FR3050707A1 - Procedes et dispositifs d'automatisation d'une automobile electrique remorquee - Google Patents

Abstract

Procédés et dispositifs d'automatisation d'une automobile électrique remorquée. Cette automatisation est une solution au problème de la faible autonomie des voitures électriques en leur permettant de franchir de grandes distances. L'automatisation de la direction (15) est obtenue par une commande de l'angle de braquage de la voiture remorquée en fonction de la mesure (25) de l'angle et de sa variation, entre les axes des véhicules, de la vitesse (11) et éventuellement de l'angle de braquage du véhicule tracteur, de façon à limiter les dérapages. La motorisation et le freinage sont automatisés en fonction de la force de traction (23) et d'un programme de charge. L'invention comprend des dispositifs de sécurité, de couplage et de communication indispensables à sa réalisation pratique. En particulier l'attelage rétractable (17, 18) avec absorbeur de choc (27), assure une protection en cas d'accident par choc avant.

Description

La présente invention porte sur des procédés et des dispositifs d'automatisation d'une automobile électrique en remorque comprenant des systèmes de commande automatique de la direction, de la propulsion et du fieinage de l'automobile remorquée. L'invention comprend aussi des dispositifs de sécurité, de couplage et de communication indispensables à sa réalisation pratique.

On connaît des systèmes d'automatisation d'une automobile suiveuse pour un attelage virtuel, comme dans la thèse : « Attelage virtuel pour véhicules automatisés » (HAL Id ; tel-00112889v2), mais il n'y est pas envisagé l'automatisation d'une automobile remorquée par un attelage mécanique.

On connaît des systèmes d'automatisation de remorquage dans lequel le véhicule tracté peut recharger ses batteries, comme dans le brevet US 2013/0311058 Al, mais ce brevet ne décrit pas de procédé de commande automatique de la direction du véhicule en remorque. Le brevet WO 2013043969 Al décrit également une remorque dont le moteur électrique est commandé par un capteur de force situé sur l'attelage, mais sans roues directionnelles.

On connaît des systèmes d'assistance électrique à la commande de la direction d'un véhicule automobile comme sur le brevet US2015175199A1.

La commande manuelle de la direction de l'automobile est très contraignante pour le conducteur du véhicule remorqué et ne peut se faire qu'à une vitesse très réduite. Un système automatisé permettra à l'ensemble de l'attelage d'atteindre en sécurité les vitesses plus élevées. Le remorquage ne se limiterait plus à des dépannages mais permettrait à ces véhicules de franchir de longues distances, procurant un gain énergétique à l'ensemble des véhicules accouplés. Le conducteur de l'automobile remorquée, devenant passager d'un des véhicules, se repose pendant le trajet, ce qui est favorable à la diminution des accidents dus à la fatigue. La généralisation des couplages entre véhicules, augmenterait la fluidité ou la capacité du trafic routier. Le couplage mécanique permet le transfert d'énergie entre les deux véhicules de l'attelage et offre ainsi une solution alternative au problème de faible autonomie des voitures électriques. L'automatisation d'une automobile électrique remorquée nécessite, dans sa réalisation pratique, de résoudre les problèmes suivants : automatisation de la commande de la direction de l'automobile électrique en remorque automatisation de la commande du moteur électrique et du freinage de la voiture tractée la possibilité d'xm fonctionnement normal (désaccouplé) de l'automobile électrique tractable la sécurité de l'attelage, en particulier en cas de choc avant la possibilité pratique du couplage des véhicules la communication entre les véhicules

Un procédé objet de l'invention permet de commander automatiquement la direction de l'automobile remorquée en minimisant le dérapage, en utilisant au moins un des jeux d'informations suivants : - un angle entre des parties liées à chacun des deux véhicules et l'angle de braquage du véhicule tracteur ; - un angle entre des parties liées à chacun des deux véhicules, sa dérivée par rapport au temps et la vitesse de l'automobile remorquée.

Selon im autre aspect, l'invention propose un moyen pour automatiser la commande du moteur de propulsion dans le sens moteur ou du freinage en récupération, à partir d'un programme de charge d'un accumulateur d'énergie, de la mesure de la force de traction, éventuellement de la vitesse de l'automobile remorquée et de l'angle entre des parties liées à chacun des deux véhicules. Un mode de réalisation automatise le freinage de la voiture tractée.

Selon un autre aspect, l'invention propose des moyens de faciliter le démarrage en participant à l'effort de traction à faible vitesse.

