Brevet FR3035844A1 — publié le 20161111

« DISPOSITIF DE COMMANDE DE L'INTENSITE DU FREINAGE POUR UN VEHICULE AUTOMOBILE» Contexte technique [0001] L'invention s'inscrit dans le domaine de l'aide au pilotage des véhicules automobiles hybrides à moteur thermique et moteur électrique, notamment pour l'optimisation du rendement énergétique du véhicule. L'aide peut se faire par une interface homme-machine qui est également un objet de l'invention. [0002] On connait des véhicules automobiles à moteur thermique munis d'une pédale de frein et d'une pédale d'accélérateur, ainsi que d'un dispositif d'anticipation des obstacles indiquant au conducteur, en fonction de la détection d'un obstacle situé en avant du véhicule alors que celui-ci est en mouvement, à quel moment lever le pied de la pédale d'accélérateur pour que le véhicule entame une décélération par action du frein moteur ou ouverture de la chaine de traction. [0003] On connait aussi la méthode divulguée par le document W02014/202317 qui prévoit d'utiliser un couple de récupération pour décélérer le véhicule sans l'utilisation du frein de service, pour éviter les gaspillages d'énergie, dans un système de véhicule à propulsion hybride. [0004] On connait aussi des pédales de frein à retour d'effort, à raideur ou amortissement variables, mais ces pédales ont un surcoût quand il s'agit de les installer dans des véhicules déjà développés ou conçus sans de telles pédales. [0005] L'invention vise à fournir un système aidant le conducteur à optimiser sa conduite, sans qu'il ait à détourner les yeux de la route, et en économisant du carburant hydrocarbure en convertissant au mieux l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique. 3035844 2 Définition de l'invention [0006] Pour ce faire, il est proposé un dispositif de commande de l'intensité du freinage pour un véhicule automobile du type comprenant un dispositif d'anticipation des obstacles, un capteur de vitesse instantanée du véhicule, une commande de freinage actionnable par 5 un conducteur du véhicule, et un système de freinage et conversion de l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique, caractérisé en ce que le dispositif de commande est configuré pour, dans une situation dans laquelle le dispositif de commande a d'une part été informé par le dispositif d'anticipation des obstacles que celui-ci a constaté qu'un obstacle nécessitant un freinage pour la sécurité du véhicule se trouve à une distance 10 adaptée à ce que ledit freinage soit compatible avec une conversion efficace d'énergie cinétique en énergie électrique par le système de freinage et conversion, et d'autre part également été informé que le conducteur a actionné la commande de freinage, fournir au système de freinage et conversion une commande calculée de freinage pour, en fonction de la vitesse instantanée du véhicule fournie par le capteur de vitesse instantanée, 15 adapter la vitesse du véhicule pour l'approche de l'obstacle tout en optimisant la récupération d'énergie par le système de freinage et conversion d'énergie. [0007] De préférence, le dispositif de commande est configuré pour ne fournir au système de freinage et conversion ladite commande calculée que si le couple de valeurs constitué par la vitesse instantanée du véhicule et une commande de freinage transmise 20 par le conducteur du véhicule et reçue par le dispositif de commande est adapté à une conversion efficace d'énergie cinétique en énergie électrique, et, dans le cas contraire, permettre la fourniture au système de freinage et conversion de la commande de freinage transmise par le conducteur. [0008] L'invention propose aussi un véhicule comprenant au moins un moteur électrique 25 pour la propulsion du véhicule, un dispositif d'anticipation des obstacles et un système de freinage et conversion de l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique utilisant le moteur électrique comme génératrice électrique, ainsi qu'un dispositif de commande tel qu'évoqué pour commander l'intensité du freinage par ledit système de freinage et conversion. [0009] De préférence, le véhicule comprend de plus un moteur thermique et dans lequel le dispositif d'anticipation des obstacles indique au conducteur quand lever le pied de la pédale d'accélérateur pour aborder ledit obstacle en adoptant une conduite