BE1020317A5 - Procede et dispositif de commande d'un frein electrique de velo electrique. - Google Patents

Description

"Procédé et dispositif de commande d'un frein électrique de vélo électrique"

Domaine de l'invention

La présente invention se rapporte à un procédé de commande d'un frein électrique de vélo électrique, ainsi qu'un dispositif de commande d'un tel frein électrique.

Etat de la technique

On connaît des vélos électriques comportant des freins mécaniques comme les vélos usuels et dont la force de frein est exercée directement par le conducteur pour être transformée en un couple de freinage. Le dispositif de frein mécanique est celui des freins de vélo usuels, tel qu'un tambour de frein, un disque de frein ou un frein à mâchoires.

Les vélos électriques ont une assistance électrique contrairement aux vélos habituels. Cette assistance est alimentée par un accumulateur électrique. En fonctionnement usuel, à partir de l'énergie électrique de l'accumulateur, on génère de l'énergie mécanique qui assiste le mouvement d'avance du vélo. Par exemple, selon le document WO 08/138320, il est connu de saisir le couple de pédale et la vitesse de rotation de pédale suivant lesquels le cycliste assiste mécaniquement l'entraînement pour commander avec ces valeurs saisies, l'entraînement d'assistance électrique. Le procédé décrit ne concerne toutefois que l'entraînement, c'est-à-dire l'accélération positive du vélo dans le sens de roulage mais ne décrit que le mode d’assistance électrique par l'action-nement de la pédale.

Pour freiner, il est connu d'utiliser les dispositifs mécaniques dans leur actionnement et dans leur fonctionnement, mais qui neutralisent l'énergie cinétique du cycliste. Pour récupérer une partie de l'énergie cinétique, on connaît le vélo électrique Vivi RX 10S de Panasonic.

Selon ce document, en actionnant légèrement le levier de frein à main, on lance le mode de récupération d'énergie selon lequel, l'énergie cinétique du vélo est convertie en énergie électrique par la machine électrique de l'entraînement électrique ; cette énergie électrique peut être stockée dans l'accumulateur du moyen d'entraînement. Comme à tout niveau de récupération est associé un levier de frein à main, on pourra toutefois sélectionner d'une part seulement un nombre très limité de modes de récupération (deux modes pour deux leviers de frein à main) et en outre l'actionnement par le freinage mécanique, ne peut que difficilement se distinguer de l'actionnement réglant le mode de récupération du cycliste dans la mesure où la force d'actionnement doit être dosée de manière très précise pour le frein de la roue avant, pour éviter la chute. En outre, le mécanisme tel que décrit, ne permet de régler qu'un unique mode de récupération, si le vélo électrique n'est équipé que d’un levier de frein (par exemple celui d'une roue permettant le rétropédalage). Ce ne sont que d'autres moyens électroniques (par exemple un potentiomètre ou un capteur de frein intégré au levier de frein), qui permettent de doser la force de frein. Dans tous les cas, il faut des capteurs et des éléments de commande supplémentaires pour activer le frein électrique.

Actuellement, on ne connaît aucune réalisation d'un frein classique à rétropédalage pour des vélos à entraînement par un moteur ou à entraînement de la roue arrière. La combinaison de ces principes d'entraînement avec frein à rétropédalage, nécessite une coupure très rapide' du moyen d'entraînement pour éviter des retards de freinage de façon que le moteur n'entraîne pas la chaîne dans le sens de l'avance alors que le cycliste veut exercer une force dans la direction opposée. En outre, la décélération mécanique par le frein, ne doit pas être réduite par la poursuite du mouvement du moteur électrique.

But de l'invention

La présente invention a ainsi pour but de développer un procédé et un dispositif de commande permettant de commander de manière précise un frein électrique d'un vélo par entraînement électrique.

Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé par les étapes suivantes : - saisir le couple de l'entraînement de pédale du vélo électrique, la vitesse de rotation de l'entraînement de pédale ou les deux grandeurs, - déterminer le signe algébrique du couple, ou de la vitesse de rotation ou des deux grandeurs, et - générer un couple de frein par le frein électrique ou couper l'entraînement du vélo électrique si le signe algébrique du couple de la vitesse de rotation ou des deux grandeurs, est un signe négatif.

L'invention concerne également un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend : - une entrée de capteur pour recevoir un signal de couple fourni par un capteur de couple d'un entraînement à pédale du véhicule, un signal de vitesse de rotation fourni par un capteur de vitesse de rotation de l'entraînement de pédale ou les deux signaux, le dispositif de commande comportant un détecteur de signe algébrique relié à l'entrée de capteur, qui saisit le signe algébrique négatif du signal de capteur d'entrée ou des signaux de capteurs d'entrée et qui est conçu pour qu'à l'arrivée d'un signe algébrique négatif, il fournisse un signal de frein ou un signal de coupure.

