FR2756520A1 - BRAKING PROCESS FOR ELECTRIC VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE FREINAGE POUR- VEHICULE ELECTRIOUEBRAKING PROCESS FOR ELECTRIC VEHICLE
La présente invention concerne les véhicules électriques et, plus particulièrement dans de tels véhicules, un procédé de calcul et d'application d'un couple de freinage électrique du véhicule. Dans les véhicules électriques, il est connu d'utiliser un freinage du moteur électrique lorsque la pédale de frein est sollicitée, conjointement ou non à un freinage mécanique. Ce freinage électrique présente cependant l'inconvénient d'être relativement imprécis; en outre, la mise en oeuvre de ce freinage électrique nécessite un potentiomètre de mesure de la position de la pédale de frein. Le but de la présente invention est donc de mettre en oeuvre, dans un véhicule électrique, un procédé de freinage électrique qui ne présente pas les inconvénients des solutions actuellement connues et The present invention relates to electric vehicles and, more particularly in such vehicles, a method of calculating and applying an electric braking torque of the vehicle. In electric vehicles, it is known to use braking of the electric motor when the brake pedal is applied, together or not with mechanical braking. However, this electrical braking has the drawback of being relatively imprecise; in addition, the implementation of this electric braking requires a potentiometer for measuring the position of the brake pedal. The object of the present invention is therefore to implement, in an electric vehicle, an electric braking method which does not have the drawbacks of the solutions currently known and
succinctement exposées ci-dessus.succinctly set out above.
Ce but est donc de mettre en oeuvre un procédé de freinage électrique qui simule notamment un couple de freinage sensiblement équivalent au frein moteur, existant sur un véhicule thermique et dont l'absence sur les véhicules électriques paraît peu naturelle au This object is therefore to implement an electric braking method which in particular simulates a braking torque substantially equivalent to engine braking, existing on a thermal vehicle and the absence of which on electric vehicles seems unnatural to
conducteur d'un tel véhicule.driver of such a vehicle.
Ce but est atteint en introduisant un couple de freinage sur le moteur électrique du véhicule dont la valeur est fonction de la vitesse de déplacement du véhicule, de son accélération, de l'actionnement des pédales de frein et d'accélérateur et de l'activation d'un dispositif This object is achieved by introducing a braking torque on the electric motor of the vehicle, the value of which is a function of the speed of movement of the vehicle, of its acceleration, of the actuation of the brake and accelerator pedals and of the activation. of a device
d'antiblocage des roues.anti-lock braking system.
A cet effet, la présente invention propose un procédé de freinage pour un véhicule électrique comprenant: - un moteur électrique (10) dont l'arbre de sortie (19) est connecté mécaniquement aux roues motrices (13) du véhicule, - une batterie d'accumulateurs (14) pour alimenter le moteur électrique (10) en énergie électrique, - une pédale d'accélérateur (2) associée à un dispositif de mesure (1) de la position de ladite pédale pour fournir des signaux représentatifs de cette position, - une pédale de frein (3) associée à un dispositif de détection (4) de début de course de ladite pédale pour fournir un signal représentatif de ce début de course, - des moyens de mesure (21) de la vitesse de rotation des roues motrices (13) ou du moteur électrique (10) pour fournir la vitesse de déplacement (V_VE) du véhicule électrique, - un dispositif d'antiblocage (20) des roues, - un dispositif de commande (9) du moteur électrique (10) pour alimenter ledit moteur en énergie électrique en fonction de la position de la pédale d'accélérateur (2), de la pédale de frein (3) et de la vitesse de déplacement du véhicule (V_VE), caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes - détecter une position relevée (POSAC=1) de la pédale d'accélérateur (2), - détecter la valeur de l'indicateur de feu stop (INDSTOP), représentative