FR3050416A1 - Fonction d’aide au controle du vehicule comportant une alimentation du moteur de pompe avec une inductance - Google Patents

Abstract

Système mettant en œuvre une fonction d'aide au contrôle d'un véhicule automobile actionnant les freins des roues du véhicule (8), comprenant un bloc hydraulique (2) équipé d'un moteur électrique (4) entraînant une pompe hydraulique (6) rechargeant un accumulateur hydraulique, le véhicule comportant un réseau de bord alimenté par un alternateur ne délivrant pas en permanence une charge, ou par un système auxiliaire de fourniture d'énergie indépendant d'une batterie principale d'alimentation du démarreur d'un moteur thermique, ce système comportant une alimentation (12) du moteur électrique (4) comprenant une résistance (14) et une inductance (16) disposées en série.

Description

FONCTION D’AIDE AU CONTROLE DU VEHICULE COMPORTANT UNE ALIMENTATION DU MOTEUR DE POMPE AVEC UNE INDUCTANCE

La présente invention concerne un système mettant en œuvre une fonction d’aide au contrôle d’un véhicule automobile actionnant les freins des roues de ce véhicule, comprenant un bloc hydraulique équipé d’un moteur électrique entraînant une pompe hydraulique, ainsi qu’un véhicule automobile comportant un tel système d’aide à la conduite.

Un dispositif connu d’alimentation en courant d’un démarreur électrique d’un moteur thermique, présenté notamment par le document EP-A1-2578869, comporte des inductances disposées en série sur ce démarreur afin de limiter les pics de courant élevés lors de son actionnement, qui peuvent dépasser 1000A. Ces pointes de courant posent un problème de forte baisse de tension de la batterie du réseau de bord, qui peut provoquer dans certaines conditions des défaillances d’appareils alimentés par ce réseau.

En particulier par grand froid la tension délivrée par la batterie du réseau de bord utilisant généralement la technologie plomb, peut diminuer fortement alors que le couple d’entraînement du moteur thermique augmente, ce qui accentue la chute de tension de cette batterie. La défaillance de certains appareils, par exemple un calculateur électronique de contrôle du moteur thermique, peut entraîner l’impossibilité de démarrer ce moteur.

Il est connu aussi de mettre en œuvre pendant l’actionnement du démarreur électrique des stratégies comprenant l’arrêt de certains consommateurs qui ne sont pas indispensables, comme les essuie-glaces du véhicule ou les sièges chauffants, afin de limiter la baisse de tension de la batterie du réseau de bord. Toutefois ces stratégies présentent un temps de réaction de plusieurs dizaines de millisecondes avant d’obtenir les résultats attendus.

Par ailleurs, les véhicules automobiles comportent un circuit hydraulique de freinage commandé par la pédale de frein, qui délivre à des freins installés sur chaque roue une pression appliquant une force de freinage sur un disque ou un tambour pour freiner cette roue.

De plus les véhicules comportent généralement des fonctions d’aide au contrôle du véhicule agissant sur chaque frein de roue, comprenant une fonction d’antiblocage des freins « ABS » (abréviation des termes anglais « Anti-lock Braking System >>), ou de contrôle de stabilité par un programme électronique de stabilité « ESP >> (abréviation des termes anglais « Electronic Stability Program >>).

Le bloc hydraulique mettant en oeuvre ce type de fonction d’aide au contrôle, comporte une source autonome de pression comprenant une pompe électrique alimentée par le réseau de bord, rechargeant un accumulateur hydraulique. A partir d’informations données par des capteurs comprenant notamment la vitesse de rotation de chaque roue et les accélérations du véhicule, on utilise la pression dans l’accumulateur hydraulique pour contrôler la pression individuelle de freinage de chaque roue, afin d’éviter le blocage de ces roues au freinage dans le cas de la fonction ABS, ou de rétablir la trajectoire du véhicule dans le cas de la fonction ESP.

La pompe électrique des fonctions d’aide au contrôle du véhicule pose un problème particulier de disponibilité immédiate dans toutes les conditions de roulage. En cas de besoin de régulation de la pression hydraulique, par exemple lors d’un risque de dérapage du véhicule nécessitant l’intervention de la fonction de contrôle de stabilité ESP, avec un accumulateur hydraulique déchargé, le démarrage de la pompe électrique doit se faire dans les millisecondes qui viennent. Un retard de dizaines de millisecondes dans la montée en pression de freins de roue peut entraîner une impossibilité de récupérer un dérapage du véhicule.