L'invention repose sur le principe que l'actionnement de la pédale exécuté par le cycliste a pour but de régler un certain mode de récupération ou d'actionner un frein électrique ou de mettre en oeuvre le mode d'entraînement. Le mode d'actionnement de la pédale est un mouvement de rétropédalage ou un couple de pédale et/ou commande un mouvement de la pédale en sens opposé au sens habituel d'entraînement par la pédale, comme par exemple pour l'actionnement du frein d'un frein classique à rétropédalage d'un vélo. Le mouvement arrière de la pédale permet ainsi de commander le freinage par un moyen électrique (frein électrique, récupération d'énergie) d'un système de freinage à l'aide d'un moyen mécanique (frein par rétropédalage) ou les deux actions et de préférence, en saisissant le mouvement de rétropédalage, on coupe tout d'abord l'entraînement électrique du vélo électrique avant que cet entraînement ne fonctionne comme frein électrique pour amplifier l'effet du frein. La coupure immédiate du moteur est une condition nécessaire à la combinaison de l'invention avec un frein classique à rétropédalage, car tout retard à des effets négatifs sur la course d'arrêt du vélo. Installer des capteurs dans le palier du pédalier, permet de minimiser ces retards. En outre, les signaux des capteurs seront saisis avec une résolution et un taux de détection suffisant pour, selon l'invention, saisir sans équivoque le sens de rotation avec un retard minimum (< 200 ms).

On peut réaliser l'invention avec les capteurs équipant déjà un vélo électrique de sorte qu'aucune intervention mécanique importante n'est nécessaire pour équiper en second lieu un vélo électrique existant. De même, aucune transformation importante de la conception mécanique existante n'est nécessaire. L'invention permet d'utiliser un frein à rétropédalage classique en combinaison avec un entraînement électrique équipant la roue arrière ou avec un moteur central. L'invention permet de réduire au minimum le retard entre la demande du cycliste (rétropédalage) et la réaction du système, ce qui ne peut s'obtenir avec les réalisations de l'état de la technique.

Selon l'invention, un frein électrique génère un couple de frein par une machine électrique (en général identique au moteur électrique du vélo électrique) qui est reliée à une charge électrique. Si la charge est un accumulateur, stockant l'énergie électrique générée par le couple de freinage mécanique par le passage du courant de charge de la machine électrique vers l'accumulateur, alors le freinage est un freinage par récupération ou freinage dynamique. La coupure de l'entraînement peut constituer une étape préliminaire ou le point de départ du freinage et suivant l'intensité du mouvement de rétropédalage, cet étage de niveau zéro, sera considéré comme variation la plus faible du mode de circulation pour un mouvement de rétropédalage faible et le freinage (croissant) s'ajoutera si le mouvement de rétropédalage s'intensifie (sera intensifié). La coupure (étape zéro) de cette combinaison avec un frein à rétropédalage classique est particulièrement significative, car la poursuite du mouvement du moteur génère une force antagoniste au mouvement de rétropédalage et ainsi elle est perçue comme gênante par le cycliste ; de plus, cela retarde le freinage.

Pour saisir le mouvement de la pédale en sens inverse (rétropédalage), on saisit le couple de l'entraînement de la pédale, la vitesse de rotation de l'entraînement de la pédale et de préférence, ces deux paramètres. De manière particulière, on saisit le sens de rotation du couple ou de la vitesse de rotation, c'est-à-dire le signe algébrique de ces grandeurs. Si on saisit à la fois la vitesse de rotation et le couple, on peut saisir directement le mouvement de rétropédalage. Si l'on ne saisit que l'une de ces grandeurs (la vitesse de rotation ou le couple de l'entraînement de la pédale) pour déterminer le mouvement de la pédale dirigé vers l'arrière, on aura le cas échéant, un retard car la grandeur correspondante sera observée dans une fenêtre de temps pour pouvoir saisir en toute sécurité, un état de mouvement non ambigu.

La présente invention convient notamment pour être combinée à des freins mécaniques. C'est pourquoi, le freinage électrique est, de préférence, combiné à l'actionnement d'un frein mécanique, en particulier d'un frein à rétropédalage. Il en résulte un couple de freinage combiné. Comme, selon l'invention, l'actionnement du frein électrique se fait de la même manière que l'actionnement du frein par rétropédalage, l'utilisateur n'a pas à s'adapter ; la conduite pour le cycliste qui s'attend au comportement usuel des freins à rétropédalage, sera intuitive. Comme la commande se fait par les pédales, il peut laisser les deux mains sur le guidon, ce qui garantit une sécurité de conduite optimale pendant le freinage. De façon préférentielle, l'entraînement électrique est tout d'abord coupé lors de la saisie d'un mouvement de rétropédalage avant qu'un mouvement de pédale, plus fort, plus long et répété, se traduise par le freinage avec le frein électrique.

