EP2193042A1 - Architecture matérielle redondante pour l'étage de signaux de commande d'un système de freinage d'un véhicule dont toutes les roues sont reliées chacune à au moins une machine électrique rotative. - Google Patents

Architecture matérielle redondante pour l'étage de signaux de commande d'un système de freinage d'un véhicule dont toutes les roues sont reliées chacune à au moins une machine électrique rotative.

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EP2193042A1
EP2193042A1 EP08804507A EP08804507A EP2193042A1 EP 2193042 A1 EP2193042 A1 EP 2193042A1 EP 08804507 A EP08804507 A EP 08804507A EP 08804507 A EP08804507 A EP 08804507A EP 2193042 A1 EP2193042 A1 EP 2193042A1
Authority
EP
European Patent Office
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power supply
sensor
wheel
electronic
vehicle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08804507A
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German (de)
English (en)
Inventor
Gérald Bourqui
Fabrice Cudre-Mauroux
Jean-Louis Linda
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Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Michelin Recherche et Technique SA France
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Michelin Recherche et Technique SA France
Societe de Technologie Michelin SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Michelin Recherche et Technique SA Switzerland, Michelin Recherche et Technique SA France, Societe de Technologie Michelin SAS filed Critical Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Publication of EP2193042A1 publication Critical patent/EP2193042A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/28—Four wheel or all wheel drive

Definitions

  • Redundant hardware architecture for the control signal stage of a vehicle braking system, all wheels of which are each connected to at least one rotating electrical machine.
  • the present invention relates to road vehicles. It relates in particular to the braking systems of a road vehicle with electric traction.
  • Electric vehicles include vehicles in which the electrical energy necessary for their movement is stored in batteries and vehicles in which electrical energy is produced on board, by a heat engine driving a generator or by a battery. combustible.
  • the traction of the vehicle is provided by one or more electrical machines.
  • the braking of the vehicle is ensured by a conventional mechanical braking system.
  • the state of the art already knows many proposals electric traction vehicle. There may be mentioned, for example, US Pat. No. 5,418,437, which describes a four-wheeled vehicle, of hybrid series type, each wheel being driven by an electric machine of its own, a controller making it possible to control the wheel motors and ensuring the supply management of the wheel. energy to the engines from an alternator or a battery. This patent remains silent on the management of electric braking.
  • an electric machine since an electric machine is reversible, it can also be used as an electric generator during the braking phases of the vehicle and in this case it transforms the braking mechanical energy into electrical energy that the vehicle must absorb, possibly by dissipation. thermal. This mode of operation is often called “electric braking” or “regenerative braking”.
  • the electric machines work as a generator to ensure a moderate deceleration of the vehicle, to recover as much as possible energy and store it in electric accumulators, or even to dispel it to lighten the solicitation of mechanical brakes of the vehicle.
  • the main braking of a vehicle is indeed provided by mechanical brakes controlled hydraulically, usually assisted, and usually now provided with an anti-blocking function commonly referred to as "ABS". Braking is a key safety feature on a vehicle. Mechanical brakes are power
  • the braking system of a passenger vehicle is generally capable of decelerating the order of 1 "g", where g is the acceleration unit whose value "1" corresponds to Earth's gravity.
  • the invention relates to electric braking systems of a road vehicle equipped with wheels which are each rotatably connected to at least one rotary electric machine, each rotary electric machine cooperating with a single wheel.
  • it is possible to confer on electric braking a predominant role, both in power and in control of the stability of the vehicle (functions known under the names ABS and ESP) since it is possible to control selectively on each of the wheels the torque to the wheel via the control of the machine (s) (s) electrical (s) rotary (s) which is (are) associated (s). It is still necessary for this that the electric braking is extremely reliable.
  • the object of the present invention is to improve the safety of electric braking systems for electric traction vehicles.
  • the aim is to propose an architecture of an electric braking system such that it is possible to suppress the mechanical brakes and to ensure the service braking function purely electrically.
  • the objective of the present invention is, by particular configurations of redundant means, to provide such a system with a very high degree of security in the detection and exploitation of a braking demand by the driver of a driver. vehicle.
  • a braking system is described below in which it is possible to distinguish:
  • a low voltage power supply stage for supplying electronic circuits for controlling and controlling the power elements
  • each of these stages has a certain level of redundancy.
  • the redundancies proposed for each of the stages can be used each alone, or in combination with another. Of course, we raise the level of security by combining all the proposed redundancies.
  • the invention proposes an electric braking system of a road vehicle of which at least one wheel is rotatably connected to at least one rotary electrical machine, at least one wheel drive electronic module driving the electrical machine or machines.
  • a same wheel comprising a central unit for managing the movement of the vehicle, said central unit controlling the electronic wheel control module or modules, comprising a braking command available to a driver, said command being mechanically connected to three sensors delivering a brake control signal of the vehicle having a given amplitude representative of the total braking force desired for the vehicle, said sensors being distributed in a first group and a second group, in which the sensor (s) of the first group is (are) physically connected to the central unit (3) and delivers (s) its (their) ana command signal logic to said central unit and the sensor (s) of the second group delivers (s) its (their) analog control signal to or each of the electronic wheel control modules, said electronic wheel control modules delivering the information from the sensors of the second group to the central unit via a computer type of communication channel.
  • the system according to the invention comprising at least two subsystems each comprising at least one wheel drive electronic module, comprising a low voltage power supply stage for supplying electronic control and control circuits. power elements, said low-voltage power supply stage comprising a first power supply and at least a second power supply, the first power supply and the second power supply being interconnected by an electrical line comprising a first section and a second section, said first and second sections; sections being connected by an electrical separation device of the two sections, able to interrupt the interconnection on command, in case of undervoltage or over-current on one of them, one of the subsystems being fed by the first section and the other subsystem being powered by the second section, the first group comprising a first sensor connected directly or indirectly to one or both of the first power supplies, the second group comprising a second sensor and a third sensor, the second sensor and the electronic module (s) (s).
  • the second sensor being associated to deliver a control signal to the electronic module (s) wheel drive (s) of said sub -System, the third sensor and one or the electronic module (s) wheel piloting the other of the
  • P10-2005-WO subsystems being connected directly or indirectly to the second power supply, the third sensor being associated to deliver a control signal to the electronic module (s) wheel piloting said subsystem.
  • the system according to the invention comprises at least one electronic dissipation module for each of the subsystems, one of the electronic dissipation modules being powered by the first section and the other of the electronic dissipation modules being powered by the second section.
  • the dissipation installation comprises, for example, an electrical dissipation resistor associated with each of the electronic dissipation modules, so as to always offer a certain deceleration capacity in the event of a failure of a resistor or its control module.
  • each of the wheels is mechanically connected to its or its own rotating electrical machines, each of said subsystems comprising two of said wheels.
  • each subsystem groups the vehicle wheels arranged diagonally at opposite corners of the vehicle. It will be seen that this solution offers more safety than the dual hydraulic brake systems commonly used on automobiles.
  • the low voltage power supply stage for supplying electronic control and control circuits of the power elements comprises two independent voltage sources.
  • Said low voltage power supply stage comprises a first power supply and at least a second power supply, the first power supply and the second power supply being interconnected by a low voltage electrical line comprising a first section and a second section, said first and second sections being connected together.
  • an electrical separation device of the two sections capable of interrupting the interconnection on command, in case of undervoltage on one of them, each wheel drive electronic module and electronic dissipation module of a subsystems being powered by the first section and each wheel drive electronic module and electronic dissipation module of the other subsystems being powered by the second section.
  • the first power supply consists for example of a voltage converter connected to the central power line.
  • the electrical energy on this central line can come either from a main source, such as for example a fuel cell, an electrical energy storage device, or real-time recycling energy. There is also a redundancy of energy sources.
  • the second power supply consists for example of a low voltage battery, dedicated to this low voltage power supply. Of course, it is possible to use for this second voltage source a second voltage converter also connected to the central line or directly on the storage bench.
  • the circulation stage of the brake control signals of the vehicle is built around three sensors mechanically connected, and preferably separately, to a braking control available to a driver, the sensors being operated from totally different way as explained below.
  • the system according to the invention comprises, associated with a wheel at least, a mechanical braking device of the wheel controlled solely by a parking brake control.
  • the parking brake device is controlled by an electric actuator controlled by a brake control unit which can be activated only under a longitudinal speed threshold of the vehicle, said threshold being for example less than 10 km / h.
  • Figure 1 shows schematically a braking system of a four-wheeled vehicle, producing electrical energy on board
  • Figure 2 is a diagram detailing the organized power level to present some hardware redundancy; " Figure 3 details the low voltage power supply level of the various electronic control circuits;
  • FIG. 4A details the level of the control lines between the electronic control circuits of the various elements and the central unit
  • FIG. 4B illustrates some alternative embodiments of the configuration illustrated in FIG. 4A
  • FIG. 5 illustrates a second embodiment of the low-voltage power supply level and the level of the control lines associated therewith
  • FIG. 6 illustrates a third embodiment of the low voltage power supply level and the level of the control lines associated therewith.
  • FIG. 1 there is shown a four-wheeled vehicle 1A V G > 1 A V D ' 1 ArG and IArD- The wheels are noted IA V GP or the front left wheel , IA V DP or the front wheel right,
  • the electrical traction machines 2 are three-phase synchronous machines, equipped with a resolver-type angular position sensor and are controlled by the electronic wheel control modules 23 to which they are connected by power lines 21.
  • the electronic modules wheel steering 23 are designed to drive the electric machines in torque.
  • Each wheel control electronic module 23 makes it possible to impose selectively on the wheel in question a driving torque determined in amplitude and in sign. As a result, the electrical machines can be used as motor and generator.
  • Each of the rear wheels IArG and 1 ArD is also equipped with a
  • P10-2005-WO mechanical braking 71 of the wheel controlled by an electric actuator 7 controlled by a brake control unit.
  • none of the wheels of the vehicle has a mechanical service brake.
  • the braking is ensured only by electrical means, that is to say by driving the electrical machines in generator.
  • Each wheel has one or more dedicated electrical machines in order to be able to generate a braking force selectively on each wheel, which one could not do with a common electric machine with several wheels, for example the wheels of an axle, because in this case there would be a mechanical transmission and a differential between the wheels.
  • Electrical machines are sized appropriately to impose the highest possible braking force on each wheel.
  • the system comprises means capable of absorbing a high electrical power, which for example leads to install one or more electrical dissipation resistors cooled efficiently, for example by water circulation, the known electric accumulators n not being able to absorb the electrical power produced by an emergency braking or not being able to absorb all the electrical energy produced by long-term braking, except to install a capacity such as the weight of the vehicle would be really prohibitive.
  • the invention makes it possible to form an autonomous electrical system isolated from the environment, without exchange of electrical energy with the outside of the vehicle, thus also applicable to motor vehicles, application of electric braking systems much more difficult than in the cases of vehicles connected to an electrical network such as trains or urban trams.
  • an electric machine mechanically coupled to the wheel. Note, however, that it will be advantageous to install a relatively large gear ratio, for example at least equal to 10 and preferably even greater than 15, so that the electric machine is not too bulky.
  • An electric machine can be installed coaxially with the wheel, the mechanical connection being provided by an epicyclic gear train to provide the necessary reduction. It is also possible to adopt a configuration of the type described in patent application EP 0878332, preferably by adding a mechanical reduction stage. We can also choose to have several
  • an electronic wheel module can drive several electrical machines in parallel installed in the same wheel.
  • an electronic wheel module can drive several electrical machines in parallel installed in the same wheel.
  • the installation of several electrical machines in a wheel see for example the patent application WO 2003/065546 and the patent application FR 2776966.
  • the invention is illustrated in an application to a vehicle ensuring the production of electrical energy on board.
  • a fuel cell 4 delivering an electric current on a central electrical line 40.
  • any other power supply means can be used, such as batteries.
  • an electrical energy storage device constituted in this example by a bank of super capacitors 5, connected to the central electrical line 40 by an electronic recovery module 50.
  • an electrical dissipation resistor 6 preferably dipped in a coolant discharging heat to an exchanger (not shown), constituting an energy absorbing device adapted to absorb the electrical energy produced by all the electrical machines during braking.
  • the dissipation resistor 6 is connected to the central electrical line 40 by an electronic dissipation module 60.
  • a central unit 3 manages various functions, including the electric traction system of the vehicle.
  • the central unit 3 communicates with all the electronic wheel control modules 23 as well as with the electronic recovery module 50 via the electrical lines 30A (CAN bus ®).
  • the central unit 3 also communicates with an acceleration control 33 via an electric line 30E, with a braking command 32 (service brakes) via an electric line 30F, and with a control 31 selecting the forward or reverse gear via a 30C power line. This allows to take into account the intentions of the driver.
  • the central unit 3 also dialogs with a longitudinal acceleration sensor 34 via an electrical line 30D.
  • the electronic recovery module 50 communicates with the electronic dissipation module 60 via an electrical line 30B.
  • the central unit 3 manages the longitudinal movement of the vehicle. Said central unit 3 controls all the electronic wheel control modules 23.
  • the central unit 3 has a vehicle braking operating mode activated by a vehicle braking control signal having a given amplitude representative of the total force desired braking effect for said vehicle. In braking mode, whatever the amplitude of the brake control signal, said central unit 3 controls all the electronic modules
  • P10-2005-WO wheel steering device 23 so that the sum of the longitudinal forces of the set of wheels 1 from the rotating electrical machines is a function of said amplitude of the braking control signal.
  • the electric braking system described here is the service brake of the vehicle.
  • a parking brake control 35 The actuator 7 of the mechanical wheel braking device is controlled via an electric line 3OH only by this parking brake control 35, and absolutely not by the braking command 32.
  • said parking brake control unit can not be activated. that under a longitudinal speed threshold of the vehicle rather low, for example less than 10 km / h.
  • the central unit 3 orders the electronic wheel control modules 23 to power the electrical machines 2 by drawing the electric power on the central electrical line 40. This is supplied by the fuel cell 4 and / or the bank of super capacitors 5, according to the state of charge thereof and under the control of the unit 3.
  • the vehicle is moving forward. Electrical machines 2 convert electrical energy into mechanical traction energy. The power used depends in particular on the position of the acceleration control 33.