économique en termes d'émissions de CO2 liées au moteur thermique et quand commencer à appuyer 3035844 3 sur la pédale de frein pour accentuer la décélération à l'approche de l'obstacle tout en convertissant efficacement l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique à l'aide du système de freinage et conversion. [0010] De préférence, le véhicule comprend de plus un premier indicateur visuel pour le 5 conducteur de consigne de levé de pied de la pédale d'accélérateur et un deuxième indicateur visuel pour le conducteur de consigne de début d'appui sur la pédale d'accélérateur, les premier et deuxième indicateurs visuels étant commandés par le dispositif d'anticipation des obstacles. [0011] De préférence, le véhicule comprend de plus un indicateur d'intensité pour le 10 conducteur pour lui faire savoir comment se situe son appui sur la pédale de frein vis à vis de l'intervalle adapté à la mise en oeuvre de ladite commande calculée de freinage pour adapter la vitesse du véhicule à la présence de l'obstacle détecté tout en optimisant la récupération d'énergie par le système de freinage et conversion d'énergie. [0012] De préférence, l'indicateur d'intensité est un indicateur visuel sur le tableau de 15 bord du véhicule. Liste des figures [0013] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple 20 illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - La figure 1 présente différents profils de décélération existant dans les véhicules antérieurs à l'invention. - La figure 2 présente un mode de réalisation de l'invention. - La figure 3 présente une interface homme machine ou tableau de bord dans le 25 cadre d'un mode de réalisation de l'invention. - La figure 4 présente un aspect de l'invention. - La figure 5 présente une illustration de l'invention. 3035844 4 Description détaillée [0014] En référence à la figure 1, on a représenté le fonctionnement d'un système antérieur à l'invention appliqué à un véhicule à moteur thermique 140. La figure représente un diagramme avec en abscisses la distance D parcourue par le véhicule en mouvement 5 sur une route, et en ordonnées la vitesse V du véhicule. [0015] Le scénario présenté débute avec l'identification par un dispositif d'anticipation des obstacles 100, d'un obstacle en avant du véhicule, alors que celui-ci se déplace avec une vitesse donnée initialement égale à V1, le conducteur maintenant un appui sur la pédale d'accélérateur 150. L'identification a lieu à un instant auquel le véhicule se situe à 10 une distance DO de l'obstacle. [0016] Il est alors suggéré au conducteur, par tout moyen mais par exemple par un affichage 1010 sur le tableau de bord commandé par le dispositif d'anticipation des obstacles 100, de stopper tout appui sur la pédale d'accélérateur 150. Cette suggestion, en fonction d'un paramétrage préalable du véhicule, peut être émise à différente distances 15 D1, D1', D1" ou D1" de l'obstacle. De plus, elle dépend de la vitesse du véhicule V1. [0017] Les scénarii représentés portent tous sur la situation où le conducteur réagit sans délai à la suggestion qui lui est faite, et relâche alors la pédale d'accélérateur 150. [0018] Le véhicule, en réaction au levé de pied de la pédale d'accélérateur 150, ralentit alors par l'effet d'un frein moteur, lié au moteur thermique 140, qui en fonction du 20 paramétrage préalable, est plus ou moins fort, et dont l'effet sur la vitesse se fait de manière constante ou avec une courbure représentative d'un freinage initial plus élevé, ou au contraire moins élevé qu'un freinage final à l'approche de l'obstacle. [0019] Dans tous les scénarii, la vitesse est stabilisée à une valeur V2 à une distance D3 de l'obstacle, définie pour assurer la sécurité du véhicule à proximité de l'obstacle. 25 [0020] Le scénario 1 correspond à une approche de l'obstacle du type approche lente, ou « coasting » en anglais, caractérisée par une décélération lente entamée à grande distance de l'obstacle, alors que le scénario 4 correspond à une approche rapide, caractérisée par une décélération forte, entamée à faible distance de l'obstacle. [0021] Les scénarii 2 et 3 sont des solutions intermédiaires. 3035844 5 [0022] Le véhicule est paramétrable, préalablement, pour choisir un de ces comportements au lâcher de pied de la pédale d'accélérateur. On parle de choix du « typage » du véhicule. Le choix du typage dépend du type de motorisation et des souhaits du conducteur. 