Dans l'étape suivante (c'est-à-dire après l'étape de coupure de l'entraînement électrique) le frein électrique pourra être complété par le frein mécanique. Suivant la demande du cycliste (couple, vitesse de rotation de la manivelle), la phase de freinage sera soutenue par le frein mécanique.

L'invention a également pour objet un procédé d'action-nement d'un frein électrique d'un vélo électrique selon lequel, on saisit le couple d'entraînement de pédale du vélo électrique, la vitesse de rotation de l'entraînement de pédale ou les deux grandeurs (c'est-à-dire le couple et la vitesse de rotation). Le signe algébrique du couple, la vitesse de rotation ou les deux grandeurs, seront déterminés. Cette détermination correspond à la détermination du sens de rotation de l'entraînement de la pédale. Le couple de frein sera généré par le frein électrique ou, comme mesure préalable, l'entraînement électrique sera coupé si le signe algébrique du couple, celui de la vitesse de rotation ou des deux grandeurs, est négatif. En d’autres termes, on génère un couple de frein par le frein électrique si un mouvement de rotation en sens inverse de l’entraînement de la pédale, (c’est-à-dire un mouvement opposé au sens d'entraînement usuel de la pédale), sera saisi comme sens de rotation ou que l'entraînement électrique du vélo électrique est arrêté. Dans le cas d'une répétition ou d'une répétition accentuée d'un mouvement de rétropédalage, ce mouvement sera détecté du fait du signe algébrique négatif ou le cas échéant de l'amplitude du couple/de la vitesse de rotation, de sorte qu'après l'arrêt de l'entraînement, on génère un couple de frein qui augmente avec le nombre et/ou l'intensité des opérations d'actionnement. Selon une considération analogue, la coupure de l'entraînement sera considérée comme la première étape la plus basse de la façon de générer le couple de frein. On pourra, pour cela, prendre en compte des résistances mécaniques comme constituant des couples de freinage générés, et qui sont compensés en partie par l'entraînement électrique lorsque l'entraînement est activé.

Le mouvement de pédale dans le sens avant, permet de sortir de la phase de freinage et de revenir en mode de circulation. L'invention permet une alternance inductive des états de fonctionnement par les seuls mouvements des pédales. L'alternance des états est répétitive à tout moment de façon identique.

Selon une caractéristique, l'invention concerne un dispositif de commande pour exécuter le procédé selon l'invention. L'invention concerne à cet effet en outre, un dispositif de commande pour actionner le frein électrique d'un vélo électrique. Le dispositif de commande comporte une entrée de capteur pour recevoir un signal de couple fourni par un capteur de couple équipant l'entraînement de pédale du vélo, un signal de vitesse de rotation fourni par un capteur de vitesse de rotation équipant l'entraînement de la pédale ou les deux signaux. Pour saisir un mouvement de rotation inverse, le dispositif de commande comporte en outre un détecteur de signe algébrique associé à l'entrée de capteur et qui saisit les signes négatifs du signal de capteur ou des signaux de capteurs fournis et qui est conçu pour que lorsque se produit un signe algébrique négatif (c'est-à-dire lors de la saisie d'un mouvement de rotation arrière), il génère un signal de frein ou un signal de coupure précédent le signal de frein. L'entrée de capteur peut être une entrée analogique ou une entrée numérique en fonction du type de signal fourni par les capteurs.

Si selon le procédé de l'invention, on détermine le couple et la vitesse de rotation, on pourra combiner ces deux grandeurs (notamment avec signe algébrique) par une combinaison logique ET. Si le couple obtenu correspond à un mouvement de rotation en sens inverse et si la vitesse de rotation correspond à un mouvement de rotation en sens inverse, le frein électrique génère un couple de freinage. Le dispositif de commande peut comporter un circuit logique câblé ou, de préférence, un processeur ou microcontrôleur commandé par programme, qui réalise la combinaison logique ET et la saisie des signes algébriques des signaux. Si un capteur indique comme signal déjà individuellement, le signe algébrique du couple ou de la vitesse de rotation, par exemple par une position de bit du signal de capteur ou par une liaison individuelle, alors, le signe algébrique ne sera saisi que par la transmission ou par l'individualisation de ce signal ; le détecteur de signe algébrique de l'installation de commande, aura alors une ligne individuelle, une position de mémoire ou un branchement individuel.

