La présente invention concerne un procédé de
gestion de l'état et du fonctionnement d'un véhicule automobile, ainsi que le système pour la mise en oeuvre de ce procédé.
On assiste actuellement à une automatisation croissante des véhicules automobiles dans le but d'augmenter la sécurité et le confort de ceux-ci.
Ainsi, des véhicules automobiles sont maintenant pourvus de freins de parking pouvant assurer le serrage 10 des roues de façon automatique si la vitesse du véhicule est pratiquement nulle suite à un freinage du véhicule pour l'amener à l'arrêt. Lors d'une utilisation en ville du véhicule, et également en utilisation en montagne, le système de freinage s'échauffe entre environ 2500C et 15 5000C. Si le système de freinage est du type à étriers des freins pour des freins à disque, les disques de frein se dilatent à de telles températures d'échauffement et le coefficient de frottement de la garniture de frein diminue. Lors d'un arrêt du véhicule avec serrage du 20 frein de parking ou de stationnement, une perte de couple de freinage dans les freins est constatée à cause de la dilatation des disques de frein pendant une période de temps de l'ordre de 15 à 20 minutes. Dans ces conditions, le serrage des freins à disques risquera de s'avérer 25 insuffisant lors du refroidissement.
Des dispositifs ont déjà été proposés pour résoudre ce problème de freinage lié à la dilatation des éléments de freinage du système de freinage, mais ces dispositifs connus sont très complexes et onéreux.
La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus des dispositifs connus.
A cet effet, l'invention propose un procédé de gestion de l'état et du fonctionnement d'un véhicule automobile comprenant un dispositif de freinage dynamique 35 et un dispositif de freinage statique qui comprend un ensemble motoréducteur électrique pouvant être commandé pour entraîner au moins un câble d'actionnement d'un frein de parking agissant sur les roues arrière du véhicule, et qui est caractérisé en ce qu'il consiste, lorsque le véhicule est immobilisé à l'arrêt par le dispositif de freinage statique, à transmettre 5 périodiquement à ce dispositif un ordre de commande de serrage des roues arrière, à contrôler le déplacement de chaque piston de frein à chaque ordre de commande et à arrêter la transmission des ordres de commande dès qu'un déplacement de chaque piston n'est plus détecté, de 10 manière à compenser une perte de couple de freinage à l'arrêt du véhicule résultant des dilatations thermiques des disques de frein après échauffement de ceux-ci.
Le procédé consiste à transmettre en tant qu'ordre de commande, un courant électrique au moteur de 15 l'ensemble motoréducteur du dispositif de freinage statique et de même valeur que celui transmis lors de l'arrêt du véhicule et à contrôler le déplacement de chaque piston de frein en détectant une rotation de l'arbre de sortie du réducteur de l'ensemble 20 motoréducteur.
Le procédé consiste également, avant de transmettre chaque ordre de commande du dispositif de freinage statique, à transmettre un ordre de commande de freinage au dispositif de freinage dynamique correspondant à une 25 pression de freinage hydraulique identique à la pression de freinage de maintien à l'arrêt du véhicule et à annuler progressivement cette pression de freinage hydraulique après transmission de l'ordre de commande du dispositif de freinage statique.
Chaque ordre de commande du dispositif de freinage statique est transmis environ toutes les dix minutes.
Le procédé consiste en outre à estimer la température des freins du dispositif de freinage dynamique par calcul d'énergie dissipée dans les disques 35 de frein à partir de la vitesse du véhicule et de la pression dans les freins, de manière à déterminer des coefficients de freinage qui peuvent être recalibrés lors du contrôle du déplacement des pistons de frein à l'arrêt du véhicule si le calcul de température prévoit un déplacement de piston d'une valeur différente de celle du déplacement de piston contrôlé à chaque ordre de commande 5 transmis au dispositif de freinage statique pour permettre au dispositif de freinage dynamique d'exercer avant chaque ordre de commande du dispositif de freinage statique une pression de freinage de maintien à l'arrêt du véhicule.