5 [0023] Le dispositif d'anticipation des obstacles 100 indique au conducteur quand lever le pied de la pédale d'accélérateur pour aborder ledit obstacle aussi en lui suggérant une conduite économique en termes d'émission de 002. [0024] Néanmoins, la distance de l'obstacle à laquelle il est suggéré au conducteur de lever le pied de l'accélérateur est calculée aussi en tenant compte d'une contrainte 10 prédéfinie sur la durée des phases de décélération, entre le moment où le conducteur lève le pied de la pédale d'accélérateur jusqu'à ce qu'il ait atteint et dépassé l'obstacle. Cette durée ne doit pas dépasser une valeur de durée prédéfinie, et le dispositif 100 ne suggère donc pas des décélérations trop lentes au conducteur. [0025] La figure 2 présente ensuite l'invention, dans un mode de réalisation particulier, 15 dans un véhicule hybride à moteur thermique et à moteur électrique. [0026] Le véhicule comporte un capteur 50 de vitesse instantanée, par exemple prenant la vitesse de rotation des roues. Le véhicule comprend de plus un dispositif d'anticipation des obstacles 100, comprenant par exemple un capteur de distance tourné vers l'avant du véhicule (non représenté). Ce dispositif 100 peut fonctionner ou non sur la base de 20 données de GPS (« global positioning system », ou système de localisation mondial par satellite). [0027] Il comprend de plus un moteur 140, thermique, commandé par une pédale d'accélération 150. [0028] II comprend de plus un système de freinage et conversion d'énergie cinétique en 25 énergie électrique 200. Il s'agit là d'un frein piloté utilisant en fonction des situations soit un moteur électrique ME agissant alors en génératrice, soit un frein mécanique non lié à un moteur, soit les deux en même temps. [0029] Le véhicule comprend de plus une pédale (ou commande) de freinage 220, recevant et transmettant la commande de freinage CF donnée par le conducteur. 3035844 6 [0030] Il comprend de plus, de manière originale, un dispositif de commande de l'intensité du freinage 300. Celui-ci reçoit la commande de freinage CF. [0031] Le capteur 50 de vitesse instantanée transmet une vitesse V du véhicule au dispositif de commande 300. 5 [0032] Le dispositif d'anticipation des obstacles 100 transmet au dispositif de commande 300 une information 10 indiquant au moins si oui ou non un obstacle a été identifiée en avant du véhicule. Il le transmet à une distance de l'obstacle qui est notée ici D2 et qui dépend de la vitesse V du véhicule. [0033] La pédale de frein 220 transmet au dispositif de commande 300 une information 10 CF indiquant si oui ou non une commande de freinage a été donnée par le conducteur par appui sur la pédale de frein 220, ainsi que l'intensité de cette commande, exprimée en tant que couple de freinage demandé. [0034] Le dispositif de commande 300 est a minima configuré pour, en utilisant les informations reçues, dans une situation dans laquelle il a d'une part été informé que le 15 dispositif d'anticipation des obstacles 100 a identifié un obstacle rendant nécessaire un freinage pour la sécurité du véhicule et que le véhicule est à une distance D2 de l'obstacle, rendant ce freinage compatible avec une conversion efficace d'énergie par le système 200 de freinage et de conversion, et, d'autre part également été informé que le conducteur a fourni une commande de freinage via la pédale 220, calculer une commande calculée C 20 de freinage pour, en fonction de la vitesse instantanée du véhicule fournie par le capteur 50 de vitesse instantanée, adapter la vitesse du véhicule pour l'approche de l'obstacle tout en optimisant la récupération d'énergie par le système de freinage et conversion d'énergie 200. [0035] Le calcul peut de plus, de préférence, prendre en compte la valeur de la 25 commande de freinage CF donnée par le conducteur et adapter la commande calculée C en fonction de celle-ci. [0036] Le dispositif de commande 300 transmet alors au système de freinage et de conversion 200 la commande calculée C de freinage adaptée en fonction des informations reçues V et CF. 30 [0037] Plus précisément, cette valeur de commande calculée C peut être la valeur de commande CF si celle-ci est éloignée d'une valeur optimale, ou, si