Selon un autre aspect l'invention propose moyen de réduire les possibilités de dérapage en limitant la force de traction dans les virages.

Selon un autre aspect, l'invention propose, par sécurité, des systèmes d'attelage installés à demeure pour garantir la fiabilité des connexions ; ces systèmes sont rétractables pour permettre xm fonctionnement désaccouplé de l'automobile électrique.

En cas de choc avant, un dispositif de sécurité coulissant avec absorbeur de choc, protégeant le véhicule tracteur et l'automobile remorquée est proposé.

Selon un autre aspect, l'invention propose un dispositif de pointage optique pour permettre le couplage des véhicules.

Enfin selon un autre aspect, il est prévu des écrans pour chacun des véhicules portant des informations sur le remorquage ou le processus de couplage.

Il est bien compris que les différents dispositifs présentés schématiquement ci-après ne sont que des exemples ; l'invention pourrait être réalisée sous des formes différentes. Les figures ne sont pas à l'échelle, certains éléments ne sont pas en proportion, des caractéristiques ont été exagérées ou réduites pour montrer des détails particuliers ou pour expliquer des fonctionnements. L'invention sera comprise avec la description d'exemples non limitatifs des systèmes présentés sur les figures.

Une vue générale d'un premier mode de réalisation de dispositifs de l'invention est représenté sur la figure 1.

La figure 2 représente un mode de réalisation de dispositifs de l'invention comprenant un attelage rétractable coulissant avec amortisseur de choc avant.

La figure 3 représente un aménagement de l'attelage du véhicule tracteur, permettant à la tête de l'attelage de se mouvoir verticalement quand les véhicules sont attelés.

Les figures 4 et 5 illustrent le fonctionnement du système d'attelage télescopique rétractable coulissant avec amortisseur de choc.

Les figures 6 et 7 représentent respectivement des parties détaillées des figures 4 et 5.

La figure 8 illustre une étude géométrique pour la détermination de l'angle de braquage de l'automobile en remorque selon un procédé objet de l'invention.

La figure 9 représente le graphe d'une des lois de commande de la direction de l'automobile remorquée.

Les figures 10 et 11 représentent des courbes issues d'une simulation du fonctionnement de moyens d'automatisation de la direction de l'automobile remorquée sur un parcours donné.

Les figures 12 et 13 représentent des exemples d'écrans et d'interfaces se trouvant à bord des deux véhicules,

La figure 14 est un organigramme du processus de couplage de l'attelage selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 15 représente, selon un mode de réalisation de l'invention, les flux d'informations entre des composants du système d'automatisation en relation avec la conunande de direction ou avec le processus de couplage.

La figure 16 représente des flux d'informations ou d'énergie entre des composants du système d'automatisation en relation avec la traction, le ralentissement ou le ficinage selon rm mode de réalisation de l'invention.

La figure 17 est un organigramme du système d'automatisation du ralentissement, du freinage en récupération d'énergie et de l'assistance à la traction selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 18 est un oiganigramme détaillant l'étape 68 de l'organigramme de la figure 17.

Il y a au moins un élément mécanique de liaison entre les deux véhicules, constitué par exemple par un attelage rigide terminé par une liaison rotule, et au moins une liaison de nature électrique et/ou électromagnétique entre les deux véhicules. Le système nécessite également l'enregistrement de certaines caractéristiques des véhicules comme la distance entre les essieux pour chaque véhicule. Le système comprend sur la voiture remorquable, au moins un moyen de calcul et de commande avec des interfaces d'entrées pour lire des grandeurs physiques ou des informations digitales, et des interfaces de sorties pour agir en particulier sur les actionneurs de la direction, de la traction et du freinage de l'automobile remorquée. Il sera mentionné sous le terme «l'ordinateur ». Le terme « commande » devra être compris comme désignant aussi des commandes asservies. Par automobile électrique, on entend toute automobile équipée au moins d'une traction électrique, sans exclure les voitures hybrides. Les constituants de l'automobile qui ne sont pas utiles aux explications comme le moteur thermique d'une voiture hybride ne sont pas représentés.