Par ailleurs certains véhicules comportent un alternateur de recharge de la batterie qui ne délivre pas en permanence une charge, avec par exemple un pilotage de l’alternateur pour réduire sa puissance délivrée afin d’optimiser le rendement du groupe motopropulseur, ou un pilotage des arrêts du moteur thermique. La tension délivrée au réseau de bord n’est pas toujours au maximum. D’autres véhicules comportent un système auxiliaire de fourniture d’énergie au réseau de bord, venant en complément de la batterie principale de forte puissance d’alimentation du démarreur du moteur thermique, ce système ne pouvant délivrer une puissance très élevée.

Ces différents cas posent un problème particulier de réactivité, différent de celui posé par le démarreur du moteur thermique qui n’a pas d’urgence critique pour démarrer le moteur thermique sans aucun délai. Il faut pour un démarrage très rapide du moteur de la pompe électrique du système mettant en œuvre la fonction d’aide au contrôle ABS/ESP, délivrer une puissance électrique importante pour alimenter le pic d’intensité élevé au démarrage, qui peut dépasser 100A. Le dimensionnement du moyen d’alimentation en courant de la pompe électrique présente alors un coût relativement élevé.

De plus, contrairement aux solutions utilisées pour un démarreur, on ne peut pas mettre en œuvre de stratégie d’arrêt de certains équipements ou de montée en puissance de l’alternateur, les délais de réponse à ces demandes étant trop longs.

Par ailleurs pour limiter le pic de courant lors du démarrage d’un moteur électrique, il est connu de disposer en série sur l’alimentation de ce moteur une résistance gérée par un relais de pilotage, permettant de l’activer seulement au démarrage. Cette solution est relativement complexe et onéreuse. D’autres solutions connues utilisent un système de contrôle électronique du courant, notamment par modulation de largeur d’impulsion « PWM » (abréviation des termes anglais « Puise Width Modulation »), pour limiter le pic d’intensité au démarrage du moteur électrique. Cependant ces solutions sont onéreuses.

La présente invention a notamment pour but d’éviter ces inconvénients de la technique antérieure.

Elle propose à cet effet un système mettant en œuvre une fonction d’aide au contrôle d’un véhicule automobile actionnant les freins des roues du véhicule, comprenant un bloc hydraulique équipé d’un moteur électrique entraînant une pompe hydraulique rechargeant un accumulateur hydraulique, le véhicule comportant un réseau de bord alimenté par un alternateur ne délivrant pas en permanence une charge, ou par un système auxiliaire de fourniture d’énergie indépendant d’une batterie principale d’alimentation du démarreur d’un moteur thermique, ce système étant remarquable ce qu’il comporte une alimentation du moteur électrique comprenant une résistance et une inductance disposées en série.

Un avantage de ce système est qu’en combinaison avec un réseau de bord du véhicule pouvant délivrer une tension réduite, le pic de courant lors du démarrage de ce moteur est fortement atténué par l’inductance appliquant un lissage de ce courant, ce qui permet de dimensionner l’alimentation pour un courant maximum limité, ce qui réduit son coût.

Cet avantage est d’autant plus important que la tension du réseau de bord pouvant être basse avec ce type de véhicule, inférieure au 14V généralement disponible, il faut donc pour obtenir la puissance nécessaire une intensité nominale plus élevée, et donc un risque de pic de courant important qui est en proportion de cette intensité nominale.

On peut ainsi obtenir une très bonne réactivité du moteur de la pompe répondant aux exigences de sécurité, pour un coût modéré.

Le système pour une fonction d’aide au contrôle du véhicule selon l’invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.

Selon un mode de réalisation, l'inductance constitue le circuit primaire d’un transformateur.

En particulier, le transformateur peut comporter un circuit secondaire présentant un bobinage secondaire dont les bornes sont reliées à une résistance secondaire en formant une boucle fermée. L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile comportant une fonction d’aide au contrôle du véhicule, équipé d’un système comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, mettant en oeuvre cette fonction d’aide au contrôle.

En particulier le véhicule comprenant un réseau de bord alimenté par un alternateur ne délivrant pas en permanence une charge, peut comporter une fonction d’arrêt et de démarrage automatique du moteur thermique.

En particulier le véhicule comprenant un réseau de bord alimenté par un alternateur ne délivrant pas en permanence une charge, peut comporter une fonction de pilotage de cet alternateur qui commande son excitation pour délivrer une puissance électrique qui peut être faible ou nulle.

En particulier le véhicule comprenant un réseau de bord alimenté par un système auxiliaire de fourniture d’énergie indépendant de la batterie principale d’alimentation du démarreur du moteur thermique, ce système auxiliaire peut comporter un convertisseur de courant continu DC/DC qui en prélevant une énergie sur la batterie principale de ce réseau, délivre un courant régulé pour alimenter le moteur électrique de la pompe hydraulique.