de l'actionnement ou non de la pédale de frein (3), - mesurer la vitesse de déplacement (VVE) du véhicule et calculer la décélération (A_VE) du véhicule à partir de cette vitesse (VVE), - calculer une première composante CF1(V VE) de la valeur du couple de freinage CF, variant en sens inverse de la vitesse du véhicule (V_VE), - calculer une deuxième composante CF2(A_VE), proportionnelle à la décélération du véhicule, de la valeur du couple de freinage CF, o10 calculer selon que l'on détecte ou non un signal représentatif de l'actionnement de la pédale de frein, une valeur du couple de freinage CF égale à la somme CF(V_VE) + CFi(A_AE) ou à To this end, the present invention provides a braking method for an electric vehicle comprising: - an electric motor (10) whose output shaft (19) is mechanically connected to the drive wheels (13) of the vehicle, - a battery d accumulators (14) for supplying the electric motor (10) with electrical energy, - an accelerator pedal (2) associated with a device (1) for measuring the position of said pedal to supply signals representative of this position, - a brake pedal (3) associated with a device for detecting (4) the start of the travel of said pedal to provide a signal representative of this start of travel, - means for measuring (21) the speed of rotation of the wheels drive (13) or electric motor (10) to provide the speed of movement (V_VE) of the electric vehicle, - an anti-lock device (20) of the wheels, - a control device (9) of the electric motor (10) to supply said motor with energy electric motor as a function of the position of the accelerator pedal (2), the brake pedal (3) and the speed of movement of the vehicle (V_VE), characterized in that said method comprises the following steps - detecting a raised position (POSAC = 1) of the accelerator pedal (2), - detect the value of the brake light indicator (INDSTOP), representative of whether or not the brake pedal is actuated (3), - measure the speed of movement (VVE) of the vehicle and calculate the deceleration (A_VE) of the vehicle from this speed (VVE), - calculate a first component CF1 (V VE) of the value of the braking torque CF, varying in opposite directions of the vehicle speed (V_VE), - calculate a second component CF2 (A_VE), proportional to the deceleration of the vehicle, of the value of the braking torque CF, o10 calculate according to whether a signal representative of l is detected or not actuation of the brake pedal, a value of the torque of CF braking equal to the sum CF (V_VE) + CFi (A_AE) or to
CF(V_ VE),CF (V_ VE),
- modifier la valeur de consigne de couple du moteur électrique de cette valeur de freinage calculée CF de manière à obtenir un freinage. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la composante CFi(AVE) du couple de freinage est de la forme: - CFi(A VE)= CF1(AVE)= K.A VE tant que la valeur de la décélération reste supérieure à un premier seuil (A_MINI2), - CFi(A VE)= CF2(AVE)= K.A MINI2. {(A MINI3 - A_VE)/ (A_MINI3 AMINI2)}, tant que la valeur de la décélération reste comprise entre le premier seuil (AMINI2) et un deuxième seuil - modify the torque setpoint value of the electric motor by this calculated braking value CF so as to obtain braking. According to another characteristic of the present invention, the component CFi (AVE) of the braking torque is of the form: - CFi (A VE) = CF1 (AVE) = KA VE as long as the value of the deceleration remains greater than a first threshold (A_MINI2), - CFi (A VE) = CF2 (AVE) = KA MINI2. {(A MINI3 - A_VE) / (A_MINI3 AMINI2)}, as long as the value of the deceleration remains between the first threshold (AMINI2) and a second threshold
2s prédéterminé (A_MINI3).2s predetermined (A_MINI3).
Selon une autre caractéristique de la présente invention, la composante CF (V_VE) du couple de freinage est de la forme: - CF(V_VE)= a1 +b1.V_VE tant que la valeur de la vitesse (VVE) According to another characteristic of the present invention, the component CF (V_VE) of the braking torque is of the form: - CF (V_VE) = a1 + b1.V_VE as long as the value of the speed (VVE)
du véhicule reste supérieure à une valeur prédéterminée (V_MINI). of the vehicle remains greater than a predetermined value (V_MINI).
