FR3019786A1 - Systeme d'estimation de l'usure d'un dispositif de freinage embarque au sein d'un vehicule automobile, et vehicule automobile correspondant - Google Patents

Abstract

Système d'estimation de l'usure d'un dispositif de freinage embarqué au sein d'un véhicule automobile équipé d'une pédale de freinage, le système comprenant des moyens de mesure de la valeur de pression appliquée par le conducteur sur la pédale de freinage. Ce système comporte un intégrateur (6) de ladite valeur de pression mesurée en fonction du temps, la valeur de pression intégrée correspondant à une estimation de l'usure du dispositif de freinage. L'invention trouve application dans l'estimation de l'usure d'un frein à tambour ou d'une plaquette de frein à disque.

Description

Système d'estimation de l'usure d'un dispositif de freinage embarqué au sein d'un véhicule automobile, et véhicule automobile correspondant L'invention concerne l'usure des dispositifs de freinage embarqués à bord de véhicules automobiles, et plus particulièrement l'estimation de cette usure. Les véhicules automobiles utilisent des dispositifs de freinage tels que des freins à disque ou des freins à tambour. Il est nécessaire de déterminer si ces dispositifs sont usés afin de garantir la sécurité des utilisateurs du véhicule. En outre, une usure importante d'une plaquette d'un dispositif de frein à disque peut entraîner une usure rapide des disques de freinage dont le coût de remplacement est important et notamment supérieur à celui des plaquettes. Il est peu aisé de contrôler visuellement l'état de ces dispositifs, par exemple l'état des plaquettes. En effet, ces plaquettes sont situées de telle manière qu'un contrôle de leur état nécessite un démontage complet de la roue équipée du dispositif de freinage. Il est donc nécessaire de fournir au conducteur une information relative à l'usure du dispositif de freinage qui équipe son véhicule. À cet effet, il a été proposé d'utiliser des capteurs spécifiques dédiés à l'observation de cette usure. On connaît de l'état de la technique le document US 2011/0133923 qui décrit un procédé de détection d'usure utilisant des capteurs physiques disposés à proximité des pièces dont ils mesurent l'usure.

On connaît également de l'état de la technique le document US 2008/0236269. Ce document propose une solution complexe qui décrit également l'utilisation de capteurs physiques et qui prend en compte les propriétés physiques des matériaux qui subissent l'usure.

Enfin, on connaît de l'état de la technique le document FR 2847976 qui décrit une mesure de l'usure de composants au moyen d'un capteur et qui prend en compte la distance parcourue par le véhicule.

Ces solutions connues de l'état de la technique antérieure ont pour inconvénient de nécessiter des capteurs directement placés en regard d'une pièce dont l'usure est mesurée. Un but de l'invention est de fournir une estimation de l'usure d'un dispositif de freinage de manière plus simple, en utilisant moins de composants. L'invention a donc pour objet un système d'estimation de l'usure d'un dispositif de freinage embarqué au sein d'un véhicule automobile équipé d'une pédale de freinage, le système comprenant des moyens de mesure de la valeur de pression appliquée par le conducteur sur la pédale de freinage. Selon une caractéristique générale, ce système comporte un intégrateur de ladite valeur de pression mesurée en fonction du temps, la valeur de pression intégrée correspondant à une estimation de l'usure du dispositif de freinage.

Ainsi, il n'est pas nécessaire de disposer d'un capteur spécifique à proximité des dispositifs de freinage. On peut noter que l'invention trouve application dans l'estimation de l'usure des dispositifs de freinage de type freins à disque dont les plaquettes subissent une usure, et également des dispositifs de freinage de type freins à tambour. Aussi, par dispositif de freinage, on entend à la fois un élément individuel qui équipe une roue ou les deux éléments individuels de freinage d'un train avant ou arrière ou encore les quatre éléments individuels de freinage d'un véhicule.

