Brevet FR3090542A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : VÉHICULE AUTONOME AVEC FREIN DE SECOURS Domaine technique [0001] L'invention se rapporte à un véhicule routier, notamment automobile, de type autonome, comprenant un groupe motopropulseur, un organe de direction, un système de freinage et une unité de commande du véhicule, le groupe motopropulseur étant agencé pour pouvoir appliquer un couple moteur à une roue du véhicule, l'organe de direction étant agencé pour pouvoir modifier une direction d'une roue du véhicule et le système de freinage comprenant un frein de service et un frein de stationnement, le frein de service étant agencé pour pouvoir être commandé dans un état actif, dans lequel il applique un couple de freinage à une roue du véhicule, et un état inactif, dans lequel il n'applique pas de couple de freinage à ladite roue, le frein de stationnement étant agencé pour pouvoir être commandé dans un état actif, dans lequel il applique un couple de freinage à une roue du véhicule, et un état inactif, dans lequel il n'applique pas de couple de freinage à ladite roue, l'unité de commande du véhicule étant configurée pour piloter le groupe motopropulseur, l'organe de direction et le frein de service de manière à amener le véhicule routier à un point de destination prédéterminé. Technique antérieure [0002] Un véhicule routier automobile peut être rendu autonome, c'est-à-dire apte à se rendre automatiquement à une destination prédéterminée sans intervention d'un conducteur, en l'équipant d'un ensemble de capteurs, d'actionneurs et d'une unité de commande du véhicule. Les capteurs permettent de renseigner l'unité de commande du véhicule sur son environnement extérieur. Les actionneurs permettent d'actionner les différents organes du véhicule permettant son déplacement sur un réseau routier en fonction des instructions reçues de l'unité de commande du véhicule. En particulier, les actionneurs permettent de piloter le groupe motopropulseur, l'organe de direction et le système de freinage du véhicule. L'unité de commande du véhicule est configurée pour générer les instructions de commande pour les différents actionneurs en fonction des données reçues des capteurs et de la destination prédéterminée. Un système de freinage du véhicule comporte typiquement une première partie appelée « frein de service » et une deuxième partie appelée « frein de stationnement ». Le frein de service a pour fonctions de ralentir le véhicule et. de le maintenir à l'arrêt pendant des durées relativement courtes, de l'ordre de quelques secondes à quelques minutes. Le frein de stationnement a pour fonction de maintenir le véhicule automobile à l'arrêt pendant des durées relativement longues, supérieures à quelques minutes. Il est notamment utilisé 2 pour immobilier le véhicule lorsqu'il est stationné. La fonction de conduite autonome s'appuie sur la partie appelée « frein de service » du système de freinage. Éventuellement, elle peut faire appel au frein de stationnement pour les situations d'immobilisation prolongée du véhicule, notamment lorsque le véhicule a atteint sa destination. Malgré la grande fiabilité des systèmes de freinage actuels, il peut arriver que le frein de service présente une défaillance et ne soit plus en mesure de ralentir et/ ou stopper le véhicule conformément aux instructions reçues de l'unité de commande du véhicule. Le véhicule risque alors de devenir incontrôlable et de causer des accidents. [0003] Compte tenu de ce qui précède, l'invention a pour objectif de fournir un véhicule routier autonome qui puisse être stoppé en cas de défaillance du frein de service. Exposé de l'invention [0004] À cet effet, l'invention repose sur l'utilisation du frein de stationnement du véhicule pour ralentir et stopper le véhicule en cas de défaillance du frein de service observée pendant une conduite autonome du véhicule. [0005] Plus précisément, l'invention a pour objet un véhicule routier comprenant un groupe motopropulseur, un organe de direction, un système de freinage et une unité de commande du véhicule, le groupe motopropulseur étant agencé pour pouvoir appliquer un couple moteur à une roue du véhicule, l'organe de direction étant agencé pour pouvoir modifier une direction d'une roue du véhicule et le système de freinage comprenant un frein de service et un frein de stationnement, le frein de service étant agencé pour pouvoir être commandé dans un état actif, dans lequel il applique un couple de freinage à une roue du véhicule, et un état inactif, dans lequel il n'applique pas de couple de freinage à ladite roue, le frein de stationnement étant agencé pour