Un premier mode de réalisation de dispositifs de l'invention, est représenté schématiquement sur la figure 1, on y distingue : la partie arrière du véhicule tracteur 2, le châssis de l'automobile en remorque 1, l'élément 5 lié au véhicule tracteur, est constitué par exemple d'un col de cygne terminé par une boule ; il est raccordé à l'élément 6 de l'automobile remorquée en constituant une liaison rotule, l'élément 6 est solidaire de la tête d'attelage qui comprend en outre : un capteur d'angle 25, mesurant l'angle entre une partie liée à l'automobile remorquée et xme partie liée au véhicule tracteur, un capteur 23 de la force de tension entre les deux véhicules, force comptée positivement pour une traction, un système ressort-amortisseur 26 de la force de tension, un dispositif de pointage optique 33, par exemple un laser horizontal, dans l'axe de l'automobile remorquable, les barres de liaison 17 qui relient la tête d'attelage et des supports 3 (articulés sur la figure 1) fixés à l'automobile remorquable ; dans une variante non représentée, ces supports 3 portent des capteurs de force substituables au capteur 23, les boîtiers de connexion électriques entre les deux véhicules 13 qui sont reliés par un câble ; ce câble transmet entre autres, les informations sur l'état des feux situés à l'arrière du véhicule tracteur, comme le signal de fminage 46, le signal de recul 8 et celui de changement de direction 47 ; et suivant un mode de réalisation, l'information de l'angle de braquage β2 de la direction du véhicule tracteur, les roues 7 de la voiture remorquée, le moteur électrique de traction 9 de l'automobile en remorque qui peut également fonctionner en générateur pour recharger une batterie de traction 22 ; il est commandé par un circuit d'électronique de puissance 43, éventuellement un organe de débrayage 14 et de désaccouplement de la motorisation, un système dissipatif d'énergie tel que des résistances électriques ou un frein électromagnétique 24, les freins sur les quatre roues, tels que 10 comprenant éventuellement des capteurs de température, un capteur 11 de la vitesse v de l'automobile en remorque, un moyen de commande 15 de la direction de l'automobile remorquée, l'ordinateur, unité de calcul, de commande et de régulation : 21, un capteur 34 de la distance séparant les véhicules, éventuellement une caméra 35 située à l'arrière de l'automobile remorquée, éventuellement un écran vidéo 37, en présence de caméra, éventuellement des capteurs d'accélération 16, permettant d'évaluer entre autres les pentes de la chaussée, éventuellement un terminal GPS et/ou internet 41, éventuellement des capteurs 42 d'humidité et de température permettant d'évaluer l'état de la chaussée, des écrans de contrôle 40 du fonctioimement du couplage et du remorquage, un capteur de l'état du fiein de statiormement 61, éventuellement un écran de protection de la carrosserie de l'automobile remorquée contre les projections, non représenté.

Le capteur 25 est de préférence un capteur d'angle (potentiomètre, codeur optique...) pour mesurer l'angle formé entre des parties solidaires de chacun des châssis des deux véhicules, ou plus précisément, l'écart angulaire entre les axes longitudinaux des deux véhicules. Cependant, d'autres capteurs, bien que n'étant pas des capteurs angulaires lui sont substituables pour permettre à l'ordinateur de déterminer l'écart angulaire entre les axes longitudinaux des deux véhicules. Il doit être compris que les références relatives à « l'angle entre les axes longitudinaux des deux véhicules » correspondent à une grandeur qui peut êh« mesurée directement par un capteur angulaire ou calculée par l'ordinateur à partir d'autres capteurs comme des cq)teurs de distances. Par exemple suivant un mode de réalisation, on utilise au moins un capteur de distance pour mesurer la distance (ou les distances) entre des points particuliers de chacun des deux véhicules. Soient deux points distincts A, B fixes relativement au premier véhicule et C, D deux points distincts fixes relativement au deuxième véhicule, la connaissance des distances AB et CD, la mesure des distances AC et BD déterminent entièrement le quadrilatère ABCD. L'ordinateur peut calculer, à partir des données des distances, l'angle entre les axes longitudinaux des véhicules. Selon un autre mode de réalisation, l'élément 33 peut êtte une caméra sensible au changement de forme d'une partie liée au tracteur et l'ordinateur, par traitement d'image, peut en déduire par calcul l'angle entre les axes longitudinaux des deux véhicules, cette caméra est couplée à l'écran 37.

On aura recours à la redondance de capteurs pour fiabiliser la mesme de l'angle.