  • the central unit 3 When the driver actuates the brake pedal 32, the central unit 3 goes into braking mode. From the action of the driver on the brake pedal 32, the central unit 3 calculates a value of the brake control signal. Whatever the amplitude of the braking control signal, said central unit 3 controls all the electronic wheel control modules 23 so that the sum of the longitudinal forces of the set of wheels 1 is proportional to said amplitude of the brake control signal. The rotating electrical machines 2 then transform mechanical rotation energy into electrical energy.
  • the latter distributes the braking energy so as to recharge the bank of super capacitors 5 and / or controls the electronic dissipation module. 60 so as to
  • P10-2005-WO dissipate the energy in the electrical dissipation resistor 6. It is understood that when the storage means such as the bank of super capacitors 5 are saturated, the entire energy must be dissipated.
  • the power of the storage means can be limited, that is to say that the charging speed of the storage means can for example correspond to a light braking as is commonly expected from a heat engine (this which is called the "engine brake"). Beyond this braking level, the electrical power produced is then directed towards the dissipation means.
  • the electrical dissipation resistor 6 is dimensioned and cooled so that all the electrical energy produced in emergency braking maneuvers, the most violent, can to be dissipated. In fact, it is advisable to size the chain formed by the rotary electrical machines 2, the electronic wheel control modules 23, the central electrical line 40, the electronic dissipation module 60 and the electrical dissipation resistor 6 according to similar criteria. severity than what is applied to mechanical braking systems.
  • the set of electrical dissipation resistors 6 form a power absorbing device of power greater than 500 kW per ton of vehicle.
  • F the force applied to the vehicle to brake it, if its mass is worth M kg and its speed is worth V m / sec and if ⁇ is the acceleration in m / sec2
  • F M * ⁇
  • the power per ton of vehicle is about 350 kW and it is about 500 kW at 160 km / h.
  • Those skilled in the art will easily size the power of the energy absorbing device according to the characteristics of the vehicle he wants to build.
  • each of these electrical dissipation resistors 6A and 6B is of power greater than 250 * M / 1000. kW.
  • the central unit 3 orders the electronic wheel control modules 23 to reverse the operation of the rotating electrical machines 2, including in case of braking.
  • each wheel 1 having its own rotary electrical machine 2 thus has a speed sensor of each wheel rotation. It is therefore advantageous to equip the system according to the invention with a device for controlling the sliding of each wheel in which, in braking mode (or even as soon as the driver lifts his foot off the accelerator pedal to provoke what he has agreed to call a motor brake), the steering torque of a wheel is decreased when the slip control device detects a slip of the wheel considered.
  • a device for controlling the sliding of each wheel in which, in braking mode (or even as soon as the driver lifts his foot off the accelerator pedal to provoke what he has agreed to call a motor brake), the steering torque of a wheel is decreased when the slip control device detects a slip of the wheel considered.
  • the derivative of the rotation speed signal of each wheel can be calculated in real time, thus obtaining a signal representative of the acceleration / deceleration of each wheel and comparing it with a signal giving the actual acceleration / deceleration of the vehicle if we have a suitable sensor. It is the longitudinal acceleration sensor 34 already introduced above, or it is the fact of a processing of several signals for estimating the actual acceleration / deceleration of the vehicle. Therefore, the central unit 3 can order the electronic wheel control modules 23 to reduce the wheel drive torque (selectively wheel) when the slip control device detects a sliding of the wheel in question. Note that this torque reduction can be managed directly by the electronic wheel control modules which can react in real time with respect to the speed and acceleration measured on the wheel, the central unit transmitting, for example, speed and acceleration instructions. limit to be respected.
  • the following description illustrates a particular, non-limiting example, to build a system with sufficient hardware redundancy to ensure a very high level of safety to the vehicle braking system.
  • the electric braking system comprises two subsystems (A and B) connected to the central electrical line 40, each of the subsystems comprises two wheels each connected in rotation to at least one machine. rotating electric 2 of its own.
  • the left front wheel and the right rear wheel, or more exactly the rotary electrical machines 2 and the electronic wheel control modules 23 associated therewith form the subsystem B.
  • Each subsystem comprises an electrical dissipation resistor 6A, respectively 6B, each powered by an electronic dissipation module 6OA , respectively 6OB.
  • the rotating electric machines 2 integrated wheels form a system that naturally has redundancy since each of the wheels has its own electric machine .
  • the control electronics of these machines namely the electronic wheel control modules 23, also forms a system that has a hardware redundancy since each of these electrical machines 2 has its own control electronics.
  • each of the rotary electrical machines 2 provides electrical power line 40 with electrical energy via the electronic wheel control modules 23.
  • This energy can be stored in accumulators such as the super bench. capacitors 5 or be dissipated by the electrical power resistors 6A and 6B.
  • accumulators such as the super bench.
  • the electrical resistance 6 is a crucial element for the operational safety.
  • the electric power line 40 is a crucial element for the operational safety of the braking system of the vehicle by all-electric means. Different failure scenarios are discussed below.
  • FIG 2 there is recognized the main source of electrical energy which, in this embodiment, is a fuel cell 4. It also shows the battery for storing electrical energy which, in this exemplary embodiment, is a bank of super capacitors 5 and its electronic recovery module 50.
  • the low voltage power supply of the various electronic modules is provided on the one hand by a voltage converter 41 to convert the voltage available on the power line 40 low voltage (for example 12 volts) used to power the various electronic control circuits, and secondly by a battery 42 such as a battery conventionally used on a vehicle voltage of 12 continuous volts.
  • the braking system is organized in two subsystems, namely the system A grouping the right front wheel and the left rear wheel and the system B grouping the left front wheel and right rear wheel.
  • the subsystem A is connected to the power line 40 via an overcurrent protection device 4 IA.
  • the subsystem B is connected to the power line 40 via an overcurrent protection device 4 IB.
  • Each of the subsystems therefore has its own dissipation resistor 6A, 6B and each has its own electronic dissipation module 6OA, 6OB, and is connected to the power line 40 via an overcurrent protection device 41A, 41B capable of electrically isolating said subsystem from the central power line.
  • a power line section 40A is connected to the electronic wheel control module 23 associated with the left rear wheel, the electronic wheel control module 23 associated with the right front wheel and finally to the electronic dissipation module 6OA associated with the dissipation resistor 6A.
  • the electronic wheel control module 23 associated with the left rear wheel the electronic wheel control module 23 associated with the right front wheel
  • the electronic dissipation module 6OA associated with the dissipation resistor 6A.
  • the power stage may have other damage than a failure on the power line 40.
  • the section of the power line 4OA leading to the electronic dissipation module 6OA is interrupted.
  • the dissipation resistor 6A is off.
  • the electric power produced by the subsystem A in electric braking can pass through the section of the uninterrupted power line 4OA and, via the overcurrent protection device 4 IA, back on the power line 40 and be routed via the power line 4OB to the electrical dissipation resistor 6B.
  • the electrical dissipation resistor 6B therefore becomes common, in this case, to the subsystem A and the subsystem B.
  • the braking capacity of the electric braking system remains large, sufficient to provide emergency braking.
  • each of the electrical dissipation resistors 6 is immersed in a hydraulic cooling circuit.
  • the energy produced by the electric braking is sufficient to bring the cooling fluid to a boil.
  • the vaporized fluid is immediately replaced by liquid phase cooling fluid, which licks the resistor again and the system continues to have a certain capacity to evacuate calories.
  • the cooling system has a certain thermal inertia. The applicant's experiments have shown that, even in this case, the electric braking system remains much more powerful and effective than a cross-hydraulic braking system such as those currently used on motor vehicles.
  • the electrical resistance dissipation 6A remains available for the rotary electric machine 2 associated with the right front wheel when it operates as a generator while the electrical dissipation resistor 6B is available for the subsystem B and for the rotary electric machine 2 associated with the wheel rear left, that is to say one of the rotating electrical machines 2 subsystem A.
  • the dissipation power of the electrical dissipation resistors 6A and 6B depends on the proper operation of the cooling system. Indeed, they are immersed in a heat transfer fluid.
  • Figure 3 schematically shows the cooling circuit. We see that it has 2 pumps 8A and 8B and 2 radiators 80A and 80B.
  • the 2 pumps 8A and 8B are connected in series and each is controlled by its own electric motor 81A and 8 IB respectively. Each of these electric motors is driven by its own electronic control circuit 82A and 82B.
  • the radiators 80A and 80B are connected in parallel, and equipped with valves 83 which make it possible to isolate each of the radiators selectively in case of leakage to one of them.
  • the pump assembly and pump actuation motor is dimensioned such that if one of the pumps is out of order, the other pump is capable of ensuring a sufficient flow of the coolant despite the that the other pump is no longer functional.
  • the redundancy for the supply of low voltage electrical energy is designed as follows. Since we have, on the one hand, a voltage converter 41 connected to the power line 40 and delivering a 12 volts DC voltage and, on the other hand, a battery 42 also delivering a voltage continuous 12 volts, some elements will be connected to the voltage converter 41 and other elements will be connected to the battery
  • a line 43 provides the interconnection between the voltage converter 41 and the battery 42.
  • This line 43 comprises a first section 43 A and a second section 43B, said first and second sections being connected by an electrical separation device 430 of the two sections. in case of undervoltage or over-current on one of them.
  • the two sections 43A and 43B are supplied with the same voltage. Some elements are connected to the first section 43A, each via an overcurrent protection device 434A.
  • one of the motors 81A is connected to the first section 43A via its electronic control circuit 82A.
  • the other of the motors 8 IB is connected to the second section 43B via its electronic control circuit 82B.
  • the electronic control circuits of the subsystem A namely the electronic wheel control module 23 associated with the rotary electric machine 2 of the right front wheel, the electronic wheel control module 23 associated with the rotary electric machine 2 of the left rear wheel and the electronic dissipation module 6OA of the dissipation resistor 6A are connected to the second section 43B then
  • the electronic recovery module 50 associated with the bank of super capacitors 5 is connected to the first section 43A only. Note that this type of dual connection could also be used for all electronic circuits, including electronic wheel control modules 23.
  • the Electrical separation device 430 interrupts the connection between the two sections 43A and 43B so as to preserve the functionality of the flawless section. It can thus be seen that if, for any reason, a large fault on the voltage converter 41 causes the electrical separation device 430 to interrupt the interconnection between the voltage converter 41 and the battery 42, the battery 42 can continue to supply power. in low voltage the electronic control circuits associated with the subsystem A and the central unit as well as one of the two pumps of the hydraulic cooling circuit.
  • the electrical separation device 430 can interrupt the interconnection and the voltage converter 41 can continue to supply the subsystem B, the unit central and one of the pumps of the hydraulic cooling circuit. It can therefore be seen that the architecture described makes it possible to maintain the operation of one of the two subsystems A or B and therefore half of the braking power of the vehicle is still available. Of course, by using the double connection of the low-voltage electronic supply for all the electronic circuits, it is possible to maintain, even in this case of defect, the totality of the braking power.
  • the brake pedal is assumed to be sufficiently safe by its construction and is therefore not doubled. It is necessary to transform the action of the driver on the brake pedal into an electrical signal that can be used by the central unit 3 and / or the electronic wheel control modules 23. To this end, sensors associated with the brake pedal are installed. Several are being implemented to provide some redundancy in order to bring the security of the system to a sufficient level. The braking system, as a whole, should be able to cope with sensor faults such as the disappearance of the power supply of a sensor or the signal it delivers, as well as a short circuit of the signal. to "more" or "zero".
  • the braking system globally, be able to cope with certain drifts as a simple shift between the information delivered by a sensor relative to the others (sensor defect not frank).
  • three position sensors C1, C2 and C3 are each associated with the brake pedal and each deliver a signal representative of the desired control by the driver of the vehicle.
  • the architecture of the system according to the invention devolved to the three sensors C1, C2 and C3 a different role.
  • a first group comprising the first sensor C1 and a second group comprising the second sensor C2 and the third sensor C3. It is conceivable to associate two sensors on the central unit 3 and a sensor with all the electronic wheel modules 23, or to associate a sensor with the central unit 3 and two sensors with the electronic wheel modules 23.
  • a preferred variant which associates two sensors with electronic wheel modules 23 in the particular case of a four-wheeled vehicle equipped with the means of the invention is described below in detail. .
  • the system comprises a central unit 3 which controls all the electronic wheel control modules 23.
  • the sensor C1 is supplied with low voltage electrical energy via the central unit 3. It delivers the control signal to the central unit 3 and the latter receives the brake control signal from the sensor C1 to create the overall control signals of the braking of the vehicle of a first level.
  • the central unit 3 comprises the appropriate circuits for monitoring the presence of voltage on the supply line of the sensor C1, and the integrity of the control signal on the line 30F, in order to manage a fault information of the conditioning circuit of the sensor Cl.
  • the second and third sensors are supplied with low voltage electrical energy respectively via one or the electronic module (s) wheel (s) (23) of a (A) subsystems and via the one or the electronic module (s) driving wheel (23) of the other (B) subsystems.
  • the second and third sensors are supplied with low voltage electrical energy from all the electronic wheel control modules (23) respectively of one (A) and the other (B) of the subsystems via diodes.
  • 230 isolating said first and second sections.
  • an appropriate circuit 231 interacting with each of the wheel control modules 23, monitors the presence of voltage on each of the four supply lines, in order to send a fault signal in the event of failure of one of the four power supplies. It will be seen in the following paragraph that the sensors C2 and C3 are directly associated with the electronic wheel control modules 23 and only with the electronic wheel control modules 23.
  • the low voltage power supply stage comprises a first power supply and at least a second power supply, the first power supply and the second power supply being interconnected by an electrical line 43 comprising a first section 43A and a second power supply. section 43B, said first and second sections being connected by an electrical separation device 430 of the two sections in case of undervoltage or overcurrent on one of them.
  • Said first sensor C1 is fed, via the central unit 3, by each of the sections 43A and 43B.
  • Said second sensor C2 is powered by each of the electronic wheel control modules 23 of one (A) of the subsystems, via a line 232A and via diodes 230 isolating the power supplies coming from each of the electronic control modules. 23.
