FR2856643A1 - Procede de freinage sans a-coup et dispositif associe - Google Patents
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Abstract
Procédé de freinage et dispositif associé pour arrêter sans à-coup un véhicule comportant un système de freinage découplé de l'actionnement d'une pédale de frein par un capteur de freinage sensible à l'enfoncement de la pédale de frein, un moyen d'estimation de la force de serrage et un moyen d'estimation de la vitesse. Le procédé comporte les étapes consistant à : comparer l'état instantané du véhicule avec un état d'entrée ; à l'instant initial où l'état instantané correspond à l'état d'entrée, acquérir la force de serrage en tant que force de serrage initiale ; et, à tout instant ultérieur, comparer l'état instantané du véhicule avec un état de sortie ; si l'état instantané est différent de l'état de sortie, calculer une force de serrage cible au moyen d'une fonction du temps décroissante à partir de la force de serrage initiale ; et, actionner le système de freinage pour appliquer la force de serrage cible. L'état d'entrée est défini par la réunion de conditions d'entrée de freinage, de vitesse etc. L'état de sortie est défini par l'une des conditions de sortie de freinage, de vitesse, etc.
Description
La présente invention est relative à un procédé de freinage d'un véhicule automobile comme une voiture, un camion ou l'équivalent. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de freinage permettant de freiner le véhicule jusqu'à l'arrêt complet sans que les passagers ne ressentent d'à-coups. La présente invention est également relative à un dispositif permettant la mise en u̇vre du procédé de freinage.
En se rapportant à la figure 1 des dessins placés en annexe, les courbes Ci, C2 et C3 représentent l'évolution de différentes grandeurs cinématiques, en fonction du temps (exprimé en secondes - s), au moment où un véhicule selon l'art antérieur vient à l'arrêt.
La courbe C3 représente la force de serrage, exprimée en centaine de newtons (10 N), appliquée par le système de freinage sur un des disques équipant l'une des roues du véhicule. La force de serrage est ici mesurée directement par un capteur de force de serrage piézoélectrique. En réponse à cette force de serrage extérieure au système dynamique constitué par la roue, la vitesse angulaire de rotation de la roue est modifiée. La mesure de la vitesse angulaire de rotation de la roue est obtenue au moyen d'un capteur à effet Hall, par exemple. La vitesse linéaire rapportée au point de contact de la roue avec le sol est obtenue à partir de la vitesse angulaire de rotation multipliée par le rayon de la roue.L'évolution de la vitesse linéaire d'une des roues du véhicule concomitante à l'application de la force de serrage est donnée en kilomètres par heure (km/h) par la courbe C2 de la figure 1. Il est à noter que la vitesse linéaire du point de contact d'une des roues du véhicule sur le sol constitue une bonne approximation de la vitesse du centre de masse du véhicule le long de l'axe longitudinal du véhicule (cet axe étant orienté positivement de l'arrière vers l'avant du véhicule). Enfin, la variation de la vitesse linéaire donne l'accélération du véhicule le long de l'axe longitudinal. La courbe Ci représente la décélération du véhicule exprimée en mètres par seconde carrée (m/s ). En cas de freinage, l'accélération est négative, et la décélération, qui est égale à l'accélération mais avec un signe opposée, est positive.L'accélération du véhicule peut par exemple être directement mesurée par un accéléromètre.
Le conducteur, souhaitant arrêter le véhicule selon l'art antérieur, freine en appuyant sur une pédale de frein équipant le véhicule. L'actionnement de la pédale de frein commande, soit directement (par exemple dans le cas d'une pédale de frein hydraulique) soit indirectement (dans le cas d'une pédale de frein qui n'est en fait qu'un capteur relayé par un système électronique de freinage), l'application d'une force de serrage sur les disques de frein équipant respectivement chacune des roues du véhicule. Dans le cas d'un freinage normal, par opposition à un freinage d'urgence, le conducteur conserve le pied sur la pédale de frein sans enfoncer davantage cette dernière. Il en résulte une force de serrage relativement constante.Au moment où le conducteur constate que le véhicule est presque à l'arrêt, le conducteur lève le pied de la pédale de frein de manière à réduire la force de serrage. La force de serrage appliquée par le système de freinage diminue alors progressivement. Après l'arrêt du véhicule (axe B sur la figure 1), le conducteur relâche totalement la pédale de frein et la force de serrage s'annule. A cet moment, d'autres moyens de freinage peuvent être mis en jeu comme par exemple un frein de parking maintenant le véhicule à l'arrêt. Il est à noter qu'une force de serrage de quelques newtons est encore appliquée correspondant au frottement résiduel des plaquettes de frein du système de freinage sur le disque de frein.
La force de serrage a pour effet de freiner le mouvement de rotation de la roue et donc la vitesse du véhicule. La courbe C2 représente cette diminution de la vitesse qui progressivement atteint la valeur de 0 km/h définissant l'arrêt du véhicule. La courbe de vitesse, qui est en fait ici la vitesse du point de contact de la roue sur le sol, présente des fluctuations autour de la valeur nulle. Celles-ci sont dues essentiellement à des effets de capteur.
De manière concomitante au freinage, la décélération diminue. Dans une première phase du freinage, le taux de variation de la décélération est faible et constant. En revanche, dans une deuxième phase du freinage, le taux de variation de l'accélération est important. Sur la figure 1, l'accélération du véhicule subit une rupture de pente approximativement à l'instant 5,13 s.
Tout au long du freinage, les passagers ressentent une force d'inertie proportionnelle mais opposée à l'accélération du véhicule par rapport au sol, c'est-à-dire proportionnelle à la décélération. Alors que pendant la première phase du freinage, cette force d'inertie est d'amplitude élevée mais relativement constante, l'amplitude de la force d'inertie diminue rapidement de manière importante pendant la deuxième phase du freinage. Cet à-coup final lors du freinage du véhicule est une expérience connue de tous. Lors d'un freinage ayant pour but l'arrêt du véhicule, les passagers sont soumis à des forces d'inertie qui varient dans le temps et ont pour conséquence de les secouer de l'avant vers l'arrière.
On remarquera, qu'après l'arrêt du véhicule, la caisse est animée d'oscillations faisant que la courbe Ci passe régulièrement en dessous et au-dessus de l'axe des abscisses.
L'invention a donc pour but, d'améliorer le confort des passagers d'un véhicule lors d'un freinage destiné à arrêter ledit véhicule.
Pour cela l'invention a pour objet un procédé de freinage pour arrêter sans à-coup le mouvement d'un véhicule automobile, ledit véhicule comportant un système de freinage apte à appliquer une force de serrage sur au moins un disque couplé à l'une des roues dudit véhicule, un moyen d'estimation de force de serrage apte à estimer la force de serrage instantanée appliquée par ledit système de freinage, un moyen d'estimation de vitesse apte à estimer la vitesse instantanée dudit véhicule, et un capteur de freinage sensible à l'enfoncement d'une pédale de frein actionnable par un conducteur dudit véhicule et émettant au moins un signal binaire dont l'état change lorsque ladite pédale est enfoncée, ledit capteur de freinage permettant de découpler l'actionnement dudit système de freinage de l' enfoncement de ladite pédale de frein,caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - comparer un état instantané dudit véhicule avec un état prédéfini dit d'entrée ; puis, à l'instant dit initial où ledit état instantané correspond audit état d'entrée, - acquérir la valeur de la force de serrage donnée par ledit moyen d'estimation de force de serrage en tant que force de serrage initiale ; et, à tout instant ultérieur audit instant initial, - comparer un état instantané dudit véhicule avec un état prédéfini dit de sortie ; et, si ledit état instantané est différent dudit état de sortie, - calculer une force de serrage cible au moyen d'une fonction du temps décroissante et passant, à l'instant initiale, par la valeur de ladite force de serrage initiale ;et, - actionner ledit système de freinage pour appliquer ladite force de serrage cible, ledit état d'entrée étant défini par la réunion d'une pluralité de conditions d'entrée comportant une condition d'entrée de freinage pour laquelle le signal émis par le capteur de freinage doit correspondre à l'état d'enfoncement de la pédale de frein, et une condition d'entrée de vitesse pour laquelle la vitesse donnée par ledit moyen d'estimation de vitesse doit être inférieure à une vitesse seuil prédéfinie, et ledit état de sortie étant défini par une condition parmi une pluralité de conditions de sortie comportant une condition de sortie de freinage pour laquelle le signal émis par le capteur de freinage doit correspondre à l'état de relâchement de la pédale de frein, et une condition de sortie de vitesse pour laquelle la vitesse doit être égale à zéro,signifiant que ledit véhicule est à l'arrêt.
