PROCEDE DE FREINAGE ELECTRIQUE ADDITIONNEL POUR VEHICULE TENANT COMPTE DE L'ETAT DE CHARGE D'UN STOCKEUR ELECTRIQUE La présente invention concerne un procédé de freinage électrique additionnel pour véhicules dans lequel un frein moteur additionnel est généré pour s'opposer à l'avancement du véhicule. L'invention a notamment pour but d'adapter ce frein moteur additionnel en fonction de l'état de charge et de santé d'un stockeur électrique du système de freinage récupératif. L'invention trouve une application avantageuse avec les véhicules hybrides mais elle pourrait également être mise en oeuvre avec les véhicules tout électriques. On connaît des véhicules hybrides ou tout électriques muni d'un système de freinage récupératif pour appliquer un couple de freinage récupératif aux roues. De manière générale, ce système de freinage comporte au moins un moteur électrique, un dispositif électrique communément dénommé variateur de vitesse ou onduleur et un stockeur électrique. Lors des phases de décélération ou de freinage, le moteur électrique fonctionne en mode générateur pour transmettre un couple de freinage aux roues, fournissant ainsi une prestation de freinage qui contribue à ralentir le véhicule, tout en permettant la recharge d'un stockeur électrique tel qu'une batterie conventionnelle à laquelle il est relié en transformant l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique. The present invention relates to an additional electric braking method for vehicles in which an additional engine brake is generated to oppose the vehicle's advance. . The invention particularly aims to adapt the additional engine brake as a function of the state of charge and health of an electrical storer of the regenerative braking system. The invention finds an advantageous application with hybrid vehicles but it could also be implemented with all-electric vehicles. Hybrid or all-electric vehicles equipped with a regenerative braking system are known for applying a regenerative braking torque to the wheels. In general, this braking system comprises at least one electric motor, an electrical device commonly referred to as a speed controller or inverter and an electrical storage unit. During the deceleration or braking phases, the electric motor operates in generator mode to transmit a braking torque to the wheels, thus providing a braking performance which contributes to slowing the vehicle, while allowing the recharging of an electric storage unit such as a conventional battery to which it is connected by transforming the kinetic energy of the vehicle into electrical energy.
Par ailleurs, le véhicule comporte également un système de freinage hydraulique qui permet d'appliquer un couple de freinage dissipatif aux roues au moyen de freins à disques ou à tambours qui appliquent un effort de friction sur un élément mobile tournant avec les roues. Le véhicule comporte en outre un système de contrôle de la chaîne de traction et de freinage qui permet de piloter la répartition entre le frein récupératif et le frein dissipatif. Lorsque le système de contrôle détecte une phase de décélération et de freinage, il demande l'application d'un couple de freinage récupératif aux roues. Lorsque le système de contrôle détecte que le stockeur électrique est dans un état de charge complet et qu'il n'est plus possible d'emmagasiner l'énergie correspondant aux décélérations du véhicule, le système de contrôle interrompt sa demande de freinage récupératif. Le système de freinage conventionnel doit alors assurer la décélération et le freinage du véhicule. L'inconvénient d'un tel fonctionnement est qu'il en résulte une usure plus rapide des éléments de frein du système de freinage hydraulique (plaquettes, disques, tambours), entraînant ainsi des risques en sûreté de fonctionnement et de qualité à l'usage. En outre, un tel processus de fonctionnement n'est pas très adapté dans le cas où le véhicule électrique ou hybride doté d'un stockeur électrique de faible capacité, subit une décélération prolongée, par exemple lors de la descente d'une route de montagne. L'invention propose un procédé de freinage électrique, simple à mettre en oeuvre, reposant sur une architecture matérielle freinage déjà existante et maîtrisée qui permet de résoudre les inconvénients précités en fournissant un frein moteur additionnel lors des phases de décélération et de freinage même lorsque le stockeur est dans l'impossibilité d'accepter une recharge électrique. Plus précisément, l'invention consiste à générer un couple de freinage électrique additionnel en faisant intervenir uniquement le moteur électrique et son variateur de vitesse, indépendamment du stockeur électrique. De ce fait, lorsque le système de contrôle de freinage détecte que le stockeur ne peut plus accepter de charge électrique, ou lorsqu'il n'est pas opportun de le charger plus qu'il n'est, ou encore lorsque le stockeur est défaillant, le variateur de vitesse qui relie le moteur électrique au stockeur actionne ses commutateurs de telle sorte que la machine électrique n'échange plus d'énergie électrique avec le stockeur. En même temps, le moteur électrique est mis en court-circuit de manière temporaire ou intermittente par l'action de son variateur de vitesse, générant ainsi une force résistante qui s'oppose à l'avancement du véhicule. De cette façon, ce frein moteur additionnel contribue au freinage du véhicule. In addition, the vehicle also comprises a hydraulic braking system which makes it possible to apply a dissipative braking torque to the wheels by means of disk or drum brakes which apply a friction force to a mobile element rotating with the wheels. The vehicle further comprises a control system of