  • the electronic wheel control modules 23 of the subsystem A both receive their low-voltage electrical energy from the section 43A.
  • Said third sensor C3 is supplied by each of the electronic wheel control modules 23 of the other (B) subsystems, through a line 232B and via diodes 230 isolating the power supplies from each of the electronic modules of wheel control 23.
  • the electronic wheel control modules 23 of the subsystem B both receive their low-voltage electrical energy from the other section 43B.
  • FIG. 4A it can be seen that the central unit 3 is interconnected with each of the electronic wheel control modules 23 and with the electronic recovery module 50 by a CAN® bus (Control Area Network, designated by the reference 30A) allowing the transfer
  • the central unit 3 is responsible for the appropriate software to be able to take into account all the desirable parameters in order to develop a braking command signal which is sent to the various electronic circuits driving the electrical machines according to the protocols required to travel on the CAN bus. ® 3OA.
  • the central unit 3 sends said signal clocked on the bus 30A with a periodicity of the order of 10 to 20 ms and each wheel control electronic module 23 controls this periodicity.
  • Each wheel control electronic module 23 thus responds to the commands produced by the central unit 3 on the basis of the signal delivered by the first sensor C1. If for a reason of malfunction of the CAN® bus, the central unit 3 or the software implanted, or for any other reason, this periodicity is not respected, CAN® communication fault information is generated in the wheel drive electronic modules 23.
  • Each of the electronic wheel control modules 23 of the sub-system A, respectively of the subsystem B, also directly receives analog signals delivered by the sensor C2, respectively C3, this time via analog lines 300A respectively. 300B.
  • each wheel control module 23 comprises the appropriate circuits for monitoring the integrity of the control signal on the lines 300A and 300B, in order to manage fault information in the event of failure of the conditioning circuit of the sensor C2, respectively C3.
  • Each wheel control electronic module 23 monitors its sensor signal (fault detection franc) and independently generates a "valid sensor measurement" information. In addition to the brake control developed on the basis of the sensor C1, the central unit reports on the CAN bus 30A if its own sensor C1 is valid for each electronic control module wheel 23. If this is not the case, each wheel control electronic module 23 ignores the braking setpoint running on the CAN® bus 30A in order to apply the associated sensor setpoint, namely that coming from the sensor C2 or the sensor C3. Each wheel control electronic module 23 also applies the sensor setpoint associated with it, namely that from the sensor C2 or the sensor C3, in the case of detection of a communication fault reported on CAN® as explained before.
  • the full braking capacity is retained; it is the same in the event of a clear fault on both the sensor C2 and the sensor C3 as long as there is a braking control signal developed on the basis of the sensor C1 signaled valid on
  • FIG. 4B schematizes that, in the configuration just described with the support of FIGS. 3 and 4, the sensor C1 can be powered by the central unit 3 (as shown in FIG. 3) or indifferently directly via the sections 43A and 43B (with the interposition of diodes) or, as an acceptable variant, either by the section 43A or the section 43B.
  • the sensor C2 can be powered from at least one of the electronic wheel modules 23 of the subsystem A (FIG. 3 shows a dual power supply of this type) or directly via the section 43A and the sensor C3 can be powered from least one of the electronic wheel modules 23 of the subsystem B (Figure 3 shows a dual power supply of this type) or directly by the section 43B.
  • the sensor C3 and the electronic wheel modules 23 associated with it remain powered and can play their role explained elsewhere.
  • control lines 30B connect the electronic recovery module 50 to the electronic dissipation modules 60 A and 6OB.
  • the electronic dissipation modules 6OA and 6OB retain the possibility of dissipating the braking power which rises on the power line 40 in an autonomous manner, without receiving on line 30B.
  • the principle of subsets A and B remains fully operational for braking but
  • Each electronic wheel control module 23 receives braking control signals on the one hand on the bus 30A and on the other hand on the analog line 300 delivering the signal of the sensor C2 or C3.
  • Each electronic wheel control module 23 can therefore compare at any time the control signal delivered on the bus 30A and the control signal delivered by the analog line 300 and, within a certain tolerance, for example of the order of 10 at 20% according to experimental determinations, give priority to the braking control signal from the bus 30A. This is the normal operating mode.
  • the braking command signal sent by the bus 30A was much smaller than the braking control signal coming from directly analog C2 sensor, or C3, priority can be given to the control signal from the sensor C2 (respectively C3) to ensure the braking safety of the vehicle.
  • the central unit 3 assures a consistency check of the measures by determining by a "majority vote" what are the valid measures.
  • the central unit 3 signals each electronic wheel control module 23, by appropriate signal on the CAN bus 30A, if its own sensor C1 is valid. It also indicates whether the own measurement of each electronic wheel control module 23 is itself valid (they do not, autonomously, this consistency check). If the measurement of the sensor C1 directly associated with the central unit 3 is not valid, each wheel control electronic module 23 ignores the instruction
  • the sensor C1 (first group) is connected to the central unit 3; it serves, alone, to calculate the braking setpoint in the normal situation.
  • the second group (sensors C2 and C3) is connected to the electronic wheel control modules 23 which transmit on the CAN® 3OA bus their measurements from the sensors C2 and C3 to the central unit 3.
  • the first group of sensors here, the only sensor C1 is physically connected to the central unit 3. It delivers an analog signal to the central unit 3.
  • the sensor (s) of the second group (here, the sensors C2 and C3) deliver an analog signal to each of the electronic wheel control modules 23 and that, downstream and via the electronic wheel control modules 23, they deliver to the central unit 3, this time indirectly, information via a channel communication type.
  • the electronic wheel control modules 23 receive in any case as input information from sensors and that, in the state of the art, it implants anyway a communication channel of computer type, that is to say for example a CAN bus to ensure dialogue between all subsystems, thanks to the invention, we use an analog / digital conversion channel already existing in electronic wheel control modules and is circulated on the already existing CAN bus also one or
  • P10-2005-WO additional information (the information from the sensors of the second group) to provide redundancy at the level of the central unit 3. In doing so, it ensures redundancy without adding hardware for this purpose alone, so without risking degrading the system reliability. In this way, a great deal of operational security can be reconciled thanks to redundancy from the operation of several sensors, and high reliability by containing the equipment used (in particular the physical electrical connections) to a minimum.
  • the safety can be further increased for example by using for example 4 sensors in the second group, a sensor being associated with a single wheel.
  • the proposed architecture performs a different operation of the signals delivered by each of the C1 sensors on the one hand and C2 and C3 on the other hand.
  • the sensor C1 is associated with the central unit 3 and makes it possible to calculate a global first level braking signal.
  • the control signals delivered by the sensors C2 and C3 are directly delivered by analog means by appropriate lines to the electronic wheel control modules 23
  • an electronic wheel control module 23 detects a communication fault on the CAN bus 30A, or if the central unit 3 detects a fault of the sensor C1 or its conditioning circuit, priority can be given to the control signal from the sensor C2, respectively C3. In this way, the safety in the braking control is ensured even in the event of failure of the bus 30A, or of a bus section, or of any of the analog lines 300 or 30F.
  • This type of brake control is taken into account by the central unit 3, more precisely by the software implanted in the central unit 3, and is routed to the electronic control modules 23 of each of the electrical machines via the CAN bus 30A.
  • This can provide braking safety even in the event of breakage of the brake pedal.
  • this can ensure a braking operation safety in case of breakage of the three sensors or failure of the fixing of the three brake sensors C1, C2 and C3. If only the mechanical connection of one of the three sensors C1 or C2 or C3 or one of the sensors is defective, of course the safety of braking operation is ensured as explained in the previous paragraph. But in this case, one can for example allow the end of the trip and, after stopping the vehicle, prohibit restarting.
  • FIG. 5 illustrates another embodiment of sensor associations and low voltage power supplies.
  • the first group comprises a first sensor C1 connected directly or indirectly to one or the other of the first or second power supply or to both, the second group comprising a second sensor C2 and a third sensor C3.
  • Each of the second and third sensors C2 and C3 is associated, to deliver a control signal to the electronic module (s) wheel (s) 23 of the two subsystems A and B, the second sensor (C2) and the third sensor (C3) being connected directly or indirectly to one or both of the first and second power supplies.
  • the sensor C1 is connected directly or indirectly to only one of the first or second power supply, for example the section 43A, then at least one of the second C2 or third C3 sensors must be powered by a supply different from that of the first sensor C1, for example the section 43B.
  • FIG. 6 illustrates a third embodiment of sensor associations and low voltage power supplies.
  • the first group comprises a first sensor C1 and a second sensor C2 connected directly or indirectly to one of the first or second power supply or both, the second group comprising a third sensor C3 associated to deliver a control signal to the or the electronic module (s) wheel piloting 23 of the two subsystems A and B, the third sensor C3 being fed by one of the first or second power supply or both.
  • the sensors C1 and C2 are physically connected to the central unit 3 and deliver it an analog signal
  • the sensor C3 is connected to the electronic control modules. of wheel 23 which transmit on the CAN® 3OA bus the measurement resulting from the sensor C3 the central unit 3. It is therefore an indirect transmission via the electronic wheel control modules 23, information via a channel communication type.
  • the central unit 3 is powered by only one of the first or second power supply, for example by connection to the section 43A, and if the three sensors C1, C2 and C3 are also powered by only one of the first or second power supply, then at least one of the sensors C1 or C2 of the first group must be powered by the same power supply as that of the central unit 3 while the sensor C3 of the second group must be powered by a different power supply that of the central unit 3, in this case by connection to the section 43B.
  • the hardware redundancy that has just been exposed is used in combination with a software redundancy, advantageously both for the software loaded in the central unit 3 and those loaded in the electronic control modules. In this way, a high degree of safety of the vehicle braking system is achieved by a completely electric way.

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Abstract

Système de freinage électrique d'un véhicule routier dont au moins une roue est reliée en rotation à au moins une machine électrique rotative, au moins un module électronique de pilotage de roue 23 pilotant la ou les machines électriques d'une même roue, comportant une unité centrale 3 assurant la gestion du déplacement du véhicule, ladite unité centrale contrôlant le ou les modules électroniques de pilotage de roue 23, comportant une commande de freinage à la disposition d'un conducteur, ladite commande étant reliée mécaniquement au moins à trois capteurs C1, C2, C3 délivrant un signal de commande du freinage du véhicule ayant une amplitude donnée représentative de la force totale de freinage souhaitée pour le véhicule, lesdits capteurs C1, C2, C3 étant répartis en un premier groupe C1 et un deuxième groupe C2, C3, dans lequel le ou les capteur(s) C1 du premier groupe délivre(nt) son (leur) signal de commande à ladite unité centrale 3 et le ou les capteur(s) du deuxième groupe C2, C3 délivre(nt) son (leur) signal de commande au ou à chacun des modules électroniques de pilotage de roue 23.

Description

Architecture matérielle redondante pour l'étage de signaux de commande d'un système de freinage d'un véhicule dont toutes les roues sont reliées chacune à au moins une machine électrique rotative.
DOMAINE DE L'INVENTION
[0001] La présente invention concerne les véhicules routiers. Elle concerne en particulier les systèmes de freinage d'un véhicule routier à traction électrique.
[0002] Les véhicules électriques englobent des véhicules dans lesquels l'énergie électrique nécessaire à leur déplacement est stockée dans des batteries et des véhicules dans lesquels l'énergie électrique est produite à bord, par un moteur thermique entraînant une génératrice ou par une pile à combustible. La traction du véhicule est assurée par une ou des machines électriques. Le freinage du véhicule est assuré par un système de freinage mécanique conventionnel. L'état de la technique connaît déjà de très nombreuses propositions de véhicule à traction électrique. On peut citer par exemple le brevet US 5,418,437 qui décrit un véhicule à quatre roues, de type hybride série, chaque roue étant entraînée par une machine électrique qui lui est propre, un contrôleur permettant de piloter les moteurs roue et assurant la gestion de fourniture d'énergie aux moteurs à partir d'un alternateur ou d'une batterie. Ce brevet reste silencieux sur la gestion du freinage électrique.
[0003] Cependant, une machine électrique étant réversible, elle peut être utilisée aussi en génératrice électrique pendant les phases de freinage du véhicule et dans ce cas elle transforme l'énergie mécanique de freinage en énergie électrique que le véhicule doit absorber, éventuellement par dissipation thermique. Ce mode de fonctionnement est souvent appelé « freinage électrique » ou « freinage en récupération ».
[0004] En pratique, les machines électriques fonctionnent en génératrice pour assurer une décélération modérée du véhicule, pour récupérer autant que faire se peut l'énergie et la stocker dans des accumulateurs électriques, ou même pour la dissiper afin d'alléger la sollicitation des freins mécaniques du véhicule. Le freinage principal d'un véhicule est en effet assuré par des freins mécaniques commandés hydrauliquement, en général de façon assistée, et le plus souvent maintenant pourvu d'une fonction anti-blocage couramment désignée par « ABS ». Le freinage est une fonction de sécurité primordiale sur un véhicule. Les freins mécaniques sont de puissance
P10-2005-WO importante, capable d'amener la roue au blocage, l'écrêtage de puissance étant assurée par la fonction anti-blocage, l'écrêtage étant lié à la limite d'adhérence. Pour assurer la sécurité des passagers, le système de freinage d'un véhicule de tourisme est en général capable d'assurer une décélération de l'ordre de 1 « g », g étant l'unité d'accélération dont la valeur « 1 » correspond à la gravité terrestre.
[0005] Par ailleurs, dans un véhicule à traction électrique, intégrer la machine électrique dans la roue est une configuration particulièrement intéressante car cela supprime les arbres mécaniques et offre plus de latitudes pour l'architecture générale du véhicule. L'état de la technique connaît plusieurs dispositions d'intégration de machines électriques dans les roues. La demande de brevet WO 2003/065546 propose de disposer quatre machines électriques transmettant leur couple à la roue au moyen d'un train épicycloïdal. Par la demande de brevet EP 0878332, on connaît une liaison au sol qui intègre à la fois la suspension verticale de la roue à l'intérieur de celle-ci et une machine électrique rotative de traction. Il y a un étage de réduction entre la roue et la machine électrique, celle-ci étant engrenée sur une roue dentée coaxiale à la roue. La roue comporte bien entendu un frein à disque afin d'assurer la fonction de freinage de service. En outre, la liaison au sol comporte un pivot afin de permettre de braquer la roue. Toutes les fonctions mécaniques d'une liaison au sol se trouvent ainsi intégrées dans la roue.