Avantageusement, le procédé de freinage selon l'invention commence par vérifier que le véhicule se trouve bien dans un état d'entrée compatible avec un freinage d'arrêt normal du véhicule, par opposition à un arrêt d'urgence. Le procédé de freinage selon l'invention prend alors la main sur tout autre moyen de freinage et impose au système de freinage la force de serrage cible qu'il a calculée. Le procédé de freinage conserve la main sur le système de freinage tant que le véhicule ne se trouve pas dans un état de sortie incompatible avec un freinage d'arrêt normal. La valeur de la force de serrage cible est calculée par décroissance temporelle à partir de la force de serrage que doit appliquer le système de freinage au moment où le procédé de freinage selon l'invention prend la main.Par la suite, la force de serrage appliquée par le système de freinage diminue progressivement et la décélération du véhicule diminue uniformément. Les passagers ressentent une force d'inertie dont la valeur décroît progressivement et uniformément. Les passagers ne sont pas soumis à des à-coups. La contrepartie de ce freinage progressif est bien évidemment l'allongement de la distance de freinage du véhicule.
De préférence, le véhicule comporte un moyen d'estimation d'accélération apte à estimer l'accélération instantanée dudit véhicule, et en ce que ladite pluralité de conditions d'entrée comporte une condition d'entrée d'accélération pour laquelle l'accélération donnée par ledit moyen d'estimation de l'accélération doit se situer, en valeur absolue, dans un intervalle prédéfini dont la borne inférieure correspond à une accélération seuil inférieure et dont la borne supérieure correspond à une accélération seuil supérieure.
Avantageusement, une valeur d'accélération est utilisée pour définir l'état d'entrée. Le procédé de freinage selon l'invention ne rentrant pas en action lorsque l'accélération est trop faible pour gêner les passagers ou lorsque l'accélération est trop importante et qu'il s'agit d'un freinage d'arrêt d'urgence.
De préférence, le véhicule comporte un capteur d'inclinaison apte à mesurer un angle d'inclinaison instantané de l'axe longitudinal dudit véhicule par rapport à l'horizontale, et ladite pluralité de conditions d'entrée comporte une condition d'entrée d'inclinaison pour laquelle l'angle d'inclinaison mesuré par ledit capteur d'inclinaison doit être inférieur à un angle d'inclinaison seuil.
Avantageusement, une valeur d'angle d'inclinaison est utilisée pour définir l'état d'entrée. Le procédé de freinage selon l'invention ne prenant pas la main lorsque le véhicule est engagé sur une pente trop importante nécessitant un freinage adapté.
De préférence, le capteur de freinage est apte à émettre un signal en corrélation positive avec l'enfoncement de ladite pédale de frein, et en ce que ladite pluralité de conditions de sortie comporte une condition de sortie de variation du freinage pour laquelle le taux de variation du signal émis par ledit capteur de freinage doit être au-delà d'un taux de variation seuil prédéfini positif.
Dans le mode de réalisation actuellement préféré, la variation de l'enfoncement de la pédale de frein est prise en compte pour sortir du procédé de freinage selon l'invention. Si le conducteur appuie davantage sur la pédale de frein, c'est qu'il souhaite réduire la distance de freinage par rapport à ce qu'elle serait en laissant agir le procédé de freinage selon l'invention.
De préférence, la fonction utilisée lors de l'étape de calcul de la force de serrage cible est une fonction affine et décroissante du temps calculé depuis l'instant initial.
De préférence, la pente de ladite fonction affine est une constante prédéfinie négative.
Dans le mode de réalisation actuellement préféré, la force de serrage cible est calculée simplement au moyen d'une fonction affine du temps dont les paramètres sont prédéfinis.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en u̇vre du procédé de freinage ci-dessus dans un véhicule, comportant un système de freinage apte à appliquer une force de serrage sur au moins un disque couplé à l'une des roues du véhicule, un moyen d'estimation de force de serrage apte à estimer une force de serrage instantanée appliquée par ledit système de freinage, un moyen d'estimation de vitesse apte à estimer une vitesse instantanée du véhicule, et un capteur de freinage sensible à l'enfoncement d'une pédale de frein actionnable par un conducteur dudit véhicule et émettant au moins un signal binaire dont l'état change lorsque ladite pédale de frein est enfoncée, ledit capteur de freinage permettant de découpler le fonctionnement du système de freinage de l'actionnement de la pédale de frein, caractérisé en ce qu'il comporte :- au moins une mémoire ; - un contrôleur d'état d'entrée apte à tester la réunion d'une pluralité de conditions d'entrée et comportant : - un comparateur de condition d'entrée de freinage apte à comparer le signal émis par ledit capteur de freinage avec l'état d'enfoncement de la pédale de frein; et, - un comparateur de condition d'entrée de vitesse apte à comparer la vitesse donnée par ledit moyen d'estimation de vitesse avec une vitesse seuil prédéfinie lue dans ladite au moins une mémoire, à un instant où ladite pluralité de conditions d'entrée est réunie, la force de serrage estimée par ledit moyen d'estimation de force de serrage est mémorisée dans ladite au moins une mémoire en tant que force de serrage initiale, et ledit instant est mémorisée en tant qu'instant initial, et en ce qu'il comporte également :- un contrôleur d'état de sortie apte à tester la présence d'une condition parmi une pluralité de conditions de sortie et comportant : - un comparateur de condition de sortie de freinage apte à comparer le signal émis par ledit capteur de freinage avec l'état de relâchement de la pédale de frein ; et, - un comparateur de condition de sortie de vitesse apte à comparer la vitesse donnée par ledit moyen d'estimation de vitesse avec la valeur nulle ; - un moyen de calcul (108) de force de serrage apte à calculer une force de serrage, en tant que force de serrage cible, au moyen d'une fonction du temps décroissante et passant par la valeur de ladite force de serrage initiale, le temps étant évalué par référence audit instant initial ; et, - un moyen d'actionnement dudit système de freinage pour que ce dernier applique ladite force de serrage cible.
De préférence, le dispositif comporte un moyen d'estimation d'accélération apte à estimer une accélération instantanée dudit véhicule, et un comparateur de condition d'entrée d'accélération apte à comparer, en valeur absolue, ladite accélération estimée par ledit moyen d'estimation d'accélération avec une borne inférieure et une borne supérieure lues dans ladite au moins une mémoire.
De préférence, le dispositif comporte un capteur d'inclinaison apte à mesurer un angle d'inclinaison instantané de l'axe longitudinal dudit véhicule par rapport à l'horizontale, et un comparateur de condition d'entrée d'inclinaison apte à comparer ledit angle d'inclinaison avec un angle d'inclinaison seuil lu dans ladite au moins une mémoire.
De préférence, le capteur de freinage est apte à émettre un signal en corrélation positive avec l'enfoncement de ladite pédale de frein, et en ce que le dispositif comporte un comparateur de condition de sortie de variation de freinage apte à comparer le taux de variation du signal émis par ledit capteur de freinage avec un taux de variation seuil prédéfini positif lu dans ladite au moins une mémoire.
De préférence, la fonction du temps utilisée par le calculateur de force de serrage est une fonction affine et décroissante du temps évalué par référence audit instant initial.
De préférence, la pente de ladite fonction affine est une constante prédéfinie négative lue dans ladite au moins une mémoire.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.Sur ces dessins : - la figure 1 représente les courbes d'accélération, de vitesse et de force de serrage mesurées dans le cas d'un véhicule qui n'est pas équipé du dispositif selon l'invention, et les courbes d'accélération et de force de serrage théoriques dans le cas d'un véhicule équipé du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation du dispositif de freinage selon l'invention ; et, - la figure 3 est un organigramme d'un programme permettant au mode de réalisation de la figure 2 de réaliser le procédé de freinage selon l'invention.
Sur la figure 2 des dessins placés en annexe, un véhicule automobile 1 est représenté schématiquement en vue de dessus. Le véhicule 1 comporte deux roues avant 2a et 2b et deux roues arrière 2c et 2d. D'une manière générale, la description d'une pluralité de mécanismes identiques sera faite en décrivant, au singulier, un seul des mécanismes et en faisant suivre chaque élément constitutif du mécanisme décrit par les chiffres de référence relatifs aux parties correspondantes de chacun des mécanismes de la pluralité de mécanismes.