la valeur de CF n'est 3035844 7 pas éloignée d'une valeur optimale, une valeur optimisée par le dispositif de commande 300. Elle est calculée, quand il s'agit d'une valeur optimisée, pour obtenir une récupération électrique optimale par le moteur ME agissant en génératrice, en fonction de la vitesse V, et en fonction de la distance D2. Elle est mise à jour au fur et à mesure que la vitesse 5 diminue. [0038] Cette optimisation assistée permet au conducteur de ne pas avoir à regarder en permanence son tableau de bord pour savoir si sa conduite est optimale, puisque l'ajustement est fait automatiquement. [0039] En figure 3, on a représenté les informations visuelles données au conducteur 10 sur le tableau de bord 1000 pour qu'il aborde l'obstacle de manière optimale. [0040] Un premier voyant lumineux, référencé 1010, lui indique en s'allumant quand il est adapté de lever le pied de l'accélérateur, à une distance D1 d'un obstacle détecté par le dispositif d'anticipation des obstacles 100 (figure 2), selon les principes évoqués en relation avec la figure 1. Le voyant 1010 est allumé pour recommander au conducteur une 15 conduite économique en termes d'émission de CO2 liées au moteur thermique. [0041] Un deuxième voyant lumineux, référencé 1020, lui indique ensuite en s'allumant quand il est adapté de commencer à freiner avec le système de freinage et conversion d'énergie 200 (figure 2), à une distance D2 de l'obstacle, selon les principes évoqués en relation avec la figure 2. Le voyant 1020 est allumé pour indiquer au conducteur quand 20 accentuer le freinage à l'approche de l'obstacle, tout en convertissant efficacement l'énergie cinétique en énergie mécanique. [0042] Un troisième élément d'affichage, référencé 1030 et présentant dé préférence une graduation, lui indique si l'intensité du freinage commandé par lui à l'aide de la pédale 220 (figure 2) est dans un intervalle 1032 adapté à une bonne récupération de l'énergie 25 cinétique pour produire de l'énergie électrique. Cet intervalle est, sur la graduation, dans une zone inférieure à la valeur 0, à distance de 0. [0043] L'élément d'affichage 1030 est qualifié de « wattmètre ». La valeur de 0 correspond à une accélération nulle. Il est gradué en pourcentage. L'intensité représentée est un couple appliqué aux roues, rapporté à un maximum, correspondant à 100%, ce 30 maximum dépendant de la vitesse fournie par le capteur de vitesse 50 (figure 2). Il existe également, sur la graduation, une zone 1031 au-dessus de 0 et commençant à 0, qui 3035844 8 correspond à une accélération positive peu consommatrice de carburant hydrocarbure pour un véhicule hybride thermique-électrique. [0044] Si le conducteur donne une commande de freinage en dehors des bornes de l'intervalle 1032, la fonction d'optimisation est désactivée de manière à laisser la main au 5 conducteur qui seul décide de la manière dont il doit manoeuvrer son véhicule, ce qui est utile en cas d'imprévu visible sur la route uniquement par le conducteur. [0045] On précise qu'une autre interface homme machine pourrait être mise en oeuvre pour communiquer avec le conducteur. [0046] En figure 4, on a représenté la zone de couples de valeurs, en abscisses vitesse 10 V du véhicule, en ordonnées couple CF de freinage commandée par le conducteur, dans laquelle une récupération efficace de l'énergie cinétique pour obtenir de l'énergie électrique est possible. Cette zone est hachurée. [0047] On constate qu'il existe une zone de valeurs de vitesses, distante de la vitesse nulle, pour laquelle une gamme large de valeurs de couples pour lesquelles une 15 récupération efficace est possible. Par contre, à l'approche de la vitesse nulle, ou au contraire à des vitesses plus élevées, seules des gammes étroites de couples de freinage permettent une récupération efficace de l'énergie. [0048] Dans un mode de réalisation, pour revenir à la figure 2, le dispositif de commande 300 est configuré pour ne fournir au système de freinage et conversion 200 une 20 commande calculée C modifiée par rapport à CF que si la condition présentée sur le graphique de la figure 4, portant sur le couple de valeurs constitué par la vitesse instantanée du véhicule V et la commande de freinage CF transmise par le conducteur du véhicule est réalisée, c'est-à-dire qu'une conversion efficace