FR2952011A1 - Systeme de freins electriques notamment systeme electromecanique et procede de gestion de ce systeme - Google Patents

Abstract

Système de freins électriques notamment système de freins électromécaniques de véhicule automobile comportant au moins deux circuits de freins (3, 4) ayant respectivement un premier appareil de commande (5,6) pour convertir une demande de freinage du conducteur en un signal de commande, ainsi qu'au moins un second appareil de commande (13-16) associé respectivement à un frein de roue (17-20) du système de freins (3,4) qui traite le signal le commande et au moins une unité de commande de dynamique de roulage (21). Cette unité de commande (21) est intégrée dans le premier appareil de commande (5, 6) d'au moins un circuit de freins (3, 4). L'invention concerne également un procédé de gestion d'un système de freins électriques.

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne une système de freins électriques notamment système de freins électromécaniques de véhicule automobile comportant au moins deux circuits de freins ayant chacun un premier appareil de commande pour convertir une demande de freinage du conducteur du véhicule en un signal de sortie, ainsi que chaque fois au moins un second appareil de commande associé à un frein de roue du système de freins et qui traite le signal le commande, et au moins une unité de commande de la dynamique de roulage.

L'invention concerne également un procédé de gestion d'un système de freins électriques. Etat de la technique Les systèmes de freins électriques ainsi que leur procédé de gestion sont connus selon l'état de la technique. Suivant le cas, une force générée de manière électrique est transmise à un frein de roue des système de freins ou du véhicule ; ces systèmes de freins électriques se divisent en systèmes de freins électromécaniques, en systèmes de freins électrohydrauliques et en systèmes de freins électropneumatiques. Dans les systèmes de freins actuels appelés systèmes de freins par fil, on utilise principalement des systèmes de freins électromécaniques car ils permettent de transmettre avec des moyens simples, sûrs et précis, la force aux freins de roues. Selon la législation, les systèmes de freins électriques sont à deux circuits séparés. Un circuit de freins commande en général au moins deux roues, freins de roues d'un essieu ou deux roues en diagonale ou des freins de roues de différents essieux du véhicule, comme par exemple gauche avant/droit arrière. Les deux circuits de freins séparés doivent permettre d'assurer le freinage même si l'un des circuits est défaillant. Le document DE 101 18 263 Al décrit un tel système de freins électromécaniques à deux circuits. Selon ce document, chacun des circuits de freins comporte un premier appareil de commande qui transforme la demande de freinage du conducteur en un signal de commande. Cette demande de freinage est par exemple détectée par un système de capteurs équipant la pédale de freins du véhicule. Le signal de commande généré par le premier appareil de commande est traité

2 par deux appareils de commande associés respectivement à un frein de roue pour l'actionner. Ce document décrit également une unité de commande de dynamique de roulage agissant sur les circuits de freins. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un système de freins électriques caractérisé en ce que l'unité de commande de la dynamique de roulage est intégrée dans le premier appareil de commande d'au moins un circuit de freins. Ainsi contrairement à l'état de la technique selon lequel l'unité de commande de dynamique de roulage constitue un appareil de commande séparé faisant partie d'un plan principal et agissant sur les premiers appareils de commande des circuits de freins, selon l'invention, l'unité de commande de dynamique de roulage fait partie d'au moins l'un des premiers appareils de commande des circuits de freins séparés. La structure du système de freins électriques est ainsi globalement simplifiée et son encombrement est réduit. Une liaison de communication de préférence entre les premiers appareils de commande des deux circuits de freins permet d'échanger les données des ordres de l'unité de commande de dynamique de roulage pour les transmettre également au premier appareil de commande, sans unité de commande de dynamique de roulage, intégrée pour les y utiliser. De façon préférentielle, l'unité de commande de dynamique de roulage est intégrée dans le premier appareil de commande du premier circuit de freins et dans le premier appareil de commande du second circuit de freins. Il en résulte sensiblement une même demande de performances élevées des deux premiers appareils de commande, ce qui permet entre autre d'utiliser des composants identiques pour les premiers appareils de commande. En cas de défaut de fonctionnement dans l'un des circuits de freins, on continue de disposer de toute la fonction de dynamique de roulage, au moins pour le circuit de freins encore en état de fonctionner. Comme l'unité de commande de dynamique de roulage est prévue respectivement dans le premier appareil de commande du premier circuit de freins et du second circuit de freins, on dispose ainsi de manière redondante de l'unité de commande de dynamique de roulage c'est-à-dire de la