En particulier le véhicule comprenant un réseau de bord alimenté par un système auxiliaire de fourniture d’énergie indépendant de la batterie principale d’alimentation du démarreur du moteur thermique, ce système auxiliaire peut comporter un moyen de production d’électricité ou un moyen additionnel de stockage d’électricité. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente un schéma d’un premier type d’alimentation pour un système selon l’invention ; - la figure 2 est un graphique présentant les intensités en fonction du temps lors d’un démarrage du moteur de la pompe électrique ; et - la figure 3 présente un schéma d’un deuxième type d’alimentation pour un système selon l’invention.

La figure 1 présente un système pour une fonction d’aide au contrôle du véhicule, comprenant un bloc hydraulique 2 de contrôle des freins du véhicule 8, comportant un moteur électrique 4 entraînant une pompe hydraulique 6.

Le bloc hydraulique 2 comporte des électrovannes commandées par des circuits pilotés par un calculateur électronique, pour, en fonction de différentes informations sur le comportement du véhicule données par des capteurs, délivrer des pressions de freinage à chaque frein de roue 8.

De cette manière on réalise une fonction d’antiblocage des freins ABS, ou de contrôle de stabilité du véhicule ESP.

Le système comporte une alimentation électrique 12 du moteur 4, disposée en série entre une batterie du réseau de bord 10 et le bloc hydraulique 2. L’alimentation électrique 12 comporte successivement en partant de la batterie 10, une résistance électrique 14 de valeur Ra, puis une inductance 18 de valeur La formée par un bobinage comprenant un noyau 18.

Lors du démarrage du moteur électrique 4, l’inductance 18 en série avec la résistance 14 forme un circuit qui s’oppose aux variations brutales d’intensité, permettant pendant les quelques millisecondes de démarrage du moteur électrique où sa vitesse de rotation étant réduite génère une faible force contre-électromotrice, de limiter cette intensité.

La figure 2 présente en fonction du temps T, avec une première courbe 20 l’intensité I délivré par l’alimentation de la pompe électrique pour un système selon l’art antérieur. On a jusqu’au temps T1 un pic de courant 22 dépassant les 100A. L’alimentation électrique 12 ainsi que la batterie 10 qui délivre le courant doivent être dimensionnées pour fournir cette forte intensité.

La deuxième courbe 24 présente l’intensité I pour un système selon l’invention. La résistance 14 ainsi que l’inductance 16 sont calculées pour donner une constante de temps permettant de passer le pic de courant 22, de manière à rejoindre sensiblement au temps T1 la première courbe 20 qui est proche de l’intensité nominale IN consommée par le moteur électrique 4. L’alimentation électrique 12 ainsi que la batterie 10 sont dimensionnées pour délivrer une intensité qui ne dépasse pas l’intensité nominale IN, ce qui limite fortement son coût.

La figure 3 présente une alimentation électrique 12 comportant un bobinage de l’inductance 16 formant le circuit primaire d’un transformateur, comprenant un circuit secondaire 30 présentant un bobinage secondaire 32 de valeur Lb dont les bornes sont reliées à une résistance secondaire 34 de valeur Rb pour former une boucle fermée.

On obtient par le transformateur une boucle de courant dans le circuit secondaire 30 qui va osciller avec un décalage de phase par rapport au circuit primaire, en s’opposant fortement à cette oscillation du circuit primaire.

On réalise ainsi un filtre passe bas qui filtre les fréquences élevées, en limitant le pic de courant.

En particulier le système pour fonction d’aide au contrôle du véhicule selon l’invention est particulièrement adapté pour un véhicule comportant un système d’arrêt et de démarrage automatique du moteur thermique, appelé « Stop Start >> en langue anglaise.

Pendant le roulage dans le cas d’un arrêt suffisamment long du moteur thermique, on a une décharge de la batterie du réseau de bord 10 qui peut délivrer une tension inférieure à 10V alors que maintenue en charge par un alternateur cette tension est généralement d’au moins 14V.

Lors d’une mise en route du moteur de la pompe électrique 4, qui peut intervenir de manière totalement impromptue pour assurer la sécurité, la batterie du réseau de bord 10 ainsi que l’alimentation électrique 12 doit fournir une intensité maximum qui reste limitée.

