Brevet FR3088878A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : PROCEDE D'ACTIVATION D'UN MODE DE FREINAGE ELECTRIQUE URBAIN AUTONOME [0001] La présente invention concerne un procédé d'activation d'un mode de freinage électrique urbain. [0002] La présente invention concerne principalement un procédé (l'activation pour un système de freinage électrique d'un mode de freinage autonome en circulation urbaine, pour un véhicule qui comprend un réseau (l'alimentation électrique qui alimente un système de freinage électrique et un ensemble de consommateurs électriques de type capteurs/actionneurs. Le véhicule comportant aussi un boitier de contrôle adapté pour piloter le système de freinage électrique en utilisant au moins une partie des consommateurs électriques et des moyens de commande adaptés pour permettre à un utilisateur du véhicule de demander au boitier de contrôle le passage dans ledit mode de freinage urbain autonome, unc première partie des consommateurs électrique étant à activer spécifiquement pour le mode de freinage urbain autonome. [0003] L'automatisation du freinage en circulation urbaine, représente un réel intérêt en terme de sécurité et de confort pour l'utilisateur, qui se voit délesté d'une charge de travail importante et fatigante. Un tel système est consommateur d'énergie électrique, car il fait appel à de nombreux capteurs et actionneurs. Par ailleurs, il engendre des problématiques sécuritaires qu'il faut résoudre, liées notamment à la gestion du freinage autonome du véhicule (arrêts aux feux, respect des distances de sécurité avec les autres véhicules, arrêt d'urgence etc.). L'invention proposée, permet unc gestion sécurisée de l'alimentation électrique d'un système de freinage autonome, en circulation urbaine, tout en respectant les contraintes électriques, liées à l'alimentation du réseau de bord du véhicule et à la durabilité de la batterie 12V. Pour ce faire, il faut qu'à chaque instant la puissance électrique disponible dans le véhicule (via l'alternateur et les moyens de stockage) soit suffisante pour faire fonctionner correctement le système de freinage électrique autonome urbain, y compris en cas d'utilisation extrême. Or, plusieurs équipements électriques, couplés au réseau d'alimentation électrique (ou réseau de bord), peuvent consommer de la puissance électrique au moment où le système de freinage électrique est sollicité, et donc il peut arriver que la puissance électrique disponible dans le véhicule ne soit pas suffisante pour satisfaire tous les demandeurs en même temps. Il peut alors arriver que le système de freinage électrique autonome urbain ne puisse pas être utilisé de façon optimal, ce qui peut s'avérer dangereux. [0004] Comme démit dans le document brevet EP-A2-1741607, il est possible d'utiliser des 2 moyens de stockage comprenant une batterie de servitude et des condensateurs alimentés par cette dernière et chargés d'alimenter le système de freinage électrique en cas de défaillance de l'alimentation par la batterie de servitude. Cependant, lorsque le système de freinage électrique est sollicité fortement au moins deux fois de suite dans un court intervalle de temps, les condensateurs ne peuvent pas être rechargés après la première sollicitation ou au mieux n'ont pas le temps d'être complètement rechargés pour la seconde sollicitation, et aucun calculateur n'en est informé. [0005] Tl est également possible, comme décrit dans le document brevet EP-A1-2570317, de prévoir deux batteries de façon redondante, et que l'une d'entre elles, non utilisée, soit toujours pleinement chargée. Ainsi, lorsque la batterie en cours d'utilisation ne peut pas satisfaire tous les demandeurs en même temps, on utilise l'autre batterie qui est pleinement chargée. Mais une telle redondance s'avère onéreuse et engendre une augmentation de poids importante. En outre, cc mode de fonctionnement par redondance s'avère réactif et non pas anticipatif. [0006] La présente invention a pour objectif de pallier ces problèmes et de proposer un procédé d'activation pour un système de freinage électrique d'un mode de freinage autonome en circulation urbaine, pour un véhicule qui comprend un réseau d'alimentation électrique qui alimente un système de freinage électrique et un ensemble de