3 fonction de dynamique de roulage. De façon avantageuse, les deux premiers appareils de commande du premier circuit de freins et du second circuit de freins reçoivent les valeurs de tous les capteurs associés à l'unité de commande de dynamique de roulage comme par exemple les capteurs d'accélération longitudinale, les capteurs d'accélération transversale, les capteurs de vitesse de lacet et/ou de roulis des deux premiers appareils de commande. De façon avantageuse, les premiers appareils de commande du premier et du second circuit de freins échangent les informations entre eux par la liaison de communication, ce qui assure la mise en concordance des valeurs de capteurs, saisies et des signaux de commande générés entre les deux circuits de freins. Suivant un développement avantageux du système de freins électriques, l'unité de commande de dynamique de roulage des premiers appareils de commande du premier et du second circuit de freins est réunie. Cela signifie que les fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage sont réparties entre les premiers appareils de commande et agissent ensemble par la combinaison des premiers appareils de commande. En cas de défaillance d'un circuit de freins, on pourra toujours utiliser une partie des fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage. Globalement, on minimise la place de mémoire et les capacités de calcul pour implémenter l'unité de commande de dynamique de roulage ou les fonctions de cette unité. De plus on peut exécuter simultanément des fonctions ou des étapes différentes, ce qui se traduit par une unité de commande de dynamique de roulage globalement plus efficace et plus rapide. Il est prévu pour cela d'avoir différentes fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage dans le premier appareil de commande du premier et du second circuit de freins.

Suivant une variante de réalisation, au moins une fonction de l'unité de commande de dynamique de roulage se trouve à la fois dans le premier appareil de commande du premier circuit de freins et dans celui du second circuit de freins. Ainsi une partie des fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage est répartie entre les deux premiers appareils de commande. De manière préférentielle, les

4 fonctions concernant la sécurité et/ou les fonctions demandant une grande disponibilité sont prévues de manière redondante dans les deux premiers appareils de commande des circuits de freins. En outre, les capteurs de vitesse de rotation de roues sont associés respectivement aux premiers appareils de commande et/ou aux seconds appareils de commande. Cela permet d'enregistrer les valeurs saisies soit directement dans les premiers appareils de commande, soit directement dans les seconds appareils de commande. La saisie des valeurs dans les premiers appareils de commande qui en définitive traitent les informations a l'avantage de ne pas avoir de temps mort ou de temps de latence lié à la communication entre les premiers et les seconds appareils de commande. Enfin il est prévu de réaliser l'unité de commande de dynamique de roulage comme unité de commande ESP (contrôle dynamique de stabilité) et/ ou unité de commande ASP (système antiblocage). Le procédé selon l'invention se caractérise en ce que les fonctions d'unité de commande de dynamique de roulage sont exécutées dans le premier appareil de commande d'au moins un circuit de freins.

