Brevet FR3073186A1 — publié le 20190510

SUPERVISION ELECTRIQUE D'UN GENERATEUR DE SENSATION DE FREINAGE L'invention a trait au domaine de la gestion électrique des ressources et équipements dans un véhicule et plus particulièrement l'allocation de puissance électrique à un simulateur d'effort dans un véhicule muni d'un système de freinage électrique. Dans les véhicules munis d'un système de freinage électrique, il est utile de provoquer une sensation haptique de freinage pour le conducteur, par le biais d'un effort résistant à l'enfoncement de la pédale et s'opposant donc à l'effort produit par le pied du conducteur. On parle indifféremment de simulateur d'effort, de simulateur de sensation de freinage, de générateur d'effort, de générateur de retour d'effort de freinage ou de générateur de feedback. Le document de brevet publié EP 2 871 102 Al divulgue un tel simulateur d'effort. Un moteur électrique applique un couple sur l'axe de la pédale en sens inverse du couple induit par le pied du conducteur. Une unité de commande ajuste l'alimentation du moteur électrique en fonction de la position d'enfoncement de la pédale. La puissance électrique nécessaire au simulateur d'effort peut être importante et la fiabilité d'un tel système n'est pas assurée lorsque la puissance électrique disponible dans le réseau du véhicule n'est pas suffisante, par exemple lorsque des équipements de confort (sièges chauffants, climatisation, etc.) sont en fonctionnement. Ainsi, le simulateur d'effort peut ne pas disposer de suffisamment de puissance pour effectuer un effort suffisant sur la pédale. La résistance de la pédale ne sera donc pas cohérente pour une même consigne du conducteur, selon que des équipements électriques peu ou très consommateurs de puissance électriques sont allumés. Ceci peut être très perturbant pour le conducteur, voire dangereux. L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de s'assurer d'un fonctionnement optimal, fiable et régulier du simulateur d'effort, et ce indépendamment des conditions de roulage du véhicule et des équipements électriques utilisés. 2 L'invention a pour objet un procédé de gestion des ressources électriques dans un véhicule muni : d'un système de freinage électrique actionné par une pédale de frein ; d'un simulateur d'effort appliquant un effort sur la pédale et simulant ainsi une réaction du système de freinage ; d'une source de puissance électrique ; et 5 d'équipements électriques pouvant être alimentés par la source électrique, dont au moins un équipement dit non prioritaire, le procédé étant remarquable en ce qu'il comprend les étapes suivantes : l'évaluation de la puissance délivrable par la source électrique ; la comparaison de ladite puissance délivrable avec une valeur seuil ; la diminution, potentiellement jusqu'à l'extinction, de la puissance délivrée à l'au moins 10 un équipement non prioritaire en fonctionnement, si ladite puissance délivrable est inférieure à la valeur seuil ; la réitération des étapes précédentes jusqu'à ce que ladite puissance délivrable soit égale ou supérieure à la valeur seuil ; l'alimentation en électricité du simulateur d'effort par la source ; et l'application d'un effort sur la pédale au moyen du simulateur d'effort. 15 La puissance délivrable par la source électrique peut être considérée comme la puissance maximale de la source électrique diminuée de la puissance utilisée à un instant donné. S'agissant d'un alternateur, la puissance délivrable est celle qui n'entrave pas le bon fonctionnement du moteur. S'agissant d'une batterie, la puissance délivrable peut être liée au niveau de charge de la batterie. 20 La valeur seuil à laquelle est comparée la puissance délivrable peut être une valeur qui permet un bon fonctionnement du simulateur d'effort comme par exemple la puissance maximale que peut être amené à consommer le simulateur d'effort. Selon un mode avantageux de l'invention, le véhicule permet au conducteur de choisir parmi plusieurs modes de réponse du simulateur d'effort, l'étape d'application 25 de l'effort sur la pédale étant tel que dans un premier mode de conduite, l'effort généré par le simulateur est proportionnel à la position d'enfoncement de la pédale de frein et dans un second mode de conduite, l'effort généré par le simulateur est une combinaison linéaire de la position d'enfoncement et de la vitesse d'enfoncement de la pédale de frein. 