[0006] La sécurité de fonctionnement étant primordiale, de nombreux systèmes de contrôle des freins mécaniques traditionnels ont été proposés, comme par exemple celui de la demande de brevet EP 1 026 060 qui décrit des moyens redondants, un pilotage par décision à la majorité, plusieurs alimentations basse tension des systèmes de contrôle pour maintenir l'opérabilité totale même si plusieurs batteries sont défaillantes. Citons aussi le brevet US 6,244,675 décrivant une commande de freinage dont position est mesurée par trois capteurs, alimentées par deux sources indépendantes: un capteur est alimenté par une première source, un autre par une seconde source, et le troisième par les deux sources via des diodes; si l'une des sources est hors service, deux capteurs sont encore alimentés et restent en service.
[0007] On peut encore citer le brevet US 6,476,515 qui montre une utilisation de quatre capteurs, mesurant des grandeurs physiques différentes. Les capteurs sont groupés en fonction du principe physique mesuré et ils sont tous nécessaires au calcul normal de la force de freinage.
P10-2005-WO [0008] L'invention se rapporte aux systèmes de freinage électrique d'un véhicule routier équipé de roues qui sont reliées en rotation chacune à au moins une machine électrique rotative, chaque machine électrique rotative coopérant avec une seule roue. Dans une telle architecture, on peut conférer au freinage électrique un rôle prédominent, tout à la fois en puissance et en contrôle de la stabilité du véhicule (fonctions connues sous les appellations ABS et ESP) puisqu'il est possible de contrôler sélectivement sur chacune des roues le couple à la roue via le pilotage de la ou des machine(s) électrique(s) rotative(s) qui lui est (sont) associée(s). Encore faut-il pour cela que le freinage électrique soit extrêmement fiable.
[0009] L'objectif de la présente invention est d'améliorer la sécurité des systèmes de freinage électrique pour les véhicules à traction électrique. En particulier, l'objectif est de proposer une architecture d'un système de freinage électrique telle qu'il soit possible de supprimer les freins mécaniques et faire assurer la fonction de freinage de service par voie purement électrique. Plus spécifiquement, l'objectif de la présente invention est, par des configurations particulières de moyens redondants, d'apporter à un tel système une très grande sécurité dans la détection et l'exploitation d'une demande de freinage par le conducteur d'un véhicule.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
[0010] On décrit ci-dessous un système de freinage dans lequel on peut distinguer :
• un étage de puissance dans lequel circule la puissance électrique nécessaire à la traction ainsi que la puissance électrique générée par le freinage électrique,
• un étage d'alimentation électrique basse tension pour alimenter des circuits électroniques de contrôle et de commande des éléments de puissance, et
• un étage de circulation des signaux de commande du freinage du véhicule.
[0011] On propose ci-dessous une architecture dans laquelle chacun de ces étages comporte un certain niveau de redondance. Les redondances proposées pour chacun des étages peuvent être utilisées chacune seule, ou en combinaison avec une autre. Bien entendu, on élève le niveau de sécurité en cumulant toutes les redondances proposées.
P10-2005-WO - A -
[0012] L'invention propose un système de freinage électrique d'un véhicule routier dont au moins une roue est reliée en rotation à au moins une machine électrique rotative, au moins un module électronique de pilotage de roue pilotant la ou les machines électriques d'une même roue, comportant une unité centrale assurant la gestion du déplacement du véhicule, ladite unité centrale contrôlant le ou les modules électroniques de pilotage de roue, comportant une commande de freinage à la disposition d'un conducteur, ladite commande étant reliée mécaniquement à trois capteurs délivrant un signal de commande du freinage du véhicule ayant une amplitude donnée représentative de la force totale de freinage souhaitée pour le véhicule, lesdits capteurs étant répartis en un premier groupe et un deuxième groupe, dans lequel le ou les capteur(s) du premier groupe est (sont) connecté(s) physiquement à l'unité centrale (3) et délivre(nt) son (leur) signal de commande analogique à ladite unité centrale et le ou les capteur(s) du deuxième groupe délivre(nt) son (leur) signal de commande analogique au ou à chacun des modules électroniques de pilotage de roue, lesdits modules électroniques de pilotage de roue délivrant l'information en provenance des capteurs du deuxième groupe à l'unité centrale via une voie de communication de type informatique.
[0013] De préférence, le système selon l'invention comportant au moins deux sous-systèmes chacun comportant au moins un module électronique de pilotage de roue, comportant un étage d'alimentation électrique basse tension pour alimenter des circuits électroniques de contrôle et de commande des éléments de puissance, ledit étage d'alimentation électrique basse tension comportant une première alimentation et au moins une deuxième alimentation, la première alimentation et la deuxième alimentation étant interconnectées par une ligne électrique comportant un premier tronçon et un second tronçon, lesdits premier et second tronçons étant reliés par un dispositif de séparation électrique des deux tronçons, capable d'interrompre l'interconnexion sur commande, en cas de sous-tension ou de sur-intensité sur l'un d'entre eux, l'un des sous-systèmes étant alimenté par le premier tronçon et l'autre des sous-systèmes étant alimenté par le second tronçon, le premier groupe comportant un premier capteur connecté directement ou indirectement à l'une des première ou deuxième alimentation ou les deux, le deuxième groupe comportant un deuxième capteur et un troisième capteur, le deuxième capteur et l'une ou les module(s) électronique(s) de pilotage de roue d'un des sous-systèmes étant connectés directement ou indirectement à la première alimentation, le deuxième capteur étant associé pour délivrer un signal de commande au ou aux module(s) électronique(s) de pilotage de roue dudit sous-système, le troisième capteur et l'un ou les module(s) électronique(s) de pilotage de roue de l'autre des
P10-2005-WO sous-systèmes étant connectés directement ou indirectement à la deuxième alimentation, le troisième capteur étant associé pour délivrer un signal de commande au ou aux module(s) électronique(s) de pilotage de roue dudit sous-système.
[0014] En outre, au niveau de l'étage de puissance, on utilise plusieurs machines électriques rotatives, au moins deux et de préférence une par roue motrice, ce qui apporte déjà une certaine redondance. De préférence, le système selon l'invention comporte au moins un module électronique de dissipation pour chacun des sous-systèmes, l'un des modules électroniques de dissipation étant alimenté par le premier tronçon et l'autre des modules électroniques de dissipation étant alimenté par le second tronçon. L'installation de dissipation comporte par exemple une résistance électrique de dissipation associée à chacun des modules électroniques de dissipation, afin de toujours offrir une certaine capacité de décélération en cas de panne d'une résistance ou de son module de commande.
[0015] Dans une mise en œuvre pour un véhicule à quatre roues, de préférence, chacune des roues est mécaniquement reliée à sa ou à ses propres machines électriques rotatives, chacun desdits sous-systèmes comportant deux desdites roues. De préférence, chaque sous-système regroupe les roues du véhicule disposées en diagonale aux angles opposés du véhicule. On verra que cette solution offre plus de sécurité que les circuits de freinage hydrauliques doubles utilisés couramment sur les automobiles.
[0016] Par ailleurs, fort avantageusement, l'étage d'alimentation électrique basse tension pour alimenter des circuits électroniques de contrôle et de commande des éléments de puissance comporte deux sources de tension indépendantes. Ledit étage d'alimentation électrique basse tension comporte une première alimentation et au moins une deuxième alimentation, la première alimentation et la deuxième alimentation étant interconnectées par une ligne électrique basse tension comportant un premier tronçon et un second tronçon, lesdits premier et second tronçons étant reliés par un dispositif de séparation électrique des deux tronçons, capable d'interrompre l'interconnexion sur commande, en cas de sous-tension sur l'un d'entre eux, chaque module électronique de pilotage de roue et module électronique de dissipation d'un des sous-systèmes étant alimenté par le premier tronçon et chaque module électronique de pilotage de roue et module électronique de dissipation de l'autre des sous-systèmes étant alimenté par le second tronçon.
P10-2005-WO [0017] La première alimentation est par exemple constituée d'un convertisseur de tension branché à la ligne électrique centrale. L'énergie électrique sur cette ligne centrale peut provenir soit d'une source principale, comme par exemple une pile à combustible, soit d'un dispositif de stockage d'énergie électrique, soit de l'énergie de freinage réutilisée en temps réel. On dispose donc aussi d'une redondance des sources d'énergie. La deuxième alimentation est par exemple constituée d'une batterie basse tension, dédiée à cette alimentation électrique en basse tension. Bien entendu, il est possible d'utiliser pour cette seconde source de tension un deuxième convertisseur de tension branché lui aussi sur la ligne centrale ou bien directement sur le banc de stockage.
[0018] Enfin, l'étage de circulation des signaux de commande du freinage du véhicule est construit autour de trois capteurs reliés mécaniquement, et de préférence séparément, à une commande de freinage à la disposition d'un conducteur, les capteurs étant exploités de façon totalement différente comme expliqué ci-après.
[0019] Signalons encore que, de préférence, pour tenir le véhicule immobile, on installe un dispositif de frein mécanique appelé communément frein de parking. Cependant, un tel dispositif n'est pas conçu pour freiner le véhicule mais seulement pour le tenir arrêté, de préférence même sur des pentes très importantes. Ainsi, le système selon l'invention comporte, associé à une roue au moins, un dispositif de freinage mécanique de la roue commandé uniquement par une commande de frein de parking. De préférence, le dispositif de frein de parking est commandé par un actionneur électrique piloté par une unité de commande de freinage qui ne peut être activée que sous un seuil de vitesse longitudinale du véhicule, ledit seuil étant par exemple inférieur à 10 km/h.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0020] D'autres objectifs et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif, illustré par les figures suivantes dans lesquelles :
P10-2005-WO • la figure 1 représente schématiquement un système de freinage d'un véhicule à quatre roues, à production d'énergie électrique à bord ;
• la figure 2 est un schéma détaillant le niveau de puissance organisé pour présenter une certaine redondance matérielle ; « la figure 3 détaille le niveau d'alimentation électrique basse tension des différents circuits électroniques de commande ;
• la figure 4A détaille le niveau des lignes de commande entre les circuits électroniques de commandes des différents éléments et l'unité centrale ;
• la figure 4B illustre quelques variantes de réalisation de la configuration illustrée à la figure 4A ;
• la figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation du niveau alimentation électrique basse tension et du niveau des lignes de commande qui lui est associé ;
• la figure 6 illustre un troisième mode de réalisation du niveau alimentation électrique basse tension et du niveau des lignes de commande qui lui est associé.
DESCRIPTION DU MEILLEUR MODE DE REALISATION DE L'INVENTION
[0021] A la figure 1, on a schématisé un véhicule à quatre roues 1AVG> 1AVD' 1ArG et IArD- Les roues sont notées IAVG Pour la roue avant gauche, IAVD Pour la roue avant droite,
IArG Pour la roue arriere gauche et IAΓD Pour la roue arrière droite. Chaque roue est équipée d'une machine électrique qui lui est couplée mécaniquement. On voit les machines électriques
^AvG' ^AvD' ^ArG et ^ArD- ^)ans la sulte> on ne reprendra pas les indices désignant spécifiquement la position de la roue 1 ou de la machine électrique 2 dans le véhicule lorsque cela n'apporte rien à la clarté de l'exposé. Les machines électriques de traction 2 sont des machines synchrones triphasées, équipées d'un capteur de position angulaire de type resolver et sont pilotées par les modules électroniques de pilotage de roue 23 auxquels elles sont reliées par des lignes électriques de puissance 21. Les modules électroniques de pilotage de roue 23 sont conçus pour piloter les machines électriques en couple. Chaque module électronique de pilotage de roue 23 permet d'imposer sélectivement à la roue considérée un couple de pilotage déterminé en amplitude et en signe. De ce fait, les machines électriques peuvent être utilisées en moteur et en génératrice. Chacune des roues arrières IArG et 1ArD est équipée en outre d'un dispositif de
P10-2005-WO freinage mécanique 71 de la roue commandé par un actionneur électrique 7 piloté par une unité de commande de freinage.
[0022] Dans une mise en œuvre particulièrement avantageuse de l'invention, aucune des roues du véhicule ne comporte de frein mécanique de service. Quelle que soit l'amplitude du signal de commande du freinage, c'est-à-dire même pour les freinages les plus intenses, le freinage est assuré uniquement par voie électrique, c'est-à-dire en pilotant les machines électriques en génératrice. Chaque roue comporte une ou plusieurs machines électriques dédiées afin de pouvoir générer une force de freinage sélectivement sur chaque roue, ce que l'on ne pourrait pas faire avec une machine électrique commune à plusieurs roues, par exemples les roues d'un essieu, car il y aurait dans ce cas une transmission mécanique et un différentiel entre les roues. Les machines électriques sont dimensionnées de façon appropriée pour imposer à chaque roue la force de freinage la plus élevée possible.
[0023] Bien entendu, le système comporte des moyens capables d'absorber une puissance électrique élevée, ce qui par exemple conduit à installer une ou des résistances électriques de dissipation refroidies efficacement, par exemple par circulation d'eau, les accumulateurs électriques connus n'étant pas capables d'absorber la puissance électrique produite par un freinage d'urgence ou n'étant pas capables d'absorber toute l'énergie électrique produite par un freinage de longue durée, sauf à installer une capacité telle que le poids du véhicule serait vraiment prohibitif. Ainsi, l'invention permet de former un système électrique autonome isolé de l'environnement, sans échange d'énergie électrique avec l'extérieur du véhicule, donc applicable aussi aux véhicules automobiles, application des systèmes de freinage électrique beaucoup plus difficile que dans le cas de véhicules reliés à un réseau électrique comme les trains ou les trams urbains.