pouvoir être commandé dans un état actif, dans lequel il applique un couple de freinage à une roue du véhicule, et un état inactif, dans lequel il n'applique pas de couple de freinage à ladite roue, l'unité de commande du véhicule étant configurée pour piloter le groupe motopropulseur, l'organe de direction et le frein de service de manière à amener le véhicule routier à un point de destination prédéterminé. Selon l'invention, l'unité de commande du véhicule est en outre configurée pour commander le frein de stationnement à l'état actif en cas de défaillance du frein de service. [0006] Ainsi, l'unité de commande est configurée pour conduire le véhicule de façon autonome en s'appuyant sur le frein de service en l'absence de défaillance, et pour stopper le véhicule à l'aide du frein de stationnement en cas de défaillance du frein de service. [0007] Le système de freinage comporte par exemple plusieurs freins de service et/ou plusieurs freins de stationnement. À titre d'exemple typique, le système de freinage 3 comporte un frein de service pour chaque roue du véhicule et un frein de stationnement pour chacune des roues arrière du véhicule. [0008] Dans un mode de réalisation, le véhicule routier comprend une pluralité de roues et le système de freinage comprend un frein de service pour chaque roue et une unité de gestion des freins de service, chaque frein de service étant agencé pour pouvoir être commandé dans un état actif, dans lequel il applique un couple de freinage à la roue à laquelle il est associé, et un état inactif, dans lequel il n'applique pas de couple de freinage à ladite roue. L'unité de gestion des freins de service est agencée pour répartir une puissance de freinage requise sur les différents freins de service et l'unité de commande du véhicule est en outre agencée pour commander le frein de stationnement à l'état actif en cas de défaillance d'au moins un frein de service. En présence d'une pluralité de freins de stationnement, l'unité de commande du véhicule est de préférence agencée pour commander l'ensemhle des freins de stationnement à l'état actif en cas de défaillance d'au moins un frein de service. Il est à noter que, dans ce mode de réalisation où le système de freinage comprend une unité de gestion des freins de service, l'unité de commande du véhicule pilote les freins de service par l'intermédiaire de l'unité de gestion des freins de service. L'unité de gestion des freins de service intègre par exemple un programme de contrôle de la stabilité du véhicule (ESP) et/ou un programme d'antiblocage (ABS). [0009] Selon une forme particulière de réalisation, le véhicule routier comprend, en outre, un module de détection d'une défaillance du frein de service agencé pour détecter une défaillance du frein de service et pour signaler une telle défaillance à l'unité de commande du véhicule. Lorsque le système de freinage comporte une unité de gestion des freins de service, le module de détection d'une défaillance est par exemple intégré dans ladite unité de gestion. [0010] Le module de détection d'une défaillance du frein de service est par exemple agencé pour détecter une défaillance du frein de service en fonction d'une relation entre un signal de commande du frein de service et une vitesse de rotation d'une roue du véhicule. Le signal de commande du frein de service est par exemple généré par l'unité de gestion des freins de service ou par l'unité de commande du véhicule. De préférence, une défaillance d'un frein de service donné est détectée en considérant le signal de commande appliqué à ce frein de service et la vitesse de rotation de la roue associée à ce frein de service. [0011] Selon une forme particulière de réalisation, l'unité de commande du véhicule est en outre agencée pour générer un signal d'information de défaillance en cas de défaillance du frein de service, et le véhicule routier comprend, de plus, un module de radiocommunication agencé pour transmettre le signal d'information de défaillance à un dispositif extérieur. [0012] Le module de radiocommunication est par exemple agencé pour envoyer des signaux selon le protocole SMS, GSM ou Wi-Fi. [0013] Le module de radiocommunication est par exemple agencé pour transmettre le signal d'information de défaillance à un terminal de communication d'un propriétaire du véhicule routier, à un centre de gestion d'une flotte de véhicules à laquelle appartient le véhicule routier et/ou à un gestionnaire de parking dans lequel se situe le véhicule routier. [0014] Selon une forme de réalisation, le système de freinage comporte des organes de freinage communs au frein de service et au frein de stationnement. Dans