couple moteur à appliquer à chaque pas de calcul pour augmenter ou diminuer le frein moteur. La valeur de l'incrément peut être constante ou être issue d'une cartographie fonction du niveau d'accélération et de la vitesse du véhicule. Par frein moteur, on entend un couple moteur négatif générant une force de freinage sur le véhicule. Sur la figure 1, on peut voir que le procédé de commande débute par une première étape 1, au cours de laquelle on détermine la vitesse du véhicule, l'accélération du véhicule, la vitesse de rotation du moteur, et le degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Au cours de la deuxième étape 2, on compare le degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur avec un seuil d'enfoncement prédéterminé afin de déterminer si le conducteur a levé le pied de l'accélérateur. Si tel est le cas, on passe à une troisième étape 3 Sinon on revient à la première étape 1. Au cours de la troisième étape, on compare l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale Saccel max. Si l'accélération du véhicule est supérieure au seuil d'accélération maximale Saccel max, on passe à une quatrième étape 4. Sinon on passe à une cinquième étape 5. Au cours de la quatrième étape 4, on augmente le frein moteur par incréments AT successifs jusqu'à ce que l'on repasse en dessous du seuil d'accélération maximale Saccel max. En raison des contraintes techniques telles que la puissance maximale de la machine électrique et la capacité de la batterie à récupérer l'énergie produite, il sera nécessaire de limiter le frein moteur à une valeur maximale en fonction de la vitesse de rotation. Cette valeur est appelée paramètre de saturation minimale du couple moteur. Ce paramètre permet de ne pas laisser dériver la valeur de consigne de frein moteur au-delà des capacités physiques de la chaîne de traction. Le procédé se poursuit alors à la première étape 1. Au cours de la cinquième étape 5, on compare l'accélération du véhicule au seuil d'accélération minimale Saccel min. Si l'accélération du véhicule est inférieure au seuil d'accélération minimale Saccel on passe à une sixième étape 6, sinon on revient à la première étape 1. Au cours de la sixième étape 6, on diminue le frein moteur par incréments AT successifs jusqu'à ce que l'on repasse au-dessus du seuil d'accélération minimale Saccel min. On ne diminuera cependant pas le frein moteur en dessous de la valeur figurant dans la cartographie du mode nominal pour un degré d'enfoncement de la pédale nul et pour la valeur courante de la vitesse de rotation du moteur. Cette valeur est appelée paramètre de saturation maximale du couple moteur. Ce paramètre permet de ne pas avoir moins de frein moteur que le mode nominal. Le procédé se poursuit alors à la première étape 1. Le seuil d'accélération maximal Saccel max doit toujours être supérieur au seuil d'accélération minimal Saccel min. La zone entre le seuil d'accélération minimal Saccel min et le seuil d'accélération maximal Saccel max constitue une zone d'hystérésis dans lequel on ne change pas le niveau de frein moteur. Cette zone constitue la plage d'accélération cible du véhicule dans les descentes en pied levé. Ces deux seuils d'accélération du véhicule permettent de régler le comportement du véhicule dans les descentes : - Pour obtenir une prise de vitesse en descente, le seuil d'accélération minimal et le seuil d'accélération maximal doivent être tous deux positifs (par exemple Saccel min = 0,2 m/s2 et Saccel max = 0,3 m/s2). - Pour une régulation en vitesse, le seuil d'accélération minimal doit être négatif (exemple Saccel min = -0,1 m/s2) et le seuil d'accélération maximal doit être positif (exemple Sa'ei max = +0,1 m/s2). - Pour une décélération en descente lorsque le pied est levé de 10 l'accélérateur, le seuil d'accélération minimal et le seuil d'accélération maximal doivent être tous deux négatifs. Le système de commande 10 illustré par la figure 2 est relié en sortie au moteur électrique 11 et en entrée à des moyens de détermination 12 de la vitesse du véhicule, de l'accélération du 15 véhicule, de la vitesse de rotation du moteur et du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Les moyens de détermination peuvent être des capteurs de mesure ou des estimateurs. Le moyen de comparaison 14 du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur à un seuil d'enfoncement prédéterminé est relié 20 en entrée aux moyens de détermination 12 et en sortie à un moyen de comparaison 15 de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale Saccel max. Le moyen de comparaison 15 de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale Saccel max est relié en entrée aux moyens 25 de détermination 12 et en sortie à un premier moyen de commande 16 du frein moteur ainsi qu'à un moyen de comparaison 17 de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération minimale Saccel min. Le premier moyen de commande 16 du frein moteur est connecté en entré aux moyens de détermination 12 et en sortie au 30 moteur électrique 11. Le moyen de comparaison 17 de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération minimale Saccel min est relié en entrée aux moyens de détermination 12 et en sortie à un deuxième moyen de commande 18 du frein moteur. Le deuxième moyen de commande 18 du frein moteur est connecté en entré aux moyens de détermination 12 et en sortie au moteur électrique 11. Le moyen de comparaison 14 du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur avec un seuil d'enfoncement prédéterminé est apte à déterminer si le conducteur a levé le pied de l'accélérateur. En fonction du résultat de la comparaison, il émet un signal à destination du moyen de comparaison 15 de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale Saccel max. Le moyen de comparaison 15 de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale Saccel max est apte à émettre un signal de commande à destination du premier moyen de commande 16 du frein moteur si l'accélération du véhicule est supérieure au seuil d'accélération maximale Saccel max- Le moyen de comparaison 15 de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale Saccel max est apte à émettre un signal de commande à destination du moyen de comparaison 17 de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération minimale Saccel min si l'accélération du véhicule est inférieure au seuil d'accélération maximale Saccel max. Le premier moyen de commande 16 du frein moteur est apte à émettre un signal de commande à destination du moteur électrique 11 portant la valeur du frein moteur à appliquer. Pour accomplir cela, le premier moyen de commande 16 du frein moteur comprend un sommateur 16a apte à augmenter la valeur portée par le signal de commande du frein moteur par incréments AT successifs dès la réception d'un signal provenant du moyen de comparaison 15 et jusqu'à l'arrêt de la réception dudit signal. Le premier moyen de commande 16 du frein moteur comprend également un moyen de comparaison 16b apte à comparer la valeur portée par le signal de commande du frein moteur émis par le sommateur 16a à une valeur maximale fonction notamment de la vitesse de rotation, de la puissance maximale de la machine électrique et de la capacité de la batterie à récupérer l'énergie produite. La valeur maximale entre la valeur portée par le signal de commande du frein moteur et la valeur maximale est transmise au moteur électrique 11 sous la forme d'un signal de commande sortant du premier moyen de commande 16 du frein moteur. Le moyen de comparaison 17 de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération minimale Saccel min est apte à émettre un signal de commande à destination du deuxième moyen de commande 18 du frein moteur si l'accélération du véhicule est inférieure au seuil d'accélération minimale Saccel Le deuxième moyen de commande 18 du frein moteur est apte à émettre un signal de commande à destination du moteur électrique 11 portant la valeur du frein moteur à appliquer. Pour accomplir cela, le deuxième moyen de commande 18 du frein moteur comprend un soustracteur 18a apte à réduire la valeur portée par le signal de commande du frein moteur par incréments AT successifs dès la réception d'un signal provenant du moyen de comparaison 17 et jusqu'à l'arrêt de la réception dudit signal. Le deuxième moyen de commande 18 du frein moteur comprend également un moyen de comparaison 18b apte à comparer la valeur portée par le signal de commande du frein moteur émis par le soustracteur 18a à la valeur obtenue par une cartographie 19 du mode nominal pour un degré d'enfoncement de la pédale nul et pour la valeur courante de la vitesse de rotation du moteur. La valeur maximale entre la valeur portée par le signal de commande du frein moteur et la valeur de la cartographie 19 est transmise au moteur électrique 11 sous la forme d'un signal de commande sortant du deuxième moyen de commande 18 du frein moteur. Le système et le procédé de commande permettent de commander le frein moteur d'un véhicule automobile muni d'un moteur électrique, de façon que sa valeur soit contrôlée selon notamment le degré de pente sur lequel évolue le véhicule. De plus, par l'intermédiaire de seulement deux paramètres, le comportement du véhicule peut être modifié et ajusté à loisir. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un moteur électrique équipant un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : on détermine la vitesse du véhicule, l'accélération du véhicule, la vitesse de rotation du moteur et le degré d'enfoncement de la pédale d' accélérateur, on détermine si le conducteur a relâché l'accélérateur en comparant le degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur avec un seuil d'enfoncement prédéterminé, si le conducteur a relâché l'accélérateur, on compare l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale, si l'accélération du véhicule est supérieure au seuil d'accélération maximale, on augmente le frein moteur par incréments successifs jusqu'à ce que l'on repasse en dessous du d'accélération maximale, si l'accélération du véhicule n'est pas supérieure au seuil seuil d'accélération maximale, on compare l'accélération du véhicule au seuil d'accélération minimale, et si l'accélération du véhicule est inférieure au seuil d'accélération minimale, on diminue le frein moteur par incréments successifs jusqu'à ce que l'on repasse au-dessus du seuil d'accélération minimale. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel on émet un signal de commande portant la valeur maximale parmi la valeur de frein moteur obtenue à l'issue de l'augmentation par incréments successifs à une valeur maximale fonction notamment de la vitesse de rotation, de la puissance maximale de la machine électrique et de la capacité de la batterie à récupérer l'énergie produite. 3. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel on émet un signal de commande portant la valeur maximale parmi la valeur de frein moteur obtenue àl'issue de la diminution par incréments successifs et la valeur obtenue par une cartographie 19 du mode nominal pour un degré d'enfoncement de la pédale nul et pour la valeur courante de la vitesse de rotation du moteur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le seuil d'accélération maximal est supérieur au seuil d'accélération minimal. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on ne change pas le niveau de frein moteur dans la zone entre le seuil d'accélération minimal et le seuil d'accélération maximal. 6. Système de commande d'un moteur électrique équipant un véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comprend : des moyens de détermination (12), un moyen de comparaison (15) de l'accélération du véhicule à un seuil d'accélération maximale connecté en sortie à un premier moyen de commande (16) du frein moteur, un moyen de comparaison (17) de l'accélération du véhicule à un seuil d'accélération minimale connecté en sortie à un deuxième moyen de commande (18) du frein moteur, le moyen de comparaison (15) de l'accélération étant connecté en entrée au moyen de comparaison (14) du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur et en sortie au moyen de comparaison (17) de l'accélération du véhicule à un seuil d'accélération minimale, le premier moyen de commande (16) du frein moteur et le deuxième moyen de commande (18) du frein moteur étant connectés en en sortie au moteur électrique (11) et aptes à transmettre la valeur de couple au moteur électrique. 7. Système de commande selon la revendication 6, dans lequel les moyens de détermination (12) sont aptes à déterminer la vitesse du véhicule, de l'accélération du véhicule, de la vitesse de rotation du moteur et du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Les moyens de détermination peuvent être des capteurs de mesure ou des estimateurs. 8. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le moyen de comparaison (15) de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale est apte à émettre des signaux de commande à destination du premier moyen de commande (16) du frein moteur et du moyen de comparaison (17) de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération minimale en fonction de la comparaison de l'accélération du véhicule au seuil d'accélération maximale. 9. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le premier moyen de commande (16) du frein moteur comprend un sommateur (16a) apte à augmenter la valeur portée par le signal de commande du frein moteur par incréments successifs dès la réception d'un signal provenant du moyen de comparaison (15) et jusqu'à l'arrêt de la réception dudit signal. 10. Système de commande selon la revendication 9, dans lequel le premier moyen de commande (16) du frein moteur comprend un moyen de comparaison (16b) apte à comparer la valeur portée par le signal de commande du frein moteur émis par le sommateur (16a) à une valeur maximale fonction notamment de la vitesse de rotation, de la puissance maximale de la machine électrique et de la capacité de la batterie à récupérer l'énergie produite, le moyen de comparaison (16b) étant en outre apte à émettre la valeur maximale entre la valeur portée par le signal de commande du frein moteur et la valeur maximale sous la forme d'un signal de commande à destination du moteur électrique (11). 11. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel le deuxième moyen de commande (18) du frein moteur comprend un soustracteur (18a) apte à réduire la valeur portée par le signal de commande du frein moteur par incréments successifs dès la réception d'un signal provenant du moyen de comparaison (17) et jusqu'à l'arrêt de la réception dudit signal. 12. Système de commande selon la revendication 11, dans lequel le deuxième moyen de commande (18) du frein moteur comprend un moyen de comparaison (18b) apte à comparer la valeurportée par le signal de commande du frein moteur émis par le soustracteur (18a) à la valeur obtenue par une cartographie (19) du mode nominal pour un degré d'enfoncement de la pédale nul et pour la valeur courante de la vitesse de rotation du moteur, le moyen de comparaison (18b) étant en outre apte à émettre la valeur maximale entre la valeur portée par le signal de commande du frein moteur et la valeur de la cartographie (19) sous la forme d'un signal de commande à destination du moteur électrique (11).