[0024] De nombreuses dispositions sont possibles pour agencer une machine électrique couplée mécaniquement à la roue. Notons cependant que l'on aura avantage à installer une démultiplication assez grande, par exemple au moins égale à 10 et même de préférence supérieure à 15, afin que la machine électrique ne soit pas trop volumineuse. On peut installer une machine électrique de façon coaxiale à la roue, la liaison mécanique étant assuré par un train d'engrenages épicycloïdaux pour disposer de la démultiplication nécessaire. On peut aussi adopter une configuration du genre de celle décrite dans la demande de brevet EP 0878332, de préférence en ajoutant un étage de démultiplication mécanique. On peut aussi choisir de disposer plusieurs
P10-2005-WO machines électriques dont les couples s'additionnent. Dans ce cas, un module électronique de roue peut piloter plusieurs machines électriques en parallèle installées dans une même roue. Au sujet de l'installation de plusieurs machines électriques dans une roue, on consultera par exemple la demande de brevet WO 2003/065546 et la demande de brevet FR 2776966.
[0025] L'invention est illustrée dans une application à un véhicule assurant la production d'énergie électrique à bord. On voit une pile à combustible 4 délivrant un courant électrique sur une ligne électrique centrale 40. Bien entendu, tout autre moyen d'alimentation en énergie électrique peut être utilisé, comme par exemple des batteries. On voit aussi un dispositif de stockage d'énergie électrique constitué dans cet exemple par un banc de super condensateurs 5, relié à la ligne électrique centrale 40 par un module électronique de récupération 50. On voit une résistance électrique de dissipation 6, de préférence plongée dans un liquide caloporteur évacuant les calories vers un échangeur (non représentés), constituant un dispositif d'absorption d'énergie apte à absorber l'énergie électrique produite par l'ensemble des machines électriques au cours d'un freinage. La résistance de dissipation 6 est reliée à la ligne électrique centrale 40 par un module électronique de dissipation 60.
[0026] Une unité centrale 3 gère différentes fonctions, parmi lesquelles la chaîne de traction électrique du véhicule. L'unité centrale 3 dialogue avec l'ensemble des modules électroniques de pilotage de roue 23 ainsi qu'avec le module électronique de récupération 50 via les lignes électriques 30A (bus CAN ®). L'unité centrale 3 dialogue aussi avec une commande d'accélération 33 via une ligne électrique 30E, avec une commande de freinage 32 (freins de service) via une ligne électrique 30F, et avec une commande 31 sélectionnant la marche avant ou la marche arrière via une ligne électrique 30C. Cela permet de prendre en compte les intentions du conducteur. L'unité centrale 3 dialogue également avec un capteur d'accélération longitudinale 34 via une ligne électrique 30D. Enfin, le module électronique de récupération 50 dialogue avec le module électronique de dissipation 60 via une ligne électrique 30B.
[0027] L'unité centrale 3 assure la gestion du déplacement longitudinal du véhicule. Ladite unité centrale 3 contrôle l'ensemble des modules électronique de pilotage de roue 23. L'unité centrale 3 a un mode de fonctionnement de freinage du véhicule activé par un signal de commande du freinage du véhicule ayant une amplitude donnée représentative de la force totale de freinage souhaitée pour ledit véhicule. En mode freinage, quelle que soit l'amplitude du signal de commande du freinage, ladite unité centrale 3 contrôle l'ensemble des modules électroniques
P10-2005-WO de pilotage de roue 23 de façon à ce que la somme des efforts longitudinaux de l'ensemble des roues 1 provenant des machines électriques rotatives soit une fonction de ladite amplitude du signal de commande du freinage. Autrement dit, il n'y a pas de frein mécanique de service ; le système de freinage électrique décrit ici est le frein de service du véhicule.
[0028] On voit aussi une commande de frein de parking 35. L'actionneur 7 du dispositif de freinage mécanique de roue est commandé via une ligne électrique 3OH uniquement par cette commande de frein de parking 35, et absolument pas par la commande de freinage 32. De préférence, afin d'éviter toute détérioration des dispositifs de freinage mécanique 71 conçus uniquement pour maintenir immobile le véhicule et dont la capacité d'évacuer des calories est donc très limitée, ladite unité de commande de frein de parking ne peut être activée que sous un seuil de vitesse longitudinale du véhicule assez bas, par exemple inférieur à 10 km/h.
[0029] Expliquons le fonctionnement du système selon l'invention.
[0030] Lorsque le conducteur sélectionne la marche avant à l'aide de la commande 31 et actionne la pédale d'accélération 33, l'unité centrale 3 ordonne aux modules électroniques de pilotage de roue 23 d'alimenter les machines électriques 2 en puisant l'énergie électrique sur la ligne électrique centrale 40. Celle-ci est alimentée par la pile à combustible 4 et/ou le banc de super condensateurs 5, selon l'état de charge de celui-ci et sous le contrôle de l'unité centrale 3. Le véhicule se déplace en marche avant. Les machines électriques 2 transforment l'énergie électrique en énergie mécanique de traction. La puissance mise en œuvre dépend en particulier de la position de la commande d'accélération 33.
[0031] Lorsque le conducteur actionne la pédale de frein 32, l'unité centrale 3 passe en mode freinage. A partir de l'action du conducteur sur la pédale de frein 32, l'unité centrale 3 calcule une valeur du signal de commande du freinage. Quelle que soit l'amplitude du signal de commande du freinage, ladite unité centrale 3 contrôle l'ensemble des modules électroniques de pilotage de roue 23 de façon à ce que la somme des efforts longitudinaux de l'ensemble des roues 1 soit proportionnelle à ladite amplitude du signal de commande du freinage. Les machines électriques rotatives 2 transforment alors de l'énergie mécanique de rotation en énergie électrique.
[0032] Selon la stratégie de gestion de l'énergie électrique programmée dans le module électronique de récupération 50, celui-ci répartit l'énergie de freinage de façon à recharger le banc de super condensateurs 5 et/ou commande le module électronique de dissipation 60 de façon à
P10-2005-WO dissiper l'énergie dans la résistance électrique de dissipation 6. On comprend bien que lorsque les moyens de stockage tels que le banc de super condensateurs 5 sont saturés, la totalité de l'énergie doit être dissipée. De plus, la puissance des moyens de stockage peut être limitée, c'est à dire que la vitesse de charge des moyens de stockage peut par exemple correspondre à un freinage léger comme il est couramment attendu de la part d'un moteur thermique (ce qu'on appelle le « frein moteur »). Au-delà de ce niveau de freinage, la puissance électrique produite est alors dirigée vers les moyens de dissipation.
[0033] Afin d'assurer la sécurité de fonctionnement du véhicule, la résistance électrique de dissipation 6 est dimensionnée et refroidie de façon à ce que la totalité de l'énergie électrique produite en manœuvres de freinage d'urgence, les plus violentes, puisse être dissipée. En fait, il convient de dimensionner la chaîne constituée par les machines électriques rotatives 2, les modules électroniques de pilotage de roue 23, la ligne électrique centrale 40, le module électronique de dissipation 60 et la résistance électrique de dissipation 6 selon des critères de même sévérité que ce que l'on applique aux systèmes de freinage mécanique.
[0034] De préférence, l'ensemble des résistances électriques de dissipation 6 forme un dispositif d'absorption d'énergie de puissance supérieure à 500 kW par tonne de véhicule. En effet, si F est la force appliquée au véhicule pour le freiner, si sa masse vaut M kg et sa vitesse vaut V m/sec et si γ est l'accélération en m/sec2, on a F = M * γ et P = F * V = M * (γ * V) ; en posant que la décélération maximale vaut 1 g, à 130 km/h, la puissance par tonne de véhicule vaut environ 350 kW et elle vaut environ 500 kW à 160 km/h. L'homme du métier dimensionnera aisément la puissance du dispositif d'absorption d'énergie en fonction des caractéristiques du véhicule qu'il veut construire.
[0035] Ainsi, comme dans l'exemple illustrant l'invention, il y a deux sous-systèmes ayant chacun une résistance électrique de dissipation, chacune de ces résistances électriques de dissipation 6A et 6B est de puissance supérieure à 250*M/1000 kW.
[0036] Lorsque le conducteur sélectionne la marche arrière, l'unité centrale 3 ordonne aux modules électroniques de pilotage de roue 23 d'inverser le fonctionnement des machines électriques rotatives 2, y compris en cas de freinage.
[0037] Décrivons maintenant comment on peut implanter une fonction anti-blocage de roue.
P10-2005-WO [0038] Les machines électriques de traction 2 étant équipées d'un capteur de position angulaire de type résolver, chaque roue 1 ayant sa propre machine électrique rotative 2, on dispose ainsi d'un capteur de vitesse de rotation de chaque roue. On peut donc avantageusement équiper le système selon l'invention d'un dispositif de contrôle du glissement de chaque roue dans lequel, en mode freinage (ou même dès que le conducteur lève le pied de la pédale d'accélérateur pour provoquer ce qu'il est convenu d'appeler un frein moteur), le couple de pilotage d'une roue est diminué lorsque le dispositif de contrôle du glissement détecte un glissement de la roue considérée. On peut par exemple analyser en temps réel le signal que le capteur de vitesse de rotation de chaque roue délivre et déduire d'une forte variation (décélération) une amorce de blocage. On peut calculer en temps réel la dérivée du signal de vitesse de rotation de chaque roue, obtenir ainsi un signal représentatif de l' accélération/décélération de chaque roue et comparer ce dernier à un signal donnant l' accélération/décélération réelle du véhicule si l'on dispose d'un capteur approprié. C'est le capteur d'accélération longitudinale 34 déjà introduit plus haut, ou c'est le fait d'un traitement de plusieurs signaux permettant d'estimer l' accélération/décélération réelle du véhicule. Dès lors, l'unité centrale 3 peut ordonner aux modules électroniques de pilotage de roue 23 de diminuer le couple de pilotage de roue (sélectivement par roue) lorsque le dispositif de contrôle du glissement détecte un glissement de la roue considérée. Notons que cette diminution de couple peut être gérée directement par les modules électroniques de pilotage de roue qui peuvent réagir en temps réel par rapport aux vitesse et accélération mesurées sur la roue, l'unité centrale transmettant par exemple des consignes de vitesse et d'accélération limite à respecter.
[0039] En conclusion, signalons que l'absence d'organe de freinage conventionnel (voir disque et pince dans la demande EP 0878332) simplifie substantiellement non seulement l'architecture du véhicule équipé d'un système selon l'invention, mais également son entretien en éliminant les opérations périodiques de remplacement des plaquettes et des disques. Parmi les avantages de la suppression des organes de freinage hydraulique conventionnels, on peut citer en outre l'élimination de tout frottement résiduel des plaquettes (on sait que ces frottements consomment une part non négligeable de l'énergie nécessaire au fonctionnement d'un véhicule à freinage conventionnel). On peut également citer comme avantage la suppression des contraintes thermiques induites sur la liaison au sol par les organes de freinage hydraulique conventionnels et l'élimination des nuisances liées aux poussières produites par l'usure des plaquettes et des disques.
P10-2005-WO [0040] On a décrit ci-dessus un système de traction pour véhicule automobile dans lequel aucune des roues n'est équipée de freins mécaniques. La capacité de décélération du véhicule provient du pilotage de machines électriques rotatives en génératrice et celles-ci sont dimensionnées de façon à pouvoir amener chacune des roues du véhicule au blocage, c'est-à-dire qu'elles sont capables de fournir un couple freineur suffisamment important.
[0041] La suite de la description illustre un exemple particulier, non limitatif, permettant de construire un système présentant une redondance matérielle suffisante pour pouvoir assurer un très haut niveau de sécurité au système de freinage du véhicule.
[0042] On voit à la figure 2 que le système de freinage électrique comporte deux sous- systèmes (A et B) connectés à la ligne électrique centrale 40, chacun des sous-systèmes comporte deux roues reliées en rotation chacune à au moins une machine électrique rotative 2 qui lui est propre. La roue avant droite et la roue arrière gauche, ou plus exactement les machines électriques rotatives 2 et les modules électroniques de pilotage de roue 23 qui leur sont associées forment le sous-système A. La roue avant gauche et la roue arrière droite, ou plus exactement les machines électriques rotatives 2 et les modules électroniques de pilotage de roue 23 qui leur sont associées forment le sous-système B. Chaque sous-système comporte une résistance électrique de dissipation 6A, respectivement 6B, chacune alimentée par un module électronique de dissipation 6OA, respectivement 6OB.
[0043] Si l'on examine les différents éléments constitutifs du système de traction au regard du critère de redondance matérielle, les machines électriques rotatives 2 intégrées aux roues forment un système qui présente naturellement une redondance puisque chacune des roues dispose de sa propre machine électrique. L'électronique de commande de ces machines, à savoir les modules électroniques de pilotage de roue 23, forme également un système qui présente une redondance matérielle puisque chacune de ces machines électriques 2 dispose de sa propre électronique de commande.
[0044] En freinage récupératif, chacune des machines électriques rotatives 2 fournit sur la ligne électrique de puissance 40 de l'énergie électrique via les modules électroniques de pilotage de roue 23. Cette énergie peut être soit stockée dans des accumulateurs comme le banc de super condensateurs 5 ou être dissipée par les résistances électriques de puissance 6A et 6B. En freinage d'urgence, il est évident que l'on ne peut pas tabler sur la capacité de stockage des
P10-2005-WO accumulateurs car ceux-ci pourraient très bien être déjà à leur charge maximale et incapables d'absorber de l'énergie électrique. Dès lors, la résistance électrique 6 est un organe crucial pour la sécurité de fonctionnement. De même, la ligne électrique de puissance 40 est un élément crucial pour la sécurité de fonctionnement du système de freinage du véhicule par voie toute électrique. On examinera ci-dessous différents scénarii de défaillance.
[0045] A la figure 2, on reconnaît la source d'énergie électrique principale qui, dans cet exemple de réalisation, est une pile à combustible 4. On voit également la batterie d'accumulateurs permettant de stocker de l'énergie électrique qui, dans cet exemple de réalisation, est un banc de super condensateurs 5 et son module électronique de récupération 50. Enfin, l'alimentation électrique basse tension des différents modules électroniques est assurée d'une part par un convertisseur de tension 41 permettant de convertir la tension disponible sur la ligne électrique de puissance 40 en basse tension (par exemple 12 volts) utilisée pour alimenter les différents circuits électroniques de commande, et d'autre part par une batterie 42 telle qu'une batterie utilisée classiquement sur un véhicule en tension de 12 volts continus.