Un mode de réalisation préférentiel du procédé de l'invention est caractérisé en ce qu'on génère le couple de freinage par la machine électrique. Cette machine électrique constitue ainsi un frein. La machine électrique transforme l'énergie cinétique du vélo électrique en énergie électrique selon le principe du générateur. Cette énergie électrique est stockée au moins en partie dans un accumulateur pour être récupérée. La machine électrique constitue également le moyen d'entraînement ou moteur électrique du vélo électrique qui prélève de l'énergie électrique dans l'accumulateur pour soutenir l'entraînement et assurer comme moteur électrique, l’entraînement du vélo. La récupération (ou mode de fonctionnement dynamique), permet de récupérer l'énergie électrique qui sera stockée dans l'accumulateur pour être ensuite fournie. La récupération n'existe que si la machine électrique génère un couple de freinage supplémentaire et non si l'entraînement électrique est simplement coupé.

Le dispositif de commande selon l'invention qui est de la même manière en mesure de récupérer de l'énergie électrique, comporte un branchement d'alimentation en énergie électrique et un branchement de fourniture d'énergie électrique. Le branchement d'alimentation en énergie électrique est relié à l'accumulateur et le branchement de fourniture d'énergie électrique est relié à un moteur/machine électrique. Cela permet un transfert d'énergie électrique vers l'accumulateur par le dispositif de commande selon l'invention. Le dispositif de commande comporte, à cet effet, une installation de transmission d'énergie reliant le branchement de fourniture d'énergie électrique au branchement d'alimentation en énergie électrique ; il est conçu pour transférer de manière commandée par le signal de freinage, de l'énergie électrique du branchement de fourniture d'énergie électrique au branchement d'alimentation en énergie électrique. Une telle installation de transfert commandée d'énergie, peut être équipée de commutateurs de puissance, par exemple de commutateurs de puissance tels que des commutateurs MOSFET ou autres transistors de puissance ou aussi un relais.

D'autres modes de réalisation du procédé concernent le réglage du couple de freinage en fonction du mouvement de rétropéda-lage. Partant du mouvement de rétropédalage détecté, selon une première variante du procédé de l'invention, on règle l'amplitude du couple de freinage (exercé par le frein électrique) selon une relation monotone ou strictement monotone de l'amplitude, c'est-à-dire de l'amplitude du couple d'entraînement de pédale, de la vitesse de rotation de l'entraînement de pédale ou des deux grandeurs. En fonction de l'augmentation de l'intensité du mouvement de rotation inverse, on augmente le couple de freinage. Par exemple, on pourra prévoir une relation au moins en partie linéaire jusqu'à atteindre un couple de freinage maximum selon l'intensité du mouvement de rétropédalage (ce mouvement est saisi par l'amplitude du couple et/ou la vitesse de rotation de l'entraînement de pédale).

Comme cette relation correspond au comportement d'un couple mécanique usuel, cela correspond à un comportement auquel le cycliste est habitué. Lors de la saisie du mouvement de rétropédalage dont l'intensité est inférieure à un seuil minimum, tout d'abord, seul l'entraînement sera coupé et ce n'est que si le seuil minimum est dépassé, qu'un couple de freinage sera en plus généré par la machine électrique, couple dont l'intensité dépend au moins partiellement, de l'intensité monotone croissante d'actionnement de la pédale. Un dispositif de commande correspondant peut appliquer cette variante par une installation de copie, par exemple un élément de proportionnalité ayant, le cas échéant, une limite et qui est conçu pour fournir un signal de commande au frein électrique ou à la machine électrique ; ce signal de commande est linéaire ou proportionnel à l’amplitude saisie (dans la mesure où celle-ci est inférieure à une limite correspondant au couple de freinage maximum) et qui du fait de ce limitateur, correspond au maximum à un couple de freinage maximum. Un comparateur de seuil minimum du circuit, permet de détecter si l'intensité d'actionnement de la pédale, dépasse un seuil minimum prédéfini, pour après le dépassement d'un seuil minimum, la machine électrique pour générer un couple de freinage en fournissant un signal de freinage, alors que pour une intensité de l'actionnement de la pédale, supérieure à zéro, mais ne dépassant pas le seuil minimum, il n'y aura qu'un signal de coupure. La réalisation peut se faire par des circuits câblés, logiques, ou de préférence par un circuit programmé exécutant un programme implémentant cette procédure à l'aide de règles de calcul.

Selon une seconde variante du procédé de l'invention, on augmente par paliers le couple de freinage et chaque fois qu'il y a un mouvement de rétropédalage (correspondant à l'apparition d'un signe algébrique négatif pour le couple de l'entraînement de pédale et/ou de la vitesse de rotation de l'entraînement de pédale), on passe au niveau supérieur suivant, du couple de freinage. Comme premier niveau, on a la coupure de l'entraînement pour freiner le vélo électrique par sa seule résistance mécanique (frottement et autres). La différence respective entre deux niveaux successifs, peut être constante ou encore dépendre de l'intensité du mouvement de rétropédalage. Dans le dernier cas, on dimensionne le passage d'un niveau à l'autre comme dans la première variante présentée ci-dessus, on dimensionne le couple de freinage. Si l'on saisit un mouvement de pédale dans le sens de l'avance, alors le niveau, c'est-à-dire le couple de freinage, sera remis à zéro. Un dispositif de commande correspondant peut convertir cette variante par un compteur combiné au détecteur de signe algébrique et le dispositif de commande fournit un signal de coupure ou un signal de frein dont l'intensité correspond à l'état du compteur ou se déduit de cet état et lors de la première arrivée, c'est-à-dire lors de la première augmentation du compteur, il y aura le signal de coupure et lors de l'arrivée suivante, il y aura le signal de freinage (selon l'état de comptage).