De façon avantageuse, au moins l'une des fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage est exécutée de manière redondante respectivement dans le premier appareil de commande du premier circuit de freins et du second circuit de freins. De façon préférentielle, toutes les fonctions sont exécutées de manière redondante respectivement dans le premier appareil de commande du premier circuit de freins et du second circuit de freins. En principe, on peut également envisager de répartir directement les fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage sur les seconds appareils de commande, s'il n'y a pas de premiers appareils de commande situés plus haut dans la hiérarchie. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de freins électriques, - La figure 2 est une vue schématique de l'implémentation d'une unité de commande de dynamique de roulage, 5 - la figure 3 montre un autre exemple de réalisation de l'implémentation de l'unité de commande de dynamique de roulage. Description des modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement un système de freins électriques 1 en forme système de freins électromécaniques 2. Le système de freins électriques 1 comporte deux circuits de freins indépendant l'un de l'autre et qui portent ci-après les références 3 et 4. Chacun des circuits de freins 3, 4 comprend un premier appareil de commande 5, 6 qui reçoit une demande de freinage du conducteur du véhicule équipé du système de freins 1. Pour cela, les appareils de commande 5, 6 reçoivent chacun des signaux d'entrée d'un système de capteurs de pédale de frein 7 et d'un frein de stationnement ou d'immobilisation 8. Chacun des deux circuits de freins 3, 4 comporte en outre une alimentation électrique 9, 10 sous la forme d'un accumulateur rechargeable 11, 12 pour que les circuits de freins 3, 4 soient alimentés en énergie de manière indépendante. Cela correspond en particulier à la réglementation qui exige une possibilité de fonctionnement résiduel du système de freins si une partie du système est défaillante. Dans le cas présent, un défaut de fonctionnement de l'un des circuits de freins 3, 4, de manière avantageuse, ne se répercute pas sur l'autre circuit de freins 4, 3 qui conserve ainsi toutes ses capacités et permet d'exécuter l'action de freinage. Les appareils de commande 5, 6 convertissent la demande de freins du conducteur en signaux de commande pour chacun des deux appareils de commande 13, 14 et 15, 16 servant respectivement à commander un frein de roue 17, 18, 19, 20 du système de freins 1, en fonction des signaux de commande. Chaque frein de roue 17, 20 est associé à une roue à freiner. Des lignes ou des liaisons appropriées des circuits de freins respectifs 3, 4 relient les seconds appareils de commande 13 et 15 à l'appareil de commande 5 et à l'alimentation électrique 9 et les seconds appareils de commande 14

6 et 16 au premier appareil de commande 6 et à l'alimentation électrique 10. Les premiers appareils de commande 5, 6 comportent au moins un microcontrôleur et une interface de communication pour l'échange de données par les lignes avec les seconds appareils de commande respectifs 13-16. Les seconds appareils de commande 13-16 comportent respectivement une électronique de puissance et des moyens de commutation de moteur électrique à commutation électronique des actionneurs de freins des freins de roues 17-20 respectifs. De même, les seconds appareils de commande 13-16 comportent les capteurs électroniques nécessaires à la commande des freins de roues et notamment des capteurs de vitesse de rotation. L'ensemble de l'électronique peut également être remplacé par un microcontrôleur avec des programmes appropriés. Les consignes de commande des freins de roues 17-20 ou des actionneurs des freins de roues et ainsi l'énergie nécessaire pour leur actionnement sont fournies par les appareils de commande 5, 6 sous la forme de signaux de commande. Les premiers appareils de commande 5, 6 sont reliés à un module d'affichage 24 dans l'habitacle qui émet par exemple des signaux d'avertissement à destination du conducteur s'il y a des difficultés dans l'un des circuits de freins. En outre, le système de freins électriques 1 comporte une unité de commande de dynamique de roulage 21 intégrée dans les premiers appareils de commande 5, 6 selon les présents exemples de réalisations. L'unité de commande de dynamique de roulage 21 est ici une unité de commande ESP 22 c'est-à-dire une unité de commande exécutant un programme de contrôle électronique de stabilité. Ce programme comprend en outre une régulation anti-patinage. Toutes les fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage 21 sont exécutées de manière redondante dans les deux premiers appareils de commande 5, 6 (variante A). Ainsi en cas de défaut de fonctionnement dans l'un des appareils de commande 5, 6 ou dans l'un des ensembles de capteurs associés, on conserve toute la fonction de dynamique de roulage pour le circuit de freins subsistant. Les premiers appareils de commande 5, 6 échangent des données, notamment les données des