Pour faire correspondre la valeur de pression intégrée à une estimation de l'usure, on peut mettre en oeuvre préalablement une étape de mesure par des tests sur des véhicules ou des bancs de test. Des modèles mathématiques de l'usure peuvent également être utilisés, de tels modèles pouvant être calibrés par des étapes de tests sur des véhicules ou des bancs de test. Le système peut comporter des moyens de mesure de la vitesse du véhicule automobile et des moyens configurés pour inhiber l'intégrateur si la vitesse est inférieure à une valeur de seuil de vitesse. Un freinage effectué à une vitesse faible, par exemple une vitesse inférieure ou égale à 5 km/h, n'engendre pas d'usure d'un dispositif de freinage. En inhibant l'intégrateur, on n'intègre pas la pression mesurée pendant une phase de freinage à une vitesse inférieure au seuil de vitesse. On a ainsi une meilleure estimation de l'usure puisqu'on ne prend en compte que les freinages qui usent le dispositif de freinage. Le système peut comprendre des moyens configurés pour inhiber l'intégrateur si la pression est inférieure à une valeur de seuil de pression. Un freinage dans lequel un conducteur applique une pression très faible sur la pédale de frein, c'est-à-dire inférieure au seuil de pression, n'engendre pas d'usure du dispositif de freinage. En inhibant l'intégrateur, on n'intègre pas la pression mesurée pendant une phase de freinage pendant laquelle le conducteur presse la pédale de frein en appliquant une pression trop faible. On a également ici une meilleure estimation de l'usure puisqu'on ne prend en compte que les freinages qui usent le dispositif de freinage.

Le système peut comprendre en outre des moyens de mesure ou d'estimation d'une température du dispositif de freinage, et des moyens configurés pour prendre en considération cette température pour estimer ladite usure du dispositif de freinage. Les inventeurs ont observé que l'usure d'un dispositif de freinage peut être accrue en cas de températures élevées. On peut donc pondérer le résultat de l'intégration pendant une phase de freinage pour prendre en considération l'effet de la température. L'homme du métier saura déterminer quelle température du dispositif de freinage mesurer ou estimer, par exemple la température de surface d'une plaquette de freinage dans le cas d'un dispositif de type frein à disque. Le système peut comprendre en outre des moyens configurés pour prendre en considération un couple résiduel du dispositif de freinage pour estimer l'usure du dispositif de freinage. Ainsi, on peut prendre en compte un couple résiduel, par exemple lié à un défaut de précision de positionnement des plaquettes par rapport à un disque d'un dispositif de type frein à disque. L'intégrateur peut être configuré pour délivrer une première valeur de pression intégrée allant jusque N, et le système comprend en outre au moins un compteur configuré pour être incrémenté lorsque l'intégrateur a atteint la valeur N. Il convient de noter que les valeurs dans les compteurs ne sont pas considérées comme des intégrales, mais ces valeurs peuvent être considérées comme des cumuls d'intégrales. A titre d'exemple, on peut intégrer des valeurs de pression mesurées pour des valeurs allant jusqu'à 255, ce qui correspond à un intégrateur 8-bits dans une échelle que l'homme du métier saura choisir. Quand la valeur de pression intégrée atteint une valeur seuil prédéfinie et inférieure à 255, l'intégrateur est remis à zéro et l'on ajoute 1 au compteur suivant. De tels compteurs sont généralement facilement implémentables au sein des calculateurs embarqués dans les véhicules automobiles du fait de la disponibilité classique de codages sur 8-bits dans les calculateurs des véhicules automobiles. De ce fait, l'implémentation d'un système selon l'invention est simple et ne nécessitera pas de puissance de calcul supplémentaire dans le but de gérer la quantité importante de données cumulées. Le système peut comprendre plusieurs compteurs imbriqués.