Le procédé consiste à établir un mode de calibrage du couple de freinage à la roue fonction de la pression de frein et/ou du couple de freinage à la roue fonction de l'effort de freinage exercé par le câble d'actionnement du frein de parking et tributaires du 15 coefficient de frottement des plaquettes de frein, en déterminant la valeur de ces couples, à chaque actionnement par le conducteur de la pédale de frein pendant que le véhicule roule, par calcul de la valeur de décélération du véhicule en fonction de la pression de 20 frein, et à utiliser la valeur calculée de chaque couple pour appliquer la pression de freinage de maintien à l'arrêt du véhicule, ce mode de calibrage pouvant être activé pour détecter des plaquettes de frein hors tolérance ou d'une fabrication non homologuée par le 25 constructeur du véhicule et pour une opération de maintenance en après vente du véhicule.
Lors d'une demande de maintien à l'arrêt du véhicule et que ce dernier commence à se déplacer lors de l'actionnement du dispositif de freinage statique ou 30 dynamique, le procédé consiste à commander l'un ou l'autre de ces dispositifs pour augmenter la consigne de freinage, puis à repasser en mode de calibrage des couples de freinage.
Le procédé consiste à transmettre des signaux de 35 commande des dispositifs de freinage statique et dynamique par deux circuits électriques de commande indépendants.
Ces signaux de commande peuvent évoluer entre + 2 volts et + 8 volts correspondant respectivement aux états logiques 0 et 1.
Le procédé consiste en outre à déterminer l'effort 5 de serrage dans le câble d'actionnement du frein de parking à partir de l'intensité du courant de commande du moteur électrique de l'ensemble motoréducteur du dispositif de freinage statique et du rendement connu du réducteur de cet ensemble.
L'invention propose également un système de gestion de l'état et du fonctionnement d'un véhicule automobile pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini précédemment, et qui est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de pilotage des dispositifs de freinage 15 statique et dynamique, recevant des informations de différents capteurs présents sur le véhicule, tels que notamment un capteur d'accélération ou de décélération du véhicule, un capteur de vitesse de déplacement du véhicule, un capteur de détermination de l'intensité du 20 courant de commande du moteur électrique du dispositif de freinage statique, un capteur de détection d'angle de rotation de l'arbre de sortie du réducteur, ainsi que des informations provenant des pédales d'accélérateur et de frein du véhicule, et apte à commander le dispositif de 25 freinage statique pour immobiliser à l'arrêt le véhicule dès que la vitesse de ce dernier est nulle, à transmettre périodiquement au dispositif de freinage statique un ordre de commande de serrage des freins des roues arrière, à contrôler le déplacement de chaque piston de 30 frein à chaque ordre de commande et à arrêter la transmission des ordres de commande du dispositif de freinage statique dès qu'un déplacement de chaque piston n'est plus détecté de manière à compenser une perte de couple de freinage à l'arrêt du véhicule résultant des 35 dilatations thermiques des disques de frein après échauffement de ceux-ci.
Le dispositif de freinage dynamique comprend une pompe électrohydraulique, au moins deux récepteurs de frein hydraulique, et des moyens de commande actionnant sélectivement la pompe pour alimenter en liquide de frein sous pression les récepteurs de frein hydraulique.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins 10 schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est un schéma illustrant des composants d'un véhicule automobile auquel peut 15 s'appliquer le procédé de l'invention; et - la figure 2 représente sous forme de schémablocs l'architecture du système de l'invention permettant de gérer l'état et le fonctionnement d'un véhicule automobile doté d'un dispositif de freinage dynamique et 20 d'un dispositif de freinage statique.
Le véhicule automobile tel que représenté en figure 1 est équipé d'un moteur 1 commandé par une pédale d'accélérateur 2.
Le moteur 1 développe un couple moteur K dont 25 l'intégralité ou dont une fraction k peut être transmis aux roues motrices 3 par l'intermédiaire d'un embrayage 4 et d'un système de transmission 5, l'embrayage 4 pouvant être constitué par un embrayage piloté de façon automatique par un signal S4.
Le procédé et le système de l'invention s'appliquent à un véhicule équipé d'un dispositif de freinage dynamique 6 et d'un dispositif de freinage statique 7, chacun de ces dispositifs pouvant être commandé par une source d'énergie indépendante de 35 l'énergie musculaire du conducteur.