un exemple de réalisation, le système de freinage comprend un premier organe de freinage, solidaire en rotation d'une roue du véhicule routier et un deuxième organe de freinage, solidaire en rotation d'une partie fixe d'un châssis du véhicule routier, les organes de freinage étant agencés pour pouvoir être déplacés l'un par rapport à l'autre entre une position relâchée, dans laquelle ils ne génèrent pas de couple de freinage sur la roue du véhicule, et une position de freinage, dans laquelle ils génèrent un couple de freinage sur la roue du véhicule. Le frein de service comprend un actionneur hydraulique agencé pour pouvoir déplacer les organes de freinage l'un par rapport à l'autre entre la position relâchée et la position de freinage et le frein de stationnement comprend un actionneur électrique agencé pour pouvoir déplacer les organes de freinage l'un par rapport à l'autre entre la position relâchée et la position de freinage. [0015] Dans une première variante de réalisation, le système de freinage comprend un frein de type frein à tambour. Ainsi, le premier organe de freinage comprend un tambour et une piste de frottement formée sur une surface intérieure du tambour présentant une forme cylindrique de révolution, et le deuxième organe de freinage comprend deux segments et deux garnitures de frottement, chaque garniture de frottement étant portée par un segment et étant conformée à la piste de frottement. L'actionneur hydraulique du frein de service, par exemple un vérin hydraulique, est agencé pour pouvoir écarter une première extrémité de chaque segment vers l'extérieur afin d'obtenir un frottement entre les garnitures de frottement et la piste de frottement, et l'actionneur électrique du frein de stationnement, par exemple un moteur électrique, est agencé pour pouvoir écarter une deuxième extrémité de chaque segment vers l'extérieur afin d'obtenir un frottement entre les garnitures de frottement et la piste de frottement. [0016] Dans une deuxième variante de réalisation, le système de freinage comprend un frein de type frein à disque. Ainsi, le premier organe de freinage comprend un disque et le deuxième organe de freinage comprend deux plaquettes montées sur un étrier de manière à pouvoir coulisser par rapport à l'étrier selon un axe de translation parallèle à un axe de rotation du disque. L'actionneur hydraulique du frein de service, par exemple un vérin hydraulique, et l'actionneur électrique du frein de stationnement, par exemple un moteur électrique, sont chacun agencés pour permettre aux plaquettes de coulisser par rapport à l'étrier de manière à pincer le disque. [0017] Les première et deuxième variantes de réalisation sont compatibles au sein d'un même système de freinage. Le système de freinage comporte par exemple deux freins à tambour selon la première variante de réalisation pour des roues arrière du véhicule et deux freins à disque selon la deuxième variante de réalisation pour des roues avant du véhicule. Brève description des dessins [0018] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés pour lesquels : [0019] [fig.1] représente schématiquement un exemple de véhicule routier selon l'invention ; [0020] [fig.2] représente un exemple d'étapes d'un procédé de fonctionnement du véhicule routier selon l'invention. Description des modes de réalisation [0021] La figure 1 représente schématiquement un exemple de véhicule routier selon l'invention. Le véhicule routier 1 comprend quatre roues 2, une unité de commande 3, un système de freinage 4 et un module de radiocommunication 5. Au moins l'une des roues 2 est apte à être entraînée en rotation par un groupe motopropulseur, par exemple un moteur thermique ou un moteur électrique et au moins l'une des roues est apte à être pivotée de façon à pouvoir modifier une trajectoire du véhicule automobile. Le système de freinage 4 comprend un circuit de freinage de service 10 et un circuit de freinage de stationnement 20. Le circuit de freinage de service 10 a pour fonction de ralentir le véhicule et de le maintenir à l'arrêt pendant des périodes relativement courtes. H comporte une unité de gestion des freins de service 11 et un frein de service 12 pour chaque roue 2. L'unité de gestion des freins de service 11 comprend un maître-cylindre 111, quatre vannes 112 et une unité de traitement 113. Le maître-cylindre 111 reçoit une pression hydraulique en provenance d'une pédale de frein du véhicule et L retransmet vers chacune des vannes 112, de préférence en l'amplifiant. Chaque vanne 112 est raccordée à un actionneur hydraulique 121 de l'un des freins de service 12. L'unité de traitement 113 pilote