consommateurs électriques de type capteurs/actionneurs. Le véhicule comporte aussi un boitier de contrôle adapté pour piloter le système de freinage électrique en utilisant au moins une partie des consommateurs électriques. Le véhicule comporte aussi des moyens de commande adaptés pour permettre à un utilisateur du véhicule de demander au boitier de contrôle le passage dans ledit mode de freinage urbain autonome, une première partie des consommateurs électrique étant à activer spécifiquement pour le mode de freinage urbain autonome, tel que le boitier, pour autoriser le passage dans ledit mode de freinage urbain autonome, utilise une estimation de la consommation électrique de la première partie des consommateurs électriques à activer spécifiquement pour ledit le mode de freinage urbain autonome. [0007] Selon une première caractéristique de l'invention, pour autoriser le passage dans ledit mode, le boitier compare la puissance électrique disponible dans le véhicule avec la puissance électrique consommée par le véhicule et la puissance électrique nécessaire pour alimenter la première partie des consommateurs électriques. Pour calculer la puissance électrique disponible dans le véhicule, le boitier utilise la tension de régulation de l'alternateur et le courant fournit par l'alternateur, lesdites valeurs de la tension de régulation de 1' alternateur et du courant fournit par l'alternateur sont relevées à chaque nouvelle demande d'autorisation du passage en mode de freinage urbain autonome. Pour calculer la puissance électrique disponible dans le véhicule, le boitier peut aussi utiliser la valeur du régime moteur dans le cas où celui-ci présente 3 une certaine stabilité, par exemple sur un axe urbain à vitesse constante comme un périphérique, lui permettant de prédire la puissance électrique maximale pouvant être produite. Sinon, le boiticr peut aussi utiliser une valeur du régime moteur moyen calculé depuis le précédent calcul de la puissance électrique disponible. Pour calculer la puissance électrique disponible dans le véhicule, le l'eider peut aussi vérifier le niveau de charge d'une batterie auxiliaire, la batterie auxiliaire étant prise en compte dans le calcul de ladite puissance d'électrique disponible dans le véhicule uniquement au-delà d'un seuil minimum prédéfinic du niveau de charge de ladite batterie auxiliaire. [0008] Selon une deuxième caractéristique de l'invention, pour autoriser le passage dans ledit mode, le boitier calcul aussi la puissance électrique d'une partie dite non prioritaire des consommateurs électriques qui sont en cours d'utilisation, la partie non prioritaire correspondant à des consommateurs électriques en cours d'utilisation qui peuvent être arrêté sans impacter le fonctionnement du véhicule en circulation urbaine. [0009] Selon une troisième caractéristique de l'invention, une fois le mode de freinage autonome urbain de validé, le boiticr actualise le calcul de la puissance électrique disponible dans le véhicule de façon récurrente suivant un intervalle de temps donné et/ou après chaque freinage autonome dans ledit mode de freinage autonome urbain. Pour actualiser le calcul de la puissance électrique disponible dans le véhicule, le boitier utilise des valeurs moyennes de la tension de régulation de l'alternateur U prod du courant fournit par l'alternateur I_prod et du régime moteur calculés depuis le précédent freinage dans le mode de de freinage autonome urbain. Après chaque actualisation du calcul de la puissance électrique disponible, le boitier donne une nouvelle autorisation du mode de freinage urbain autonome, pouvant entrainer l'arrêt du mode de freinage urbain autonome. Dans le cas d'une demande d'arrêt, une alarme ou tout autre moyen d'alerte prévient le conducteur de la sortie imminente du mode de conduite autonome urbain. [0010] La présente invention concerne aussi un véhicule qui comprend un système de freinage électrique, un réseau d'alimentation électrique qui alimente le système de freinage électrique, un ensemble de consommateurs électriques de type capteurs/actionneurs et un boitier de contrôle adapté pour piloter le système de freinage électrique en utilisant au moins une première partie des consommateurs électriques, ledit véhicule comportant aussi des