d'énergie cinétique en énergie électrique est possible. L'efficacité s'entend d'une conversion sans pertes jugées 25 excessives, c'est-à-dire avec un bon rendement. [0049] Si la condition n'est pas réalisée, la valeur de C est maintenue égale à CF, pour que le conducteur garde la main sur sa conduite. [0050] En figure 5, on a représenté une mise en oeuvre de l'invention. [0051] Selon le scénario représenté, le véhicule se déplace à une vitesse constante V1, 30 le conducteur maintenant enfoncé la pédale d'accélérateur 150. Un obstacle est détecté à 3035844 9 une distance DO par le dispositif d'anticipation des obstacles 100. Il est alors suggéré au conducteur, par le voyant lumineux 1010, à une distance D1 de l'obstacle définie en fonction de la vitesse V1, de relâcher la pédale d'accélérateur 150. L'allumage du voyant 1010 est commandé par le dispositif d'anticipation des obstacles 100. 5 [0052] Dans le scénario représenté, le conducteur réagit rapidement et relâche la pédale 150. Le moteur thermique 140 est coupé aussitôt ce qui permet de diminuer la consommation de carburant hydrocarbure. Le véhicule commence à décélérer par l'action d'un faible couple de freinage fourni par le moteur électrique ME. La décélération est modérée, du type par exemple « coasting », évoqué plus haut. 10 [0053] À une distance D2, le voyant 1020, commandé par le dispositif d'anticipation des obstacles 100, s'allume et indique au conducteur qu'il lui est suggéré de freiner. Cette distance D2 peut être fixée de différentes manières. Elle peut notamment être déterminée par les moyens de calcul disponibles dans le dispositif d'anticipation des obstacles 100. Ainsi, le dispositif d'anticipation des obstacles 100 indique au conducteur quand 15 commencer à appuyer sur la pédale de frein pour finaliser l'approche de l'obstacle tout en convertissant l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique à l'aide du système 200 de freinage et conversion. [0054] Dans le scénario représenté, le conducteur réagit rapidement et entame un freinage à l'aide du système de freinage et conversion d'énergie 200. 20 [0055] Si, et dès que, la commande de freinage CF transmise par le conducteur par appui sur la pédale de frein 220 est compatible avec une bonne récupération d'énergie cinétique pour conversion en énergie électrique, la fonction d'optimisation de la commande de freinage est mise en oeuvre pour adapter la vitesse du véhicule pour l'approche de l'obstacle tout en optimisant la récupération d'énergie par le système de freinage et 25 conversion d'énergie 200. Ainsi une commande calculée C est fournie par le dispositif de commande 300 au système de freinage et conversion 200. [0056] Dans un mode de réalisation, après que le voyant 1020 a été allumé, une temporisation de 2 secondes est effectuée, et ensuite il est vérifié que la commande de freinage CF donnée par le conducteur est dans la gamme compatible avec la fonction 30 d'optimisation définie en figure 4 en fonction de la vitesse V. Si elle l'est, alors la fonction d'optimisation est mise en oeuvre, et si elle ne l'est pas, alors celle-ci n'est pas mise en 3035844 10 oeuvre. Dès que la commande de frein CF donnée par le conducteur sort de la gamme compatible avec la fonction d'optimisation, celle-ci est désactivée. [0057] Quand la fonction d'optimisation est désactivée, la commande CF fournie par le conducteur par appui sur la pédale de frein 220 est transmise au système de freinage et 5 conversion 200 sans modification. [0058] La décélération est plus importante dans cette deuxième phase (après la distance D2) que dans la première phase. Les batteries électriques du véhicule sont rechargées par le moteur électrique ME agissant en génératrice. [0059] Le véhicule atteint une vitesse V2 à une distance D3 de l'obstacle et est stabilisé 10 à cette vitesse, compatible avec une grande proximité avec l'obstacle. [0060] Le dépassement de l'obstacle, tel que signalé par le dispositif d'anticipation des obstacles 100, ou l'appui sur la pédale d'accélérateur 220 désactivent la fonction d'optimisation de la commande de freinage. [0061] La consommation de carburant du véhicule est donc diminuée, globalement, 15 parce que le moteur thermique est coupé dès que possible, et parce que les batteries sont rechargées au mieux, et fournissent