La roue 2a-d est équipée d'un étrier électromécanique 3a-3d. L'étrier électromécanique 3a-d est apte à exercer une force de serrage sur un disque solidaire de la roue 2a-d. Plus particulièrement, la force de serrage est obtenue par rapprochement mutuel de deux plaquettes de frein disposées de part et d'autre du disque. La force de serrage orthogonale au disque génère une force de freinage tangentielle au disque apte à réduire la vitesse angulaire de rotation du disque et donc de la roue 2a-d. L'étrier électromécanique 3a-d comporte un moteur électrique et un système de couplage permettant de transformer le mouvement de rotation de l'arbre de sortie du moteur électrique en un mouvement de translation d'un plaquette vers ou à l'écart de l'autre.Le moteur électrique de l'étrier électromécanique 3a-d est alimenté en puissance électrique au travers d'un onduleur 6a-d. Ce dernier ajuste les paramètres du courant électrique fourni par une batterie 4 via une ligne d'alimentation 5a-d avant d'alimenter le moteur électrique.
Le véhicule 1 comporte un contrôleur 20 embarqué. Le contrôleur 20 a au moins une mémoire et un processeur destiné à exécuter divers programmes stockés dans la mémoire. Le contrôleur 20 comporte également une série d'entrées, généralement indiquées par la lettre E, et une série de sorties S. Le contrôleur 20 est, en conséquence, muni, pour chacune des entrées E, de moyens d'acquisition de données aptes à lire le signal sur l'entrée correspondante et à écrire la valeur se rapportant au signal lu dans un espace mémoire prédéterminé. De manière similaire, pour chaque sortie S, le contrôleur 20 comporte des moyens d'émission aptes à lire des données dans un espace prédéterminé de la mémoire et à émettre un signal sur la sortie correspondante, en rapport avec la donnée lue.
Le véhicule 1 comporte une série de capteurs connectés en entrée du contrôleur 20.
Le véhicule 1 comporte un capteur de freinage 10 apte à émettre un signal en fonction de l'enfoncement d'une pédale de frein sur laquelle le conducteur du véhicule appuie lorsqu'il souhaite freiner. Le signal émis peut être un signal binaire basculant d'un état à l'autre en fonction de l'enfoncement ou du relâchement de la pédale de frein 10. Par exemple le signal prend la valeur 0 lorsque le conducteur n'appuie pas sur la pédale de frein, et la valeur 1 lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein. Cette valeur unité est donnée quel que soit le degré d'enfoncement de la pédale de frein. De préférence, le signal émis est proportionnel, ou plus généralement corrélé positivement, avec le degré d'enfoncement de la pédale de frein.
Le véhicule 1 comporte également quatre capteurs de vitesse de roue lla-d. Le capteur de vitesse de roue 11 a-d mesure la vitesse angulaire de rotation de la roue 2a-d. Par exemple, le capteur de vitesse de roue 11 a-d comporte une partie fixe montée sur la caisse du véhicule 1 et une partie mobile fixée sur la roue 2a-d. Le nombre de passage par unité de temps de la partie mobile en vis-à-vis de la partie fixe donne une mesure de la vitesse angulaire de la roue. Il est aisé de connaître la vitesse linéaire du point de contact de la roue sur le sol en multipliant la vitesse angulaire par le rayon de la roue 2a-d. Le contrôleur 20 exécute en temps réel un programme permettant au processeur de calculer la vitesse du véhicule 1, à partir des vitesses angulaires instantanées mesurées sur les différentes roues par les capteurs 11 a-d.Cette vitesse correspond à la vitesse du centre de masse du véhicule 1 le long de l'axe longitudinal A.
L'exécution d'un autre programme permet de calculer, en temps réel, l'accélération du véhicule 1 correspondant à l'accélération a du centre de masse du véhicule 1 le long de l'axe longitudinal A.
Par ailleurs, l'étrier électromécanique 3a-d comporte un capteur piézoélectrique 13a-d apte à mesurer la force de serrage réellement appliquée par l'étrier électromécanique 3a-d sur le disque de frein. Les différents capteurs de forces de serrage 13a-d sont connectés en entrée du contrôleur 20. D'autres moyens d'estimation de la force de serrage pourraient être envisagés sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
Enfin, dans le mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, le véhicule 1 est muni d'un capteur d'inclinaison 12 apte à mesurer un angle instantané d'inclinaison entre l'axe longitudinal A du véhicule 1 et l'horizontale.
Le contrôleur 20 a, entre autre, pour fonction d'exécuter des programmes en temps réel permettant de calculer la valeur de la force de serrage que chacun des étriers électromécaniques 3a-d doit appliquer. Par exemple, le contrôleur 20 exécute un programme d'antiblocage des roues (ABS). La valeur de la force de serrage calculée à chaque instant par le contrôleur 20 est dite force de serrage cible. Le contrôleur 20 émet, sur la sortie correspondante, un signal de commande en rapport avec la force de serrage cible en direction de l'onduleur 6a-d au travers du lien associé 7a-d. En réponse à ce signal de commande, l'onduleur 6ad actionne le moteur électrique de l'étrier électromécanique 3a-d pour que la force de serrage que ce dernier applique corresponde à la force de serrage cible.
Afin de réaliser un freinage sans à-coup pour le confort des passagers, le processeur du contrôler 20 exécute périodiquement un programme de freinage d'arrêt 100 stocké dans sa mémoire. La figure 3 représente, sous la forme d'un organigramme, le programme de freinage d'arrêt 100 selon le mode de réalisation actuellement préféré de l'invention.
L'exécution du programme de freinage d'arrêt 100 débute avec le calcul d'un certain nombre de conditions d'entrée dont la satisfaction simultanée i.e. la réunion simultanée, définit un état d'entrée autorisant le calcul par le programme de freinage 100 de la force de serrage cible appliquée au système de freinage.
Ainsi, une condition d'entrée de vitesse est testée à l'étape 101. La valeur de la vitesse v donnée par les moyens d'estimation de la vitesse du véhicule 1 doit être inférieure à une vitesse seuil vo, ici de 5 km/h, lus dans la mémoire du contrôleur 20. Cette condition permet de vérifier si le véhicule a une vitesse suffisamment faible pour initier une procédure de freinage menant à l'arrêt progressif du véhicule 1.
Si cette condition sur la vitesse est satisfaite, le programme passe à une étape 102 de test d'une condition de freinage. Afin de s'assurer que le freinage est souhaité par le conducteur, la valeur du signal provenant du capteur de freinage 10 est comparée à la valeur nulle.
Si le conducteur appuie sur la pédale de frein et que, par conséquent, cette condition de freinage est satisfaite, le programme passe à l'étape 103. La valeur de la décélération a donnée par un moyen d'estimation de l'accélération du véhicule 1 est comparée à une borne inférieure de décélération, ici 2 m/s , et à une borne supérieure de décélération, ici 8 m/s , lues à partir de la mémoire du contrôleur 20. Si la décélération est inférieure à la borne inférieure, c'est que la vitesse du véhicule est maintenue à une valeur faible mais constante. Ce régime de fonctionnement, dit "au ralenti", ne doit pas être confondu avec l'arrêt du véhicule. De plus, si la valeur de la décélération a est faible, la force d'inertie ressentie par les passagers l'est également.Dans ces conditions, il n'est pas nécessaire que le programme de freinage d'arrêt 100 prenne la main pour le calcul d'une force de freinage cible. D'autre part, si la décélération est supérieure à la borne supérieure, on se trouve dans un freinage d'urgence. La distance de freinage doit être minimisée par d'autres moyens de freinage que le programme de freinage d'arrêt 100 qui doit en conséquence ne pas prendre la main sur le système de freinage. La distance d'arrêt du véhicule est privilégiée. La sécurité des passagers est prise en compte avant leur confort.
Enfin, si la décélération du véhicule 1 se trouve dans cet intervalle de valeur, le programme 100 passe à l'étape de calcul 104, où la valeur de l'angle d'inclinaison a donnée par le capteur d'inclinaison 12 est comparée à un angle seuil alpha 0, de 5[deg] par exemple. La valeur de l'angle seuil prédéterminée est lue à partir d'un espace réservé de mémoire du contrôleur 20. Si l'inclinaison du véhicule est supérieure à l'angle d'inclinaison seuil, la force de serrage cible calculée par le programme de freinage d'arrêt 100 peut ne pas convenir pour arrêter le véhicule engagé dans une pente.
Lorsque l'une des conditions d'entrée n'est pas satisfaite, le processeur du contrôleur 20 sort de l'exécution du programme de freinage d'arrêt 100. Le processeur exécutera de nouveau le programme 100 à un instant ultérieur par exemple séparé de 0,01 secondes.
En revanche, si les différentes conditions d'entrée sont satisfaites simultanément, le programme de freinage 100 entre dans une routine de calcul de la force de serrage cible Fcible A l'étape 105, l'instant t, où toutes les conditions d'entrée sont satisfaites, est pris comme instant initial (t=0). A l'étape 106, toujours à cet instant initial, la force de serrage cible, calculée par un autre programme de freinage sur lequel le programme 100 prend la main, est prise comme valeur de force de serrage cible initiale Fo.