the traction and braking system which controls the distribution between the regenerative brake and the dissipative brake. When the control system detects a deceleration and braking phase, it requests the application of a regenerative braking torque to the wheels. When the control system detects that the electric storage is in a full state of charge and it is no longer possible to store the energy corresponding to the decelerations of the vehicle, the control system interrupts its request for regenerative braking. The conventional braking system must then ensure the deceleration and braking of the vehicle. The disadvantage of such an operation is that it results in faster wear of the braking elements of the hydraulic braking system (pads, discs, drums), thus leading to safety and quality of use risks in use. . In addition, such an operating process is not very suitable in the case where the electric or hybrid vehicle with a low capacity electric storage, undergoes a prolonged deceleration, for example during the descent of a mountain road . The invention proposes a method of electric braking, simple to implement, based on an already existing and mastered hardware braking architecture which makes it possible to solve the aforementioned drawbacks by providing additional motor braking during the deceleration and braking phases even when the storer is unable to accept electric charging. More precisely, the invention consists in generating an additional electrical braking torque by involving only the electric motor and its variable speed drive, independently of the electrical storer. Therefore, when the brake control system detects that the storer can no longer accept an electric charge, or when it is not appropriate to load it more than it is, or when the storer is defective , the variable speed drive that connects the electric motor to the storer actuates its switches so that the electric machine no longer exchanges electrical energy with the storer. At the same time, the electric motor is short-circuited temporarily or intermittently by the action of its speed variator, thus generating a resistant force which opposes the advancement of the vehicle. In this way, this additional engine brake contributes to the braking of the vehicle.
L'invention concerne donc un procédé de freinage électrique pour un véhicule, notamment un véhicule automobile hybride, équipé d'une chaîne de traction comprenant au moins un moteur électrique relié à un stockeur électrique par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse. Selon l'invention, ledit procédé utilise le variateur de vitesse pour mettre le moteur électrique dans un état de court-circuit ou de court-circuit partiel pour générer un frein moteur additionnel lorsqu'au moins un paramètre de l'état du stockeur électrique indique qu'il est dans un état ne permettant plus d'accepter de charge électrique. Ledit paramètre est choisi parmi : l'état de charge du stockeur électrique, l'état de santé du stockeur électrique, la capacité du stockeur électrique combinée à une situation de fonctionnement du véhicule. Une situation de fonctionnement du véhicule peut correspondre par exemple à la durée d'une phase de freinage du véhicule. Selon une réalisation de l'invention, ledit variateur de vitesse est un onduleur comprenant un ensemble de commutateurs électriques, lesdits commutateurs reliant respectivement la borne négative et la borne positive du stockeur électrique aux fils de phase du moteur électrique. Ledit variateur de vitesse active lesdits commutateurs associés de façon à réaliser un court-circuit entre au moins deux des fils de phases du moteur électrique pour générer le frein moteur additionnel. De préférence, ledit moteur est un moteur triphasé et ledit variateur de vitesse comporte six commutateurs, trois commutateurs reliant la borne négative du stockeur aux fils de phases du moteur électrique et trois autres reliant la borne positive aux fils de phases du moteur électrique. The invention therefore relates to an electric braking method for a vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, equipped with a traction chain comprising at least one electric motor connected to an electrical storage unit via a variable speed drive. According to the invention, said method uses the variable speed drive to put the electric motor in a state of short circuit or partial short circuit to generate an additional motor brake when at least one parameter of the state of the electrical storer indicates that he is in a state that no longer allows him to accept an electric charge. Said parameter is chosen from: the state of charge of the electric storage unit, the state of health of the electric storage unit, the capacity of the electric storage unit combined with a situation of operation of the vehicle. A vehicle operating situation may correspond for example to the duration of a braking phase of the vehicle. According to an embodiment of the invention, said variable speed drive is an inverter comprising a set of electrical switches, said switches respectively connecting the negative terminal and the positive terminal of the electrical storage unit to the phase wires of the electric motor. Said variable speed drive activates said associated switches so as to make a short circuit between at least two of the phase wires of the electric motor to generate the additional engine brake. Preferably, said motor is a three-phase motor and said variable speed drive comprises six switches, three switches connecting the negative terminal of the storage unit to the phase wires of the electric motor and three others connecting the positive terminal to the phase wires of the electric motor.