De préférence, le dispositif de freinage dynamique 6 comprend une pompe électro-hydraulique 8 commandée par un signal S8 et susceptible d'alimenter en liquide de frein sous pression des récepteurs de frein hydraulique 9 à étriers pour disques de frein associés respectivement aux roues motrices avant 3 et aux roues arrière 10, les 5 liaisons de la pompe 8 aux récepteurs de frein hydraulique 9 et 13 associés aux roues motrices avant 3 et arrière 10 étant représentées en Ll et L2. Les électrovannes reliant la pompe 8 aux récepteurs 9 de frein hydraulique et formant un modulateur hydraulique 10 connu en soi ne sont pas représentées pour des raisons de simplicité.
Le dispositif de freinage statique 7 comprend un motoréducteur électrique 11 commandé par un signal Sil et pouvant entraîner au moins un câble 12 propre à actionner 15 un frein de parking 13 agissant sur les étriers 13 associés aux roues arrière 10 du véhicule.
Comme déjà expliqué précédemment, le système de freinage, à savoir les étriers de freins à disques, s'échauffe entre environ 2500C et 5000C lors d'une 20 utilisation en ville ou en montagne du véhicule de sorte que le système de freinage ne s'adaptera pas aux variations dimensionnelles liées à la dilatation des disques de frein et, lors d'une immobilisation à l'arrêt du véhicule par le dispositif de freinage statique 7 avec 25 serrage du frein de parking, une perte du couple de freinage dans les freins au cours du refroidissement des disques de frein se produira.
Pour résoudre ce problème, selon l'invention, le système de gestion de l'état et du fonctionnement du 30 véhicule comprend de manière générale, comme représenté en figure 2, une pluralité de capteurs Ci, C2,..., Cn qui sont embarqués sur le véhicule qui permettent de mesurer des variables pour intervenir dans la dynamique du fonctionnement du véhicule et d'estimer, par calcul, 35 d'autres variables non directement mesurées.
Dans le cas présent, les capteurs comprennent notamment un capteur d'accélération ou de décélération longitudinale du véhicule, un capteur de vitesse de déplacement du véhicule, un capteur de détermination de l'intensité du courant de commande du moteur électrique du motoréducteur 11 du dispositif de freinage statique 7, 5 un capteur de détection d'angle de rotation de l'arbre de sortie du réducteur du motoréducteur il, et autres capteurs.
Les différents capteurs Cl à Cn sont reliés par l'intermédiaire d'un bus de communication multiplexé du 10 type CAN à un circuit 14 d'adaptation des signaux de sortie de ces capteurs pouvant comprendre notamment des moyens de filtrage des signaux.
Le circuit d'adaptation 14 est relié à un dispositif de pilotage 15 auquel sont transmises les 15 différentes informations provenant des différents capteurs Cl à Cn et des informations représentatives de l'état de la pédale d'accélérateur 2 et de la pédale de frein (non représentée) du véhicule, de manière à déterminer à partir de ces informations l'état du 20 véhicule et à calculer les consignes de freinage qui seront transmises au dispositif de freinage dynamique 6 et/ou au dispositif de freinage statique 7.
Le dispositif de pilotage 15 comprend un module de supervision 16 à bloc électronique 17 dont les fonctions 25 sont notamment d'évaluer, à partir des capteurs Cl à Cn, la situation dynamique dans laquelle se trouve le véhicule, par exemple s'il roule sur du plat, en montée ou en descente, en sens de marche avant ou de marche arrière, d'estimer la vitesse du véhicule avec précision 30 à l'aide de capteurs de vitesse de rotation des roues de ce véhicule, et/ou d'estimer la pente sur laquelle se déplace le véhicule.
Le dispositif de pilotage 15 comprend également un contrôleur 18 dont le rôle est de déterminer l'état du 35 véhicule à partir des informations provenant du bloc 17 ou à partir des informations provenant des capteurs Cl à Cn par l'intermédiaire du circuit d'adaptation 14, et de calculer les consignes de freinage par le bloc de calcul 20 du dispositif de pilotage 15 et qui sont transmises au dispositif de freinage piloté ou dynamique 6 et au dispositif de freinage statique 7.