30 Le conducteur peut choisir entre plusieurs modes de retour d'effort, par exemple entre un mode « nominal » et un mode « dynamique ». Dans le mode « nominal », 3 l'effort généré par le simulateur est directement proportionnel à l'enfoncement de la pédale. En d'autres termes, plus la pédale est enfoncée plus l'effort généré par le simulateur d'effort est élevé. Dans le mode « dynamique », l'effort du simulateur est une combinaison linéaire de l'enfoncement et de la vitesse d'enfoncement. En 5 d'autres termes, il s'agit de la somme d'un terme proportionnel à l'enfoncement et d'un terme proportionnel à la vitesse d'enfoncement de la pédale. Les coefficients de proportionnalité peuvent être paramétrés par l'utilisateur pour donner une sensation plus ferme ou plus souple de la pédale. Selon un mode avantageux de l'invention, la source électrique comprend des 10 moyens électriques principaux et des moyens électriques auxiliaires, l'étape d'évaluation de la puissance délivrable par la source électrique comprenant les sous-étapes d'évaluation de la puissance délivrable par les moyens électriques principaux et les moyens électriques auxiliaires, le second mode de conduite n'est commandé que lorsque la puissance délivrable par les moyens auxiliaires est 15 supérieure à une valeur donnée ; et/ou si la puissance délivrable par les moyens auxiliaires est inférieure à une valeur donnée, les moyens auxiliaires sont rechargés par les moyens principaux, lorsque la puissance que ces derniers délivre le permet. Le premier mode, dit « nominal » peut être moins gourmand en énergie que le second mode, dit « dynamique ». Indépendamment du choix du conducteur pour l'un 20 ou l'autre des modes, une puissance insuffisante sur une partie de la source électrique conduire à un fonctionnement en mode « nominal ». Par exemple, si les moyens auxiliaires ne peuvent délivrer que 80% de leur puissance maximale, le mode « dynamique » n'est pas utilisé. Une autre valeur seuil peut être choisie pour imposer la recharge des moyens 25 auxiliaires, par exemple lorsque la puissance qu'ils peuvent délivrer n'est que de l'ordre de 40% de leur puissance maximale. Selon un mode avantageux de l'invention, la puissance délivrée à l'au moins un équipement non prioritaire est diminuée séquentiellement à chaque itération, selon une séquence définie de taux de diminution de puissance et/ou d'équipements non 30 prioritaires à délester successivement, la séquence étant définie par personnalisation, contextualisation ou dynamiquement évolutive. 4 Ainsi, il est possible de prédéfinir des tranches (par exemple 10%) de diminution de la puissance électrique délivrée à tel ou tel équipement. S'il n'est pas nécessaire d'éteindre complètement un équipement, ceci n'est pas fait. Certains équipements sont du type « tout ou rien » et la puissance qui leur est 5 délivrée ne peut donc qu'être à 0 ou 100%. Il est possible de diminuer la puissance délivrée aux équipements non prioritaires l'un après l'autre. Alternativement, on peut diminuer la puissance par entrecroisement, c'est-à-dire commencer par diminuer la puissance de 20% (par exemple) à un équipement, puis de 30% (par exemple) à un autre, puis diminuer à 10 nouveau la puissance du premier équipement, etc. Il peut être judicieux de diminuer d'abord la puissance des équipements les plus demandeur (par exemple sièges chauffants) ou d'établir un ordre de priorité dans les équipements non prioritaires, certains étant « encore moins prioritaires » que d'autres. 15 Toutes ces manières de définir le séquencement peuvent être prédéfinies par conception, peuvent être personnalisées par le conducteur, peuvent être adaptées au contexte (conditions de roulage, lieu, type de route, date, etc.) ou peuvent évoluer dynamiquement, par exemple pour opérer un équilibrage de l'extinction de différents équipements si plusieurs freinages successifs sont réalisés. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, un algorithme d'optimisation combinatoire prenant en compte la consommation instantanée de puissance électrique de chacun des équipements non prioritaires détermine lequel ou lesquels simultanément des équipements non prioritaires doit/doivent être délesté(s) et détermine de quelle proportion la puissance qui lui/leur est délivrée doit être diminuée, la puissance 25 délivrable par la source électrique atteignant ou dépassant ainsi la valeur seuil dès l'étape de diminution de la première itération du procédé. En effet, lorsque la consommation individuelle de chaque équipement est mesurée, il est possible de combiner en une seule itération la diminution ou l'extinction de certains équipements pour récupérer la puissance nécessaire au fonctionnement du 30 simulateur d'effort. L'algorithme peut privilégier un certain confort des passagers. 5 Par exemple, l'algorithme peut calculer qu'il faut diminuer le volume de la radio de 5%, éteindre la climatisation complètement et diminuer de moitié la puissance délivrée sur la prise 12V. L'invention a également trait à un véhicule automobile comprenant : un système de 5 freinage électrique actionné par une pédale de frein ; un simulateur d'effort appliquant un effort sur la pédale et simulant ainsi une réaction du système de freinage ; une source de puissance électrique ; et des équipements électriques pouvant être alimentés par la source électrique, dont au moins un équipement dit non prioritaire, le véhicule étant remarquable en ce qu'il comprend un dispositif de 10 gestion de la puissance électrique mettant en oeuvre le procédé décrit dans les paragraphes précédents. Le dispositif de gestion de puissance peut comprendre un processeur, une mémoire contenant des instructions que peut exécuter le processeur et des moyens de communication pour récupérer les données de puissance mesurées sur les 15 équipements et pour agir sur l'alimentation des équipements non prioritaires. Selon un mode avantageux de l'invention, le véhicule comprend un dispositif de commande permettant au conducteur de choisir parmi plusieurs modes de réponse du simulateur d'effort, le simulateur d'effort comprenant un moteur électrique qui applique un couple sur la pédale dont la valeur est, dans au moins un des modes de 20 conduite, une combinaison linéaire de la position d'enfoncement et de la vitesse d'enfoncement de la pédale. Selon un mode avantageux de l'invention, l'au moins un équipement non prioritaire consiste en : une résistance de chauffage, une prise d'alimentation USB (« Universal Serial Bus » ou « Bus Universel en Série » en français), une prise d'alimentation 25 12V, un dispositif visuel ou sonore, ou un moteur électrique. Les dispositifs visuels ou sonores peuvent comprendre un GPS (« Global Positioning System » ou « Système Mondial de Positionnement » en français), une radio, un dispositif d'affichage tête haute. Le moteur électrique non prioritaire peut être celui d'un lève-vitre, du réglage d'un 30 siège, d'un siège massant, etc. 6 Ainsi, les organes qui ne participent pas à la sécurité ou à un bon fonctionnement du véhicule peuvent être dit non prioritaire. Par opposition, un dispositif de sécurité comme l'ABS (« Antiblockiersystem » ou « Système anti-blocage » en français), l'ESP (« Electronic Stability Program » ou « électrostabilisateur programmé » en 5 français), les feux de croisement, etc. ou participant au bon fonctionnement du véhicule (direction électrique, bobines d'allumage, ECU (« Electronic Control Unit » ou « Unité de contrôle électronique » en français), etc.) est dit prioritaire et ne peut être délesté de sa puissance pour alimenter le simulateur d'effort. Selon un mode avantageux de l'invention, la source électrique comprend des 10 moyens électriques principaux, tels qu'une batterie 12V et/ou un alternateur, et des moyens électriques auxiliaires tels qu'une batterie Lithium-ion et/ou un dispositif capacitif de maintien de tension du réseau de bord, les moyens auxiliaires étant aptes à être rechargés par les moyens principaux. Alternativement ou en combinaison, les moyens principaux peuvent aussi 15 comprendre un moteur électrique d'entraînement des roues du véhicule fonctionnant en générateur lors d'une phase de décélération du véhicule. Selon un mode avantageux de l'invention, la puissance délivrable par la source électrique est estimée à partir du rapport cyclique d'ouverture de l'alternateur et/ou du seuil de charge des batteries. 