Selon une mise en oeuvre du procédé de l'invention, pour générer le frein moteur additionnel, le variateur de vitesse active lesdits commutateurs associés de sorte que les trois commutateurs reliant à la borne négative du stockeur soient fermés et les trois commutateurs reliant à la borne positive du stockeur soient ouverts. According to an implementation of the method of the invention, to generate the additional motor brake, the variable speed drive activates said associated switches so that the three switches connecting to the negative terminal of the storage unit are closed and the three switches connecting to the terminal positive of the storer are open.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, le variateur de vitesse peut actionner ses commutateurs de façon à réaliser un court-circuit temporaire ou intermittent. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen de l'unique figure qui l'accompagne. Cette figure n'est donnée qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elle montre une représentation schématique d'un système de freinage récupératif permettant de mettre en oeuvre le procédé de freinage électrique additionnel selon l'invention. According to one embodiment of the invention, the variable speed drive can actuate its switches so as to achieve a temporary or intermittent short circuit. The invention will be better understood on reading the following description and examining the single figure that accompanies it. This figure is given for illustrative purposes only but not limiting of the invention. It shows a schematic representation of a regenerative braking system for implementing the additional electric braking method according to the invention.
La Figure 1 montre schématiquement l'architecture d'un système de freinage récupératif existant dans un véhicule tout électrique ou hybride mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. Le système de freinage récupératif comporte un moteur électrique 3 relié à un stockeur électrique 1 par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse 2. Ce moteur électrique 3 est également relié aux roues du véhicule par l'intermédiaire d'un ensemble différentiel (non représenté). Le moteur électrique 3 transmet aux roues un couple de freinage récupératif lorsqu'il fonctionne en mode générateur pour recharger le stockeur électrique 1 et que son arbre est entraîné par les roues. Cette phase de recharge se produit lors d'une décélération ou d'un freinage. Le moteur électrique 3 peut être un moteur synchrone ou asynchrone triphasé et le variateur 2 est un onduleur de tension triphasé. L'invention peut être mise en oeuvre avec des stockeurs électriques tels que par exemple des batteries conventionnelles. Figure 1 shows schematically the architecture of a regenerative braking system existing in an all-electric or hybrid vehicle implementing the method according to the invention. The regenerative braking system comprises an electric motor 3 connected to an electrical storage unit 1 via a variable speed drive 2. This electric motor 3 is also connected to the vehicle wheels via a differential assembly (no represent). The electric motor 3 transmits to the wheels a regenerative braking torque when it operates in generator mode to recharge the electric storage unit 1 and that its shaft is driven by the wheels. This charging phase occurs during deceleration or braking. The electric motor 3 can be a three-phase synchronous or asynchronous motor and the drive 2 is a three-phase voltage inverter. The invention can be implemented with electrical storage units such as for example conventional batteries.