7 unités de commande de dynamique de roulage 21 par la liaison de communication 23 pour accorder les signaux de commande et les valeurs des capteurs sur lesquels sont fondés les signaux de commande. La liaison des capteurs nécessaires à l'unité de commande de dynamique de roulage et qui sont de préférence des capteurs de vitesse de rotation équipant les freins de roues 13-16, peut se faire soit par un raccordement par bus, tel que par exemple un bus CAN ou un bus FlexRay (gaine électrique anti-rayonnement électromagnétique) ou encore par une liaison séparée telle que par exemple par un signal analogique ou un signal à codage PWM. Les fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage peuvent être réparties en deux classes de fonction. D'une part il y a les fonctions au niveau du véhicule telles que par exemple la détermination de la vitesse de référence du véhicule, la trajectoire de consigne et la trajectoire réelle. D'autre part, il y a les fonctions liées aux roues comme par exemple la régulation du patinage d'une roue ou la demande d'une certaine force de freinage définie individuellement pour une roue. En variante de l'implémentation décrite ci-dessus de l'unité de commande 21, on peut également envisager d'exécuter de manière redondante, les fonctions au niveau du véhicule, dans les deux premiers appareils de commande 5, 6 et de répartir les fonctions concernant les roues entre les deux appareils de commande 5, 6 (variante B). L'appareil de commande 5 calcule les fonctions pour les seconds appareils de commande 13-15 et l'appareil de commande 6 calcule les fonctions pour les seconds appareils de commande 14-16. En cas de défaillance d'un circuit de freins 3, 4 ou d'un premier appareil de commande 5 ou 6, la régulation de la dynamique de roulage subsiste pour le circuit de freins résiduel 6. A côté du montage redondant ou de la réalisation redondante de l'unité de commande de dynamique de roulage 21, on peut également envisager d'autres développements comme par exemple ceux représentés aux figures 2 et 3. Les figures 2 et 3 montrent chacune schématiquement un exemple de réalisation de l'unité de commande de dynamique de roulage 21. L'unité de commande de dynamique de roulage 21 est

8 présentée comme subdivisée en plusieurs fonctions. La première fonction 25 est celle de l'observateur pour saisir le comportement actuel du véhicule et en particulier les valeurs actuelles des accélérations (accélérations longitudinales et/ou accélérations transversales), la vitesse de lacet ou la vitesse de roulis ou l'angle de flottement du véhicule. Une seconde fonction 26 est formée par un modèle d'état de consigne ou respectivement un état de consigne. Pendant que l'observateur détermine les valeurs réelles liées au véhicule, dans le modèle d'état de consigne on détermine ou on enregistre les valeurs de consigne. Dans une autre fonction 27 on prédéfinit les valeurs de seuil utilisées pour la comparaison entre les valeurs réelles et les valeurs de consigne pour juger du résultat de la comparaison. Les valeurs de seuil peuvent être adaptées en fonction des conditions limites actuelles. La fonction 28 suivante est une fonction de calcul dans laquelle on détermine la comparaison établie entre les valeurs réelles et les valeurs de consigne, en tenant compte des valeurs de seuil pour les freins de roues 17-20. Comme dernière fonction 29, l'unité de commande de dynamique de roulage 21 comporte un générateur de signal qui génère le signal de commande pour les secondes unités de commande 13-16 à partir des données fournies par la fonction 28 et transmet ces signaux de commande. Selon l'exemple de réalisation préférentiel de la figure 2, les fonctions 25, 26 et 27 sont implémentées dans le premier appareil de commande 5 et les fonctions 28 et 29 le sont dans le second appareil de commande 6. Ainsi les fonctions sont réparties de manière paritaire entre les deux appareils de commande 5,6 (variante C). Cela minimise la place de mémoire et la capacité de calcul nécessaires à la régulation de la dynamique de roulage. Selon l'exemple de réalisation préférentiel de la figure 3, au moins la fonction 27 est intégrée ou implémentée dans les deux appareils de commande 5 et 6. Pour cela, une fonction (fonction 27) est exécutée de manière redondante par les deux appareils de commande 5,6 (variante D). On peut également envisager d'implémenter l'unité de commande de dynamique de roulage 21 uniquement dans l'un des

9 appareils de commande 5 ou 6. La liaison de communication 23 permet de transmettre les données vers l'autre appareil de commande 6 ou 5. Suivant la répartition des fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage 21 entre les appareils de commande 5 et 6, de manière préférentielle il est également prévu une répartition, ou une association des capteurs nécessaires à la régulation de la dynamique de roulage entre les appareils de commande 5 et 6. Par exemple une première possibilité (variante 1) consiste à associer tous les capteurs à seulement l'un des appareils de commande 5 ou 6 pour que les données ou les valeurs fournies par ces capteurs ne soient saisies que dans l'un des appareils de commande 5, 6. En variante, les données de tous les capteurs peuvent être saisies d'une manière redondante dans les deux appareils de commande 5 et 6 (variante 2). Enfin, il est envisageable de répartir la saisie des capteurs en particulier suivant la répartition des fonctions entre les deux appareils de commande 5 ou 6 (variante 3). Une combinaison des variantes 2-A et 2-B apparaît comme optimale du point de vue de la tolérance des défauts alors qu'une combinaison des variantes 1-C ou 3-C apparaît de manière optimale du point de vue de l'utilisation des ressources.