Selon une autre caractéristique de la présente invention, le coefficient K est According to another characteristic of the present invention, the coefficient K is
strictement positif.strictly positive.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, les coefficients al et bl sont respectivement strictement positif et négatif. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le couple de freinage est nul, lorsque l'une au moins des conditions suivantes est réalisée: détection de l'activation de l'antiblocage des roues, - vitesse (VVE) du véhicule inférieure à un seuil prédéterminé (V_MINI) correspondant à un quasi-arrêt du véhicule, - décélération (A_VE) du véhicule inférieure au deuxième seuil According to another characteristic of the present invention, the coefficients al and bl are strictly positive and negative respectively. According to another characteristic of the present invention, the braking torque is zero, when at least one of the following conditions is achieved: detection of the activation of the anti-lock braking, - vehicle speed (VVE) less than a predetermined threshold (V_MINI) corresponding to a virtual stop of the vehicle, - deceleration (A_VE) of the vehicle below the second threshold
(A_MINI3).(A_MINI3).
On comprendra mieux les buts, aspects et caractéristiques de la We will better understand the goals, aspects and characteristics of
présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode present invention, from the description given below of a mode
de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un véhicule électrique mettant en oeuvre le procédé de freinage selon l'invention, - la figure 2 est un diagramme qui permet de décrire le procédé de freinage selon l'invention, - la figure 3 est un diagramme montrant, en fonction de la vitesse du véhicule, les valeurs du couple de freinage électrique, dans une première zone de freinage, d'un véhicule électrique selon l'invention, et du couple de freinage correspondant au "frein moteur" of the invention, presented by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings, in which - FIG. 1 is a functional diagram of an electric vehicle implementing the braking method according to the invention, - Figure 2 is a diagram which describes the braking process according to the invention, - Figure 3 is a diagram showing, as a function of the vehicle speed, the values of the electric braking torque, in a first area of braking, of an electric vehicle according to the invention, and of the braking torque corresponding to the "engine brake"
d'un véhicule équivalent à moteur thermique. of an equivalent vehicle with thermal engine.
Un véhicule électrique comprend de manière classique - un moteur électrique 10 dont l'arbre de sortie 19 est connecté mécaniquement aux roues motrices 13 par un dispositif réducteur différentiel 12, - une batterie d'accumulateurs 14 pour stocker l'énergie électrique, - un dispositif de commande 9 du moteur électrique 10 pour alimenter ledit moteur en énergie électrique fournie par la batterie d'accumulateurs 14, une pédale d'accélérateur 2 associée à un dispositif de mesure 1 de la position de ladite pédale pour fournir des signaux représentatifs de cette position, - une pédale de frein 3 associée à un dispositif de détection de début de course 4 de ladite pédale pour fournir un signal représentatif de ce début de course, - des moyens de mesure 21 de la vitesse de rotation des roues motrices 13 ou du moteur électrique 10 pour fournir la vitesse de déplacement VVE du véhicule électrique, - un calculateur 15 pour calculer la valeur Ic du courant d'alimentation du moteur 10, valeur dite de consigne, qui est appliquée au dispositif de commande 9 pour lui permettre d'effecteur les commutations du courant de batterie vers le moteur électrique de s manière que ce dernier fournisse un couple correspondant à la An electric vehicle conventionally comprises - an electric motor 10, the output shaft 19 of which is mechanically connected to the drive wheels 13 by a differential reduction device 12, - a storage battery 14 for storing electrical energy, - a device 9 for controlling the electric motor 10 for supplying said motor with electric energy supplied by the storage battery 14, an accelerator pedal 2 associated with a device 1 for measuring the position of said pedal to supply signals representative of this position , - a brake pedal 3 associated with a device for detecting the start of travel 4 of said pedal to provide a signal representative of this start of travel, - means 21 for measuring the speed of rotation of the driving wheels 13 or of the engine electric 10 to supply the speed of movement VVE of the electric vehicle, a computer 15 to calculate the value Ic of the supply current tion of the motor 10, the so-called set value, which is applied to the control device 9 to enable it to effect the switching of the battery current to the electric motor so that the latter provides a torque corresponding to the
valeur de consigne Ic.setpoint Ic.