Pour générer le signal de freinage, le dispositif peut comporter un générateur de signal qui transforme l'état du compteur, en une intensité de signal de freinage selon une courbe caractéristique prédéfinie. La courbe caractéristique correspond à un rapport au moins partiellement monotone croissant entre le compteur et l'intensité du signal de freinage et la courbe caractéristique peut également se présenter sous la forme d'une association discrète entre des états de comptage et des intensités de valeurs discrètes du signal de freinage, que l'on réalise par exemple à l'aide d'un programme ou d'un circuit de commutation programmé de façon correspondante. Pour un état de comptage plus élevé, le dispositif de commande sélectionne une intensité du signal de freinage supérieur à celle d’un état de comptage inférieur.

Une troisième variante du procédé de l'invention, prévoit de régler l'amplitude du couple de freinage en fonction de la durée saisie du mouvement de rétropédalage et le couple de freinage dépend d'une durée suivant une fonction monotone croissante ; cette durée est celle du mouvement de rétropédalage saisi avec un signe algébrique négatif du couple, l'entraînement de pédale et/ou en fonction de la vitesse de rotation de l'entraînement de pédale. Cette variante se combine notamment à la seconde variante selon laquelle, le couple de freinage augmente d’un niveau en fonction de la durée croissante du mouvement de rétropédalage. Selon cette troisième variante, pour les durées de préférence saisies qui ne dépassent pas une durée minimale, on coupera tout d'abord l'entraînement par "le niveau de freinage nul" et ce n'est que pour des durée supérieures à la durée minimale qu'il y aura un couple de freinage actif généré par la machine électrique. Un dispositif de commande correspondant peut être assuré dans cette variante, par une saisie du temps lié au détecteur de signe algébrique, par exemple une horloge ou une source de cadence combinée à un compteur. La saisie de la durée est la saisie de la durée de la présence du signe algébrique négatif par exemple, par déclenchement de l'horloge au début de la saisie et à la fin de la saisie, si la grandeur saisie (couple de pédale, vitesse de rotation de pédale ou une combinaison de ces valeurs) est nulle ou positive. Cela correspond à un dispositif de commande avec une amplitude du signal de freinage croissante en fonction de la durée saisie.

Selon une quatrième variante de l'invention, le mouvement de rétropédalage est transformé en un mouvement de rotation inverse de l'entraînement électrique (de préférence l'entraînement de la roue arrière). Cette fonction n'est toutefois activée de préférence que si la roue est juste à l'arrêt ou a été complètement freinée. Ce circuit électronique, pourra réaliser une conversion quelconque entre le mouvement de la pédale et le mouvement de rotation inverse de la roue arrière. Comme pour le mouvement d'avance de la roue, la puissance du moteur pourra être régulée par les paramètres constitués par le couple et par la vitesse de rotation.

Selon une cinquième variante de l'invention, le mouvement de rétropédalage pourra être utilisé lui-même pour entraîner le moteur dans le sens du mode générateur. Dans ce cas, la force musculaire du conducteur est utilisée pour recharger l'accumulateur. Le mouvement de rétropédalage de la pédale sera détecté selon l'invention, pour commuter en mode générateur.

L'intensité du freinage électrique ou de la récupération, correspond à la durée du rétropédalage. Pour une comparaison de durée minimale on saisit la durée d'actionnement pour la comparer à une durée minimale prédéfinie et ce n'est qu'en cas de dépassement de cette durée minimale, qu'un signal de freinage sera fourni à l'entraînement électrique et en cas d'actionnement, dont la durée ne dépasse pas la durée minimale, il y aura simplement un signal de coupure arrêtant l'entraînement électrique.

En outre, selon l'invention, le dispositif d'alimentation en énergie comprend le dispositif de commande selon l'invention et un accumulateur. Le dispositif d'alimentation en énergie comporte un circuit de puissance relié directement ou indirectement au détecteur de signe algébrique. Le dispositif d'alimentation en énergie est conçu pour qu'à l'arrivée d'un signal de freinage, l'énergie électrique soit transmise par le branchement moteur du dispositif d'alimentation en énergie à l'accumulateur. Le dispositif d'alimentation en énergie peut être un dispositif qui fournit également en mode d'assistance, de l'énergie électrique de l'accumulateur à la borne du moteur pour permettre un flux d'énergie dans les deux directions, c'est-à-dire la récupération et l'entraînement du vélo électrique. Le dispositif d'alimentation en énergie peut ainsi permettre de transmettre de l'énergie du moteur vers l'accumulateur et un autre dispositif pour le mode d'assistance, assure le transfert d'énergie en sens inverse ou peut servir de préférence à transmettre de l'énergie électrique dans les deux sens. Le dispositif d'alimentation en énergie comporte des semi-conducteurs de puissance, notamment des composants MOSFET commandés et qui, suivant leur état passant commandé, assurent le passage commandé du courant en modulation à largeur d'impulsion.