Le programme de freinage d'arrêt 100 entre alors dans une boucle temporelle 107. A tout instant t ultérieur à l'instant initial (t=0), le programme de freinage d'arrêt 100 calcule une valeur instantanée de la force de serrage cible Fcible (étape 108). La force de serrage cible est calculée au moyen d'une fonction affine décroissante du temps. La pente de cette fonction affine est une constante prédéfinie négative -K. La constante K est lue dans la mémoire du contrôleur 20. La valeur à l'origine (t=0) de cette fonction affine n'est autre que la force de serrage cible initiale Fo.
La valeur de la force de serrage cible Fcible ainsi calculée est écrite dans un espace mémoire prédéfini du contrôleur 20, et est transmise au système de freinage par des moyens par ailleurs connus.
A chaque fois que la boucle temporelle est effectuée, les étapes 109, 110 et 111 sont réalisées. Au cours de ces étapes, le programme de freinage d'arrêt 100 teste un certain nombre de conditions de sortie.
L'étape 109 consiste à tester une condition de sortie sur la valeur de la vitesse v du véhicule 1. Si la valeur de la vitesse v est nulle, cela signifie que le véhicule est à l'arrêt et qu'il n'est plus nécessaire d'exécuter le programme de freinage d'arrêt 100.
Dans le cas où le capteur de freinage 10 est un capteur émettant un signal proportionnel à l'enfoncement de la pédale de frein, l'étape 110 consiste à vérifier la variation du signal émis par ce capteur. Si l'enfoncement augmente, taux de variation positif, cela signifie que le conducteur appuie d'avantage sur la pédale de frein. Il souhaite, par exemple, un freinage plus important afin de réduire la distance de freinage du véhicule.Il est alors nécessaire de sortir de l'exécution du programme de freinage d'arrêt 100, et de laisser freiner le conducteur ou d'autres programmes de freinage exécutable par le contrôleur 20. La condition de sortie consiste par exemple à comparer la variation instantanée du signal provenant de la pédale de frein par rapport à un taux de variation prédéfini.
Enfin, l'étape 111 teste si le conducteur maintient une pression sur la pédale de frein. Le signal émis par le capteur de freinage 10 est comparé à la valeur nulle. En effet, dans un embouteillage par exemple, le conducteur est amené à accélérer de nouveau alors que, dans un premier temps, toutes les conditions étaient réunies pour arrêter le véhicule 1. Il faut alors sortir du programme de freinage d'arrêt 100 dont le but est d'arrêter le véhicule, ce qui n'est alors plus requis.
Tant que l'une au moins de ces conditions de sortie n'est pas satisfaite, le programme 100 reste dans la boucle temporelle 107 indexée par le paramètre temporel t. Le paramètre temporelle t est incrémenté d'un pas prédéterminé t, par exemple 0,01 s.
Les différents paramètres du programme de freinage d'arrêt 100 sont fixés par le constructeur du véhicule. Ils peuvent être choisis par calibration d'un des véhicules de la gamme, puis mémorisés dans des espaces prédéfinis de la mémoire du contrôleur 20 par exemple en fin de chaîne de fabrication du véhicule 1.
Sur la figure 1, on a indiqué la courbe théorique D3 de la force de serrage cible calculée par le programme de freinage d'arrêt 100, ainsi que la courbe théorique D1 de la décélération résultant de l'application de cette force de serrage calculée. Par courbe théorique, il faut entendre le résultat de simulations informatiques menées par la demanderesse. Et ceci par opposition aux courbes Ci, C2 et C3 qui sont le résultat de mesures sur bancs d'essai.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée à celui-ci et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
Le système de freinage a été décrit comme comportant des étriers électromécaniques. En variante, le système de freinage pourrait être constitué d'étriers hydrauliques ou d'un système mixte constitué d'étriers électromécaniques à l'avant du véhicule et d'étriers hydrauliques à l'arrière. La condition nécessaire repose dans le fait que la pédale de frein n'actionne pas directement le système de freinage. Il existe un moyen, comme un capteur de freinage, permettant de découpler l'actionnement de la pédale de frein de l'actionnement du système de freinage.
En variante, le dispositif peut comporter d'autres capteurs. En particulier, au lieu d'être calculée au moyen d'un programme exécuté par le contrôleur 20, comme ce qui a été dit plus haut, l'accélération du véhicule peut être mesurée au moyen d'un capteur, comme, par exemple, un accéléromètre.
D'autre grandeurs pourraient être prises en compte pour entrer dans ou sortir du programme de freinage d'arrêt 100 selon l'invention.
Enfin, la force de serrage cible calculée à l'étape 108 peut être une autre fonction du temps. Le choix d'une fonction affine simple est du aux capacités de calcul réduites des contrôleurs embarquées équipant actuellement les véhicules. En variante, la constante K pourrait être une fonction de paramètres cinématiques du véhicule tel que l'angle d'inclinaison. Plus l'angle d'inclinaison est élevé, plus la force de serrage cible est importante.
En se rapportant à la figure 1 des dessins placés en annexe, les courbes Ci, C2 et C3 représentent l'évolution de différentes grandeurs cinématiques, en fonction du temps (exprimé en secondes - s), au moment où un véhicule selon l'art antérieur vient à l'arrêt.
La courbe C3 représente la force de serrage, exprimée en centaine de newtons (10 N), appliquée par le système de freinage sur un des disques équipant l'une des roues du véhicule. La force de serrage est ici mesurée directement par un capteur de force de serrage piézoélectrique. En réponse à cette force de serrage extérieure au système dynamique constitué par la roue, la vitesse angulaire de rotation de la roue est modifiée. La mesure de la vitesse angulaire de rotation de la roue est obtenue au moyen d'un capteur à effet Hall, par exemple. La vitesse linéaire rapportée au point de contact de la roue avec le sol est obtenue à partir de la vitesse angulaire de rotation multipliée par le rayon de la roue.L'évolution de la vitesse linéaire d'une des roues du véhicule concomitante à l'application de la force de serrage est donnée en kilomètres par heure (km/h) par la courbe C2 de la figure 1. Il est à noter que la vitesse linéaire du point de contact d'une des roues du véhicule sur le sol constitue une bonne approximation de la vitesse du centre de masse du véhicule le long de l'axe longitudinal du véhicule (cet axe étant orienté positivement de l'arrière vers l'avant du véhicule). Enfin, la variation de la vitesse linéaire donne l'accélération du véhicule le long de l'axe longitudinal. La courbe Ci représente la décélération du véhicule exprimée en mètres par seconde carrée (m/s ). En cas de freinage, l'accélération est négative, et la décélération, qui est égale à l'accélération mais avec un signe opposée, est positive.L'accélération du véhicule peut par exemple être directement mesurée par un accéléromètre.
Le conducteur, souhaitant arrêter le véhicule selon l'art antérieur, freine en appuyant sur une pédale de frein équipant le véhicule. L'actionnement de la pédale de frein commande, soit directement (par exemple dans le cas d'une pédale de frein hydraulique) soit indirectement (dans le cas d'une pédale de frein qui n'est en fait qu'un capteur relayé par un système électronique de freinage), l'application d'une force de serrage sur les disques de frein équipant respectivement chacune des roues du véhicule. Dans le cas d'un freinage normal, par opposition à un freinage d'urgence, le conducteur conserve le pied sur la pédale de frein sans enfoncer davantage cette dernière. Il en résulte une force de serrage relativement constante.Au moment où le conducteur constate que le véhicule est presque à l'arrêt, le conducteur lève le pied de la pédale de frein de manière à réduire la force de serrage. La force de serrage appliquée par le système de freinage diminue alors progressivement. Après l'arrêt du véhicule (axe B sur la figure 1), le conducteur relâche totalement la pédale de frein et la force de serrage s'annule. A cet moment, d'autres moyens de freinage peuvent être mis en jeu comme par exemple un frein de parking maintenant le véhicule à l'arrêt. Il est à noter qu'une force de serrage de quelques newtons est encore appliquée correspondant au frottement résiduel des plaquettes de frein du système de freinage sur le disque de frein.
La force de serrage a pour effet de freiner le mouvement de rotation de la roue et donc la vitesse du véhicule. La courbe C2 représente cette diminution de la vitesse qui progressivement atteint la valeur de 0 km/h définissant l'arrêt du véhicule. La courbe de vitesse, qui est en fait ici la vitesse du point de contact de la roue sur le sol, présente des fluctuations autour de la valeur nulle. Celles-ci sont dues essentiellement à des effets de capteur.
