Brevet FR3053938A1 — publié le 20180119

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les véhicules automobiles électriques ou hybrides. Elle s'applique à tout véhicule automobile comportant des roues, un moteur électrique couplé aux roues, un système de freinage des roues distinct dudit moteur électrique, un levier de vitesse et une pédale d'accélérateur. Elle concerne plus particulièrement un procédé de pilotage d'un tel véhicule, comprenant des étapes : - d'acquisition de la vitesse du véhicule automobile, qui est positive lorsque le véhicule automobile avance et négative lorsque le véhicule automobile recule, - d'acquisition de la position du levier de vitesse, - d'acquisition d'une instruction d'accélération relative à la position de (ou à l'effort exercé sur) la pédale d'accélérateur, et - d'élaboration d'une consigne de pilotage du moteur électrique en fonction de la position du levier de vitesse et de l'instruction d'accélération. Elle concerne également un véhicule automobile tel que précité, comportant en outre une unité électronique de pilotage qui est susceptible de mettre en oeuvre ce procédé. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Lorsque le véhicule automobile se trouve sur une côte, il peut arriver que le conducteur souhaite laisser reculer son véhicule en profitant de la pente, sans passer en marche arrière. C'est notamment le cas lorsque le véhicule est garé sur une place de stationnement dont le conducteur souhaite sortir facilement, tout en restant en marche avant (mode « D » sur une boîte de vitesses automatique). Dans cette situation, le réflexe intuitif du conducteur est alors de contrôler la vitesse de recul du véhicule au moyen du moteur électrique, en utilisant seulement la pédale d'accélérateur (c'est-à-dire sans utiliser la pédale de frein). Il a toutefois été constaté que le couple de freinage généré par le moteur électrique peut parfois s'avérer insuffisant, ne permettant pas de ralentir le véhicule autant que souhaité par le conducteur. On comprend que cette situation 3053938 2 doit absolument être évitée car elle est dangereuse, surprenante et non intuitive pour le conducteur. Pour cela, on connaît du document US20130197733 une stratégie de détection d'une situation de recul du véhicule électrique non souhaité par le 5 conducteur, qui est basée sur l'analyse de l'état du véhicule, de la position des pédales de frein et d'accélérateur, du frein à main, et des limitations physiques du moteur électrique. Dans le cas où un recul intempestif du véhicule électrique est détecté, le couple moteur est alors piloté pour arrêter le véhicule avant que la vitesse de recul ne soit trop importante. 10 Cette solution, bien qu'elle permette de prévenir tout accident, est contraignante pour le conducteur qui n'a en effet plus la possibilité de laisser volontairement son véhicule reculer dans la pente dans les conditions qu'il souhaite. OBJET DE L'INVENTION 15 Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose une stratégie innovante de pilotage du moteur électrique et du système de freinage du véhicule lorsque celui-ci se retrouve dans la situation précitée, qui permette au conducteur de piloter confortablement et intuitivement son véhicule au moyen de la seule pédale d'accélérateur. 20 Plus particulièrement, on propose selon l'invention un procédé tel que défini dans l'introduction, dans lequel, si la vitesse acquise est inférieure à un premier seuil négatif et que le levier de vitesse est en position de marche avant, une consigne de pilotage du système de freinage est élaborée en fonction de l'instruction d'accélération. 25 La demanderesse a constaté que dans la situation précitée (lorsque le véhicule recule dans une côte en profitant de la pente), le moteur électrique n'est pas en mesure de freiner le véhicule notamment si la batterie de traction (celle à laquelle est connecté le moteur électrique) est très chargée. L'explication de ce phénomène est la suivante. Lorsque le véhicule 30 recule (et que sa vitesse est donc négative), le moteur électrique du véhicule doit fonctionner en mode générateur pour freiner le véhicule. Dans cette situation, lorsque la batterie de traction est chargée, le couple de freinage que le moteur électrique est capable d'exercer est limité par les algorithmes de surveillance de la batterie de traction. En effet, une surcharge de la batterie risquerait de 3053938 3 l'endommager durablement. Par conséquent dans une situation que le conducteur considère intuitivement favorable parce que sa batterie de traction est bien chargée, le risque de déficience de freinage est en réalité plus grand que lorsque la batterie de traction est déchargée. 5 Par ailleurs, en mode générateur, le couple de freinage que le moteur électrique est capable d'exercer est inversement proportionnel à la vitesse de rotation du moteur et donc à la vitesse de recul du véhicule. Par conséquent, plus vite le véhicule recule, moins son moteur est capable de fournir le couple de freinage nécessaire. 