On peut ainsi facilement stocker une valeur de pression intégrée précise et configurée pour tout type de longévité de dispositif de freinage. Le système peut comporter en outre des moyens configurés pour avertir le conducteur du véhicule automobile lorsque la valeur de pression intégrée a dépassé au moins une valeur de seuil de pression intégrée. Cet avertissement peut permettre d'inciter l'utilisateur remplacer son dispositif de freinage, ou également vérifier son état.

Plusieurs seuils peuvent être utilisés, par exemple pour recommander à des degrés croissants d'alerte au conducteur de contrôler puis remplacer son dispositif de freinage. L'invention a également pour objet un véhicule automobile muni d'un système tel que défini ci-avant.

Le système du véhicule peut être configuré pour estimer l'usure d'un dispositif de freinage avant du véhicule, et le véhicule peut comporter en outre un système supplémentaire configuré pour estimer l'usure d'un dispositif de freinage arrière du véhicule. L'usure apparaît généralement de manière différente entre l'avant et l'arrière du véhicule, puisque la répartition du couple de freinage y est différente. Avec deux systèmes d'estimation de l'usure, on obtient une estimation précise qui peut indiquer au conducteur qu'il est seulement nécessaire de remplacer les dispositifs avant ou arrière. En variante, un unique système est utilisé pour estimer l'usure d'un dispositif de freinage arrière du véhicule et d'un dispositif de freinage avant du véhicule. On pourra par exemple prendre en compte une répartition de l'usure obtenue par une étape de mesure préalable. On utilise ainsi moins de composants.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation et de mise en oeuvre, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre de manière schématique un système d'un mode de réalisation selon l'invention, - la figure 2 illustre de manière schématique un module de traitement d'une valeur de pression mesurée, et - les figures 3 à 5 sont des graphiques représentant le fonctionnement de l'invention.

Sur la figure 1, on a représenté de manière schématique un système 1 d'estimation de l'usure d'un dispositif de freinage embarqué au sein d'un véhicule automobile équipé d'une pédale de freinage. Le système 1 peut comprendre des moyens de mesure qui n'ont pas été représentés ici, notamment des moyens de mesure de la valeur de pression appliquée par le conducteur sur la pédale de freinage, ou des moyens de mesure de la vitesse du véhicule. Ces moyens de mesures ne sont pas spécifiques au système 1 d'estimation de l'usure d'un dispositif de freinage, étant disponibles classiquement dans les systèmes de freinage d'un véhicule automobile. Le système 1 comporte un module 2 destiné à corriger une valeur de pression mesurée. Ce module 2 est muni d'une entrée 3 pour recevoir la mesure d'une valeur de pression appliquée par le conducteur sur la pédale de freinage. Le module 2 comporte en outre une entrée 4 pour recevoir une valeur de vitesse du véhicule. Le module 2 peut permettre de ne prendre en compte que les pressions des freinages avec une pression supérieure à un seuil de pression et une vitesse du véhicule supérieure à un seuil de vitesse. Le module 2 sera décrit plus en détail en se référant à la figure 2.

Le module 2 délivre par sa sortie 5 une valeur de pression corrigée. La valeur de cette pression corrigée peut inhiber les composants disposés en aval dans le système 1, par exemple en fixant une valeur de pression corrigée à zéro. La sortie 5 du module 2 est reliée à un intégrateur 6 muni d'une entrée 7 pour recevoir la valeur de pression corrigée. Cet intégrateur 6 peut intégrer la valeur de pression corrigée en fonction du temps. A titre d'exemple, cet intégrateur 6 peut stocker des valeurs sur 8 bits. Lorsque l'intégrateur 6 est rempli (il a intégré des valeurs de pression corrigées jusqu'à remplir les 8 bits, par exemple en atteignant 255), il est réinitialisé (remis à zéro) et il envoie un signal depuis sa sortie 8 jusqu'à l'entrée 9 d'un premier compteur 10. On peut noter que lorsque la pression mesurée est inférieure au seuil de pression et/ou lorsque la vitesse du véhicule est inférieure au seuil de vitesse, alors la valeur de pression corrigée est nulle et l'intégrateur est inhibé. Le signal reçu par le premier compteur 10 permet l'incrémentation de ce compteur 10. Ce premier compteur peut lui aussi être rempli jusqu'à par exemple atteindre 255, ce qui le réinitialise et envoie un signal depuis sa sortie 11 jusqu'à l'entrée 12 d'un deuxième compteur 13. Le deuxième compteur 13 fonctionne de la même manière que le premier compteur 10, et sa sortie 14 peut envoyer un signal jusqu'à l'entrée 15 d'un troisième compteur 16.