La figure 2 illustre un système d'attelage télescopique, éventuellement motorisé, selon un mode de réalisation ; il est schématiquement présenté vu de dessus. Il est installé à demeure sur l'automobile remorquable pour garantir la fiabilité de l'installation des éléments participant à la sécurité. Il est nécessairement rétractable pour conserver un fonctionnement désaccouplé normal de l'automobile électrique. En plus des éléments homologues présentés sur la figure 1, on distingue une variante du dispositif de pointage optique 33 telle qu'une caméra, dans l'axe de l'automobile remorquable, dont l'image est retransmise par l'écran vidéo 37 de l'automobile électrique, avec l'affichage d'ime mire de pointage, avec laquelle on pourra avancer précisément vers la boule de remorquage du tracteur. Le dispositif de pointage est indispensable compte tenu de l'impossibilité de déplacer latéralement à mains nues la tête d'attelage hors du jeu mécanique. Le capteur 12 (fig. 2,4) mesure la longueur de la partie sortie des barres coulissantes 17.

Le capteur de distance 34 permet d'évaluer la distance entre l'automobile à remorquer et le véhicule tracteur. Cette fonction peut être également remplie par la caméra 33 à laquelle on adjoint un procédé de reconnaissance des formes pour évaluer la distance au véhicule tracteur 2. Avec cette information de distance, l'ordinateur signale dès que la distance permettant le couplage est atteinte.

La figure 3 représente une coupe d'un aménagement de l'attelage du véhicule tracteur, permettant une fois les véhicules accouplés, à la boule d'attelage de se mouvoir librement dans le sens vertical, les suspensions des deux véhicules étant indépendantes. Le col de cygne portant la boule de couplage 5, est fixé siu* un chariot mobile 64, guidé par une barre verticale 44 fixée sur le châssis du véhicule tracteur par des pattes 65. Le chariot mobile 64 coulisse verticalement au moyen de roulements 63 entre des butées à ressort 67. Lfne variante non représentée serait de donner à la tête d'attelage une possibilité de mouvement vertical.

La présente invention a pour but de permettre aux voitures électriques de franchir de longues distances au moyen d'un remorquage à une vitesse du même ordre que celle des poids lourds ; or en cas de choc avant, l'automobile remorquée pourrait occasionner des situations d'accidents aggravées avec un attelage ordinaire. Le système d'attelage télescopique décrit apporte une solution à ce problème.

Les figures 4, 5,6, 7 représentent des détails du système d'attelage télescopique, éventuellement motorisé, vu de dessus ; l'attelage est déployé sur les figures 4 et 6 et il est rétracté sur les figures 5 et 7. L'attelage comporte des parties fixées au châssis 3 et 18. Les parties coulissantes 17, cylindriques ou prismatiques, dont l'axe de déplacement est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de l'automobile tractable, peuvent être actionnées en sortie vers l'avant, manuellement ou commandées par un actionneur 29. Le capteur 12 transmet à l'ordinateur la mesure de la longueur de la partie déployée. Lorsqu'elles atteignent la position entièrement déployée les parties coulissantes 17 sont bloquées automatiquement par les dispositifs 28. Un dispositif non représenté, comme par exemple des ergots sur les parties coulissantes 17, empêche lesdites parties coulissantes de quitter leur logement sur un effort de traction. Chacune des parties fixes femelles 18 contient rm composant 27 en matériau absorbeur de choc. Ce composant est constitué par exemple par une hélice en métal déformable et non élastique de diamètre intérieur supérieur aux diamètres extérieurs des parties 17. Dans la position rétractée (fig. 5, 7), les parties coulissantes 17 se placent à l'intérieur de l'espace vide réservé dans les absorbeure de chocs 27. Lorsque l'attelage est complètement déployé, le système de blocage 28 se ferme comme une targette (fig. 6), empêchant la partie 17 de rentrer dans la partie 18. Il comprend un pêne 49 commandé par un actionneur fonctionnant par exemple avec un électro-aimant 31. Quand le système de blocage 28 est alimenté, il ouvre la targette, laissant coulisser les parties 17 (fig. 7) à l'intérieur des composants 27 et 18. En absence de commande, un ressort a tendance à refermer le pêne, ce qui bloque le mouvement des barres 17 une fois que l'attelage est complètement déployé (fig. 4,6). En position fermée le pêne actionne un contact électrique 19 qui transmet à l'ordinateur l'information du déploiement. Le pêne 49 (fig. 6) comporte une partie sécable 20, par exemple en forme de disque, de diamètre inférieur à l'intérieur du tube 18 mais supérieur au diamètre de la partie interne (vide) de l'absorbeur de choc 27. La forme 20 est solidaire du pêne mais comporte une amorce de rupture calibrée pour résister en fonctionnement normal, mais en cas de choc frontal violent, la pression de la barre 17 désolidarise la forme sécable 20 du pêne, la forme 20 vient alors presser l'absorbeur de choc 27 et se maintient, par sa forme adaptée avec l'absorbeur de choc, solidaire de l'absorbeur de choc 27. Le fonctionnement de l'autre partie de l'attelage est identique. Il s'en suit qu'en cas de choc frontal, les barres 17 pénètrent dans les parties femelles 18 en écrasant, par l'intermédiaire des formes 20, les absorbeurs de choc 27. En cas de choc frontal du véhicule tracteur avec un obstacle, les absorbeurs de choc lors de leur écrasement, absorbent une partie de l'énergie et jouent leur rôle atténuateur du choc arrière auquel est soumis le tracteur ; ils atténuent également la décélération que subit l'automobile remorquée. Le système absorbeur de choc selon l'invention peut prendre d'autres formes de structures déformables et peut être constitué d'autres matériaux.