donc, pour la suite des trajets du véhicules, une plus grande autonomie pour le trajet n'utilisant que l'énergie électrique. REVENDICATIONS1. Dispositif de commande (300) de l'intensité du freinage pour un véhicule automobile du type comprenant un dispositif d'anticipation des obstacles (100), un capteur de vitesse instantanée du véhicule (50), une commande de freinage (220) actionnable par un conducteur du véhicule, et un système (200) de freinage et conversion de l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique, caractérisé en ce que le dispositif de commande (300) est configuré pour, dans une situation dans laquelle le dispositif de commande (300) a d'une part été informé (10) par le dispositif d'anticipation des obstacles (100) que celui-ci a constaté qu'un obstacle nécessitant un freinage pour la sécurité du véhicule se trouve à une distance (D2) adaptée à ce que ledit freinage soit compatible avec une conversion efficace d'énergie cinétique en énergie électrique par le système (200) de freinage et conversion, et d'autre part également été informé (CF) que le conducteur a actionné la commande de freinage (220), fournir au système (200) de freinage et conversion une commande calculée (C) de freinage pour, en fonction de la vitesse instantanée du véhicule fournie par le capteur de vitesse instantanée (50), adapter la vitesse du véhicule pour l'approche de l'obstacle tout en optimisant la récupération d'énergie par le système (200) de freinage et conversion d'énergie. 2. Dispositif de commande (300) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de commande (300) est configuré pour ne fournir au système (200) de freinage et conversion ladite commande calculée (C) que si le couple de valeurs constitué par la vitesse instantanée du véhicule (V) et une commande de freinage (CF) transmise par le conducteur du véhicule et reçue par le dispositif de commande (300) est adapté à une conversion efficace d'énergie cinétique en énergie électrique, et, dans le cas contraire, permettre la fourniture au système (200) de freinage et conversion de la commande de freinage (CF) transmise par le conducteur. 3. Véhicule automobile comprenant au moins un moteur électrique (ME) pour la propulsion du véhicule, un dispositif d'anticipation des obstacles (100) et un système (200) de freinage et conversion de l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique utilisant le moteur électrique (ME) comme génératrice électrique, ainsi qu'un dispositif de commande (300) selon la revendication 1 ou la revendication 2 pour commander l'intensité du freinage par ledit système (200) de freinage et conversion. 4. Véhicule automobile selon la revendication 3, comprenant de plus un moteur thermique (140) et dans lequel le dispositif d'anticipation des obstacles (100) indique au 3035844 12 conducteur quand lever le pied d'une pédale d'accélérateur (150) pour aborder ledit obstacle en adoptant une conduite économique en termes d'émissions de CO2 liées au moteur thermique et quand commencer à appuyer sur une pédale de frein (220) pour accentuer la décélération à l'approche de l'obstacle tout en convertissant efficacement 5 l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique à l'aide du système (200) de freinage et conversion. 5. Véhicule automobile selon la revendication 4, comprenant un premier indicateur visuel (1010) pour le conducteur de consigne de levé de pied de la pédale d'accélérateur et un deuxième indicateur visuel (1020) pour le conducteur de consigne de début d'appui sur la 10 pédale d'accélérateur, les premier et deuxième indicateurs visuels (1010, 1020) étant commandés par le dispositif d'anticipation des obstacles (100). 6. Véhicule automobile selon l'une des revendications 3 à 5 comprenant un indicateur d'intensité (1030) pour le conducteur pour lui faire savoir comment se situe son appui sur la pédale de frein (220) vis à vis de l'intervalle adapté à la mise en oeuvre de ladite 15 commande calculée (C) de freinage pour adapter la vitesse du véhicule à la présence de l'obstacle détecté tout en optimisant la récupération d'énergie par le système (200) de freinage et conversion d'énergie. 7. Véhicule automobile selon la revendication 6, dans lequel l'indicateur d'intensité (1030) est un indicateur visuel sur le tableau de bord (1000) du véhicule.