Lorsque le véhicule est maintenu à l'arrêt après avoir roulé en ville, par activation préalable du dispositif de freinage statique 7 sous la commande du dispositif de pilotage 15, ce dernier est programmé pour transmettre périodiquement au dispositif de freinage 10 statique 7 un ordre de commande de serrage des freins des roues arrière, contrôler le déplacement de chaque piston de frein à chaque ordre de commande et arrêter la transmission des ordres de commande dès qu'un déplacement de chaque piston n'est plus détecté, de manière à 15 compenser une perte de couple de freinage à l'arrêt du véhicule résultant des dilatations thermiques des disques de frein après échauffement de ceux-ci.
De préférence, le dispositif de pilotage 15 transmet, en tant qu'ordre de commande du dispositif de 20 freinage statique 7, un courant électrique au moteur du motoréducteur 11 et qui est de la même valeur que celui transmis lors de l'arrêt du véhicule, et est apte à contrôler le déplacement de chaque piston de frein en détectant une rotation de l'arbre de sortie du réducteur 25 du motoréducteur il à partir des informations provenant du capteur de détection d'angle de rotation de cet arbre.
Le capteur de détection d'une rotation de l'arbre de sortie du réducteur du motoréducteur 11 peut être du type à effet Hall fixe relativement à l'arbre de sortie 30 auquel est solidaire une partie tournante à aimant dont la rotation est ainsi détectée par le capteur à effet Hall.
On notera que le dispositif de pilotage 15, par son calculateur 20, peut calculer l'effort de serrage dans le 35 câble 12 d'actionnement du frein de parking en déterminant le couple en sortie du moteur électrique à partir de l'intensité du courant électrique du moteur du motoréducteur 11 et du rendement, connu, du réducteur de ce motoréducteur.
Avantageusement, chaque ordre de commande du dispositif de freinage statique 7 par le dispositif de 5 pilotage 15 est transmis environ toutes les dix minutes.
Ainsi, s'il est détecté un mouvement de rotation de l'arbre du motoréducteur 11, donc un déplacement de chaque piston de frein lors de la deuxième application du courant électrique de commande du dispositif de freinage 10 statique 7 au bout des dix minutes, une troisième application de ce courant est effectuée au bout de vingt minutes et ainsi de suite jusqu'à ne plus détecter de déplacement de pistons correspondant à un serrage de disque de frein compensant la diminution du coefficient 15 de frottement de plaquettes de frein de la dilatation de ces derniers suite à leur échauffement.
Le dispositif de pilotage 15 est également programmé pour transmettre, avant la transmission de chaque ordre de commande du dispositif de freinage 20 statique 7, un ordre de commande de freinage au dispositif de freinage dynamique 6 correspondant à une pression de freinage hydraulique identique à la pression de freinage de maintien à l'arrêt du véhicule et à annuler progressivement cette pression de freinage 25 hydraulique après transmission de l'ordre de commande du dispositif de freinage statique.
Le dispositif de pilotage 15 est également adapté à estimer la température des freins du dispositif de freinage dynamique 6 par calcul de l'énergie dissipée 30 dans les disques de frein à partir de la vitesse du véhicule déterminée par le capteur de vitesse de déplacement de ce dernier et de la pression dans les freins, de manière à déterminer des coefficients de freinage qui peuvent être recalibrés lors du contrôle du 35 déplacement des pistons de frein à l'arrêt du véhicule si le calcul de température prévoit un déplacement de piston d'une valeur différente, par exemple de 0,17 mm, de celle, par exemple de 0,21 mm, du déplacement de piston contrôlé à chaque ordre de commande de serrage des freins transmis au dispositif de freinage statique 7, pour permettre au dispositif de freinage dynamique 6 d'exercer 5 avant chaque ordre de commande du dispositif de freinage statique 7 une pression de freinage de maintien à l'arrêt du véhicule.