En outre, selon l'invention, une ligne d'entraînement électrique est reliée à l'entraînement du vélo électrique et cette ligne d'entraînement électrique, comprend le dispositif d'alimentation en énergie selon l'invention ainsi qu'une machine électrique reliée à la borne de branchement du moteur. La machine électrique permet de relier la sortie du vélo électrique de façon à transmettre la puissance. La machine électrique peut ainsi, suivant le montage de la sortie, transmettre de l'énergie mécanique (plus précisément de l'énergie de rotation provenant du mouvement d'avancée du vélo électrique) vers la sortie pour la transformer en énergie électrique et la fournir à l'accumulateur du dispositif d'alimentation en énergie. De la même manière, la ligne de transmission (notamment la machine électrique), permet de transformer de l'énergie électrique fournie par l'accumulateur en énergie mécanique de sortie pour soutenir le mouvement d'avancée du vélo électrique. Comme machine électrique, on utilise de préférence une machine à courant continu fonctionnant à la fois comme générateur et comme moteur.

Le couple fourni par la machine à courant continu, c'est-à-dire le couple de freinage (et le couple d'entraînement), se commande par le réglage du courant d'excitation dans le cas d'une machine à courant continu autoexcitatrice ou à excitation halogène. La machine à courant continu peut être une machine à courant continu à autoexcitation ou à excitation halogène et dont les paramètres de fonctionnement se règlent entre autres par le courant d'excitation ou encore il peut s'agir d'une machine à courant continu à aimant permanent.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation d'un procédé et d'un dispositif de commande d'un frein électrique de vélo électrique représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme montrant le fonctionnement d'un mode de réalisation du procédé de l'invention, - la figure 2 est un schéma d'un mode de réalisation du dispositif de commande de l'invention.

Description de modes de réalisation de l'invention

La figure 1 est un chronogramme de la puissance de l'entraînement électrique P représenté par la courbe 10 ; le couple M appliqué à l'entraînement de la pédale c’est-à-dire le couple appliqué par la pédale est représenté par la courbe 20 et la vitesse de rotation de l'entraînement de la pédale correspond à des valeurs discrètes, représentées par la courbe 30. La puissance de l'entraînement de la pédale P correspond pratiquement à la puissance électrique alimentant la machine électrique ou de la puissance électrique générée par cette machine. Les grandeurs représentées dans le diagramme sont des grandeurs positives dans le sens qu'elles participent à l'entraînement. Mais comme toutefois la génération d'un couple de frein et une vitesse de rotation négative ainsi que le couple d'entraînement sont au cœur de l'invention, les développements négatifs et les références à des seuils, seront considérés ci-après avec un signe algébrique opposé, c'est-à-dire qu'en cas de passage en dessous d'un seuil par une valeur négative, cela sera considéré comme dépassement de cette valeur dans le cas d'un mouvement des pédales en marche arrière (rétropédalage) et dans le cas des grandeurs négatives décroissantes, les grandeurs seront des grandeurs qui augmentent lorsque concernées par un mouvement de marche arrière des pédales.

Jusqu'à l'instant tl, les valeurs du couple M et de la vitesse de rotation N sont des valeurs positives et c'est pourquoi, il n'y a pas création de couple de frein, mais création d'une puissance d'assistance positive P pour assister le mouvement d'avance du véhicule. Jusqu'à l'instant tl, l'actionnement par la pédale diminue, mais reste positif.

Dans une courte période qui fait suite à l'instant tl, il n'y a pratiquement pas d'assistance à la pédale de sorte que le couple M et la vitesse de rotation N, sont légèrement négatifs, c'est-à-dire que l'on est en dessous d'un couple ou d'un seuil de vitesse de rotation 40 correspondant à un seuil minimum. Selon l'invention, la puissance P fournie par l'entraînement électrique est annulée, c'est-à-dire que l'entraînement électrique est coupé. Après l'instant t2, le couple M et la vitesse de rotation N dépassent le seuil 40 de sorte que la puissance motrice P augmente selon la croissance d'une combinaison de la vitesse de rotation N et du couple, en passant par exemple du produit au point N au point M. A l'instant t3, on atteint une puissance d'entraînement négative maximale P, de sorte que malgré l'augmentation de la vitesse de rotation N et de l'augmentation du couple M, l'effet de freinage en gendré par la puissance motrice négative P ne continuera pas d'augmenter.