La figure 8, présente un modèle simplifié pour une étude de la cinématique des véhicules. Pour simplifier les écritures on ne tient pas compte de l'angle de chasse. On se place dans la modélisation cinématique plane du modèle dit « bicyclette cinématique ». La direction de l'automobile étant optimisée par le constructeur, pour le remorquage automatisé on détermine l'angle de braquage βι de la roue moyenne, à appliquer à la commande de la direction de l'automobile remorquée, afin que le remorquage se fasse par roulement sans glissement. Cet angle est calculé à partir de l'angle a mesuré par le capteur 2S, et pour le premier mode de réalisation de l'invention présenté, de l'angle β2 de braquage des roues avant du véhicule tracteur mesuré par le capteur 4 sur la figure 8. L'axe longitudinal X X* du véhicule tracteur forme im angle a avec l'axe longitudinal y y' de l'automobile en remorque. La force de tension s'exerce sur la liaison rotule, au point A sur le tracteur. On note L la distance entre le point A et l'axe des roues arrières de la voiture tractée. On note H l'intersection du plan de la figure et de la droite qui lui est perpendiculaire et qui passe par le milieu de l'essieu arrière du véhicule tracteur. On note h la distance AH. On note Di et D2, respectivement pour le véhicule tracté et pour le véhicule tracteur, les distances entre les essieux des roues avant et arrière. Les valeurs algébriques des angles intervenant dans les calculs sont indiquées avec la convention du sens h'igonométrique. L'angle βι entre la direction de l'automobile remorquée et de son axe longitudinal est déterminé selon un premier mode de réalisation par la formule ;

Cette formule s'obtient par le nécessaire alignement des centres instantanés de rotation des deux véhicules avec le point de liaison A (fig. 8), pour un roulement sans glissement dans le cadre cinématique du modèle.

La figure 9 représente le graphe de la loi précédente de commande de l'angle βι en fonction de l'écart angulaire a entre les axes longitudinaux des deux véhicules et de l'angle β2 de braquage du véhicule tracteur. L'exemple tracé correspond aux dimensions d'une berline de taille moyenne tractant ime voiture électrique à une distance de 1500 mm avec : Di =2588 mm, L = 4927 mm, D2 = 2756 mm, h = 926 mm. Pour asservir la direction suivant ce mode de réalisation, l'ordinateur 21 reçoit les informations de la mesure de l'angle a du capteur 25 (fig. 1, 2,4, 5) et de la mesure de l'angle β2 du capteur 4 (fig. 8) de la direction du véhicule tocteur. La direction de l'automobile remorquée est asservie en agissant sur l'actionneur 15 (fig. 1,2) en fonction de l'angle βι calculé.

Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, on s'affiunchit de la mesure de l'angle β2 sur le véhicule tracteur. Pour cela, on procède au calcul de l'angle de braquage de la direction de la voiture remorquée en fonction de la mesure de la vitesse v (capteur 11) de l'automobile remorquée, de la valeur de a (capteur 25) et de sa dérivée par rapport au temps do/dt. La valeur de doc/dt peut s'obtenir soit par calcul à partir des valeurs mesurées et enregistrées de a au cours du temps, soit par un capteur spécifique (non représenté) de vitesse angulaire. Pour ce mode de réalisation, la commande appliquée par l'ordinateur à l'actionneur de direction a pour formule :

où doc/dt est en radian par seconde.

Siu* un exemple de trajet d'une durée de 20 secondes, comportant des virages dans les deux sens, à une vitesse moyenne d'environ 28 km/h, on a simulé les parcours de l'attelage pour les deux modes de réalisation de l'asservissement de la direction de l'automobile remorquée.