Dans l'exemple illustré sur la Figure 1, l'onduleur 2 comprend six commutateurs électriques, chacun d'eux étant constitué d'un transistor et d'une diode antiparallèle. Trois des six commutateurs, appelés les commutateurs "'Iow side" reliant la borne négative du stockeur aux fils de phase du moteur électrique et les trois autres, appelés les commutateurs "high side" reliant la borne positive du stockeur aux fils de phase du moteur électrique. Un système de contrôle de freinage (non représenté) commande le couple de freinage récupératif appliqué par le moteur électrique aux roues. En particulier, ce système de contrôle de freinage reçoit des informations reflétant l'état du stockeur électrique. Ainsi lors d'une phase de décélération ou de freinage, lorsque les informations reçues par le système de contrôle de freinage indiquent que l'état de charge du stockeur ne lui permet plus d'accepter de charge électrique, ou qu'il n'est pas opportun de le charger plus qu'il n'est, ou encore lorsque le stockeur est défaillant, il interrompt l'application du couple de freinage récupératif. Il envoie une commande au variateur de vitesse 2 pour actionner ses commutateurs 4 de façon à opérer un court-circuit entre au moins deux des fils de phase du moteur électrique 3. Le moteur électrique oppose alors à l'avancement du véhicule une force résistante, qui contribue au freinage du véhicule. La puissance correspondante est alors dissipée par effet Joule dans la machine électrique. Selon une mise en oeuvre particulière de l'invention, dans le cas où le variateur 2 comporte six commutateurs 4, lorsque le stockeur est dans un état qui ne lui permet pas d'accepter de charge électrique, le variateur de vitesse 2 active alors lesdits commutateurs 4 associés de sorte que trois commutateurs reliant la borne négative du stockeur 1 aux fils de phase du stockeur soient fermés et les trois autres commutateurs reliant la borne positive du stockeur au fils de phase du stockeur 1 soient ouverts. La machine électrique n'échange alors plus d'énergie électrique avec le stockeur, en revanche, les trois fils de phase du moteur électrique se retrouvent au même potentiel. Le moteur électrique est de ce fait en court-circuit, générant ainsi une force résistante qui s'oppose à l'avancement du véhicule. De cette façon, le procédé de l'invention permet au véhicule de disposer d'un frein moteur additionnel indépendamment du stockeur électrique. Ce frein moteur additionnel permet de moins solliciter les éléments de frein du système de freinage hydraulique lorsque le moteur électrique ne peut plus assurer le freinage récupératif. Un tel procédé est particulièrement utile dans le cas où un véhicule électrique ou hybride, doté d'un stockeur électrique de faible capacité, dans une situation de fonctionnement du véhicule dans laquelle il subit une décélération prolongée, par exemple lors de la descente d'une route de montagne. En outre, le fait de disposer d'un frein moteur additionnel permet de mieux gérer la gestion de stockage d'énergie électrique du stockeur électrique pour éviter une dégradation de sa performance. On décrit maintenant la mise en oeuvre du procédé de freinage électrique additionnel de l'invention dans le cadre du freinage d'un véhicule tout électrique ou hybride qui comporte un système de freinage récupératif et un système de freinage dissipatif. L'architecture du système de freinage récupératif est tel que décrit ci-dessus, comprenant au moins un moteur électrique, un stockeur électrique et un variateur agencé entre le moteur et le stockeur. En outre le véhicule comporte un système de contrôle de freinage qui 35 commande les deux systèmes, et notamment la répartition entre le frein récupératif et le frein dissipatif. Le système de freinage récupératif permet d'appliquer un couple de freinage par l'action du moteur électrique aux roues. Le système de freinage dissipatif permet d'appliquer un couple de freinage aux roues par l'action d'un appui du conducteur sur la pédale de frein. Pendant le roulage du véhicule, lorsque le système de contrôle de freinage détecte le début d'une phase de décélération ou de freinage, il effectue une analyse de l'état du stockeur sur la possibilité d'application d'un couple de freinage récupératif aux roues. Cette analyse s'appuie sur l'état de charge du stockeur, la capacité de charge du stockeur, ou l'état de santé du stockeur estimé à partir de l'historique de recharge. Si à l'issue de cette analyse, les informations récoltées indiquent que le moteur électrique ne permet plus d'assurer les prestations de freinage, le système de contrôle de freinage envoie alors une consigne au système de freinage récupératif pour déclencher le procédé de freinage électrique additionnel tel que décrit ci-dessus dans lequel on génère un frein moteur additionnel qui constitue une contribution au freinage du véhicule. Bien entendu, l'application de ce freinage électrique additionnel est maintenue tant que l'appui sur la pédale de frein par