20 Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce que le procédé et le véhicule selon l'invention permettent d'assurer d'un fonctionnement optimal, fiable et régulier du simulateur d'effort indépendamment des équipements électriques utilisés. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : 25 - La figure 1 représente une pédale de frein ; - La figure 2 illustre un mode de réalisation du procédé selon l'invention ; - La figure 3 illustre un véhicule selon l'invention. 7 La figure 1 montre une pédale de frein 1. En appuyant sur la pédale de frein 1, le conducteur la soumet à un effort représenté par la flèche F. La pédale peut pivoter autour d'un axe A. Dans un système de frein classique (hydraulique), l'incompressibilité du liquide de frein engendre mécaniquement un effort de 5 résistance sur la pédale, qui s'oppose à l'effort F. Le véhicule de l'invention est muni d'un frein électrique. Des capteurs suivent la position et/ou le mouvement de la pédale de frein et agissent en conséquence sur des moyens de freinages électriques au niveau des roues. Il n'y a donc pas de lien mécanique entre la pédale et la roue. Pour simuler l'effort sur la pédale qui permet un retour d'information pour le 10 conducteur et un dosage du freinage approprié, un moteur électrique (non représenté) applique un couple noté C sur la figure 1 de sens contraire à l'effort F. D'autres cinématiques sont possibles pour la pédale qui peut avoir un mouvement plan régi par des biellettes. Le moteur électrique peut ainsi entraîner une vis sans fin ou un vérin électrique pour appliquer un effort s'opposant à l'enfoncement de la 15 pédale. La figure 2 décrit le procédé selon l'invention. A l'étape 0, le conducteur commence à appliquer un effort sur la pédale de frein. Un ou des capteur(s) approprié(s) détecte(nt) un mouvement de la pédale. A l'étape 100, la puissance délivrable par la source électrique est évaluée. Cette 20 étape peut comprendre des sous-étapes d'évaluation de la puissance délivrable par des moyens principaux et des moyens auxiliaires. A l'étape 200, la puissance délivrable est comparée à une valeur seuil correspondant par exemple à la puissance maximale dont peut avoir besoin le simulateur d'effort. 25 Si la puissance est insuffisante (voie « NO »), l'étape 300 est réalisée. Celle-ci vise à identifier le ou les équipements non prioritaires en fonctionnement et à effectuer le choix du ou des équipements dont la puissance doit être diminuée et le choix de la quantité dont la puissance de chacun des équipements doit être diminuée. L'étape 400 est la réalisation effective de la diminution de la puissance. 8 Suite à cette diminution, une nouvelle évaluation (étape 100) de la puissance délivrable est réalisée. Tant que l'étape 200 a pour issue « NO », le procédé réitère les étapes 300, 400 et 100. Dès que l'étape 200 a pour issue « YES », c'est-à-dire quand la puissance délivrable est supérieure ou égale à un seuil, le procédé suit son 5 cours vers l'étape 500. L'étape 500 est l'alimentation en électricité du simulateur d'effort depuis la source de puissance électrique. L'étape 600 vise à sélectionner le mode de commande du moteur électrique. En prenant en compte le mode de réponse du simulateur sélectionné par le conducteur 10 (noté MODE INPUT sur la figure 2), et en vérifiant que la puissance des moyens auxiliaires est suffisante, le procédé va se poursuivre dans l'étape 700 ou l'étape 800. Dans l'étape 700, le moteur est piloté en mode « nominal » (noté MODE 1 sur la figure 2) de sorte à fournir un effort ou un couple résistant sur la pédale proportionnel à l'enfoncement : C = k.p (où C est le couple du moteur électrique, k 15 un coefficient de proportionnalité et p la position relative de la pédale par rapport à sa position de repos (= enfoncement). Si l'étape 700 a été sélectionnée à cause d'une puissance délivrable par les moyens auxiliaires insuffisante (indépendamment du choix du conducteur), l'étape 700 peut également comprendre une sous-étape de mise en charge des moyens auxiliaires par les moyens principaux, si ces derniers 20 sont en capacité de recharger les moyens auxiliaires. Dans l'étape 800, le moteur est piloté en mode « dynamique » (noté MODE 2 sur la figure 2) de sorte à