10 C'est la raison pour laquelle la présente invention propose, lorsque le véhicule recule dans une côte en profitant de l'effet de pente, de contrôler la vitesse de recul du véhicule en utilisant les freins, alors même que le conducteur n'utilise pas la pédale de frein. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé de 15 pilotage conforme à l'invention sont les suivantes : - si la vitesse acquise est inférieure au premier seuil et que le levier de vitesse est en position de marche avant, le moteur électrique et le système de freinage sont pilotés en combinaison à l'état actif ; - dès que la vitesse acquise redevient supérieure à un second seuil, 20 supérieur ou égal au premier seuil, et que le levier de vitesse est en position de marche avant, le moteur électrique est piloté à l'état actif et le système de freinage est piloté à l'état inactif ; - si la vitesse acquise devient inférieure à un troisième seuil négatif et inférieur au premier seuil et que le levier de vitesse est en position de marche 25 avant, le moteur électrique est piloté dans un état inactif et le système de freinage est piloté à l'état actif ; - si la vitesse acquise, après avoir été inférieure au troisième seuil, redevient supérieure à un quatrième seuil, supérieur ou égal au troisième seuil, et que le levier de vitesse est en position de marche avant, le moteur électrique et le 30 système de freinage sont pilotés en combinaison à l'état actif ; - si la vitesse acquise, après avoir été inférieure au troisième seuil puis supérieure au quatrième seuil, devient supérieure à un cinquième seuil, supérieur ou égal au quatrième seuil, et que le levier de vitesse est en position de marche avant, le moteur électrique est piloté à l'état actif et le système de freinage est 3053938 4 piloté à l'état inactif ; - si la vitesse acquise, après avoir été inférieure au troisième seuil puis supérieure au quatrième seuil, devient inférieure à un sixième seuil, inférieur ou égal au quatrième seuil, et que le levier de vitesse est en position de marche 5 avant, le moteur électrique est piloté à l'état inactif et le système de freinage est piloté à l'état actif ; - lorsque le moteur électrique et le système de freinage sont pilotés en combinaison à l'état actif, la proportion du couple de freinage exercé par le moteur électrique par rapport au couple de freinage exercé par le système de freinage 10 varie en fonction de la vitesse acquise ; et - les consignes de pilotage du moteur électrique et du système de freinage sont élaborées de manière que le couple de freinage exercé au niveau des roues varie de manière continue. L'invention concerne également un véhicule automobile comportant des 15 roues, un moteur électrique couplé aux roues, un système de freinage des roues, et une unité de pilotage du moteur électrique et du système de freinage qui est adaptée à mettre en oeuvre un procédé de pilotage tel que précité. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à 20 titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est un graphique illustrant les conditions de passage entre différents modes de calcul de consignes de pilotage d'un véhicule automobile ; 25 - la figure 2 représente différents blocs correspondant à des algorithmes de calcul des consignes de pilotage du véhicule automobile ; et - les figures 3 à 7 sont des graphiques illustrant les variations de paramètres utiles au calcul des consignes de pilotage du véhicule automobile. La présente invention s'applique à tout véhicule automobile électrique ou 30 hybride. Classiquement, un tel véhicule comporte un châssis qui est supporté par des roues et qui supporte notamment un moteur électrique couplé aux roues motrices, un système de freinage des roues, des pédales de frein et d'accélérateur, une boîte de vitesses et un calculateur. 3053938 5 On considérera ici que la boîte de vitesse est de type automatique. Elle comporte donc un levier de vitesse pouvant par exemple prendre diverses positions communément référencées « D » pour la marche avant (de l'anglais « Drive »), « R » pour la marche arrière, « N » pour la position neutre et « P » pour 5 l'arrêt sur une place de parking. On considérera ici aussi que le moteur électrique peut être utilisé en mode générateur, afin de récupérer l'énergie cinétique de freinage du véhicule automobile et de la transformer en courant électrique. On considérera dans la suite de cet exposé uniquement le cas où le moteur est utilisé dans ce mode 10 générateur. Pour piloter le moteur électrique et le système de freinage, le calculateur comporte un processeur (CPU), une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM), des convertisseurs analogiques-numériques (A/D), et différentes interfaces d'entrée et de sortie. 