On peut noter qu'en lisant l'état des compteurs 10, 13 et 16 et l'état de l'intégrateur 6, on obtient une valeur de pression intégrée pouvant allée jusqu'à par exemple 255 puissance 4 dans le cas où chaque élément peut stocker 255 valeurs. On peut noter que même si ces éléments peuvent stocker un même nombre de valeurs, l'intégrateur effectue une opération mathématique d'intégration du signal fonction du temps alors que le compteur incrémente la sortie avec la valeur en entrée. Si cette valeur lue est supérieure à au moins un seuil de pression intégrée, alors il convient d'avertir le conducteur, par exemple par un avertissement sonore ou visuel. Un signal de réinitialisation peut également être communiqué à l'intégrateur 6 et à chacun des compteurs 10, 13 et 16 par leurs entrées de réinitialisation 17. Ainsi, lors d'un remplacement du dispositif de freinage, on peut remettre à zéro tous les compteurs et l'intégrateur.

Sur la figure 2, on a représenté de manière plus détaillée le module 2 destiné à corriger une valeur de pression mesurée. Le module 2 comporte un premier comparateur 20 communiquant avec l'entrée 3 pour recevoir une valeur de pression mesurée appliquée par le conducteur sur la pédale de freinage. Le premier comparateur 20 compare la valeur de pression appliquée par le conducteur avec un seuil de pression, par exemple une valeur entre 3 et 5 bars. Une valeur de pression comparée est obtenue par la sortie 21 du premier comparateur 20 et cette valeur est fournie à un commutateur 22 par son entrée 23.

Le module 2 comporte également un deuxième comparateur 24 communiquant avec l'entrée 4 pour recevoir la vitesse du véhicule mesurée. Le deuxième comparateur 24 compare la vitesse mesurée du véhicule à une valeur de seuil de vitesse, par exemple une valeur inférieure ou égale à 5 km/h. Une valeur de vitesse comparée est obtenue par la sortie 25 du deuxième comparateur 24 et est fournie au commutateur 22 par son entrée 26. Le commutateur 22 est contrôlé par le signal deuxième comparateur 24. Le commutateur délivre par sa signal égal à la valeur de vitesse comparée si la vitesse supérieure audit seuil de vitesse, ou un signal nul cette valeur arrivant du sortie 27 un mesurée est (qui inhibe l'intégrateur) si la vitesse est inférieure audit seuil de vitesse. La sortie 27 du commutateur 22 est reliée à l'entrée 28 d'un module de saturation 29. Le module de saturation peut limiter la plage de valeurs possible pour la pression comparée. On peut ainsi éviter les débordements des organes ayant une mémoire limitée. On peut noter que si la pression comparée est négative (la pression mesurée est inférieure au seuil de pression) et la vitesse supérieure au seuil de vitesse, alors le module de saturation délivre une pression corrigée nulle depuis la sortie 5. Tel est le cas pour une plage de valeurs possible commençant à zero. On obtient ainsi une inhibition de l'intégrateur qui ne prendra en compte que les freinages qui usent les dispositifs de freinage. La figure 3 est un graphique représentant l'évolution de la pression corrigée en bar en fonction du temps en secondes. La pression corrigée représentée sur la figure 3 peut être une pression obtenue par la sortie 5 du module 2 destiné à corriger une valeur de pression mesurée. Sur cette figure 3, chaque pic correspond à un appui sur la pédale de freinage avec une pression supérieure à un seuil de pression de 3 à 5 bars et une vitesse supérieure au seuil de vitesse. On peut aussi noter que la pression est limitée à une valeur inférieure à 100 bars.