fournir un effort ou un couple résistant sur la pédale proportionnel à l'enfoncement et à la vitesse d'enfoncement: C = k.p + k'.v (où C est le couple du moteur électrique, k et k' des coefficients de proportionnalité, p la 25 position relative de la pédale par rapport à sa position de repos (= enfoncement) et v la vitesse d'enfoncement). Il est entendu que le procédé peut être plus complexe lorsque plus de deux modes peuvent être sélectionnés. La figure 3 décrit de manière très schématique un véhicule selon l'invention. Les 30 flèches en traits pointillés schématisent l'alimentation électrique des différents 9 composants du véhicule. Les flèches en traits pleins schématisent la commande d'un composant sur un autre ou l'échange d'information entre composants. Le véhicule dispose d'une pédale 1 à laquelle est accouplée un moteur électrique 2 pour simuler l'effort de résistance que des freins électriques 3 ne permettent pas 5 directement d'appliquer à la pédale 1. Les freins 3 peuvent être disposés sur les quatre roues 4. Une connexion lie la pédale 1 aux freins 3 pour matérialiser la commande des freins 3. Celle-ci peut se faire par l'intermédiaire d'un module électronique de contrôle (non représenté). Les freins 3 sont alimentés en énergie électrique par une source représentée en traits pointillés. La source électrique 10 comprend des moyens principaux 5, par exemple un alternateur entraîné par un moteur thermique et une batterie 12V. La source électrique comprend également des moyens auxiliaires 6, par exemple une batterie Lithium-ion ou un dispositif capacitif de maintien de tension du réseau de bord. Une flèche entre les moyens principaux et auxiliaires montre que les moyens auxiliaires peuvent être rechargés 15 par les moyens principaux. La source électrique alimente des équipements électriques 10, 20, 30, 40, 50 parmi lesquels au moins un équipement est défini comme non prioritaire. Ainsi, dans cet exemple, les équipements 10 à 40 sont respectivement illustrés comme étant les sièges chauffants, la climatisation, un port USB (« Universal Serial Bus » ou « Bus Universel en Série » en français) et 20 l'autoradio. L'équipement 50 est quant à lui prioritaire (par exemple un système de sécurité du véhicule). Un dispositif 7 du type calculateur reçoit les données de position et de vitesse d'enfoncement de la pédale 1 émis par un/des capteur(s) approprié(s). Un dispositif de commande 8 permet au conducteur d'effectuer un choix entre différents modes 25 de réponse du simulateur 2. Le calculateur 7 effectue le procédé selon l'invention pour déterminer la puissance délivrable par la source électrique 5, 6, délester si besoin les équipements non prioritaires 10, 20, 30, 40 et contrôler la puissance sur le moteur électrique 2, REVENDICATIONS1. Procédé de gestion des ressources électriques dans un véhicule muni : - d'un système de freinage électrique (3) actionné par une pédale (1) de frein ; - d'un simulateur d'effort (2) appliquant un effort sur la pédale (1) et simulant ainsi une réaction du système de freinage (3) ; - d'une source de puissance électrique (5, 6) ; et - d'équipements électriques (10, 20, 30, 40, 50) pouvant être alimentés par la source électrique (5, 6), dont au moins un équipement (10, 20, 30, 40) dit non prioritaire, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - l'évaluation (100) de la puissance délivrable par la source électrique (5, 6) ; - la comparaison (200) de ladite puissance délivrable avec une valeur seuil ; - la diminution (400), potentiellement jusqu'à l'extinction, de la puissance délivrée à l'au moins un équipement non prioritaire (10, 20, 30, 40) en fonctionnement, si ladite puissance délivrable est inférieure à la valeur seuil ; - la réitération des étapes précédentes (100, 200, 400) jusqu'à ce que ladite puissance délivrable soit égale ou supérieure à la valeur seuil ; l'alimentation (500) en électricité du simulateur d'effort (2) par la source (5, 6) ; et l'application (700, 800) d'un effort sur la pédale (1) au moyen du simulateur d'effort (2). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le véhicule permet au conducteur de choisir parmi plusieurs modes de réponse du simulateur d'effort (2), l'étape d'application (700, 800) de l'effort sur la pédale (1) étant tel que dans un premier mode de conduite (MODE 1), l'effort généré par le simulateur (2) est proportionnel à la position d'enfoncement de la pédale (1) de frein et dans un second mode de conduite (MODE 2), l'effort généré par le simulateur (2) est une combinaison linéaire de la position d'enfoncement et de la vitesse d'enfoncement de la pédale (1) de frein. 11 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la source électrique (5, 6) comprend des moyens électriques principaux (5) et des moyens électriques auxiliaires (6), l'étape d'évaluation (100) de la puissance délivrable par la source électrique (5, 6) comprenant les sous-étapes 5 d'évaluation de la puissance délivrable par les moyens électriques principaux (5) et les moyens électriques auxiliaires (6), et en ce que : - le second mode de conduite n'est commandé que lorsque la puissance délivrable par les moyens auxiliaires (6) est supérieure à une valeur donnée ; et/ou 10 - si la puissance délivrable par les moyens auxiliaires (6) est inférieure à une valeur donnée, les moyens auxiliaires (6) sont rechargés par les moyens principaux (5), lorsque la puissance que ces derniers délivre le permet. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la puissance délivrée à l'au moins un équipement non prioritaire (10, 20, 30, 40) 15 est diminuée séquentiellement à chaque itération, selon une séquence définie de taux de diminution de puissance et/ou d'équipements non prioritaires à délester successivement, la séquence étant définie par personnalisation, contextualisation ou dynamiquement évolutive. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un 20 algorithme d'optimisation combinatoire prenant en compte la consommation instantanée de puissance électrique de chacun des équipements non prioritaires (10, 20, 30, 40) détermine lequel ou lesquels simultanément des équipements non prioritaires doit/doivent être délesté(s) et détermine de quelle proportion la puissance qui lui/leur est délivrée doit être diminuée, la 25 puissance délivrable par la source électrique (5, 6) atteignant ou dépassant ainsi la valeur seuil dès l'étape de diminution (400) de la première itération du procédé. 6. Véhicule automobile comprenant : - un système de freinage électrique (3) actionné par une pédale (1) de 30 frein ; 12 - un simulateur d'effort (2) appliquant un effort sur la pédale (1) et simulant ainsi une réaction du système de freinage (3) ; - une source de puissance électrique (5, 6) ; et - des équipements électriques (10, 20, 30, 40, 50) pouvant être 5 alimentés par la source électrique (5, 6), dont au moins un équipement dit non prioritaire (10, 20, 30, 40), le véhicule étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (7) de gestion de la puissance électrique mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 5. 10 7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que le véhicule comprend un dispositif de commande (8) permettant au conducteur de choisir parmi plusieurs modes de réponse du simulateur d'effort (2), le simulateur d'effort (2) comprenant un moteur électrique (2) qui applique un couple sur la pédale (1) dont la valeur est, dans au moins un des modes de conduite (MODE 2), 15 une combinaison linéaire de la position d'enfoncement et de la vitesse d'enfoncement de la pédale (1). 8. Véhicule selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'au moins un équipement non prioritaire (10, 20, 30, 40) consiste en : une résistance de chauffage (10), une prise d'alimentation USB (30), une prise 20 d'alimentation 12V, un dispositif visuel ou sonore (40), ou un moteur électrique. 9. Véhicule selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la source électrique (5, 6) comprend des moyens électriques principaux (5), tels qu'une batterie 12V et/ou un alternateur, et des moyens électriques auxiliaires (6) tels 25 qu'une batterie Lithium-ion et/ou un dispositif capacitif de maintien de tension du réseau de bord, les moyens auxiliaires (6) étant aptes à être rechargés par les moyens principaux (5). 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce que la puissance délivrable par la source électrique (5, 6) est estimée à partir du rapport 30 cyclique d'ouverture de l'alternateur et/ou du seuil de charge des batteries.