[0046] On a vu que, afin d'assurer la sécurité du freinage, le système de freinage est organisé en deux sous-systèmes, à savoir le système A regroupant la roue avant droite et la roue arrière gauche et le système B regroupant la roue avant gauche et la roue arrière droite. Le sous- système A est branché sur la ligne de puissance 40 via un dispositif de protection contre les surintensités 4 IA. Le sous-système B est branché sur la ligne de puissance 40 via un dispositif de protection contre les surintensités 4 IB. Chacun des sous-systèmes comporte donc sa propre résistance de dissipation 6A, 6B et chacune dispose de son propre module électronique de dissipation 6OA, 6OB, et est branché à la ligne de puissance 40 via un dispositif de protection contre les sur-intensités 41A, 41B capable d'isoler électriquement ledit sous-sytème de la ligne électrique centrale. Du côté opposé à la ligne de puissance 40, en aval du dispositif 4 IA, un tronçon 4OA de ligne électrique de puissance est connecté au module électronique de pilotage de roue 23 associé à la roue arrière gauche, au module électronique de pilotage de roue 23 associé à la roue avant droite et enfin au module électronique de dissipation 6OA associé à la résistance de dissipation 6A. De même, pour le sous-système B.
[0047] En cas d'avarie sur la ligne de puissance 40 provoquant une coupure entre les points de connexion des dispositifs de protection contre les surintensités 41A et 41B, il reste deux sous- systèmes indépendants l'un de l'autre, les systèmes A et B, chacun capable d'assurer un freinage
P10-2005-WO électrique du véhicule. Chacun de ces sous-systèmes dispose de sa propre résistance électrique de dissipation. On a donc une redondance matérielle de l'étage de puissance.
[0048] L'étage de puissance peut présenter d'autres avaries qu'une avarie sur la ligne de puissance 40. Imaginons par exemple que le tronçon de la ligne de puissance 4OA aboutissant au module électronique de dissipation 6OA soit interrompu. Dans ce cas, la résistance de dissipation 6A est hors circuit. La puissance électrique produite par le sous-système A en freinage électrique peut transiter par la section de la ligne électrique de puissance 4OA non interrompue et, via le dispositif de protection contre les surintensités 4 IA, remonter sur la ligne de puissance 40 et être acheminée, via la ligne de puissance 4OB, vers la résistance électrique de dissipation 6B. La résistance électrique de dissipation 6B devient donc commune, dans ce cas-là, au sous-système A et au sous-système B.
[0049] Même si la puissance électrique de dissipation disponible est divisée par deux, dans ce cas précis, la capacité de ralentissement du système de freinage électrique reste importante, suffisante pour assurer un freinage d'urgence. En effet, chacune des résistances électriques de dissipation 6 est plongée dans un circuit hydraulique de refroidissement. En cas de freinage d'urgence, l'énergie produite par le freinage électrique est suffisante pour porter le fluide de refroidissement à ébullition. Il n'empêche, au fur et à mesure de sa transformation en phase vapeur, le fluide vaporisé est immédiatement remplacé par du fluide de refroidissement en phase liquide, qui lèche à nouveau la résistance et le système continue de présenter une certaine capacité à évacuer des calories. De plus, le système de refroidissement a une certaine inertie thermique. Les expérimentations du déposant ont démontré que, même dans ce cas de figure, le système de freinage électrique reste bien plus puissant et efficace qu'un système de freinage hydraulique en croix tel que ceux qui équipent les véhicules automobiles à l'heure actuelle.
[0050] Si la ligne électrique de puissance 4OA est interrompue entre le module électronique de pilotage de roue 23 associée à la roue avant droite et le module électronique de pilotage de roue 23 associée à la roue arrière gauche, alors dans ce cas la résistance électrique de dissipation 6A reste disponible pour la machine électrique rotative 2 associée à la roue avant droite lorsqu'elle fonctionne en génératrice alors que la résistance électrique de dissipation 6B est disponible pour le sous-système B et pour la machine électrique rotative 2 associée à la roue arrière gauche, c'est-à-dire l'une des machines électriques rotatives 2 du sous-système A. L'une
6B des résistances électriques de dissipation va recevoir une puissance électrique plus élevée que
P10-2005-WO l'autre 6A. Le fonctionnement n'est pas optimal mais on se trouve donc dans une configuration moins pénalisante pour la capacité de ralentissement du véhicule que celle exposée au paragraphe précédent.
[0051] Si, pour une raison quelconque, une avarie provoque l'ouverture du dispositif de protection contre les surintensités 4 IA, isolant ainsi le sous-système A, alors là aussi les capacités de freinage du véhicule restent maximales car les résistances électriques de dissipation sont dimensionnées de façon à pouvoir assurer, globalement, la pleine décélération du véhicule même lorsque l'accumulateur d'énergie électrique, constitué ici par le banc de super condensateurs 5, est à sa charge maximale. Dans ce cas, on n'est donc pas dans une situation de défaillance du système de freinage électrique quant à la capacité maximale de décélération. Certes l'on n'est pas dans une situation optimale quant à la gestion générale puisque notamment la possibilité de récupérer de l'énergie est perdue, mais ceci n'est pas préjudiciable à la sécurité.
[0052] Si l'une quelconques des défaillances qui viennent d'être expliquées pour le sous- système A surviennent au sous-système B, pour des raisons de symétrie, les conditions de sécurité du freinage électrique restent strictement identiques. En conclusion, en organisant l'étage de puissance en deux sous-systèmes indépendants, le système A et le système B, chacun relié à la ligne électrique de puissance 40 centrale du véhicule par son propre dispositif de protection contre les surintensités (dispositifs 41A et 41B) et en équipant chacun des sous-systèmes de sa propre résistance électrique de dissipation, on a organisé une redondance matérielle double telle que l'on peut assurer le freinage électrique du véhicule dans d'excellentes conditions de sécurité.
[0053] La puissance de dissipation des résistances électriques de dissipation 6A et 6B dépend du bon fonctionnement du système de refroidissement. En effet, elles sont plongées dans un fluide caloporteur. La figure 3 montre de façon schématique le circuit de refroidissement. On voit que celui-ci comporte 2 pompes 8A et 8B et 2 radiateurs 80A et 80B. Les 2 pompes 8A et 8B sont montées en série et chacune est commandée par son propre moteur électrique 81A et 8 IB respectivement. Chacun de ces moteurs électriques est piloté par son propre circuit électronique de commande 82A et 82B. Les radiateurs 80A et 80B sont montés en parallèle, et équipés de vannes 83 qui permettent d'isoler chacun des radiateurs sélectivement en cas de fuites à l'un d'eux. D'autre part, l'ensemble pompe et moteur d'actionnement de la pompe est dimensionné de telle façon que si l'une des pompes est en panne, l'autre pompe est capable d'assurer un débit suffisant du fluide caloporteur malgré le fait que l'autre pompe n'est plus fonctionnelle.
P10-2005-WO [0054] On décrit maintenant l'alimentation électrique basse tension des différents circuits électroniques de commande et des différents auxiliaires, à l'aide de la figure 3. Sur celle-ci, on reconnaît les modules électroniques de dissipation 60 A et 6OB des 2 résistances électriques de dissipation 6A et 6B, les modules électroniques de pilotage de roue 23 associés chacun à l'un des quatre machines électriques 2, le module électronique de récupération 50 associé au banc de super condensateurs 5. On voit également l'unité centrale 3, le circuit électronique de commande 82A de l'une des pompes du circuit de refroidissement et le circuit électronique de commande 82B de l'autre des pompes du circuit de refroidissement.
[0055] La redondance pour la fourniture de l'énergie électrique basse tension est conçue de la façon suivante. Puisque l'on dispose, d'une part, d'un convertisseur de tension 41 branché sur la ligne électrique de puissance 40 et délivrant une tension continue 12 volts et, d'autre part, d'une batterie 42 délivrant elle aussi une tension continue 12 volts, certains éléments vont être branchés sur le convertisseur de tension 41 et d'autres éléments vont être branchés sur la batterie
12 volts de la façon suivante. Une ligne 43 assure l'interconnexion entre le convertisseur de tension 41 et la batterie 42. Cette ligne 43 comporte un premier tronçon 43 A et un second tronçon 43B, lesdits premier et second tronçons étant reliés par un dispositif de séparation électrique 430 des deux tronçons en cas de sous-tension ou de sur-intensité sur l'un d'entre eux.
Ainsi, on voit que dans la réalisation non limitative illustrant l'invention, les deux tronçons 43A et 43B sont alimentés à la même tension électrique. Certains éléments sont branchés sur le premier tronçon 43A, chacun via un dispositif de protection contre les surintensités 434A.
Certains autres éléments sont branchés sur le tronçon 43B, chacun via un dispositif de protection contre les surintensités 434B.
[0056] Par exemple, pour assurer le bon fonctionnement des pompes du circuit de refroidissement, l'un des moteurs 81A est branché sur le premier tronçon 43A via son circuit électronique de commande 82A. L'autre des moteurs 8 IB est branché sur le second tronçon 43B via son circuit électronique de commande 82B. Les circuits électroniques de commande du sous- système A, à savoir le module électronique de pilotage de roue 23 associée à la machine électrique rotative 2 de la roue avant droite, le module électronique de pilotage de roue 23 associée à la machine électrique rotative 2 de la roue arrière gauche et le module électronique de dissipation 6OA de la résistance de dissipation 6A sont branchés sur le second tronçon 43B alors
P10-2005-WO que les mêmes circuits électroniques du sous-système B sont branchées sur le premier tronçon 43A.
[0057] L'unité centrale 3 assurant la gestion du déplacement du véhicule, puisqu'elle contrôle l'ensemble des modules électroniques de pilotage de roue 23, bénéficie d'un double branchement électrique. Elle est branchée tout à la fois sur le premier tronçon 43A et le second tronçon 43B, via une paire de diodes isolant lesdits premier et second tronçons. L'unité centrale 3 est connectée chaque fois via une diode 435 de façon à assurer la continuité de l'alimentation électrique de l'unité centrale 3, même en cas de défaillance d'une des 2 sources basse tension. En outre, un circuit approprié 436 surveille la présence de tension électrique sur chacune des lignes d'alimentation afin d'envoyer un signal de défaut en cas de panne d'une des deux alimentations électriques. Le module électronique de récupération 50 associé au banc de super condensateurs 5 est branché sur le premier tronçon 43A uniquement. Notons que ce type de double branchement pourrait aussi être utilisé pour tous les circuits électroniques, notamment pour les modules électroniques de pilotage de roue 23.
[0058] Dans le cas d'une sous-tension ou d'une surintensité survenant par exemple suite à un court-circuit sur l'un des deux tronçons 43A ou 43B ou directement interne à l'une des alimentations 41 ou 42, le dispositif de séparation électrique 430 interrompt la connexion entre les deux tronçons 43A et 43B de manière à préserver la fonctionnalité du tronçon sans défaut. On voit donc que, si pour une raison quelconque, un défaut important sur le convertisseur de tension 41 conduit le dispositif de séparation électrique 430 à interrompre l'interconnexion entre le convertisseur de tension 41 et la batterie 42, celle-ci peut continuer à alimenter en basse tension les circuits électroniques de commande associées au sous-système A et l'unité centrale ainsi que l'une des 2 pompes du circuit hydraulique de refroidissement. A l'inverse, dans le cas d'un défaut important du côté de la batterie 42, le dispositif de séparation électrique 430 peut interrompre l'interconnexion et le convertisseur de tension 41 peut continuer à alimenter le sous-système B, l'unité centrale et l'une des pompes du circuit hydraulique de refroidissement. On voit donc que l'architecture décrite permet de maintenir le fonctionnement de l'un des 2 sous-systèmes A ou B et l'on dispose donc encore de la moitié de la puissance de freinage du véhicule. Bien entendu, en utilisant le double branchement de l'alimentation électronique basse tension pour tous les circuits électroniques, on peut maintenir, même dans ce cas de défaut, la totalité de la puissance de freinage.
P10-2005-WO [0059] La pédale de frein est supposée suffisamment sûre par sa construction et n'est donc pas doublée. Il faut transformer l'action du conducteur sur la pédale de frein en signal électrique exploitable par l'unité centrale 3 et/ou les modules électroniques de pilotage de roue 23. A cette fin, on implante des capteurs associés à la pédale de frein. On en implante plusieurs pour assurer une certaine redondance en vue de porter la sécurité du système à un niveau suffisant. Il convient que le système de freinage, globalement, soit capable de faire face à des défauts capteurs francs tels que la disparition de l'alimentation électrique d'un capteur ou du signal qu'il délivre, ainsi qu'un court-circuit du signal au « plus » ou au « zéro ». En outre, il convient aussi que le système de freinage, globalement, soit capable de faire face à certaines dérives comme un simple décalage entre l'information délivrée par un capteur par rapport aux autres (défaut capteur non franc). A cette fin, trois capteurs de position, Cl, C2 et C3, sont chacun associés à la pédale de frein et délivrent chacun un signal représentatif de la commande voulue par le conducteur du véhicule.
[0060] L'architecture du système selon l'invention a dévolu aux trois capteurs Cl, C2 et C3 un rôle différent. Considérons qu'il existe un premier groupe comportant le premier capteur Cl et un deuxième groupe comportant le deuxième capteur C2 et le troisième capteur C3. On peut envisager d'associer deux capteurs sur l'unité centrale 3 et un capteur à tous les modules électroniques de roue 23, ou bien d'associer un capteur à l'unité centrale 3 et deux capteurs aux modules électroniques de roue 23. Avant de revenir dans la suite sur différentes possibilités d'associations, on décrit ci-dessous en détails une variante préférée qui associe deux capteurs aux modules électroniques de roue 23 dans le cas particulier d'un véhicule à quatre roues équipées des moyens de l'invention.