15 Grâce à ses interfaces d'entrée, le calculateur est adapté à recevoir des signaux d'entrée provenant de différents capteurs équipant le véhicule automobile. Il peut ainsi recevoir, de manière numérisée : - la vitesse V1 du véhicule automobile, mesurée par exemple par un capteur de vitesse situé sur l'un des essieux du véhicule, 20 - la position P, R, N ou D du levier de vitesse, mesurée par exemple par un capteur de position situé sur le levier de vitesse, - une instruction d'accélération Iacc, qui est relative à la position de la pédale d'accélérateur ou à l'effort exercé sur celle-ci (ici, on considérera que cette instruction s'exprime en pourcentage d'enfoncement de la pédale d'accélérateur, 25 et - une instruction de freinage, qui est relative à la position de la pédale de frein ou à l'effort exercé sur celle-ci. La mémoire morte mémorise des données utilisées dans le cadre du procédé décrit ci-dessous, notamment des seuils de vitesse qui seront explicités 30 dans la suite de la description. Les données mémorisées dans la mémoire morte seront qualifiées dans la suite de la description de « prédéterminées », en ce sens qu'elles seront déterminées lors de la conception du véhicule. La mémoire morte mémorise aussi une application informatique, constituée de programmes d'ordinateur comprenant des instructions dont 3053938 6 l'exécution par le processeur permet la mise en oeuvre par le calculateur du procédé décrit ci-après. La mémoire morte mémorise notamment un programme d'ordinateur qui permet de calculer d'une manière bien connue de l'homme de l'art : 5 - une consigne classique de pilotage Cmot_class du moteur électrique, qui est en pratique une consigne de couple-moteur déterminée en fonction de l'instruction d'accélération Iacc, et - une consigne classique de pilotage Cfrein_class du système de freinage, qui est en pratique une consigne de freinage hydraulique déterminée en 10 fonction de l'instruction de freinage. La manière de déterminer ces deux consignes étant bien connue de l'homme du métier, ce programme d'ordinateur ne sera pas ici décrit. Enfin, grâce à ses interfaces de sortie, le contrôleur est adapté à transmettre ces signaux de sortie aux différents organes du véhicule, notamment 15 au moteur électrique et au système de freinage. La présente invention propose de corriger les deux consignes de pilotage précitées dans le cas où le véhicule recule sur une côte en profitant de la pente de cette côte. En effet, dans ce cas, l'utilisation de la seule pédale d'accélérateur pour 20 freiner le véhicule puis pour lui faire remonter la pente peut ne pas s'avérer suffisante. La présente invention propose alors d'utiliser le système de freinage en combinaison avec le moteur électrique afin de diminuer la vitesse de recul du véhicule automobile lorsqu'il recule dans la côte et que le conducteur n'utilise que 25 la pédale d'accélérateur. Plus précisément, selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, si la vitesse V1 du véhicule est inférieure à un premier seuil Si négatif (ce qui signifie que le véhicule recule) et que le levier de vitesse est en position « D », il est prévu d'élaborer des consignes de pilotage Cmot, 30 Cfrein du moteur électrique et du système de freinage en fonction de l'instruction d'accélération Iacc. Dans la suite de la description, on considérera toujours que levier de vitesse est en position « D ». L'invention ne s'appliquera en effet pas dans le cas où le levier de vitesse est en position R, N ou P. 3053938 7 Pour bien comprendre l'invention dans sa globalité, on peut tout d'abord se référer à la figure 1 qui illustre que le calculateur pourra fonctionner selon l'un ou l'autre de quatre modes afin de calculer les consignes de pilotage Cmot, Cfrein du moteur électrique et du système de freinage. 5 Le mode « 0 » est le mode qui est le plus souvent rencontré et qui correspond au cas où le véhicule roule en marche avant ou est à l'arrêt ou recule à une vitesse réduite (supérieure au premier seuil Si, dont on rappelle qu'il est négatif). Dans ce mode 0, seule la consigne de pilotage Cmot du moteur 10 électrique varie en fonction de la position de la pédale d'accélérateur (on dit du système de freinage qu'il est à l'état inactif). Le mode « 1 » correspond au cas où le véhicule roule en marche arrière et accélère jusqu'à atteindre une vitesse inférieure au premier seuil Si. Dans ce mode 1, les consignes de pilotage Cmot, Cfrein du moteur 15 électrique et du système de freinage sont toutes deux calculées en fonction de la position de la pédale d'accélérateur. Ainsi, le moteur électrique et les freins sont utilisés en combinaison pour ralentir le véhicule automobile (on dits qu'ils sont tous deux actifs). Le calculateur est prévu pour sortir de ce mode 1 dans deux cas. 20 Le premier cas est celui où