l'ouverture et la fermeture des vannes 112 en fonction d'informations extérieures, par exemple en fonction d'une vitesse de rotation des roues 2. L'unité de traitement 113 met par exemple en oeuvre un programme de contrôle de la stabilité du véhicule (ESP) et/ou un programme d'antihlocage (ABS), conduisant à piloter individuellement les vannes 112. Chaque frein de service 12 comprend un actionneur hydraulique 121, par exemple un vérin hydraulique, et des organes de freinage aptes à coopérer pour prendre un état actif, également appelé « état de freinage », dans 6 lequel ils génèrent un couple de freinage sur la roue 2 associée audit frein de service 12, et un état inactif, également appelé « état relâché », dans lequel ils ne génèrent pas de couple de freinage. À titre d'exemple illustratif, les freins de service 12 sont représentés schématiquement sous forme de freins à disque. Chaque frein de service 12 comporte alors un disque 122 solidaire en rotation de la roue 2 associée, un étrier 123 disposé à cheval sur un bord extérieur du disque 122 et solidaire en rotation d'une partie fixe d'un châssis du véhicule routier 1, et deux plaquettes, non représentées, montées coulissantes sur l'étrier 123 selon un axe de translation parallèle à un axe de rotation de la roue 2. Les plaquettes sont agencées pour pouvoir prendre une position de freinage, dans laquelle elles pincent le disque 122 pour générer un couple de freinage, et une position relâchée, dans laquelle elles sont écartées du disque 122 et ne génèrent pas de couple de freinage. La position relâchée correspond à une position de repos du frein de service 12. Les plaquettes peuvent revenir dans la position relâchée sous l'effet d'un ressort de rappel. Elles sont entraînées dans la position de freinage sous l'effet du vérin hydraulique 121. [0022] Le circuit de freinage de stationnement 20 est destiné à immobiliser le véhicule sur des périodes relativement longues, par exemple supérieures à quelques minutes, en particulier en l'absence de conducteur. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, il partage les organes de freinage des freins de service 12, c'est-à-dire les disques 122 et les plaquettes. Il comporte, pour chaque roue 2, une unité de traitement 21 et un frein de stationnement 22. Chaque frein de stationnement 22 comprend un actionneur électrique 221, par exemple un moteur électrique, et un mécanisme de transformation du mouvement 222, par exemple un système vis-écrou. L'actionneur électrique 221 et le mécanisme de transformation du mouvement 222 sont agencés pour pouvoir déplacer les plaquettes entre la position relâchée et la position de freinage. Ces positions définissent pour les freins de stationnement 22 respectivement un état inactif, également appelé « état relâché », et un état actif, également appelé « état de freinage ». Chaque actionneur électrique 221 est piloté par l'unité de traitement 21 associée. Chaque unité de traitement 21 reçoit un signal encodant une instruction de freinage de stationnement depuis l'unité de commande 3. Les freins de stationnement sont normalement commandés simultanément dans un même état. Contrairement aux freins de service 12, pour lesquels l'état de freinage peut impliquer différents couples de freinage en fonction du ralentissement requis pour le véhicule, les freins de stationnement 22 génèrent, à l'état de freinage, un couple de freinage identique au cours du temps. Le circuit de freinage de stationnement 20 comporte en outre, pour chaque roue 2, un capteur de vitesse 23 générant un signal représentatif d'une vitesse de rotation de la roue à laquelle il est associé. Ce signal est transmis à l'unité de commande 3 par l'intermédiaire de l'unité de traitement 21. 7 [0023] L'unité de commande 3 est notamment agencée pour conduire automatiquement le véhicule routier entre sa position actuelle et un point de destination prédéterminé. En particulier, l'unité de commande 3 est agencée pour piloter le groupe motopropulscur, un organe de direction du véhicule et le circuit de freinage de service 10, en fonction d'un ensemble de signaux issus de différents capteurs informant sur un état du véhicule et de son environnement. L'unité de commande 3 reçoit notamment les signaux représentatifs des vitesses de rotation des roues 2. Elle peut également recevoir des signaux relatifs à un positionnement du véhicule 1. L'unité de commande 3 met ainsi en oeuvre un algorithme de pilotage automatique du véhicule. Elle pilote notamment le circuit de freinage de service 10 en générant un signal encodant une instruction de freinage de service. Ce signal est transmis à l'unité de