Les modes de réalisation décrits ci-dessus s'appliquent également aux systèmes de freins électrohydrauliques ou électropneumatiques. La répartition ou l'implémentation de l'unité de commande dynamique de roulage peut également se transposer à des systèmes de freins électriques sans premier appareil de commande et dans ce cas, les différentes fonctions sont implémentées directement dans les seconds appareils de commande.30 NOMENCLATURE

1 Système de freins électrique 2 Freins électromécaniques 3 Circuit de freins 4 Circuit de freins 5 Premier appareil de commande 6 Premier appareil de commande 7 Capteur de pédale de frein 8 Frein de stationnement 9 Alimentation électrique 10 Alimentation électrique 11 Accumulateur rechargeable 12 Accumulateur rechargeable 13 Appareil de commande 14 Appareil de commande 15 Appareil de commande 16 Appareil de commande 17 Frein de roue 18 Frein de roue 19 Frein de roue 20 Frein de roue 21 Unité de commande 22 Unité de commande 23 Liaison de communication 24 Module d'affichage 25 Fonction 26 Fonction 27 Fonction 28 Fonction

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Système de freins électriques (1) notamment système de freins électromécaniques (2) pour un véhicule automobile comportant au moins deux circuits de freins (3, 4) ayant chacun un premier appareil de commande (5, 6) pour convertir une demande de freinage du conducteur du véhicule en un signal de sortie, ainsi que chaque fois au moins un second appareil de commande (13-16) associé à un frein de roue (17-20) du système de freins (3, 4) et qui traite le signal le commande, ainsi qu'au moins une unité de commande de la dynamique de roulage (21), caractérisé en ce que l'unité de commande de la dynamique de roulage (21) est intégrée dans le premier appareil de commande (5, 6) d'au moins un circuit de freins (3, 4). 2°) Système de freins électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande de la dynamique de roulage (21) est intégrée chaque fois dans le premier appareil de commande (5) du premier circuit de freins (3) et dans le premier appareil de commande (6) du second circuit de freins (4). 3°) Système de freins électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier appareil de commande (5, 6) du premier et celui du second circuit de freins (3, 4) échangent des informations par une liaison de communication (23). 4°) Système de freins électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande de la dynamique de roulage (21) du premier appareil de commande (5, 6) du premier et celle du second circuit de freins (3, 4) sont regroupées.35 12 5°) Système de freins électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande (5, 6) du premier et celle du second circuit de freins (3, 4) comprennent diverses fonctions (25-29) de l'unité de commande de dynamique de roulage (21). 6°) Système de freins électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins une fonction (27) de l'unité de commande de dynamique de roulage (21) est prévue dans le premier appareil de commande (5) du premier circuit de freins (3) et dans le premier appareil de commande (6) du second circuit de freins (4). 7°) Système de freins électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce que des capteurs de vitesse de rotation de roue sont associés respectivement au premier appareil de commande (5, 6) et/ou au second appareil de commande (13-16). 8°) Système de freins électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce que des capteurs du premier appareil de commande (5, 6) du premier et/ou du second circuit de freins (3, 4) sont associés à l'unité de commande de dynamique de roulage (21). 9°) Procédé de gestion d'un système de freins électriques selon l'une des revendications 1 à 8, procédé caractérisé en ce que les fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage sont exécutées dans le premier appareil de commande d'au moins l'un des circuits de freins. 10°) Procédé de gestion d'un système de freins électriques selon la revendication 9, caractérisé en ce que 13 au moins une des fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage est exécutée dans le premier appareil de commande des deux circuits de freins ou différentes fonctions de l'unité de commande de dynamique de roulage sont exécutées dans le premier appareil de commande du premier circuit de freins et celui du second circuit de freins.10