[0061] Décrivons maintenant l'alimentation des capteurs de freinage Cl, C2 et C3 qui sont à la source de la chaîne de commande de freinage. Rappelons que le système selon l'invention comporte une unité centrale 3 qui contrôle l'ensemble des modules électroniques de pilotage de roue 23. Le capteur Cl est alimenté en énergie électrique basse tension via l'unité centrale 3. Il délivre le signal de commande à l'unité centrale 3 et celle-ci ne reçoit le signal de commande de freinage que du capteur Cl pour créer les signaux de commande globale du freinage du véhicule d'un premier niveau. Signalons que l'unité centrale 3 comporte les circuits appropriés permettant de surveiller la présence de tension sur la ligne d'alimentation du capteur Cl, ainsi que l'intégrité du signal de commande sur la ligne 30F, afin de gérer une information de défaut du circuit de conditionnement du capteur Cl.
P10-2005-WO [0062] Les deuxième et troisième capteurs sont alimentés en énergie électrique basse tension respectivement via l'un ou les module(s) électronique(s) de pilotage de roue (23) d'un (A) des sous-systèmes et via l'un ou les module(s) électronique(s) de pilotage de roue (23) de l'autre (B) des sous-systèmes. Bien entendu, les deuxième et troisième capteurs sont alimenté en énergie électrique basse tension depuis toutes les modules électroniques de pilotage de roue (23) respectivement de l'un (A) et de l'autre (B) des sous-systèmes via des diodes 230 isolant lesdits premier et second tronçons. En outre, un circuit approprié 231, dialoguant avec chacun des modules de pilotage de roue 23, surveille la présence de tension électrique sur chacune des quatre lignes d'alimentation, afin d'envoyer un signal de défaut en cas de panne d'une des quatre alimentations électriques. On verra au paragraphe suivant que les capteurs C2 et C3 sont directement associés aux modules électroniques de pilotage de roue 23 et seulement aux modules électroniques de pilotage de roue 23.
[0063] On vient de voir que l'étage d'alimentation électrique basse tension comporte une première alimentation et au moins une deuxième alimentation, la première alimentation et la deuxième alimentation étant interconnectées par une ligne électrique 43 comportant un premier tronçon 43A et un second tronçon 43B, lesdits premier et second tronçons étant reliés par un dispositif de séparation électrique 430 des deux tronçons en cas de sous-tension ou de surintensité sur l'un d'entre eux. Ledit premier capteur Cl est alimenté, via l'unité centrale 3, par chacun des tronçons 43A et 43B. Ledit deuxième capteur C2 est alimenté par chacune des modules électroniques de pilotage de roue 23 d'un (A) des sous-systèmes, au travers d'une ligne 232A et via des diodes 230 isolant les alimentations provenant de chacune des modules électroniques de pilotage de roue 23. Les modules électroniques de pilotage de roue 23 du sous- système A reçoivent toutes deux leur énergie électrique basse tension du tronçon 43A. Ledit troisième capteur C3 est alimenté par chacune des modules électroniques de pilotage de roue 23 de l'autre (B) des sous-systèmes, au travers d'une ligne 232B et via des diodes 230 isolant les alimentations provenant de chacune des modules électroniques de pilotage de roue 23. Les modules électroniques de pilotage de roue 23 du sous-système B reçoivent toutes deux leur énergie électrique basse tension de l'autre tronçon 43B.
[0064] A la figure 4A, on voit que l'unité centrale 3 est interconnectée avec chacun des modules électroniques de pilotage de roue 23 et avec le module électronique de récupération 50 par un bus CAN® (Control Area Network, désigné par la référence 30A) permettant le transfert
P10-2005-WO d'ordres de pilotage sous forme informatique. L'unité centrale 3 est chargée des logiciels adéquats pour pouvoir prendre en compte tous les paramètres souhaitables afin d'élaborer un signal de commande de freinage qui est envoyé aux différents circuits électroniques pilotant les machines électriques suivant les protocoles voulus pour circuler sur le bus CAN® 3OA. L'unité centrale 3 envoie ledit signal de manière cadencée sur le bus 3OA avec une périodicité de l'ordre de 10 à 20 ms et chaque module électronique de pilotage roue 23 contrôle cette périodicité. Chaque module électronique de pilotage roue 23 réagit ainsi aux ordres élaborés par l'unité centrale 3 sur la base du signal délivré par le premier capteur Cl. Si pour une raison de dysfonctionnement du bus CAN®, de l'unité centrale 3 ou du logiciel implanté, ou pour toute autre raison, cette périodicité n'est pas respectée, une information de défaut de communication CAN® est générée dans les modules électroniques de pilotage de roue 23.
[0065] Chacun des modules électroniques de pilotage de roue 23 du sous-sytème A, respectivement du sous-système B, reçoit en outre directement des signaux analogiques délivrés par le capteur C2, respectivement C3, cette fois via des lignes analogiques 300A, respectivement 300B. Signalons également que chaque module de pilotage de roue 23 comporte les circuits appropriés permettant de surveiller l'intégrité du signal de commande sur les lignes 300A et 300B, afin de gérer une information de défaut en cas de panne du circuit de conditionnement du capteur C2, respectivement C3.
[0066] Chaque module électronique de pilotage roue 23 surveille son signal capteur (détection de défaut franc) et génère de manière autonome une information « mesure capteur valide ». En plus de la commande de freinage élaborée sur la base du capteur Cl, l'unité centrale signale sur bus CAN® 30A si son propre capteur Cl est valide à chaque module électronique de pilotage roue 23. Si ce n'est pas le cas, chaque module électronique de pilotage roue 23 ignore la consigne de freinage circulant sur bus CAN® 30A pour appliquer la consigne du capteur qui lui est associé, à savoir celle en provenance du capteur C2 ou le capteur C3. Chaque module électronique de pilotage roue 23 applique également la consigne du capteur qui lui est associé, à savoir celle en provenance du capteur C2 ou le capteur C3, dans le cas de détection d'un défaut de communication signalé sur CAN® comme expliqué avant. En cas de détection d'une panne franche sur le capteur C2 ou sur le capteur C3, la pleine capacité de freinage est conservée ; elle l'est même en cas de panne franche à la fois sur le capteur C2 et sur le capteur C3 tant qu'il existe un signal de commande de freinage élaborée sur la base du capteur Cl signalé valide sur
P10-2005-WO bus CAN® 30A. Cependant, même si la pleine capacité de freinage est conservée en cas de détection d'une panne franche sur le capteur C2 et/ou sur le capteur C3, il convient d'activer une alerte pour informer le conducteur du véhicule d'une défaillance dans la redondance et de programmer différentes mesures appropriées comme par exemple interdire le redémarrage ultérieur du véhicule ou en limiter la vitesse.
[0067] La figure 4B schématise que, dans la configuration qui vient d'être décrite avec à l'appui les figures 3 et 4, le capteur Cl peut être alimenté par l'unité centrale 3 (comme montré à la figure 3) ou indifféremment directement par les tronçon 43A et 43B (avec interposition de diodes) ou, en variante acceptable, soit par le tronçon 43A ou le tronçon 43B. Le capteur C2 peut être alimenté depuis au moins l'un des modules électroniques de roue 23 du sous-système A (la figure 3 montre une double alimentation de ce type) ou directement par le tronçon 43A et le capteur C3 peut être alimenté depuis au moins l'un des modules électroniques de roue 23 du sous-système B (la figure 3 montre une double alimentation de ce type) ou directement par le tronçon 43B. Ainsi, en cas de panne de l'alimentation sur le tronçon 43A par exemple, le capteur C3 et les modules électroniques de roue 23 qui lui sont associés (ceux du sous-système B) restent alimentés et peuvent jouer leur rôle expliqué par ailleurs.
[0068] On peut concevoir d'autres modes de réalisation des alimentations basse tension et des branchements de capteurs qui y sont associés. Il est cependant important de bien veiller à ce que, en cas de panne d'une des sources de basse tension, à la fois le ou les capteurs et la ou les modules électroniques de roue 23 associés soient encore tous alimentés. On ne respecterait pas l'objectif de redondance pour améliorer la sécurité si, par exemple, un capteur était alimenté seulement par la tension présente sur le premier tronçon 43A et un des modules électroniques de pilotage de roue 23 associés avec ce capteur étaient alimentés seulement par le second tronçon 43B et vice versa.
[0069] Enfin, des lignes de commande 30B relient le module électronique de récupération 50 aux modules électroniques de dissipation 60 A et 6OB. En cas de défaut sur lesdites lignes de commande 30B ou sur le module électronique de récupération 50, les modules électroniques de dissipation 6OA et 6OB conservent la possibilité de dissiper la puissance de freinage qui remonte sur la ligne de puissance 40 de manière autonome, sans recevoir de commande sur la ligne 30B. Le principe des sous-ensembles A et B reste donc pleinement opérationnel pour le freinage mais
P10-2005-WO sans possibilité de stocker l'énergie puisque dans cette dernière hypothèse, le module électronique 50 de récupération est hors service.
[0070] Revenons à la création des couples freineurs par les machines électriques 2. Le pilotage des machines électriques 2 étant assuré directement par un module électronique de pilotage de roue 23 particulier à chacune des machines électriques 2. Celui-ci est chargé des logiciels adéquats pour piloter chaque machine électrique en couple selon les signaux de commande reçus. Chaque module électronique de pilotage de roue 23 reçoit des signaux de commande de freinage d'une part sur le bus 30A et d'autre part sur la ligne analogique 300 délivrant le signal du capteur C2 ou C3. Chaque module électronique de pilotage de roue 23 peut donc comparer à tout moment le signal de commande délivré sur le bus 30A et le signal de commande délivré par la ligne analogique 300 et, dans une certaine marge de tolérance par exemple de l'ordre de 10 à 20 % selon des déterminations expérimentales, donner priorité au signal de commande de freinage en provenance du bus 30A. C'est le mode de fonctionnement normal.
[0071] En revanche, si pour une raison de dysfonctionnement de l'unité centrale 3 ou du logiciel implanté dans l'unité centrale 3, le signal de commande de freinage envoyé par le bus 30A était très inférieur au signal de commande de freinage provenant directement de façon analogique du capteur C2, ou C3, priorité peut être donnée au signal de commande en provenance du capteur C2 (respectivement C3) pour assurer la sécurité de fonctionnement en freinage du véhicule.
[0072] Avec trois capteurs, le système est même capable de réagir face à des défauts « non francs ». La détection d'un décalage éventuel entre capteurs est centralisée au niveau de l'unité centrale 3 qui dispose de sa propre mesure et de la mesure circulant sur bus CAN 30A de tous les modules électroniques de pilotage roues 23. L'unité centrale 3 assure un contrôle de cohérence des mesures en déterminant par un « vote majoritaire » quelles sont les mesures valides. En plus de la commande de freinage élaborée sur la base du capteur Cl, l'unité centrale 3 signale à chaque module électronique de pilotage de roue 23, par signal approprié sur le bus CAN 30A, si son propre capteur Cl est valide. Elle signale de plus si la mesure propre de chaque module électronique de pilotage de roue 23 est elle-même valide (ceux-ci ne faisant pas, de manière autonome, ce contrôle de cohérence). Si la mesure du capteur Cl directement associé à l'unité centrale 3 n'est pas valide, chaque module électronique de pilotage de roue 23 ignore la consigne
P10-2005-WO de freinage circulant sur le bus CAN 3OA pour appliquer la consigne (signal analogique) de son propre capteur C2 ou C3, si celui-ci est valide. Si la consigne interne du module électronique de pilotage de roue 23 n'est pas valide (la probabilité que cela survienne en même temps pour les deux capteurs étant considérée faible) alors la roue concernée ne freine pas.
[0073] Notons que seul le capteur Cl (premier groupe) est connecté à l'unité centrale 3 ; il sert, seul, au calcul de la consigne de freinage dans la situation normale. Le deuxième groupe (capteurs C2 et C3) est connecté aux modules électroniques de pilotage de roue 23 qui transmettent sur le bus CAN® 3OA leurs mesures issues des capteurs C2 et C3 à l'unité centrale 3. Soulignons que le premier groupe de capteurs (ici, le seul capteur Cl) est connecté physiquement à l'unité centrale 3. Il délivre un signal analogique à l'unité centrale 3. Soulignons encore que le(s) capteur(s) du deuxième groupe (ici, les capteurs C2 et C3) délivrent un signal analogique à chacun des modules électroniques de pilotage de roue 23 et que, en aval et via les modules électroniques de pilotage de roue 23, ils délivrent à l'unité centrale 3, cette fois indirectement, une information via une voie de communication de type informatique. Sur cette voie de communication de type informatique circulent des signaux digitaux et non plus analogiques. Les mesures du deuxième groupe de capteurs (capteurs C2 et C3) participent, dans l'unité centrale 3, au contrôle de cohérence, comme explicité ci-dessus, pour valider l'ensemble des mesures. Elles n'interviennent en revanche pas directement dans le calcul normal de la consigne de freinage.
[0074] On sait que la multiplication de matériel contribue, dans le cas d'une mise en œuvre judicieuse, à augmenter la sécurité de fonctionnement d'un système. C'est le principe de la redondance. Cependant, plus on augmente le nombre de matériels installés, plus on augmente la probabilité de panne. Par exemple, si pour assurer la redondance d'informations au niveau de l'unité centrale 3, on connecte l'ensemble des capteurs à celle-ci, la multiplication des lignes électriques physiques entre capteurs et unité centrale augmente le risque de panne. Or, observant que, dans le système de freinage traité ici, les modules électroniques de pilotage de roue 23 reçoivent de toute façon en entrée une information en provenance de capteurs et que, dans l'état de l'art, on implante de toutes façons une voie de communication de type informatique, c'est-à- dire par exemple un bus CAN® pour assurer le dialogue entre tous les sous-systèmes, grâce à l'invention, on utilise une voie de conversion analogique/digitale déjà existante dans les modules électroniques de pilotage de roue et on fait circuler sur le bus CAN déjà existant lui aussi une ou
P10-2005-WO des informations supplémentaires (l'information en provenance des capteurs du deuxième groupe) pour conférer une redondance au niveau de l'unité centrale 3. Ce faisant, on assure une redondance sans ajouter de matériel à cette seule fin, donc sans risquer de dégrader la fiabilité du système. De cette façon, on parvient à concilier une grande sécurité de fonctionnement grâce à une redondance provenant de l'exploitation de plusieurs capteurs, et une grande fiabilité en contenant le matériel utilisé (en particulier les connexions électriques physiques) au strict minimum.