moyens de commande adaptés pour permettre à un utilisateur du véhicule de demander au boitier de contrôle le passage dans un mode de freinage urbain autonome, ledit passage en mode de freinage urbain étant géré par un procédé de gestion qui comporte au moins une des caractéristiques précédentes. [0011] Les dessins annexés illustrent l'invention : [0012] [fig.1] représente un organigramme qui décompose les huit principales fonctions du procédé de gestion des autorisations énergétiques de gestion de freinage électrique autonome d'un véhicule selon l'invention. [0013] Un véhicule qui comporte un système de freinage électrique comporte un réseau d'alimentation électrique auquel sont couplés au moins un ensemble de consommateurs électriques de type capteurs/actionneurs et un l'eider de contrôle adapté pour piloter le système de freinage électrique. La source d'énergie du véhicule est fournie par un alternateur qui permet de recharger une batterie pour le réseau de bord, typiquement une batterie au plomb et une batterie auxiliaire, de plus forte puissance, utilisant une technologie de plus forte densité énergétique telle qu'une batterie du type lithium-ion. Le véhicule comporte aussi des moyens de commande adaptés pour permettre à un utilisateur du véhicule de demander au boitier de contrôle le passage dans un mode de freinage électrique autonome en circulation urbaine. Selon l'invention, le l'altier de contrôle gère le passage du véhicule en mode de conduite avec un freinage autonome dans un mode de conduite urbaine avec ce que cela implique en nombre de capteurs et d'actionneurs à activer du fait du grand nombre de paramètres de circulation à prendre en compte. Pour gérer un tel passage en freinage urbain autonome, le boiticr de contrôle utilise un organigramme tel que représenté à la figure 1, avec en entrées : o une demandes d'entrée 11 en mode de freinage urbain autonome ; o une demande de sortie 12 du mode de freinage urbaine autonome ; o l'état d'activation d'un nombre n de capteurs présents dans le véhicule et la consommation électrique associée à l'activation de chacun des n capteurs ; o l'état d'activation d'un nombre m d'actionneurs présents dans le véhicule et la consommation électrique associée à l'activation de chacun des na actionneurs ; o un état de charge 41 de l'alimentions auxiliaire ; o le régime moteur 61 ; o la tension de régulation de l'alternateur U_prod ; et o le débit électrique de l'alternateur c'est-à-dire le courant fournit par l'alternateur I_prod. En sortie, l'organigramme permet au boitier de contrôle d'avoir : o une information de pilotage de la recharge d'alimentation auxiliaire 81 ; o une autorisation du freinage urbain autonome 82 ; et o une demande de délestage de consommateurs électriques non prioritaires 83 . Ces trois données de sortie sont sous forme de signaux de type booléen, « 1 » ou « 0 » soit « oui » ou « non », permettant au boitier de contrôle de gérer de manière optimale le passage en mode de freinage urbain autonome, mais aussi de mieux gérer la charge de l'alimentation auxiliaire 81 et le niveau de consommation électrique de l'ensemble du réseau de bord ne manière à éviter les pics de consommation alors que l'alimentation auxiliaire 81 n'est pas en mesure de venir en aide à l'ensemble batterie au plomb et alternateur. L'organigramme se décompose en huit principales fonctions : o la première sous fonction 1 permet de détecter une demande/sortie de freinage urbaine autonome ; o la deuxième sous fonction 2 permet de sélectionner les capteurs et les actionneurs nécessaires pour un freinage urbain autonome ; o la troisième sous fonction 3 permet de déterminer la consommation en électricité des consommateurs électriques spécifiquement activés pour un freinage urbain autonome ; o la quatrième sous fonction 4 permet de déterminer la disponibilité d'une alimentation auxiliaire ; o la cinquième sous fonction 5 permet de déterminer la puissance électrique spécifiquement nécessaire pour un freinage urbain autonome ; o la sixième sous fonction 6 permet de déterminer la puissance électrique spécifiquement disponible pour un freinage urbain autonome ; o la septième sous fonction 7 permet de déterminer la capacité à assurer l'alimentions électrique pour un freinage urbain