- un dispositif d'antiblocage 20 des roues motrices 13 relié par un - an anti-lock device 20 for the drive wheels 13 connected by a
conducteur 21 au calculateur 8.conductor 21 to the computer 8.
Le calculateur comprend à titre indicatif: - un dispositif de numérisation 6 des signaux fournis par les dispositifs 1 et 4 et par le capteur de vitesse 11 sur les conducteurs 16, 17 et 18, - un calculateur 8 proprement dit, et - un câble de liaison 7 entre le dispositif de numérisation 6 et le calculateur 8, Le calculateur 8 fournit la valeur du courant de consigne Ic sur le The computer includes as an indication: - a device 6 for digitizing the signals supplied by the devices 1 and 4 and by the speed sensor 11 on the conductors 16, 17 and 18, - a computer 8 proper, and - a cable link 7 between the digitizing device 6 and the computer 8, The computer 8 supplies the value of the setpoint current Ic on the
câble de liaison 21.connecting cable 21.
A la pédale de frein 3 et au dispositif de détection de début de course 4 de ladite pédale est associé un feu de stop 5 qui est alimenté par la With the brake pedal 3 and the start of stroke detection device 4 of the said pedal is associated a brake light 5 which is supplied by the
batterie 15 par l'intermédiaire des conducteurs 14. battery 15 via the conductors 14.
2s Le procédé de freinage selon l'invention est mis en oeuvre par le calculateur 8 à partir des signaux représentatifs des positions de la pédale d'accélérateur 2, d'un contact de début de course de la pédale de frein 3 activant le feu STOP 5, de l'activation du dispositif d'antiblocage 20 des roues, et des valeurs respectives de la vitesse 2s The braking method according to the invention is implemented by the computer 8 from signals representative of the positions of the accelerator pedal 2, from a start of travel contact of the brake pedal 3 activating the STOP light 5, activation of the anti-lock device 20 of the wheels, and the respective values of the speed
VVE et de l'accélération AVE instantanées du véhicule. Vehicle VVE and AVE acceleration.
L'organigramme de ce procédé est représenté sur la figure 2 et commence 30 par la mesure de la vitesse du véhicule VVE par un capteur 11 approprié ou par une estimation de cette dernière à l'aide d'un signal représentatif de la rotation du moteur de traction du véhicule. o10 L'accélération AVE du véhicule est calculée de manière connue en soi, à partir de l'information vitesse de déplacement VVE du véhicule; ces valeurs AVE et VVE correspondent respectivement The flow diagram of this method is represented in FIG. 2 and begins with the measurement of the speed of the vehicle VVE by an appropriate sensor 11 or by an estimation of the latter using a signal representative of the rotation of the engine. traction of the vehicle. o10 The vehicle AVE acceleration is calculated in a manner known per se, from the vehicle speed VVE information; these values AVE and VVE correspond respectively
à l'accélération et à la vitesse instantanées du véhicule. at the instantaneous acceleration and speed of the vehicle.