[0075] On peut augmenter encore la sécurité par exemple en utilisant par exemple 4 capteurs dans le deuxième groupe, un capteur étant associé à une seule roue. Les considérations faites ci-dessus en cas de détection d'une panne franche sur le capteur C2 ou sur le capteur C3 (pleine capacité de freinage conservée grâce à la voie utilisant le capteur Cl, utilité d'alertes, voire de mesures de précaution appropriées) s'applique bien sûr à un mode de réalisation à quatre capteurs dans le deuxième groupe.
[0076] On voit que l'architecture proposée réalise une exploitation différente des signaux délivrés par chacun des capteurs Cl d'une part et C2 et C3 d'autre part. Le capteur Cl est associé à l'unité centrale 3 et permet de calculer un signal de freinage global de premier niveau. D'autre part, les signaux de commande délivrés par les capteurs C2 et C3 sont directement délivrés par voie analogique par des lignes appropriées aux modules électroniques de pilotage de roue 23
[0077] Si un module électronique de pilotage roue 23 détecte un défaut de communication sur le bus CAN 30A, ou si l'unité centrale 3 détecte un défaut du capteur Cl ou de son circuit de conditionnement, priorité peut être donnée au signal de commande en provenance du capteur C2, respectivement C3. De la sorte, la sécurité dans la commande du freinage est assurée même en cas de défaillance du bus 30A, ou d'un tronçon du bus, ou de l'une quelconque des lignes analogiques 300 ou 30F. Bien entendu, comme déjà évoqué ci-dessus dans une autre hypothèse, il convient d'activer une alerte pour informer le conducteur du véhicule d'une défaillance dans la redondance et de programmer différentes mesures appropriées comme par exemple interdire le redémarrage ultérieur du véhicule ou en limiter la vitesse.
[0078] En plus de tout ceci, on peut implanter une possibilité de créer un signal de freinage prédéterminé par une commande d'urgence au moyen par exemple d'un bouton d'urgence à la
P10-2005-WO disposition du conducteur. Ce type de commande de freinage est pris en compte par l'unité centrale 3, plus précisément par le logiciel implanté dans l'unité centrale 3, et est acheminé aux modules électroniques de commande 23 de chacune des machines électriques par le bus CAN 3OA. Ceci peut assurer une sécurité de fonctionnement au freinage même en cas de rupture de la pédale de frein. De même, ceci peut assurer une sécurité de fonctionnement au freinage en cas de rupture des trois capteurs ou de rupture de la fixation des trois capteurs de frein Cl, C2 et C3. Si seule la liaison mécanique de l'un des trois capteurs Cl ou C2 ou C3 ou l'un des capteurs est défaillant, bien entendu la sécurité de fonctionnement en freinage est assurée comme expliqué au paragraphe précédent. Mais dans ce cas, on peut par exemple autoriser la fin du trajet et, après arrêt du véhicule, interdire son redémarrage.
[0079] La figure 5 illustre un autre mode de réalisation des associations de capteurs et des alimentations basse tension. Le premier groupe comporte un premier capteur Cl connecté directement ou indirectement à l'une ou l'autre des première ou deuxième alimentation ou aux deux, le deuxième groupe comportant un deuxième capteur C2 et un troisième capteur C3. Chacun des deuxième et troisième capteurs C2 et C3 est associé, pour délivrer un signal de commande au ou aux module(s) électronique(s) de pilotage de roue 23 des deux sous-systèmes A et B, le deuxième capteur (C2) et le troisième capteur (C3) étant connectés directement ou indirectement à l'une des première ou deuxième alimentation ou les deux.
[0080] En variante de réalisation, si le capteur Cl est connecté directement ou indirectement à une seule des première ou deuxième alimentation, par exemple le tronçon 43A, alors au moins l'un des deuxième C2 ou troisième C3 capteurs doit être alimenté par une alimentation différente de celle du premier capteur Cl, par exemple le tronçon 43B.
[0081] La figure 6 illustre un troisième mode de réalisation des associations de capteurs et des alimentations basse tension. Cette fois, le premier groupe comporte un premier capteur Cl et un deuxième capteur C2 connectés directement ou indirectement à une l'une des première ou deuxième alimentation ou les deux, le deuxième groupe comportant un troisième capteur C3 associé pour délivrer un signal de commande au ou aux module(s) électronique(s) de pilotage de roue 23 des deux sous-systèmes A et B, le troisième capteur C3 étant alimentée par l'une des première ou deuxième alimentation ou par les deux.
P10-2005-WO [0082] Dans ce mode de réalisation, les capteurs Cl et C2 (premier groupe) sont connectés physiquement à l'unité centrale 3 et lui délivrent un signal analogique, alors que le capteur C3 (deuxième groupe) est connecté aux modules électroniques de pilotage de roue 23 qui transmettent sur le bus CAN® 3OA la mesure issue du capteur C3 l'unité centrale 3. Il s'agit donc d'une transmission indirecte via les modules électroniques de pilotage de roue 23, d'une information via une voie de communication de type informatique.
[0083] Si en variante du troisième mode de réalisation, l'unité centrale 3 est alimentée par une seule des première ou deuxième alimentation, par exemple par connexion au tronçon 43A, et si les trois capteurs Cl, C2 et C3 sont également alimentés par une seule des première ou deuxième alimentation, alors au moins un des capteurs Cl ou C2 du premier groupe doit être alimenté par la même alimentation que celle de l'unité centrale 3 alors que le capteur C3 du deuxième groupe doit être alimenté par une alimentation différente de celle de l'unité centrale 3, dans ce cas par connexion au tronçon 43B.
[0084] Enfin, signalons que de préférence la redondance matérielle qui vient d'être exposée est utilisée en combinaison avec une redondance logicielle, avantageusement à la fois pour les logiciels chargés dans l'unité centrale 3 et ceux chargés dans les modules électroniques de pilotage de roue 23. De la sorte, on atteint un haut degré de sécurité du système de freinage pour véhicule par voie totalement électrique.
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Claims

REVENDICATIONS
1. Système de freinage électrique d'un véhicule routier dont au moins une roue est reliée en rotation à au moins une machine électrique rotative, au moins un module électronique de pilotage de roue (23) pilotant la ou les machines électriques d'une même roue, comportant une unité centrale (3) assurant la gestion du déplacement du véhicule, ladite unité centrale contrôlant le ou les modules électroniques de pilotage de roue (23), comportant une commande de freinage à la disposition d'un conducteur, ladite commande étant reliée mécaniquement au moins à trois capteurs (Cl, C2, C3) délivrant un signal de commande du freinage du véhicule ayant une amplitude donnée représentative de la force totale de freinage souhaitée pour le véhicule, lesdits capteurs (Cl, C2, C3) étant répartis en un premier groupe (Cl) et un deuxième groupe (C2, C3), dans lequel le ou les capteur(s) (Cl) du premier groupe est (sont) connectés physiquement à l'unité centrale (3) et délivre(nt) son (leur) signal de commande analogique à ladite unité centrale (3) et le ou les capteur(s) du deuxième groupe
(C2, C3) délivre(nt) son (leur) signal de commande analogique au ou à chacun des modules électroniques de pilotage de roue (23), lesdits modules électroniques de pilotage de roue (23) délivrant l'information en provenance des capteurs du deuxième groupe à l'unité centrale (3) via une voie de communication de type informatique.
2. Système selon la revendication 1, comportant au moins deux sous-systèmes (A et B) chacun comportant au moins un module électronique de pilotage de roue (23), comportant un étage d'alimentation électrique basse tension pour alimenter des circuits électroniques de contrôle et de commande des éléments de puissance, ledit étage d'alimentation électrique basse tension comportant une première alimentation et au moins une deuxième alimentation, la première alimentation et la deuxième alimentation étant interconnectées par une ligne électrique (43) comportant un premier tronçon (43A) et un second tronçon (43B), lesdits premier et second tronçons étant reliés par un dispositif de séparation électrique (430) des deux tronçons, capable d'interrompre l'interconnexion sur commande, en cas de sous-tension ou de sur- intensité sur l'un d'entre eux, l'un (A) des sous-systèmes étant alimenté par le premier tronçon (43A) et l'autre (B) des sous-systèmes étant alimenté par le second tronçon (43B), le premier groupe comportant un premier capteur (Cl) connecté directement ou indirectement à l'une des première ou deuxième alimentation ou les deux, le deuxième groupe comportant un
P10-2005-WO deuxième capteur (C2) et un troisième capteur (C3), le deuxième capteur (C2) et l'un ou les module(s) électronique(s) de pilotage de roue (23) d'un (A) des sous-systèmes étant connectés directement ou indirectement à la première alimentation, le deuxième capteur (C2) délivrant un signal de commande à la ou aux module(s) électronique(s) de pilotage de roue (23) dudit sous-système (A), le troisième capteur (C3) et l'un ou les module(s) électronique(s) de pilotage de roue (23) de l'autre (B) des sous-systèmes étant connectés directement ou indirectement à la deuxième alimentation, le troisième capteur (C3) délivrant un signal de commande à la ou aux module(s) électronique(s) de pilotage de roue (23) dudit sous-système (B).
3. Système selon la revendication 1, comportant au moins deux sous-systèmes (A et B) chacun comportant au moins un module électronique de pilotage de roue (23), comportant un étage d'alimentation électrique basse tension pour alimenter des circuits électroniques de contrôle et de commande des éléments de puissance, ledit étage d'alimentation électrique basse tension comportant une première alimentation et au moins une deuxième alimentation, la première alimentation et la deuxième alimentation étant interconnectées par une ligne électrique (43) comportant un premier tronçon (43A) et un second tronçon (43B), lesdits premier et second tronçons étant reliés par un dispositif de séparation électrique (430) des deux tronçons, capable d'interrompre l'interconnexion sur commande, en cas de sous-tension ou de sur- intensité sur l'un d'entre eux, l'un (A) des sous-systèmes étant alimenté par le premier tronçon (43A) et l'autre (B) des sous-systèmes étant alimenté par le second tronçon (43B), le premier groupe comportant un premier capteur (Cl) connecté directement ou indirectement à l'une des première ou deuxième alimentation ou les deux, le deuxième groupe comportant un deuxième capteur (C2) et un troisième capteur (C3), chacun des deuxième et troisième capteurs (C2 et C3) délivrant un signal de commande à la ou aux module(s) électronique(s) de pilotage de roue (23) des deux sous-systèmes (A et B), le deuxième capteur (C2) et le troisième capteur (C3) étant connectés directement ou indirectement à l'une des première ou deuxième alimentation ou les deux.
4. Système selon la revendication 3 dans lequel le premier groupe comportant un premier capteur (Cl) est connecté directement ou indirectement à une seule des première ou deuxième alimentation, au moins l'un des deuxième (C2) ou troisième (C3) capteurs étant alimenté par une alimentation différente de celle du premier capteur (Cl).
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5. Système selon la revendication 1, comportant au moins deux sous-systèmes (A et B) chacun comportant au moins un module électronique de pilotage de roue (23), comportant un étage d'alimentation électrique basse tension pour alimenter des circuits électroniques de contrôle et de commande des éléments de puissance, ledit étage d'alimentation électrique basse tension comportant une première alimentation et au moins une deuxième alimentation, la première alimentation et la deuxième alimentation étant interconnectées par une ligne électrique (43) comportant un premier tronçon (43A) et un second tronçon (43B), lesdits premier et second tronçons étant reliés par un dispositif de séparation électrique (430) des deux tronçons, capable d'interrompre l'interconnexion sur commande, en cas de sous-tension ou de surintensité sur l'un d'entre eux, l'un (A) des sous-systèmes étant alimenté par le premier tronçon (43A) et l'autre (B) des sous-systèmes étant alimenté par le second tronçon (43B), le premier groupe comportant un premier capteur (Cl) et un deuxième capteur (C2) connectés directement ou indirectement à l'une des première ou deuxième alimentation ou les deux, le deuxième groupe comportant un troisième capteur (C3) associé pour délivrer un signal de commande au ou aux module(s) électronique(s) de pilotage de roue (23) des deux sous- systèmes (A et B), le ou les module(s) électronique(s) de pilotage de roue (23) des sous- systèmes étant connectés directement ou indirectement à la première ou à la deuxième alimentation ou aux deux.
6. Système selon la revendication 5 dans lequel l'unité centrale (3) est alimentée par une seule des première ou deuxième alimentation et les trois capteurs Cl, C2 et C3 sont également alimentés par une seule des première ou deuxième alimentation, au moins un des capteurs Cl ou C2 du premier groupe étant alimenté par la même alimentation que celle de l'unité centrale 3, le capteur C3 du deuxième groupe étant alimenté par une alimentation différente de celle de l'unité centrale 3.
7. Système selon la revendication 2 ou 3 ou 5, dans lequel le premier capteur (Cl) est alimenté en énergie électrique basse tension via l'unité centrale (3).
8. Système selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel ladite première alimentation est une batterie (42).
P10-2005-WO
9. Système selon l'une des revendications 2 à 8 comportant une ligne électrique centrale (40), dans lequel une deuxième alimentation est formée par un convertisseur de tension (41) branché à une ligne électrique centrale (40).
10. Système de freinage d'un véhicule selon l'une des revendications 2 à 9, pour un véhicule à quatre roues, chacune reliée en rotation à au moins une machine électrique rotative (2) qui lui est propre, dans lequel chacun desdits sous-systèmes comporte deux desdites roues.
11. Système de freinage d'un véhicule selon l'une des revendications 2 à 10 dans lequel chaque sous-système regroupe les roues du véhicule disposées en diagonale aux angles opposés du véhicule.
12. Système selon l'une des revendications 2 à 11, dans lequel ladite unité centrale (3) est alimentée à la fois par le premier tronçon et par le second tronçon via une paire de diodes isolant lesdits premier et second tronçons.
13. Système selon l'une des revendications 1 à 12 dans lequel l'unité centrale (3) comporte un programme assurant un contrôle de cohérence des mesures en déterminant par un « vote majoritaire » quelles sont les mesures valides.
P10-2005-WO
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