autonome ; et o la huitième sous fonction 8 permet de superviser la fourniture d'énergie électrique pour un freinage urbain autonome. Chaque sous fonction permet de décomposer un problème complexe de gestion de la fonction d'autorisation d'un freinage urbain autonome en une série de huit sous fonctions plus simple à mettre en oeuvre. [0014] Sous la première sous fonction 1 est rassemblée les conditions d'entrée et de sortie du mode de freinage électrique urbaine autonome. Les demandes d'entrée 11 se font généralement au moyen du sélecteur actionné par le conducteur et la demande de sortie 12 de freinage urbaine autonome provient généralement d'un flux d'informations que ce soit un sélecteur de sortie de freinage urbaine autonome actionné par le conducteur ou un effort appliqué sur la pédale de frein ou sur la pédale d'accélérateur dans le cas où est en plus sélectionné le suivi de la voiture de devant avec l'accélération urbaine autonome d'activée. Mais d'autres actions peuvent être prises en compte. En réponse la sous fonction 1 envoie une information 13 d'état de la demande de freinage urbaine autonome, typiquement de type booléen « oui » ou « non ». [0015] Sous la seconde sous fonction 2 est rassemblée l'ensemble des capteurs et des ac- tionneurs nécessaires pour un freinage autonome urbain, cette sous fonction reçoit de la première sous fonction 1 l'information 13 d'état « oui » de la demande de freinage urbaine autonome et en réponse à cette information, détermine l'ensemble des capteurs Cl à Cn et des actionneurs Al à Am, qui seront nécessaires, pour assurer la gestion du freinage urbain autonome du véhicule. La circulation urbaine se caractérisant par des 6 zones à forte densité de trafic, demandant une plus grande surveillance de l'environnement. Chaque capteur Cl à Cu et chaque actionneur Al à Am envoyant donc un signal de type booléen, « 1 » ou « 0 » soit « oui » ou « non », à la troisième sous fonction 3, sous forme d'une matrice. [0016] Sous la troisième sous fonction 3 est déterminée la consommation en électricité des actionneurs et capteurs spécifiquement activés en plus pour le freinage urbain autonome. Les capteurs Cl à Cu et les actionneurs Al à Am, qui sont identifiés à la deuxième sous fonction 2 pour réaliser la gestion du freinage urbain autonome sont comparés aux actionneurs et capteurs déjà activés lors de la demande d'entrée en mode de freinage urbain autonome. Est ainsi uniquement pris en compte dans cette troisième sous fonction 3, les capteurs Cl à Cn et les actionneurs Al à Am qui n'étaient pas encore activés avant la demande d'activation du freinage urbain autonome et qui devront être activés. Chaque capteur Cl à Cn et chaque actionneur Al à Am est associé à une consommation électrique spécifique, respectivement, EC1 à ECn et EA1 à EAm. En sortie de cette troisième sous fonction 3 est donc retourné la somme 35 des consommations électriques EC1 à ECn des capteurs Cl à Cn et des consommations électriques EA1 à EAm des actionneurs Al à Am spécifiquement activés en plus pour le freinage urbain autonome. [0017] Sous la quatrième sous fonction 4 est déterminée l'état énergétique d'une ali- mentation auxiliaire. Il peut être pertinent d'utiliser une source d'alimentation auxiliaire, qui pourra soit s'ajouter à l'alimentation conventionnelle du véhicule, formé généralement par un alternateur et une batterie de 12V, soit d'assurer de façon autonome, les besoins énergétiques liés à l'alimentation du système de gestion de freinage urbaine autonome du véhicule. Une telle alimentation auxiliaire peut également être utilisée et donc dimensionnée, pour assurer d'autres types de besoins énergétiques que ce soit l'alimentation d'un compresseur électrique pour accroitre la puissance du moteur ou d'un catalyseur électrique pour des problématiques de dépollution par exemple. Typiquement est aujourd'hui privilégié pour ce type d'alimentation auxiliaire une batterie de type lithium-ion qui présente un meilleur rapport poids/encombrement et la puissance électrique stockée qu'une batterie au plomb. La quatrième sous fonction 4 détermine si la source d'alimentation auxiliaire possède un niveau de charge minimum, lui permettant de répondre aux sollicitations énergétiques liées à la gestion du