Le procédé de freinage selon l'invention distingue quatre zones de freinage électrique du véhicule: - la première zone correspond à un couple de freinage électrique appliqué dépendant de la seule vitesse du véhicule; dans cette zone, le couple de freinage électrique appliqué est, de manière préférentielle, calqué sur la valeur moyenne du couple de freinage due au frein moteur d'un véhicule thermique de puissance sensiblement équivalente. Les valeurs des paramètres a1 et b1 sont choisies en conséquence. On a représenté à la figure 3 un diagramme représentatif du couple de freinage électrique (courbe en pointillés) dans cette zone, ainsi que le couple de freinage (courbe en trait plein) correspondant au "frein moteur" du véhicule équipé d'un moteur thermique de puissance sensiblement équivalente associé à une boîte de vitesses à quatre rapports; rappelons que sur un véhicule à moteur thermique, le couple de freinage dû au frein moteur dépend à la fois du rapport enclenché et de la vitesse du véhicule. - la seconde zone correspond à un freinage mécanique pour une faible décélération et sans dérapage des roues motrices; - la troisième zone correspond à une transition entre un freinage de faible décélération à celui de forte décélération o le freinage électrique est supprimé pour des raisons de sécurité; le choix de la valeur AMINI2 délimite le passage entre les seconde et troisième zones. - la quatrième zone correspond à un couple de freinage électrique nul au-delà d'un seuil maximal de décélération A MINI3 dont la valeur The braking method according to the invention distinguishes four electric braking zones of the vehicle: - the first zone corresponds to an applied electric braking torque dependent on the vehicle speed alone; in this zone, the applied electric braking torque is preferably based on the average value of the braking torque due to the engine brake of a thermal vehicle of substantially equivalent power. The values of parameters a1 and b1 are chosen accordingly. There is shown in Figure 3 a representative diagram of the electric braking torque (dotted curve) in this area, as well as the braking torque (solid line curve) corresponding to the "engine brake" of the vehicle equipped with a heat engine of substantially equivalent power associated with a four-speed gearbox; remember that on a vehicle with an internal combustion engine, the braking torque due to the engine brake depends on both the gear engaged and the speed of the vehicle. - The second zone corresponds to mechanical braking for low deceleration and without skidding of the drive wheels; - The third zone corresponds to a transition between braking of low deceleration to that of strong deceleration o the electric braking is suppressed for safety reasons; the choice of the value AMINI2 delimits the passage between the second and third zones. - the fourth zone corresponds to a zero electric braking torque beyond a maximum deceleration threshold A MINI3 whose value
délimite la frontière entre les troisième et quatrième zones. delimits the border between the third and fourth zones.
Si le dispositif d'antiblocage des roues est activé, ce qui correspond à une réponse OUI à la question A_BLC=1 ? (losange 31), il n'y a pas de couple de freinage électrique à appliquer (rectangle 40). Si l'antiblocage n'est pas actionné, le STOP non allumé, ce qui correspond à une réponse OUI à la question du losange 32, et la pédale d'accélérateur non relevée ce qui correspond à une réponse NON à la question du losange 33, alors il n'y a pas de couple de If the anti-lock braking system is activated, which corresponds to a YES answer to the question A_BLC = 1? (diamond 31), there is no electrical braking torque to apply (rectangle 40). If the anti-lock is not activated, the STOP not lit, which corresponds to a YES response to the question of diamond 32, and the accelerator pedal not raised, which corresponds to a NO response to the question of diamond 33 , then there is no couple of
freinage électrique appliqué (rectangle 40). electric braking applied (rectangle 40).
Si la pédale d'accélérateur est relevée mais que la vitesse V VE du déplacement du véhicule est inférieure à une vitesse minimale VMINI (losange 34) alors il n'y a pas de couple de freinage électrique appliqué CF=0. Si la vitesse de déplacement du véhicule VVE est supérieure à la vitesse minimale V_MINI, alors la réponse est OUI à la question 34 et il faut calculer un couple de freinage électrique. De manière préférentielle, le couple de freinage choisi (rectangle 35) est un couple CF(V_VE) proportionnel à la vitesse V VE du véhicule. Selon l'invention le couple de freinage est de la forme: CF(VVE)= al+bl.V_VE, les valeurs de a1 et de b1 étant choisies If the accelerator pedal is raised but the speed V VE of the vehicle movement is less than a minimum speed VMINI (diamond 34) then there is no applied electric braking torque CF = 0. If the speed of movement of the vehicle VVE is greater than the minimum speed V_MINI, then the answer is YES to question 34 and an electric braking torque must be calculated. Preferably, the braking torque chosen (rectangle 35) is a torque CF (V_VE) proportional to the speed V VE of the vehicle. According to the invention the braking torque is of the form: CF (VVE) = al + bl.V_VE, the values of a1 and b1 being chosen
respectivement strictement négative et positive. strictly negative and positive respectively.