A l'instant t4, se termine le mouvement négatif de la pédale, c'est-à-dire que N et M ne sont plus négatifs. Cela termine la génération de la puissance négative P. Si ensuite N et/ou M dépassent un seuil positif (non représenté), la puissance d'entraînement (puissance positive) sera augmentée et l'entraînement sera coupé en mode de non assistance (non représenté).

Comme la puissance P entre les instants t2 et t4 est négative, on récupère de l'énergie cinétique, c'est-à-dire que la machine électrique génère une puissance électrique P fournie à l'accumulateur pour être enregistrée.

En principe, que le couple et/ou la vitesse de rotation de l'entraînement par la pédale soient négatifs, la saisie a un décalage, si bien que les dépassements minimum non souhaitables de la valeur zéro, ne sont pas saisis comme effectivement des grandeurs négatives. C'est pourquoi, on peut prévoir un décalage (positif) de la sensibilité qui est additionné aux grandeurs avant de saisir leur signe algébrique. De la même manière, on peut prévoir un décalage de sensibilité (négatif) auquel on compare les grandeurs au lieu de les comparer à une valeur zéro. On exploite ainsi les écarts négatifs minimum des grandeurs non pas comme correspondant à un signe algébrique négatif, mais seulement à des valeurs négatives qui ont une amplitude minimale.

La figure 2 montre un schéma par blocs d'un mode de réalisation d'un dispositif de commande selon l'invention. Le schéma par blocs montre un dispositif de commande 100 selon l'invention ayant une entrée de capteur 110, 112 divisée en deux pour le branchement sur des capteurs 120, 122 (représentés en trait interrompu) détectant le couple et la vitesse de rotation de l'entraînement de pédale (non représenté). Le dispositif de commande 100 comporte un détecteur de signe algébrique 130, 132 pour la grandeur respective détectée par chaque détecteur. Les sorties des détecteurs de signe algébrique 130, 132 sont reliées à un circuit d'exploitation 140 combinant les deux sorties des détecteurs de signe algébrique 130, 132, par exemple par une combinaison logique ET pour fournir à la sortie 150 du dispositif de commande 100, un signal représentant le mode de roulage ou le mode de freinage.

La sortie 150 est reliée à une installation de transmission d'énergie 160 qui permet, en mode de récupération, de commander le flux d'énergie électrique entre une borne de fourniture d'énergie 170 et une borne d'alimentation en énergie 180.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de transmission d'énergie 160, la borne de fourniture d'énergie 170 et la borne d'alimentation en énergie 180, font partie du dispositif de commande 100. La borne de fourniture d'énergie 170 est reliée à un accumulateur 190 et la borne d'alimentation en énergie 180, est reliée à une machine électrique 200 qui, suivant le mode de fonctionnement, constitue l'entraînement électrique ou le frein électrique, c'est-à-dire dans ce cas un générateur.

On peut prévoir d'autres modes de réalisation en préfïl-trant le signal de capteur par exemple par antirebondissement ou avec des filtres passe-bas. On peut également prévoir un filtrage pour éliminer les signaux parasites qui annulent les valeurs négatives d'un signal ayant une amplitude inférieure à un seuil significatif prédéfini, pour éviter les commandes qui seraient générées par le bruit ou par des signaux non significatifs. De tels filtrages peuvent être intégrés dans le dispositif de commande ou dans le détecteur de signe algébrique (ou dans au moins un tel détecteur).

Le dispositif d'alimentation en énergie selon l'invention peut être une combinaison comprenant le dispositif de commande 100, l'installation de transmission d'énergie 160 et l'accumulateur 190 ; l'installation de transmission d'énergie 160 transmet de l'énergie électrique dans les deux sens entre la borne de fourniture d'énergie 170 et la borne d'entrée d'énergie 180. L'installation de transmission d'énergie 160, si l'énergie électrique passe de la borne d'alimentation en énergie 180 à la borne de fourniture d'énergie 170, fonctionne comme frein électrique en coopérant avec la machine électrique 200.