freinage urbain autonome en support de la fourniture d'énergie électrique principale du véhicule. La quatrième sous fonction 4 reçoit en entrée un état de charge 41 de l'alimentions auxiliaire et retourne en sortie 42 l'état de l'alimentation auxiliaire, sous forme d'un signal de type booléen, « 1 » ou « 0 » soit « oui » ou « non ». [0018] La cinquième sous fonction 5 permet de déterminer la puissance électrique nécessaire 7 pour un freinage urbain autonome. Cette sous fonction détermine la puissance électrique requise, pour la gestion du freinage urbain autonome à partir du courant consommée en moyenne pendant cette phase de vie du véhicule. En entrée est disponible la valeur numérique de la somme 35 des consommations électriques EC1 à ECn des capteurs Cl à Cn et des consommations électriques EA1 à EAm des actionneurs Al à Am spécifiquement activés en plus pour le freinage urbain autonome, en sortie de la troisième sous fonction 3 et un paramètre de tension de régulation de l'alternateur U prod. La cinquième sous fonction 5 fournit en sortie la puissance électrique nécessaire pour un freinage urbain autonome 51, sous forme d'une valeur de puissance qui est une valeur numérique. [0019] La sixième sous fonction 6 permet de déterminer la puissance électrique disponible pour un freinage urbain autonome. Cette sous fonction a pour but de déterminer si la différence entre la puissance électrique consommée par le réseau de bord du véhicule et la puissance maximale que peut produire ce véhicule, en fonction du régime moteur auquel il fonctionne, est suffisante pour assurer les besoins énergétiques supplémentaires liées à la gestion du freinage urbain autonome. Cette sous fonction prédit donc la puissance électrique maximale que peut fournir le système de fourniture d'énergie électrique du véhicule, en fonction du régime moteur. Cette sous fonction calcule à chaque instant, la puissance électrique nécessaire pour alimenter les différents consommateurs électriques activés sur le véhicule, au moment du calcul. La différence de ces deux puissances électriques donne la réserve de puissance disponible et pouvant être allouée à la gestion du freinage urbain autonome. Sont utilisés en entrée le régime moteur 61, la tension de régulation de l'alternateur U_prod et le débit électrique de l'alternateur c'est-à-dire le courant fournit par l'alternateur I_prod. En sortie, la sixième sous fonction 6 fournit la puissance électrique disponible 62 qui est une valeur numérique. [0020] La septième sous fonction 7 permet de déterminer la capacité à assurer l'alimentation électrique pour le freinage urbain autonome. En entrée, cette septième sous fonction 7 reçoit la puissance électrique nécessaire pour un freinage urbain autonome 51 en sortie de la cinquième sous fonction 5 et la puissance électrique disponible 62 en sortie de la sixième sous fonction 6. Par comparaison de ces deux valeurs numériques de puissance est donné, en sortie de la septième sous fonction 7, une autorisation de freinage électrique urbain autonome 71 sous forme d'un signal de type booléen, « 1 » ou « 0 » soit « oui » ou « non ». [0021] La huitième sous fonction 8 permet de superviser la fourniture d'énergie électrique pour un freinage urbaine autonome. Cette sous fonction détermine les autorisations d'activation du système de gestion de freinage autonome en circulation urbaine, gère les demandes de recharge de l'alimentation auxiliaire et gère ainsi que les demandes de 8 délestages de consommateurs électriques dits non prioritaires, par rapport à la gestion du freinage urbain autonome. Cette huitième sous fonction a en entrées l'information 13 d'état de la demande de freinage urbaine autonome, typiquement de type booléen « oui » ou « non », l'état de l'alimentation auxiliaire 42, sous forme d'un booléen « oui » ou « non » et l'autorisation de freinage électrique urbain autonome 71 sous forme d'un signal de type booléen, « oui » ou « non ». La huitième sous fonction 8 fournit en sortie une information de pilotage de la recharge d'alimentation auxiliaire 81, une autorisation freinage autonome 82 et une demande de délestage des consommateurs électriques non prioritaires 83, qui sont sous forme de signaux de type booléen, « 1 ou « 0 » soit « oui » ou « non ». 9