De manière concomitante au freinage, la décélération diminue. Dans une première phase du freinage, le taux de variation de la décélération est faible et constant. En revanche, dans une deuxième phase du freinage, le taux de variation de l'accélération est important. Sur la figure 1, l'accélération du véhicule subit une rupture de pente approximativement à l'instant 5,13 s.
Tout au long du freinage, les passagers ressentent une force d'inertie proportionnelle mais opposée à l'accélération du véhicule par rapport au sol, c'est-à-dire proportionnelle à la décélération. Alors que pendant la première phase du freinage, cette force d'inertie est d'amplitude élevée mais relativement constante, l'amplitude de la force d'inertie diminue rapidement de manière importante pendant la deuxième phase du freinage. Cet à-coup final lors du freinage du véhicule est une expérience connue de tous. Lors d'un freinage ayant pour but l'arrêt du véhicule, les passagers sont soumis à des forces d'inertie qui varient dans le temps et ont pour conséquence de les secouer de l'avant vers l'arrière.
On remarquera, qu'après l'arrêt du véhicule, la caisse est animée d'oscillations faisant que la courbe Ci passe régulièrement en dessous et au-dessus de l'axe des abscisses.
L'invention a donc pour but, d'améliorer le confort des passagers d'un véhicule lors d'un freinage destiné à arrêter ledit véhicule.
Pour cela l'invention a pour objet un procédé de freinage pour arrêter sans à-coup le mouvement d'un véhicule automobile, ledit véhicule comportant un système de freinage apte à appliquer une force de serrage sur au moins un disque couplé à l'une des roues dudit véhicule, un moyen d'estimation de force de serrage apte à estimer la force de serrage instantanée appliquée par ledit système de freinage, un moyen d'estimation de vitesse apte à estimer la vitesse instantanée dudit véhicule, et un capteur de freinage sensible à l'enfoncement d'une pédale de frein actionnable par un conducteur dudit véhicule et émettant au moins un signal binaire dont l'état change lorsque ladite pédale est enfoncée, ledit capteur de freinage permettant de découpler l'actionnement dudit système de freinage de l' enfoncement de ladite pédale de frein,caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - comparer un état instantané dudit véhicule avec un état prédéfini dit d'entrée ; puis, à l'instant dit initial où ledit état instantané correspond audit état d'entrée, - acquérir la valeur de la force de serrage donnée par ledit moyen d'estimation de force de serrage en tant que force de serrage initiale ; et, à tout instant ultérieur audit instant initial, - comparer un état instantané dudit véhicule avec un état prédéfini dit de sortie ; et, si ledit état instantané est différent dudit état de sortie, - calculer une force de serrage cible au moyen d'une fonction du temps décroissante et passant, à l'instant initiale, par la valeur de ladite force de serrage initiale ;et, - actionner ledit système de freinage pour appliquer ladite force de serrage cible, ledit état d'entrée étant défini par la réunion d'une pluralité de conditions d'entrée comportant une condition d'entrée de freinage pour laquelle le signal émis par le capteur de freinage doit correspondre à l'état d'enfoncement de la pédale de frein, et une condition d'entrée de vitesse pour laquelle la vitesse donnée par ledit moyen d'estimation de vitesse doit être inférieure à une vitesse seuil prédéfinie, et ledit état de sortie étant défini par une condition parmi une pluralité de conditions de sortie comportant une condition de sortie de freinage pour laquelle le signal émis par le capteur de freinage doit correspondre à l'état de relâchement de la pédale de frein, et une condition de sortie de vitesse pour laquelle la vitesse doit être égale à zéro,signifiant que ledit véhicule est à l'arrêt.
Avantageusement, le procédé de freinage selon l'invention commence par vérifier que le véhicule se trouve bien dans un état d'entrée compatible avec un freinage d'arrêt normal du véhicule, par opposition à un arrêt d'urgence. Le procédé de freinage selon l'invention prend alors la main sur tout autre moyen de freinage et impose au système de freinage la force de serrage cible qu'il a calculée. Le procédé de freinage conserve la main sur le système de freinage tant que le véhicule ne se trouve pas dans un état de sortie incompatible avec un freinage d'arrêt normal. La valeur de la force de serrage cible est calculée par décroissance temporelle à partir de la force de serrage que doit appliquer le système de freinage au moment où le procédé de freinage selon l'invention prend la main.Par la suite, la force de serrage appliquée par le système de freinage diminue progressivement et la décélération du véhicule diminue uniformément. Les passagers ressentent une force d'inertie dont la valeur décroît progressivement et uniformément. Les passagers ne sont pas soumis à des à-coups. La contrepartie de ce freinage progressif est bien évidemment l'allongement de la distance de freinage du véhicule.
De préférence, le véhicule comporte un moyen d'estimation d'accélération apte à estimer l'accélération instantanée dudit véhicule, et en ce que ladite pluralité de conditions d'entrée comporte une condition d'entrée d'accélération pour laquelle l'accélération donnée par ledit moyen d'estimation de l'accélération doit se situer, en valeur absolue, dans un intervalle prédéfini dont la borne inférieure correspond à une accélération seuil inférieure et dont la borne supérieure correspond à une accélération seuil supérieure.
Avantageusement, une valeur d'accélération est utilisée pour définir l'état d'entrée. Le procédé de freinage selon l'invention ne rentrant pas en action lorsque l'accélération est trop faible pour gêner les passagers ou lorsque l'accélération est trop importante et qu'il s'agit d'un freinage d'arrêt d'urgence.
De préférence, le véhicule comporte un capteur d'inclinaison apte à mesurer un angle d'inclinaison instantané de l'axe longitudinal dudit véhicule par rapport à l'horizontale, et ladite pluralité de conditions d'entrée comporte une condition d'entrée d'inclinaison pour laquelle l'angle d'inclinaison mesuré par ledit capteur d'inclinaison doit être inférieur à un angle d'inclinaison seuil.
Avantageusement, une valeur d'angle d'inclinaison est utilisée pour définir l'état d'entrée. Le procédé de freinage selon l'invention ne prenant pas la main lorsque le véhicule est engagé sur une pente trop importante nécessitant un freinage adapté.
De préférence, le capteur de freinage est apte à émettre un signal en corrélation positive avec l'enfoncement de ladite pédale de frein, et en ce que ladite pluralité de conditions de sortie comporte une condition de sortie de variation du freinage pour laquelle le taux de variation du signal émis par ledit capteur de freinage doit être au-delà d'un taux de variation seuil prédéfini positif.
Dans le mode de réalisation actuellement préféré, la variation de l'enfoncement de la pédale de frein est prise en compte pour sortir du procédé de freinage selon l'invention. Si le conducteur appuie davantage sur la pédale de frein, c'est qu'il souhaite réduire la distance de freinage par rapport à ce qu'elle serait en laissant agir le procédé de freinage selon l'invention.
De préférence, la fonction utilisée lors de l'étape de calcul de la force de serrage cible est une fonction affine et décroissante du temps calculé depuis l'instant initial.
De préférence, la pente de ladite fonction affine est une constante prédéfinie négative.
Dans le mode de réalisation actuellement préféré, la force de serrage cible est calculée simplement au moyen d'une fonction affine du temps dont les paramètres sont prédéfinis.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en u̇vre du procédé de freinage ci-dessus dans un véhicule, comportant un système de freinage apte à appliquer une force de serrage sur au moins un disque couplé à l'une des roues du véhicule, un moyen d'estimation de force de serrage apte à estimer une force de serrage instantanée appliquée par ledit système de freinage, un moyen d'estimation de vitesse apte à estimer une vitesse instantanée du véhicule, et un capteur de freinage sensible à l'enfoncement d'une pédale de frein actionnable par un conducteur dudit véhicule et émettant au moins un signal binaire dont l'état change lorsque ladite pédale de frein est enfoncée, ledit capteur de freinage permettant de découpler le fonctionnement du système de freinage de l'actionnement de la pédale de frein, caractérisé en ce qu'il comporte :- au moins une mémoire ; - un contrôleur d'état d'entrée apte à tester la réunion d'une pluralité de conditions d'entrée et comportant : - un comparateur de condition d'entrée de freinage apte à comparer le signal émis par ledit capteur de freinage avec l'état d'enfoncement de la pédale de frein; et, - un comparateur de condition d'entrée de vitesse apte à comparer la vitesse donnée par ledit moyen d'estimation de vitesse avec une vitesse seuil prédéfinie lue dans ladite au moins une mémoire, à un instant où ladite pluralité de conditions d'entrée est réunie, la force de serrage estimée par ledit moyen d'estimation de force de serrage est mémorisée dans ladite au moins une mémoire en tant que force de serrage initiale, et ledit instant est mémorisée en tant qu'instant initial, et en ce qu'il comporte également :- un contrôleur d'état de sortie apte à tester la présence d'une condition parmi une pluralité de conditions de sortie et comportant : - un comparateur de condition de sortie de freinage apte à comparer le signal émis par ledit capteur de freinage avec l'état de relâchement de la pédale de frein ; et, - un comparateur de condition de sortie de vitesse apte à comparer la vitesse donnée par ledit moyen d'estimation de vitesse avec la valeur nulle ; - un moyen de calcul (108) de force de serrage apte à calculer une force de serrage, en tant que force de serrage cible, au moyen d'une fonction du temps décroissante et passant par la valeur de ladite force de serrage initiale, le temps étant évalué par référence audit instant initial ; et, - un moyen d'actionnement dudit système de freinage pour que ce dernier applique ladite force de serrage cible.