Dans le cas o le frein de parking assure le serrage des roues de façon automatique par commande du 10 dispositif de freinage statique 7, le dispositif de pilotage 15 est programmé pour établir un mode de calibrage du couple de freinage C/P à chaque roue fonction de la pression de frein et/ou du couple de freinage C/F fonction de l'effort de freinage exercé par 15 le câble d'actionnement 12 du frein de parking, en déterminant la valeur de chacun de ces couples tributaire du coefficient de frottement de plaquettes de frein à chaque actionnement par le conducteur de la pédale de frein pendant que le véhicule roule, par calcul de la 20 valeur de décélération du véhicule, après avoir retiré les résistances au roulement du véhicule et les forces aérodynamiques exercées sur celui-ci, fonction de la pression de frein, ce qui tient compte en plus de la masse du véhicule qui n'a pas à être mesurée. Le 25 dispositif de pilotage 15 utilise alors la valeur calculée de chaque couple pour appliquer la pression de freinage de maintien à l'arrêt du véhicule. Par conséquent, il est intéressant de calibrer la valeur des couples de freinage C/P et C/F en roulant et de les 30 utiliser pour le parking du véhicule. Ce mode de calibrage peut également être activé lors d'une opération de maintenance en après vente du véhicule afin d'améliorer la performance du système surtout dans le cas d'un utilisateur très calme qui ne fera pratiquement 35 jamais de freinage au-dessus de 1,5 m/s2, ce qui correspond pratiquement à la décélération naturelle du véhicule. Ce mode de calibrage peut également être activé pour détecter que des plaquettes de frein sont soit hors tolérance, soit d'une fabrication non homologuée par le constructeur du véhicule et ayant des performances inférieures aux pièces d'origine du véhicule.
Il est également possible, lors d'une demande du système de maintenir le véhicule immobile par actionnement du dispositif de freinage statique ou dynamique, que le véhicule commence à se déplacer lors de l'action de l'un ou l'autre de ces deux dispositifs. Dans 10 ces conditions, le dispositif de pilotage 15 commande l'un ou l'autre des dispositifs de freinage statique 7 ou dynamique 6 pour augmenter la consigne de freinage dès le début du déplacement du véhicule, puis faire repasser le système en mode de calibrage des couples de freinage C/P 15 et/ou C/F du fait qu'un disfonctionnement vient de se produire.
Les événements les plus redoutés qui peuvent se produire sur le système de l'invention sont: 1 - l'activation intempestive du dispositif de 20 freinage statique 7 pendant que le véhicule roule; 2 - la désactivation du frein de parking à l'arrêt du véhicule; 3 - la perte de couple en mode parking du véhicule et/ou 4 - la non activation du frein de stationnement ou de parking.
Les 2ème et 3ème événements susmentionnés peuvent se produire en l'absence du conducteur du véhicule, avec des conséquences très graves pour l'environnement du 30 véhicule. Par sécurité, le système comprend deux circuits électriques indépendants constituant deux chemins totalement indépendants par lesquels passeront respectivement les mêmes signaux de commande notamment du dispositif de freinage dynamique 6 et/ou du dispositif de 35 freinage statique 7, l'un de ces chemins étant constitué par le bus multiplexé du type CAN et l'autre chemin étant constitué par une liaison filaire LF reliant les capteurs Cl à Cn au circuit d'adaptation 14 à l'aide de connecteurs différents de ceux reliant les capteurs au circuit 14 par le bus multiplexé CN, le circuit d'adaptation 14 pouvant être également relié à un autre 5 dispositif de pilotage 15' identique au dispositif de pilotage 15 pour assurer une redondance encore plus complète des chemins de passage de ces signaux de commande. Ces signaux devront être testés en permanence.
Dans le but de garantir l'application des signaux 10 de commande et d'éviter des courts-circuits avec la masse ou le potentiel positif de la tension d'alimentation de + 12 volts (batterie) du véhicule, l'invention prévoit que l'ensemble des signaux de commande de sécurité évolue entre un potentiel de + 2 volts et un potentiel de + 8 15 volts correspondant respectivement aux valeurs logiques O et 1. Une telle commande permet de tester en permanence des ouvertures de circuits ou des courts-circuits avec la masse ou les alimentations.
Le système de l'invention permet de garantir une 20 sreté de fonctionnement des véhicules automobiles équipés de freins de stationnement électriques.