De plus cette fourniture d’intensité limitée ne faisant pas appel aux capacités maximum de la batterie 10, sera peu influencée par le nombre de consommateurs qui prélèvent du courant sur cette batterie. On obtient un fonctionnement sécurisé dans tous les cas, même si un grand nombre de consommateurs sont en marche simultanément. L’invention est particulièrement adaptée pour un véhicule comportant une stratégie de pilotage de l’alternateur, qui commande l’excitation de cet alternateur pour délivrer par moment une puissance électrique faible ou nulle afin d’optimiser le fonctionnement du moteur thermique. Dans ce cas le réseau de bord est alimenté principalement par sa batterie.

On notera qu’à partir d’un alternateur entraîné en rotation par le moteur thermique et délivrant une puissance nulle, il faut environ 200ms pour établir son excitation et obtenir sa pleine puissance. Avec une fonction « Stop Start >> dans le cas d’un moteur thermique à l’arrêt, il faut environ une seconde pour la mise en marche de ce moteur thermique et la montée en puissance de l’alternateur. Ces temps sont incompatibles avec les quelques millisecondes nécessaires pour obtenir le démarrage de la pompe électrique des fonctions d’aide au contrôle du véhicule. L’invention est aussi particulièrement adaptée pour un véhicule comportant un système auxiliaire de fourniture d’énergie pour le réseau de bord, qui s’ajoute à la batterie principale prévue pour alimenter le démarreur du moteur thermique.

Le système auxiliaire de fourniture d’énergie peut être un moyen de production d’électricité, comme une pile à combustible, un moyen additionnel de stockage d’électricité, comme une capacité ou une batterie utilisant tous types de technologie, ou une combinaison de ces moyens.

Le réseau de bord peut aussi comporter un convertisseur de courant continu DC/DC, qui en prélevant une énergie sur la batterie du réseau de bord, délivre un courant régulé pour alimenter des équipements comme la pompe électrique 6 du bloc hydraulique 2 des fonctions d’aide au contrôle du véhicule.

Dans tous les cas le système selon l’invention comprenant une limitation du pic de courant qui diminue l’intensité maximale consommée, permet de réduire le dimensionnement des moyens d’alimentation de ce système, ce qui abaisse les coûts.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS

   1 - Système mettant en œuvre une fonction d’aide au contrôle d’un véhicule automobile actionnant les freins des roues du véhicule (8), comprenant un bloc hydraulique (2) équipé d’un moteur électrique (4) entraînant une pompe hydraulique (6) rechargeant un accumulateur hydraulique, le véhicule comportant un réseau de bord alimenté par un alternateur ne délivrant pas en permanence une charge, ou par un système auxiliaire de fourniture d’énergie indépendant d’une batterie principale d’alimentation du démarreur d’un moteur thermique, caractérisé en ce qu’il comporte une alimentation (12) du moteur électrique (4) comprenant une résistance (14) et une inductance (16) disposées en série.
2. 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inductance (16) constitue le circuit primaire d’un transformateur.
3. 3 - Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le transformateur comporte un circuit secondaire (30) présentant un bobinage secondaire (32) dont les bornes sont reliées à une résistance secondaire (34) en formant une boucle fermée.
4. 4 - Véhicule automobile comprenant une fonction d’aide au contrôle du véhicule, caractérisé en ce qu’il comporte un système selon l’une quelconque des revendications précédentes, mettant en œuvre cette fonction d’aide au contrôle.
5. 5 - Véhicule automobile selon la revendication 4, comprenant un réseau de bord alimenté par un alternateur ne délivrant pas en permanence une charge, caractérisé en ce qu’il comporte une fonction d’arrêt et de démarrage automatique du moteur thermique.
6. 6 - Véhicule automobile selon la revendication 4 ou 5, comprenant un réseau de bord alimenté par un alternateur ne délivrant pas en permanence une charge, caractérisé en ce qu'il comporte une fonction de pilotage de cet alternateur qui commande son excitation pour délivrer une puissance électrique qui peut être faible ou nulle.
7. 7 - Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, comprenant un réseau de bord alimenté par un système auxiliaire de fourniture d’énergie indépendant de la batterie principale d’alimentation du démarreur du moteur thermique, caractérisé en ce que le système auxiliaire comporte un convertisseur de courant continu DC/DC qui en prélevant une énergie sur la batterie principale, délivre un courant régulé pour alimenter le moteur électrique (4) de la pompe hydraulique (6).
8. 8 - Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, comprenant un réseau de bord alimenté par un système auxiliaire de fourniture d’énergie indépendant de la batterie principale d’alimentation du démarreur du moteur thermique, caractérisé en ce que le système auxiliaire comporte un moyen de production d’électricité ou un moyen additionnel de stockage d’électricité.