le véhicule ralentissant, la vitesse V1 du véhicule devient supérieure à un second seuil S2 (lequel peut être choisi supérieur ou égal au premier seuil Si). Dans ce cas, le calculateur revient dans le mode 0. Le second cas est celui où le véhicule accélérant, la vitesse V1 devient inférieure à un troisième seuil S3 (négatif et inférieur au premier seuil Si). Dans 25 ce cas, le calculateur passe dans un mode « 2 ». Dans ce mode 2, la consigne de pilotage Cmot du moteur électrique est choisie égale à zéro. Autrement formulé, seuls les freins sont utilisés pour ralentir le véhicule automobile (on dit du moteur électrique qu'il est à l'état inactif). Le calculateur est prévu pour sortir de ce mode 2 lorsque la vitesse de 30 recul du véhicule diminue, si bien que la vitesse V1 du véhicule devient supérieure à un quatrième seuil S4 (lequel doit être choisi supérieur ou égal au troisième seuil S3). Dans ce cas, le calculateur passe en mode « 3 ». Dans ce mode 3, les consignes de pilotage Cmot, Cfrein du moteur électrique et du système de freinage sont toutes deux calculées en fonction de la 3053938 8 position de la pédale d'accélérateur. Ainsi, le moteur électrique et les freins sont utilisés en combinaison pour ralentir le véhicule automobile (on dits qu'ils sont tous deux actifs). Le calculateur est prévu pour sortir de ce mode 3 dans deux cas. 5 Le premier cas est celui où la vitesse de recul du véhicule continue de diminuer, si bien que la vitesse V1 devient supérieure à un cinquième seuil S5 (lequel doit être choisi supérieur ou égal au quatrième seuil S4). Dans ce cas, le calculateur revient dans le mode 0. Le second cas est celui où la vitesse de recul du véhicule réaugmente, si 10 bien que la vitesse V1 du véhicule devient inférieure à un sixième seuil S6 (lequel est choisi inférieur ou égal au quatrième seuil S4). Dans ce cas, le calculateur repasse dans le mode 2. Dans ces quatre modes, les consignes de pilotage Cmot, Cfrein du moteur électrique et du système de freinage sont élaborées de manière que le 15 couple de freinage exercé en combinaison par le moteur électrique et par le système de freinage sur les roues varie de manière continue, notamment lors du passage de l'un à l'autre des modes. Par ailleurs, ici, dans les modes 1 et 3, il est prévu de faire varier la proportion du couple de freinage exercé par le moteur électrique par rapport au 20 couple de freinage exercé par le système de freinage, en fonction de la vitesse V1 acquise. De cette manière, il sera possible de passer progressivement d'une élaboration classique des consignes de pilotage à une élaboration améliorée dans laquelle on utilise en combinaison le moteur électrique et les freins pour ralentir la marche arrière du véhicule. 25 L'ensemble des seuils de vitesse sont prédéterminés. Dans le mode de réalisation ici décrit, on considérera que : - les seuils Si et S2 sont égaux (ils seront référencés Si), - les seuils S4 et S6 sont égaux (ils seront référencés S4), - le seuil S3 est égal à la différence entre le premier seuil Si et un écart 30 prédéterminé, selon la formule : S3 = Si - AS13, - le seuil S5 est égal à la somme du quatrième seuil S4 et d'un autre écart prédéterminé, selon la formule : S5 = S4 + A514. On peut maintenant expliquer en détail la manière selon laquelle l'invention pourra être mise en oeuvre, en considérant la figure 2. 3053938 9 Sur cette figure, on a représenté cinq blocs B1, B2, B3, B4 et B5, qui correspondent à cinq algorithmes qui permettent au calculateur de déterminer les consignes de pilotage Cfrein, Cmot du moteur électrique et du système de freinage. 5 A gauche de chaque bloc sont représentés les paramètres d'entrée. A droite de chaque bloc sont représentés les paramètres de sortie. Au-dessus de chaque bloc sont représentés les paramètres conditionnels, c'est-à-dire les paramètres qui permettent au calculateur de savoir s'il doit ou non mettre en oeuvre l'algorithme correspondant. 10 Ces cinq algorithmes forment ensemble un programme d'ordinateur qui comprend 5 entrées (référencées par des * sur la figure 2) et deux sorties (référencées par des #). Les cinq entrées sont la vitesse V1 du véhicule automobile, la position PRND du levier de vitesse, l'instruction d'accélération Iacc, la consigne classique 15 de pilotage Cmot_class du moteur électrique, et la consigne classique de pilotage Cfrein_class du système de freinage. Les deux sorties sont les consignes de pilotage Cfrein, Cmot du moteur électrique et du système de freinage. Le premier bloc B1 a pour fonction de déterminer dans quel mode (0, 1, 20 2 ou 3 sur la figure 1) le calculateur doit se placer pour calculer les consignes de pilotage Cfrein, Cmot du moteur électrique et du système de freinage. En entrée, ce premier bloc B1 utilise la vitesse V1 du véhicule automobile et la position PRND du levier de vitesse. En