La ligne d'entraînement selon l'invention, est la combinaison comprenant le dispositif de commande 100, l'installation de transmission d'énergie 160, l'accumulateur 190 et la machine électrique 200.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX

10 courbe de la puissance de l'entrainement électrique 20 courbe de l'entraînement de pédale 30 courbe de la vitesse de rotation 100 dispositif de commande 110, 112 entrée de capteur 120, 122 capteur 130, 132 détecteur de signe algébrique 140 circuit d'exploitation 150 sortie du dispositif de commande 100 160 installation de transmission d'énergie 170 borne de fourniture d'énergie 180 borne d'alimentation en énergie 190 accumulateur 200 machine électrique M couple N vitesse de rotation P puissance d'assistance

Claims (6)

1. REVENDICATIONS 1°) Procédé de commande d'un frein électrique d'un vélo électrique, comportant les étapes suivantes : - saisir le couple de l'entraînement de pédale du vélo électrique, la vitesse de rotation de l'entraînement de pédale ou les deux grandeurs, - déterminer le signe algébrique du couple, de la vitesse de rotation ou des deux grandeurs, et - générer un couple de frein par le frein électrique ou couper l'entraînement du vélo électrique si le signe algébrique du couple ou de la vitesse de rotation ou des deux grandeurs, est un signe négatif, caractérisé en ce que l'amplitude du couple de frein est une fonction monotone croissante de l'amplitude du couple, ou de la vitesse de rotation ou des deux grandeurs, ou - l'amplitude du couple de frein est augmentée par paliers à chaque fois que le signe algébrique négatif est affecté à l'amplitude, lorsque cela se produit plusieurs fois, ou - l'amplitude du couple de frein est une fonction monotone croissante de la durée pendant laquelle apparaît le signe algébrique négatif.
2. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on génère le couple de frein par une machine électrique qui assure le freinage électrique et on transforme l'énergie cinétique du vélo électrique en énergie électrique, - au moins une partie de l'énergie électrique étant stockée dans un accumulateur, et - la machine électrique assure également l'entraînement électrique du vélo électrique.
3. 3°) Dispositif de commande d'un frein électrique d'un vélo électrique, comprenant : - une entrée de capteur (110, 112) pour recevoir un signal de couple fourni par un capteur de couple (120) d'un entraînement de pédale du véhicule, ou un signal de vitesse de rotation fourni par un capteur de vitesse de rotation (122) de l'entraînement de pédale ou les deux signaux, le dispositif de commande (100) comportant un détecteur de signe algébrique (130, 132) relié à l'entrée de capteur, qui saisit le signe algébrique négatif du signal de capteur d'entrée ou des signaux de capteurs d'entrée et qui est conçu pour qu'à l'apparition d'un signe algébrique négatif, il fournisse un signal de frein ou un signal de coupure, caractérisé en ce que - le dispositif de commande (100) est conçu pour que l'amplitude du couple de frein soit une fonction monotone croissante de l'amplitude du couple, de la vitesse de rotation ou des deux grandeurs, ou - le dispositif de commande comporte un compteur relié au détecteur de signe algébrique conçu pour saisir le nombre de signes négatifs, et - le dispositif de commande (100) est conçu pour avoir une amplitude du signal de frein, croissante par paliers avec le nombre de signes négatifs, ou - le dispositif de commande (100) comporte une saisie de durée reliée au détecteur de signe algébrique (130, 132) conçue pour saisir la durée de l'arrivée du signe algébrique négatif et le dispositif de commande est conçu pour augmenter l'amplitude du signal de frein avec la durée saisie.
4. 4°) Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' en outre il comprend une borne de fourniture d'énergie électrique (170) et une borne d'alimentation en énergie électrique (180), * la borne de fourniture d'énergie électrique (170) pouvant être reliée à un accumulateur (190), * la borne d'alimentation en énergie électrique (180) pouvant être reliée à une machine électrique (200), et - le dispositif de commande (100) comporte une installation de transfert d'énergie (160) reliée à la borne de fourniture d'énergie (170) et à la borne d'alimentation en énergie (180) et conçue pour fournir de façon commandée par le signal de frein, l'énergie électrique de la borne d'alimentation en énergie, à la borne de fourniture d'énergie.
5. 5°) Dispositif d'alimentation en énergie comportant un dispositif de commande selon l'une des revendications 3 et 4 et d'un accumulateur (190), - le dispositif d'alimentation en énergie (100) comportant un circuit de puissance relié directement ou indirectement au détecteur de signe algébrique (130, 132) et conçu pour couper l'alimentation en énergie électrique vers le branchement du moteur, lorsque se produit le signal de coupure, ou à l'arrivée du signal de frein, l'énergie électrique est transmise de la borne du moteur du dispositif d'alimentation en énergie, vers l'accumulateur (190).
6. 6°) Ligne de transmission électrique pour l'entraînement d'un vélo élec-triaue. 4. ' selon lequel la ligne de transmission électrique comporte le dispositif d'alimentation en énergie de la revendication 5, ainsi qu'une machine électrique (200) reliée au branchement du moteur et la machine électrique (200) est reliée à la sortie du vélo électrique dans le sens de la transmission de puissance, et est conçue pour transformer l'énergie mécanique de la sortie, en une forme d'énergie électrique au niveau de l'accumulateur (190) du dispositif d'alimentation en énergie et transformer l'énergie électrique de l'accumulateur (200) sous une forme d'énergie mécanique à la sortie.