Si le STOP est allumé, le procédé selon l'invention prévoit trois cas possibles selon la valeur de l'accélération A_VE du véhicule par rapport à deux valeurs A_MINI2 et A_MINI3 qui correspondent respectivement à des seuils de décélération maximum et minimum prédéterminés. Lorsque la décélération A VE est supérieure au seuil maximum A_MINI2 (losange 36), le calculateur calcule (rectangle 37) une valeur du couple de freinage qui est la somme d'urr couple de freinage dépendant linéairement de la vitesse CF(V_VE) et d'un couple de freinage CFi(AVE) proportionnel à la décélération A_VE du véhicule. Selon l'invention, ce premier couple de freinage est la forme: If the STOP is on, the method according to the invention provides for three possible cases according to the value of the acceleration A_VE of the vehicle with respect to two values A_MINI2 and A_MINI3 which correspond respectively to predetermined maximum and minimum deceleration thresholds. When the deceleration A VE is greater than the maximum threshold A_MINI2 (diamond 36), the computer calculates (rectangle 37) a value of the braking torque which is the sum of the braking torque linearly dependent on the speed CF (V_VE) and d '' a braking torque CFi (AVE) proportional to the deceleration A_VE of the vehicle. According to the invention, this first braking torque is the form:
CF1(AVE) =K.A_VE avec K strictement positif. CF1 (AVE) = K.A_VE with K strictly positive.
Lorsque la décélération A VE du véhicule est inférieure à AMINI2 mais supérieure à A_MINI3 (losange 38), le calculateur calcule un second couple de freinage CF égal à la somme d'un couple de freinage électrique dépendant de la vitesse CF(V_VE) et d'un deuxième couple de freinage dépendant de la décélération CF2(A_VE). Selon l'invention, ce deuxième couple de freinage est la forme: When the vehicle A VE deceleration is less than AMINI2 but greater than A_MINI3 (diamond 38), the computer calculates a second braking torque CF equal to the sum of an electric braking torque depending on the speed CF (V_VE) and d 'a second braking torque depending on the deceleration CF2 (A_VE). According to the invention, this second braking torque is the form:
CF2(A_VE)=K.AMINI2.{(A_MINI3-A_VE) / (AMINI3 - CF2 (A_VE) = K.AMINI2. {(A_MINI3-A_VE) / (AMINI3 -
A MINI2)}A MINI2)}
Cette formulation permet d'obtenir une continuité de la valeur du couple de freinage entre la seconde et troisième zone de décélération. Le rectangle 41 indique la valeur du couple de consigne qui est appliquée et qui est la somme de la consigne du couple Cc en i5 l'absence de mise en oeuvre du procédé selon l'invention et de la This formulation makes it possible to obtain continuity in the value of the braking torque between the second and third deceleration zones. The rectangle 41 indicates the value of the setpoint torque which is applied and which is the sum of the setpoint of the torque Cc in i5 the absence of implementation of the method according to the invention and of the
valeur CF calculée selon ledit procédé. CF value calculated according to said method.
Le procédé de freinage selon l'invention présente donc l'avantage d'introduire un couple de freinage électrique variant continûment en fonction de la décélération; en outre, il permet au conducteur de retrouver la sensation du frein moteur qui lui est familière; il ne nécessite que l'utilisation d'un contact de fin de course, moins onéreux qu'un potentiomètre, pour les pédales de frein et d'accélérateur; le coût du véhicule en est réduit d'autant et sa The braking method according to the invention therefore has the advantage of introducing an electric braking torque varying continuously as a function of the deceleration; moreover, it allows the driver to rediscover the familiar feeling of the engine brake; it only requires the use of a limit switch, less expensive than a potentiometer, for the brake and accelerator pedals; the cost of the vehicle is reduced accordingly and its
fiabilité augmentée.increased reliability.
Le procédé de freinage présente de plus une totale compatibilité avec The braking process also has full compatibility with
les dispositifs d'antiblocage existants sur les véhicules électriques. the existing anti-lock devices on electric vehicles.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated which have been given only by way of
d'exemple.example.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described as well as their combinations if these are
effectuées suivant son esprit.carried out according to his spirit.
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