sortie, ce premier bloc B1 produit un signal indiquant le mode M1 (0, 25 1, 2 ou 3) dans lequel le calculateur doit se placer. La valeur affectée au mode M1 est choisie de la façon suivante. Au pas de temps considéré (t), la valeur 1 est affectée au mode M1 si les conditions suivantes sont réunies : - la position du levier de vitesse est « D », 30 - le mode M1 était égal à 0 ou 1 au pas de temps précédent (t-1), et - la vitesse V1 satisfait la relation suivante : S/ -A513 REVENDICATIONS1. Procédé de pilotage d'un véhicule automobile comportant des roues, un moteur électrique couplé aux roues et un système de freinage des roues distinct dudit moteur électrique, comprenant des étapes : - d'acquisition de la position (PRND) d'un levier de vitesse équipant le véhicule automobile, - d'acquisition de la vitesse (V1) du véhicule automobile, qui est positive lorsque le véhicule automobile avance et négative lorsque le véhicule automobile recule, - d'acquisition d'une instruction d'accélération (Iacc) relative à la position de ou à l'effort exercé sur une pédale d'accélérateur équipant le véhicule automobile, et - d'élaboration d'une consigne de pilotage (Cmot) du moteur électrique en fonction de la position (PRND) du levier de vitesse et de l'instruction d'accélération (Iacc), caractérisé en ce que, si la vitesse (V1) acquise est inférieure à un premier seuil (Si) négatif et que le levier de vitesse est en position (PRND) de marche avant, il est prévu d'élaborer une consigne de pilotage (Cfrein) du système de freinage en fonction au moins de l'instruction d'accélération (Iacc). 2. Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel, si la vitesse (V1) acquise est inférieure au premier seuil (Si) et que le levier de vitesse est en position (PRND) de marche avant, le moteur électrique et le système de freinage sont pilotés en combinaison à l'état actif. 3. Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel, dès que la vitesse (V1) acquise redevient supérieure à un second seuil (S2), supérieur ou égal au premier seuil (Si), et que le levier de vitesse est en position (PRND) de marche avant, le moteur électrique est piloté à l'état actif et le système de freinage est piloté à l'état inactif. 4. Procédé de pilotage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, si la vitesse (V1) acquise devient inférieure à un troisième seuil (S3) négatif et inférieur au premier seuil (Si) et que le levier de vitesse est en position (PRND) de marche avant, le moteur électrique est piloté dans un état inactif et le système de freinage est piloté à l'état actif. 3053938 18 5. Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel, si la vitesse (V1) acquise, après avoir été inférieure au troisième seuil (S3), redevient supérieure à un quatrième seuil (S4), supérieur ou égal au troisième seuil (S3), et que le levier de vitesse est en position (PRND) de marche avant, le moteur 5 électrique et le système de freinage sont pilotés en combinaison à l'état actif. 6. Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel, si la vitesse (V1) acquise, après avoir été inférieure au troisième seuil (S3) puis supérieure au quatrième seuil (S4), devient supérieure à un cinquième seuil (S5), supérieur ou égal au quatrième seuil (S4), et que le levier de vitesse est en 10 position (PRND) de marche avant, le moteur électrique est piloté à l'état actif et le système de freinage est piloté à l'état inactif. 7. Procédé de pilotage selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel, si la vitesse (V1) acquise, après avoir été inférieure au troisième seuil (S3) puis supérieure au quatrième seuil (S4), devient inférieure à un sixième seuil (S6), 15 inférieur ou égal au quatrième seuil (S4), et que le levier de vitesse est en position (PRND) de marche avant, le moteur électrique est piloté à l'état inactif et le système de freinage est piloté à l'état actif. 8. Procédé de pilotage selon l'une des revendications 2 et 5, dans lequel, lorsque le moteur électrique et le système de freinage sont pilotés en combinaison 20 à l'état actif, la proportion du couple de freinage exercé par le moteur électrique par rapport au couple de freinage exercé par le système de freinage varie en fonction de la vitesse (V1) acquise. 9. Procédé de pilotage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les consignes de pilotage (Cmot, Cfrein) du moteur électrique et du 25 système de freinage sont élaborées de manière que le couple de freinage exercé au niveau des roues varie de manière continue. 10. Véhicule automobile comportant des roues, un moteur électrique couplé aux roues, et un système de freinage des roues, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de pilotage du moteur électrique et du système de freinage qui 30 est adaptée à mettre en oeuvre un procédé de pilotage conforme à l'une des revendications précédentes.