De préférence, le dispositif comporte un moyen d'estimation d'accélération apte à estimer une accélération instantanée dudit véhicule, et un comparateur de condition d'entrée d'accélération apte à comparer, en valeur absolue, ladite accélération estimée par ledit moyen d'estimation d'accélération avec une borne inférieure et une borne supérieure lues dans ladite au moins une mémoire.
De préférence, le dispositif comporte un capteur d'inclinaison apte à mesurer un angle d'inclinaison instantané de l'axe longitudinal dudit véhicule par rapport à l'horizontale, et un comparateur de condition d'entrée d'inclinaison apte à comparer ledit angle d'inclinaison avec un angle d'inclinaison seuil lu dans ladite au moins une mémoire.
De préférence, le capteur de freinage est apte à émettre un signal en corrélation positive avec l'enfoncement de ladite pédale de frein, et en ce que le dispositif comporte un comparateur de condition de sortie de variation de freinage apte à comparer le taux de variation du signal émis par ledit capteur de freinage avec un taux de variation seuil prédéfini positif lu dans ladite au moins une mémoire.
De préférence, la fonction du temps utilisée par le calculateur de force de serrage est une fonction affine et décroissante du temps évalué par référence audit instant initial.
De préférence, la pente de ladite fonction affine est une constante prédéfinie négative lue dans ladite au moins une mémoire.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.Sur ces dessins : - la figure 1 représente les courbes d'accélération, de vitesse et de force de serrage mesurées dans le cas d'un véhicule qui n'est pas équipé du dispositif selon l'invention, et les courbes d'accélération et de force de serrage théoriques dans le cas d'un véhicule équipé du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation du dispositif de freinage selon l'invention ; et, - la figure 3 est un organigramme d'un programme permettant au mode de réalisation de la figure 2 de réaliser le procédé de freinage selon l'invention.
Sur la figure 2 des dessins placés en annexe, un véhicule automobile 1 est représenté schématiquement en vue de dessus. Le véhicule 1 comporte deux roues avant 2a et 2b et deux roues arrière 2c et 2d. D'une manière générale, la description d'une pluralité de mécanismes identiques sera faite en décrivant, au singulier, un seul des mécanismes et en faisant suivre chaque élément constitutif du mécanisme décrit par les chiffres de référence relatifs aux parties correspondantes de chacun des mécanismes de la pluralité de mécanismes.
La roue 2a-d est équipée d'un étrier électromécanique 3a-3d. L'étrier électromécanique 3a-d est apte à exercer une force de serrage sur un disque solidaire de la roue 2a-d. Plus particulièrement, la force de serrage est obtenue par rapprochement mutuel de deux plaquettes de frein disposées de part et d'autre du disque. La force de serrage orthogonale au disque génère une force de freinage tangentielle au disque apte à réduire la vitesse angulaire de rotation du disque et donc de la roue 2a-d. L'étrier électromécanique 3a-d comporte un moteur électrique et un système de couplage permettant de transformer le mouvement de rotation de l'arbre de sortie du moteur électrique en un mouvement de translation d'un plaquette vers ou à l'écart de l'autre.Le moteur électrique de l'étrier électromécanique 3a-d est alimenté en puissance électrique au travers d'un onduleur 6a-d. Ce dernier ajuste les paramètres du courant électrique fourni par une batterie 4 via une ligne d'alimentation 5a-d avant d'alimenter le moteur électrique.
Le véhicule 1 comporte un contrôleur 20 embarqué. Le contrôleur 20 a au moins une mémoire et un processeur destiné à exécuter divers programmes stockés dans la mémoire. Le contrôleur 20 comporte également une série d'entrées, généralement indiquées par la lettre E, et une série de sorties S. Le contrôleur 20 est, en conséquence, muni, pour chacune des entrées E, de moyens d'acquisition de données aptes à lire le signal sur l'entrée correspondante et à écrire la valeur se rapportant au signal lu dans un espace mémoire prédéterminé. De manière similaire, pour chaque sortie S, le contrôleur 20 comporte des moyens d'émission aptes à lire des données dans un espace prédéterminé de la mémoire et à émettre un signal sur la sortie correspondante, en rapport avec la donnée lue.
Le véhicule 1 comporte une série de capteurs connectés en entrée du contrôleur 20.
Le véhicule 1 comporte un capteur de freinage 10 apte à émettre un signal en fonction de l'enfoncement d'une pédale de frein sur laquelle le conducteur du véhicule appuie lorsqu'il souhaite freiner. Le signal émis peut être un signal binaire basculant d'un état à l'autre en fonction de l'enfoncement ou du relâchement de la pédale de frein 10. Par exemple le signal prend la valeur 0 lorsque le conducteur n'appuie pas sur la pédale de frein, et la valeur 1 lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein. Cette valeur unité est donnée quel que soit le degré d'enfoncement de la pédale de frein. De préférence, le signal émis est proportionnel, ou plus généralement corrélé positivement, avec le degré d'enfoncement de la pédale de frein.
Le véhicule 1 comporte également quatre capteurs de vitesse de roue lla-d. Le capteur de vitesse de roue 11 a-d mesure la vitesse angulaire de rotation de la roue 2a-d. Par exemple, le capteur de vitesse de roue 11 a-d comporte une partie fixe montée sur la caisse du véhicule 1 et une partie mobile fixée sur la roue 2a-d. Le nombre de passage par unité de temps de la partie mobile en vis-à-vis de la partie fixe donne une mesure de la vitesse angulaire de la roue. Il est aisé de connaître la vitesse linéaire du point de contact de la roue sur le sol en multipliant la vitesse angulaire par le rayon de la roue 2a-d. Le contrôleur 20 exécute en temps réel un programme permettant au processeur de calculer la vitesse du véhicule 1, à partir des vitesses angulaires instantanées mesurées sur les différentes roues par les capteurs 11 a-d.Cette vitesse correspond à la vitesse du centre de masse du véhicule 1 le long de l'axe longitudinal A.
L'exécution d'un autre programme permet de calculer, en temps réel, l'accélération du véhicule 1 correspondant à l'accélération a du centre de masse du véhicule 1 le long de l'axe longitudinal A.
Par ailleurs, l'étrier électromécanique 3a-d comporte un capteur piézoélectrique 13a-d apte à mesurer la force de serrage réellement appliquée par l'étrier électromécanique 3a-d sur le disque de frein. Les différents capteurs de forces de serrage 13a-d sont connectés en entrée du contrôleur 20. D'autres moyens d'estimation de la force de serrage pourraient être envisagés sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
Enfin, dans le mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, le véhicule 1 est muni d'un capteur d'inclinaison 12 apte à mesurer un angle instantané d'inclinaison entre l'axe longitudinal A du véhicule 1 et l'horizontale.
Le contrôleur 20 a, entre autre, pour fonction d'exécuter des programmes en temps réel permettant de calculer la valeur de la force de serrage que chacun des étriers électromécaniques 3a-d doit appliquer. Par exemple, le contrôleur 20 exécute un programme d'antiblocage des roues (ABS). La valeur de la force de serrage calculée à chaque instant par le contrôleur 20 est dite force de serrage cible. Le contrôleur 20 émet, sur la sortie correspondante, un signal de commande en rapport avec la force de serrage cible en direction de l'onduleur 6a-d au travers du lien associé 7a-d. En réponse à ce signal de commande, l'onduleur 6ad actionne le moteur électrique de l'étrier électromécanique 3a-d pour que la force de serrage que ce dernier applique corresponde à la force de serrage cible.