le conducteur est détecté. Si le freinage est stoppé, le frein moteur additionnel est également supprimé. In the example illustrated in FIG. 1, the inverter 2 comprises six electrical switches, each consisting of a transistor and an antiparallel diode. Three of the six switches, called the "Iow side" switches connecting the negative terminal of the storer to the phase wires of the electric motor and the other three, called the "high side" switches connecting the positive terminal of the storer to the phase wires of the motor electric. A brake control system (not shown) controls the regenerative braking torque applied by the electric motor to the wheels. In particular, this braking control system receives information reflecting the state of the electrical storage. Thus during a deceleration or braking phase, when the information received by the braking control system indicates that the state of charge of the storer no longer allows him to accept an electric charge, or that he is it is not advisable to load it more than it is, or when the storer fails, he interrupts the application of the regenerative braking torque. It sends a command to the variable speed drive 2 to actuate its switches 4 so as to short circuit between at least two of the phase wires of the electric motor 3. The electric motor then opposes to the advancement of the vehicle a strong force, which contributes to the braking of the vehicle. The corresponding power is then dissipated by the Joule effect in the electric machine. According to one particular embodiment of the invention, in the case where the variator 2 comprises six switches 4, when the storer is in a state that does not allow him to accept an electric load, the variable speed drive 2 then activates said associated switches 4 so that three switches connecting the negative terminal of the storer 1 to the phase wires of the storer are closed and the other three switches connecting the positive terminal of the storer to the phase wire of the storer 1 are open. The electric machine then exchanges more electrical energy with the storer, on the other hand, the three phase wires of the electric motor are found at the same potential. The electric motor is thereby short-circuited, thereby generating a strong force that opposes the advancement of the vehicle. In this way, the method of the invention allows the vehicle to have an additional engine brake independently of the electrical storage. This additional engine brake makes it possible to less stress the brake elements of the hydraulic braking system when the electric motor can no longer provide regenerative braking. Such a method is particularly useful in the case where an electric or hybrid vehicle, equipped with a low capacity electrical storer, in an operating situation of the vehicle in which it undergoes a prolonged deceleration, for example during the descent of a vehicle. mountain road. In addition, the fact of having additional engine braking makes it possible to better manage the electrical storage management of the electric storage unit to avoid a degradation of its performance. We now describe the implementation of the additional electric braking method of the invention in the braking of an all-electric or hybrid vehicle that includes a regenerative braking system and a dissipative braking system. The architecture of the regenerative braking system is as described above, comprising at least one electric motor, an electrical storage and a drive arranged between the motor and the storer. In addition, the vehicle comprises a braking control system which controls the two systems, and in particular the distribution between the regenerative brake and the dissipative brake. The regenerative braking system makes it possible to apply a braking torque by the action of the electric motor to the wheels. The dissipative braking system makes it possible to apply a braking torque to the wheels by the action of a driver's support on the brake pedal. During the driving of the vehicle, when the brake control system detects the beginning of a deceleration or braking phase, it performs an analysis of the condition of the storer on the possibility of applying a regenerative braking torque to the wheels. This analysis is based on the state of charge of the storer, the storage capacity of the storer, or the state of health of the storer as estimated from the recharge history. If at the end of this analysis, the information collected indicates that the electric motor no longer provides braking benefits, the braking control system then sends a setpoint to the regenerative braking system to trigger the electric braking process additional as described above wherein generates an additional engine brake which constitutes a contribution to the braking of the vehicle. Of course, the application of this additional electric braking is maintained as the support on the brake pedal by the driver is detected. If braking is stopped, the additional engine brake is also removed.