gestion des freins de service 11 par unc liaison 6 entre l'unité de commande 3 et l'unité de gestion des freins de service 11. Ladite unité 11 comporte un actionneur, non représenté, agencé pour générer unc pression hydraulique dans le maître-cylindre 111 en fonction de l'instruction de freinage de service. L'unité de commande 3 est en outre agencée pour commander le fonctionnement du circuit de freinage de stationnement 20. En particulier, l'unité de commande 3 peut générer le signal encodant une instruction de freinage de stationnement en fonction d'un signal d'activation ou de désactivation du frein de stationnement provenant d'un interrupteur de frein de stationnement 7 monté sur un tableau de bord du véhicule 1 et/ou en fonction de l'algorithme de pilotage automatique. Selon une particularité de l'invention, l'unité de commande 3 est en outre configurée pour commander le circuit de freinage de stationnement 20 à l'état actif en cas de défaillance du circuit de freinage de service 10. [0024] La figure 2 illustre le fonctionnement du véhicule routier selon l'invention et, plus particulièrement, de la commande du circuit de freinage de stationnement 20 en cas de défaillance du circuit de freinage de service 10. Dans une première étape SI, l'état de fonctionnement du circuit de freinage de service 10 est vérifié. Cette étape Si est réalisée en continu ou à intervalles de temps réguliers, par exemple toutes les secondes. Selon une forme particulière de réalisation, cette étape SI est réalisée au cours d'un pilotage automatique du véhicule 1. Par ailleurs, dans l'exemple de la figure 1, l'étape Si est réalisée par l'unité de commande 3. Alternativement, elle pourrait être réalisée par un module dédié, appelé « module de détection d'une défaillance du frein de service », relié à l'unité de commande 3. L'étape Si consiste par exemple à comparer chaque signal de commande des vannes 112 du circuit de freinage de service 10 à la vitesse de rotation de la roue 2 associée. En cas de défaillance constatée lors de l'étape Si, l'unité de commande 3 génère un signal à destination des unités de traitement 21 dans une étape S2. Le signal encode une information commandant aux freins de stationnement 22 de passer à l'état actif. Le véhicule 1 est alors stoppé rapidement. En 8 outre, dans une étape S3, l'unité de commande 3 génère un signal d'information de défaillance et le transmet au module de radiocommunication 5 afin qu'il soit émis par voie aérienne à destination d'un dispositif extérieur, par exemple un smartphone 8 ou une tablette tactile du propriétaire du véhicule 1. Lorsque le véhicule 1 est conduit de façon autonome, le propriétaire du véhicule 1 est alors informé de la défaillance du circuit de freinage de service 10. Le signal d'information de défaillance peut également être émis à destination d'un centre de gestion d'une flotte de véhicules à laquelle appartient le véhicule 1, par exemple le centre de gestion d'un parc de véhicules d'entreprise ou d'une société de location de véhicules. Dans une variante de réalisation, les étapes S2 et S3 sont déclenchées simultanément à la suite de la constatation d'une défaillance dans l'étape Si. [0025] Le véhicule routier selon l'invention permet ainsi d'immobiliser le véhicule lorsqu'il est conduit de manière autonome et que le circuit de freinage de service est défaillant. [0026] Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, il a été considéré que le véhicule 1 comprenait un frein de service 12 et un frein de stationnement 22 pour chaque roue 2. Néanmoins, le véhicule selon l'invention ne comporte pas nécessairement de frein de service et/ou de frein de stationnement pour chacune de ses roues. Par ailleurs, le véhicule selon l'invention peut être équipé de tout type de frein de service et de tout type de frein de stationnement. Liste des signes de référence [0027] 1 : véhicule routier 2 : roue 3 : unité de commande 4 : système dc freinage 5 : module de radiocommunication 6 : liaison 7 : interrupteur dc frein de stationnement 8 : smartphone : circuit de freinage de service 11 : unité de gestion des freins de service 111: maître-cylindre 112 : vanne 113 : unité de traitement 12 : frein de service 121 : actionneur hydraulique 122 : disque 123 : étrier 9 20 : circuit de freinage de stationnement 21 : unité de traitement 22 : frein de stationnement 221 : actionneur électrique 222 : mécanisme de transformation de mouvement 23 : capteur de vitesse S1 : étape de vérification S2 : étape de génération d'un signal d'activation S3 : étape de génération d'un signal d'information 10 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]