Afin de réaliser un freinage sans à-coup pour le confort des passagers, le processeur du contrôler 20 exécute périodiquement un programme de freinage d'arrêt 100 stocké dans sa mémoire. La figure 3 représente, sous la forme d'un organigramme, le programme de freinage d'arrêt 100 selon le mode de réalisation actuellement préféré de l'invention.
L'exécution du programme de freinage d'arrêt 100 débute avec le calcul d'un certain nombre de conditions d'entrée dont la satisfaction simultanée i.e. la réunion simultanée, définit un état d'entrée autorisant le calcul par le programme de freinage 100 de la force de serrage cible appliquée au système de freinage.
Ainsi, une condition d'entrée de vitesse est testée à l'étape 101. La valeur de la vitesse v donnée par les moyens d'estimation de la vitesse du véhicule 1 doit être inférieure à une vitesse seuil vo, ici de 5 km/h, lus dans la mémoire du contrôleur 20. Cette condition permet de vérifier si le véhicule a une vitesse suffisamment faible pour initier une procédure de freinage menant à l'arrêt progressif du véhicule 1.
Si cette condition sur la vitesse est satisfaite, le programme passe à une étape 102 de test d'une condition de freinage. Afin de s'assurer que le freinage est souhaité par le conducteur, la valeur du signal provenant du capteur de freinage 10 est comparée à la valeur nulle.
Si le conducteur appuie sur la pédale de frein et que, par conséquent, cette condition de freinage est satisfaite, le programme passe à l'étape 103. La valeur de la décélération a donnée par un moyen d'estimation de l'accélération du véhicule 1 est comparée à une borne inférieure de décélération, ici 2 m/s , et à une borne supérieure de décélération, ici 8 m/s , lues à partir de la mémoire du contrôleur 20. Si la décélération est inférieure à la borne inférieure, c'est que la vitesse du véhicule est maintenue à une valeur faible mais constante. Ce régime de fonctionnement, dit "au ralenti", ne doit pas être confondu avec l'arrêt du véhicule. De plus, si la valeur de la décélération a est faible, la force d'inertie ressentie par les passagers l'est également.Dans ces conditions, il n'est pas nécessaire que le programme de freinage d'arrêt 100 prenne la main pour le calcul d'une force de freinage cible. D'autre part, si la décélération est supérieure à la borne supérieure, on se trouve dans un freinage d'urgence. La distance de freinage doit être minimisée par d'autres moyens de freinage que le programme de freinage d'arrêt 100 qui doit en conséquence ne pas prendre la main sur le système de freinage. La distance d'arrêt du véhicule est privilégiée. La sécurité des passagers est prise en compte avant leur confort.
Enfin, si la décélération du véhicule 1 se trouve dans cet intervalle de valeur, le programme 100 passe à l'étape de calcul 104, où la valeur de l'angle d'inclinaison a donnée par le capteur d'inclinaison 12 est comparée à un angle seuil alpha 0, de 5[deg] par exemple. La valeur de l'angle seuil prédéterminée est lue à partir d'un espace réservé de mémoire du contrôleur 20. Si l'inclinaison du véhicule est supérieure à l'angle d'inclinaison seuil, la force de serrage cible calculée par le programme de freinage d'arrêt 100 peut ne pas convenir pour arrêter le véhicule engagé dans une pente.
Lorsque l'une des conditions d'entrée n'est pas satisfaite, le processeur du contrôleur 20 sort de l'exécution du programme de freinage d'arrêt 100. Le processeur exécutera de nouveau le programme 100 à un instant ultérieur par exemple séparé de 0,01 secondes.
En revanche, si les différentes conditions d'entrée sont satisfaites simultanément, le programme de freinage 100 entre dans une routine de calcul de la force de serrage cible Fcible A l'étape 105, l'instant t, où toutes les conditions d'entrée sont satisfaites, est pris comme instant initial (t=0). A l'étape 106, toujours à cet instant initial, la force de serrage cible, calculée par un autre programme de freinage sur lequel le programme 100 prend la main, est prise comme valeur de force de serrage cible initiale Fo.
Le programme de freinage d'arrêt 100 entre alors dans une boucle temporelle 107. A tout instant t ultérieur à l'instant initial (t=0), le programme de freinage d'arrêt 100 calcule une valeur instantanée de la force de serrage cible Fcible (étape 108). La force de serrage cible est calculée au moyen d'une fonction affine décroissante du temps. La pente de cette fonction affine est une constante prédéfinie négative -K. La constante K est lue dans la mémoire du contrôleur 20. La valeur à l'origine (t=0) de cette fonction affine n'est autre que la force de serrage cible initiale Fo.
La valeur de la force de serrage cible Fcible ainsi calculée est écrite dans un espace mémoire prédéfini du contrôleur 20, et est transmise au système de freinage par des moyens par ailleurs connus.
A chaque fois que la boucle temporelle est effectuée, les étapes 109, 110 et 111 sont réalisées. Au cours de ces étapes, le programme de freinage d'arrêt 100 teste un certain nombre de conditions de sortie.
L'étape 109 consiste à tester une condition de sortie sur la valeur de la vitesse v du véhicule 1. Si la valeur de la vitesse v est nulle, cela signifie que le véhicule est à l'arrêt et qu'il n'est plus nécessaire d'exécuter le programme de freinage d'arrêt 100.
Dans le cas où le capteur de freinage 10 est un capteur émettant un signal proportionnel à l'enfoncement de la pédale de frein, l'étape 110 consiste à vérifier la variation du signal émis par ce capteur. Si l'enfoncement augmente, taux de variation positif, cela signifie que le conducteur appuie d'avantage sur la pédale de frein. Il souhaite, par exemple, un freinage plus important afin de réduire la distance de freinage du véhicule.Il est alors nécessaire de sortir de l'exécution du programme de freinage d'arrêt 100, et de laisser freiner le conducteur ou d'autres programmes de freinage exécutable par le contrôleur 20. La condition de sortie consiste par exemple à comparer la variation instantanée du signal provenant de la pédale de frein par rapport à un taux de variation prédéfini.
Enfin, l'étape 111 teste si le conducteur maintient une pression sur la pédale de frein. Le signal émis par le capteur de freinage 10 est comparé à la valeur nulle. En effet, dans un embouteillage par exemple, le conducteur est amené à accélérer de nouveau alors que, dans un premier temps, toutes les conditions étaient réunies pour arrêter le véhicule 1. Il faut alors sortir du programme de freinage d'arrêt 100 dont le but est d'arrêter le véhicule, ce qui n'est alors plus requis.
Tant que l'une au moins de ces conditions de sortie n'est pas satisfaite, le programme 100 reste dans la boucle temporelle 107 indexée par le paramètre temporel t. Le paramètre temporelle t est incrémenté d'un pas prédéterminé t, par exemple 0,01 s.
Les différents paramètres du programme de freinage d'arrêt 100 sont fixés par le constructeur du véhicule. Ils peuvent être choisis par calibration d'un des véhicules de la gamme, puis mémorisés dans des espaces prédéfinis de la mémoire du contrôleur 20 par exemple en fin de chaîne de fabrication du véhicule 1.
Sur la figure 1, on a indiqué la courbe théorique D3 de la force de serrage cible calculée par le programme de freinage d'arrêt 100, ainsi que la courbe théorique D1 de la décélération résultant de l'application de cette force de serrage calculée. Par courbe théorique, il faut entendre le résultat de simulations informatiques menées par la demanderesse. Et ceci par opposition aux courbes Ci, C2 et C3 qui sont le résultat de mesures sur bancs d'essai.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée à celui-ci et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
Le système de freinage a été décrit comme comportant des étriers électromécaniques. En variante, le système de freinage pourrait être constitué d'étriers hydrauliques ou d'un système mixte constitué d'étriers électromécaniques à l'avant du véhicule et d'étriers hydrauliques à l'arrière. La condition nécessaire repose dans le fait que la pédale de frein n'actionne pas directement le système de freinage. Il existe un moyen, comme un capteur de freinage, permettant de découpler l'actionnement de la pédale de frein de l'actionnement du système de freinage.
En variante, le dispositif peut comporter d'autres capteurs. En particulier, au lieu d'être calculée au moyen d'un programme exécuté par le contrôleur 20, comme ce qui a été dit plus haut, l'accélération du véhicule peut être mesurée au moyen d'un capteur, comme, par exemple, un accéléromètre.
D'autre grandeurs pourraient être prises en compte pour entrer dans ou sortir du programme de freinage d'arrêt 100 selon l'invention.