C'est cette pression qui va être intégrée pour estimer l'usure d'un dispositif de freinage. La figure 4 est un graphique représentant l'évolution de la pression intégrée en bar.s. Cette pression intégrée peut être la pression intégrée obtenue en sortie de l'intégrateur 6. Sur cette figure 4, l'intégrateur peut intégrer des valeurs jusqu'à atteindre 250. Ainsi, on peut voir que chaque phase de freinage correspond à une augmentation de la pression intégrée, qui est suivie par un plateau (pendant lequel le conducteur ne freine pas) jusqu'à la prochaine augmentation, et ce jusqu'à atteindre 250. Lorsque la valeur 250 est atteinte, l'intégrateur est remis à zéro. La figure 5 est un graphique représentant l'évolution de la sortie du premier compteur 10. A chaque fois que la valeur 250 est atteinte dans l'intégrateur (comme décrit en se référant à la figure 4), la valeur 1 est ajoutée au premier compteur 10. On peut ainsi stocker une pression intégrée de grande valeur, et ainsi avoir précisément une estimation sur l'état des dispositifs de freinage. L'invention s'adapte ainsi à des durées de vies très variables de dispositif de freinage.

On peut noter que pour obtenir une estimation à partir d'une valeur de pression intégrée, il est nécessaire de prévoir une étape préalable de mesure sur des véhicules ou des bancs de test. L'invention permet d'obtenir simplement une estimation de l'usure, sans nécessiter de capteurs dédiés à cette estimation.

L'invention a également pour avantage de pouvoir être mise en oeuvre simplement au sein d'un calculateur intégré embarqué dans un véhicule automobile.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Système d'estimation de l'usure d'un dispositif de freinage embarqué au sein d'un véhicule automobile équipé d'une pédale de freinage, le système comprenant des moyens de mesure de la valeur de pression appliquée par le conducteur sur la pédale de freinage, caractérisé en ce qu'il comporte un intégrateur (6) de ladite valeur de pression mesurée en fonction du temps, la valeur de pression intégrée correspondant à une estimation de l'usure du dispositif de freinage.
2. 2. Système selon la revendication 1, comportant des moyens de mesure de la vitesse du véhicule automobile et des moyens (2, 24) configurés pour inhiber l'intégrateur si la vitesse est inférieure à une valeur de seuil de vitesse.
3. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le système comprend des moyens (2, 20) configurés pour inhiber l'intégrateur si la pression est inférieure à une valeur de seuil de pression.
4. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens de mesure ou d'estimation d'une température du dispositif de freinage, et des moyens configurés pour prendre en considération cette température pour estimer ladite usure du dispositif de freinage.
5. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens configurés pour prendre en considération un couple résiduel du dispositif de freinage pour estimer ladite usure du dispositif de freinage.
6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'intégrateur (6) est configuré pour délivrer une première valeur de pression intégrée allant jusque N, et le système comprend en outre au moins un compteur (10) configuré pour être incrémenté lorsque l'intégrateur a atteint la valeur N.
7. 7. Système selon la revendication 6, comprenant plusieurs compteurs imbriqués (6, 10, 13).
8. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre des moyens configurés pour avertir le conducteur du véhicule automobile lorsque la valeur de pression intégrée a dépassé au moins une valeur de seuil de pression intégrée.
9. 9. Véhicule automobile muni d'un système selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. 10. Véhicule automobile selon la revendication 9, dans lequel le système est configuré pour estimer l'usure d'un dispositif de freinage avant du véhicule, et le véhicule comporte en outre un système supplémentaire configuré pour estimer l'usure d'un dispositif de freinage arrière du véhicule.