Enfin, la force de serrage cible calculée à l'étape 108 peut être une autre fonction du temps. Le choix d'une fonction affine simple est du aux capacités de calcul réduites des contrôleurs embarquées équipant actuellement les véhicules. En variante, la constante K pourrait être une fonction de paramètres cinématiques du véhicule tel que l'angle d'inclinaison. Plus l'angle d'inclinaison est élevé, plus la force de serrage cible est importante.
Claims (12)
1. Procédé de freinage pour arrêter sans à-coup le mouvement d'un véhicule automobile, ledit véhicule (1) comportant un système de freinage (3a-d) apte à appliquer une force de serrage sur au moins un disque couplé à l'une des roues (2a-d) dudit véhicule, un moyen d'estimation de force de serrage (13a-d; 20) apte à estimer la force de serrage instantanée appliquée par ledit système de freinage, un moyen d'estimation de vitesse (lla-d; 20) apte à estimer la vitesse instantanée dudit véhicule, et un capteur de freinage (10) sensible à l'enfoncement d'une pédale de frein actionnable par un conducteur dudit véhicule et émettant au moins un signal binaire dont l'état change lorsque ladite pédale est enfoncée, ledit capteur de freinage permettant de découpler l'actionnement dudit système de freinage de l'enfoncement de ladite pédale de frein, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à :
- comparer un état instantané dudit véhicule avec un état prédéfini dit d'entrée ; puis, à l'instant dit initial où ledit état instantané correspond audit état d'entrée,
- acquérir la valeur de la force de serrage (Fo) donnée par ledit moyen d'estimation de force de serrage en tant que force de serrage initiale ; et, à tout instant ultérieur audit instant initial,
- comparer un état instantané dudit véhicule avec un état prédéfini dit de sortie ; et, si ledit état instantané est différent dudit état de sortie,
- calculer (108) une force de serrage cible (Fcible) au moyen d'une fonction du temps décroissante et passant, à l'instant initiale, par la valeur de ladite force de serrage initiale ; et,
- actionner ledit système de freinage pour appliquer ladite force de serrage cible, ledit état d'entrée étant défini par la réunion d'une pluralité de conditions d'entrée comportant une condition d'entrée de freinage (102) pour laquelle le signal émis par le capteur de freinage doit correspondre à l'état d'enfoncement de la pédale de frein, et une condition d'entrée de vitesse (101) pour laquelle la vitesse (v) donnée par ledit moyen d'estimation de vitesse doit être inférieure à une vitesse seuil (vo) prédéfinie, et ledit état de sortie étant défini par une condition parmi une pluralité de conditions de sortie comportant une condition de sortie de freinage (111) pour laquelle le signal émis par le capteur de freinage doit correspondre à l'état de relâchement de la pédale de frein, et une condition de sortie de vitesse (109) pour laquelle la vitesse doit être égale à zéro, signifiant que ledit véhicule est à l'arrêt.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit véhicule (1) comporte un moyen d'estimation d'accélération apte à estimer l'accélération (a) instantanée dudit véhicule, et en ce que ladite pluralité de conditions d'entrée comporte une condition d'entrée d'accélération (103) pour laquelle l'accélération donnée par ledit moyen d'estimation de l'accélération doit se situer, en valeur absolue, dans un intervalle prédéfini dont la borne inférieure correspond à une accélération seuil inférieure et dont la borne supérieure correspond à une accélération seuil supérieure.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit véhicule (1) comporte un capteur d'inclinaison (12) apte à mesurer un angle d'inclinaison (a) instantané de l'axe longitudinal (A) dudit véhicule par rapport à l'horizontale, et en ce que ladite pluralité de conditions d'entrée comporte une condition d'entrée d'inclinaison (104) pour laquelle l'angle d'inclinaison mesuré par ledit capteur d'inclinaison doit être inférieur à un angle d'inclinaison seuil (ao).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit capteur de freinage (10) est apte à émettre un signal en corrélation positive avec l'enfoncement de ladite pédale de frein, et en ce que ladite pluralité de conditions de sortie comporte une condition de sortie de variation du freinage (110) pour laquelle le taux de variation du signal émis par ledit capteur de freinage doit être au-delà d'un taux de variation seuil prédéfini positif.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la fonction utilisée lors de l'étape de calcul (108) de la force de serrage cible (Fcible) est une fonction affine et décroissante du temps calculé depuis l'instant initial.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une pente de ladite fonction affine est une constante prédéfinie négative (-K).
7. Dispositif pour la mise en u̇vre du procédé de freinage selon l'une des revendications 1 à 6 dans un véhicule, comportant un système de freinage (3a-d) apte à appliquer une force de serrage sur au moins un disque couplé à l'une des roues (2a-d) du véhicule (1), un moyen d'estimation de force de serrage (13a-d) apte à estimer une force de serrage instantanée appliquée par ledit système de freinage, un moyen d'estimation de vitesse (lla-d) apte à estimer une vitesse instantanée (v) dudit véhicule, et un capteur de freinage (10) sensible à l'enfoncement d'une pédale de frein actionnable par un conducteur dudit véhicule et émettant au moins un signal binaire dont l'état change lorsque ladite pédale de frein est enfoncée, ledit capteur de freinage permettant de découpler le fonctionnement du système de freinage de l'actionnement de la pédale de frein, caractérisé en ce qu'il comporte :
- au moins une mémoire ;
- un contrôleur d'état d'entrée apte à tester la réunion d'une pluralité de conditions d'entrée et comportant :
- un comparateur de condition d'entrée de freinage (102) apte à comparer le signal émis par ledit capteur de freinage avec l'état d'enfoncement de la pédale de frein; et,
- un comparateur de condition d'entrée de vitesse (101) apte à comparer la vitesse donnée par ledit moyen d'estimation de vitesse avec une vitesse seuil (vo) prédéfinie lue dans ladite au moins une mémoire, à un instant où ladite pluralité de conditions d'entrée est réunie, la force de serrage estimée par ledit moyen d'estimation de force de serrage est mémorisée dans ladite au moins une mémoire en tant que force de serrage initiale (Fo), et ledit instant est mémorisée en tant qu'instant initial, et en ce qu'il comporte également :
- un contrôleur d'état de sortie apte à tester la présence d'une condition parmi une pluralité de conditions de sortie et comportant :
- un comparateur de condition de sortie de freinage (111) apte à comparer le signal émis par ledit capteur de freinage avec l'état de relâchement de la pédale de frein ; et,
- un comparateur de condition de sortie de vitesse (109) apte à comparer la vitesse donnée par ledit moyen d'estimation de vitesse avec la valeur nulle ;
- un moyen de calcul (108) de force de serrage apte à calculer une force de serrage, en tant que force de serrage cible (Fcible), au moyen d'une fonction du temps décroissante et passant par la valeur de ladite force de serrage initiale, le temps étant évalué par référence audit instant initial ; et,
- un moyen d'actionnement dudit système de freinage pour que ce dernier applique ladite force de serrage cible.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'estimation d'accélération apte à estimer une accélération instantanée (a) dudit véhicule (1), et un comparateur de condition d'entrée d'accélération (103) apte à comparer, en valeur absolue, ladite accélération estimée par ledit moyen d'estimation d'accélération avec une borne inférieure et une borne supérieure lues dans ladite au moins une mémoire.
9. Dispositif selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur d'inclinaison (12) apte à mesurer un angle d'inclinaison instantané (a) de l'axe longitudinal dudit véhicule (1) par rapport à l'horizontale, et un comparateur de condition d'entrée d'inclinaison apte à comparer ledit angle d'inclinaison avec un angle d'inclinaison seuil (alpha 0) lu dans ladite au moins une mémoire.
10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit capteur de freinage (10) est apte à émettre un signal en corrélation positive avec l'enfoncement de ladite pédale de frein, et en ce que le dispositif comporte un comparateur de condition de sortie de variation de freinage (110) apte à comparer le taux de variation du signal émis par ledit capteur de freinage avec un taux de variation seuil prédéfini positif lu dans ladite au moins une mémoire.
11. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que ladite fonction du temps utilisée par ledit calculateur (108) de force de serrage est une fonction affine et décroissante du temps évalué par référence audit instant initial.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pente de ladite fonction affine est une constante prédéfinie négative (-K) lue dans ladite au moins une mémoire.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US4760529A (en) * | 1983-09-21 | 1988-07-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Smooth stop control system |
| US20010033106A1 (en) * | 1997-07-29 | 2001-10-25 | Kenji Shirai | Electrically operated braking system having a device for operating electric motor of brake to obtain relationship between motor power and braking torque |
| DE10132834A1 (de) * | 2001-07-06 | 2003-01-16 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum Betätigen einer Radbremse |
-
2003
- 2003-06-25 FR FR0307650A patent/FR2856643B1/fr not_active Expired - Lifetime
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