La figure 10 représente pour le parcours simulé, les gr^hes donnant les angles βι de commande de la direction de l'automobile tractée, en fonction du temps, calculés suivant les deux modes précédents de réalisation. On constate que les deux graphes sont indistinguables.

Ainsi on pourra pennettio, dans le cas où la valeur de βζ est disponible, d'avoir une redondance de sécurité pour le calcul de l'angle βι.

La figure 11 représente la bajectoire du point d'attache A sur le parcours simulé et des positions à des temps espacés d'une seconde, de l'automobile remorquée avec son attelage.

Ces procédés présentés ici du point de vue des contraintes du modèle « bicyclette cinématique », pourront être adaptés aux paramèbes géométriques en trois dimensions, aux données dynamiques et à celles de la technique automobile.

Selon un mode de réalisation de l'invention, des pupitres de contrôle sont présenté sur les figures 12 et 13. L'un des pupitres (fîg.l3) est installé à demeure sur le tableau de bord de l'automobile remorquable, l'autre (fig. 12) prend place sur le tableau de bord du véhicule tracteur. Le pupitre placé sur le véhicule tracteur, peut se limiter à un téléphone portable ou à une « tablette» apte à communiquer avec l'unité centrale 21. Les affichages, les commandes et les validations peuvent être assurés par un écran tactile. Le système de communication peut être réalisé par tout système de courants ou d'ondes électromagnétiques. Cette communication comprend une liaison vocale entre micros 38 et haut-parleurs 39 et des écrans indicateurs du fonctionnement du système de couplage et de remorqua^ 40 ainsi qu'éventuellement une liaison vidéo pour l'affichage sur les écrans 37 de l'image donnée par la caméra arrière 35 ou éventuellement de la caméra avant 33.

Les éléments de programmes qui suivent ne sont que des exemples illustrant quelques modes de réalisation qui ne sont pas limitatifs.

Suivant les législations, le conducteur de l'automobile remorquée pourra ou non rester dans son propre véhicule. Si l'automobile remorquée est autorisée à avoir un passager, on fera en sorte que la configuration de l'enbée d'air ambiant ne reçoive pas de gaz d'échappement du véhicule tracteur. L'organigramme de la figure 14 présente les différentes étapes du couplage avec des exemples d'indications portées sur les écrans de conbôle des deux véhicules. L'indice 1 se rapporte à l'affichage dans le véhicule tracteur, l'indice 2 à l'affichage dans l'automobile remorquable. A l'étape 51 (fig. 14), pour accoupler les véhicules, le conducteur de l'automobile à remorquer actionne sur son pupibe une commande 36 « ON » (fig. 13), de mise en marche du dispositif de pointage 33 (fig.l, 2). Étape 52, le conducteur de l'automobile à remorquer rapproche son véhicule du tracteur ; il est guidé par le dispositif de pointage 33, ainsi il peut aligner l'axe longitudinal de son automobile avec le système d'accrochage 5 du véhicule tracteur. Étape 53, lorsque la distance mesurée par le capteur de distance 34 (fig. 2) devient inférieure ou égale à la distance permettant le couplage, les écrans 40 le signalent. Étape 54, un des conducteurs déploie l'attelage rétractable et fixe entre elles les parties femelle 6 et mâle 5 de la rotule en manipulant la commande de l'attelage télescopique 32 (fig. 2,4). Étape 55, la connexion des boîtiers électriques 13 et le capteur d'angle 25, informent l'ordinateur 21 du couplage. Si le couplage est constaté, la commande automatique de la direction de l'automobile remorquée est activée. La formule de calcul de l'angle est modifiée en fonction de la longueur L qui est alors variable et déterminée à l'aide de la mesure du capteur 12. Les fieins de la voiture remorquée sont libérés. Les commandes manuelles de conduite de l'automobile remorquée (pédales, volant de direction...) sont désactivées. Étape 56, le tracteur avance, pour que l'attelage coulisse jusqu'à sa position de blocage. Étape 57, l'unité centrale reçoit l'information du blocage de l'attelage par les contacts électriques 19, associés aux dispositifs de blocage 28. Étape 58, activation de la commande du moteur électrique 9 et du programme de remorquage automatisé. La conduite de l'automobile remorquée est automatisée pendant la marche des deux véhicules accouplés, le conducteur de l'automobile remorquée devient passager. Étape 59, demande de désaccouplement par la commande 36 « OFF » (fig. 13). Étape 60, l'arrêt des véhicules et l'enclenchement du frein de stationnement de l'automobile remorquée donné par le capteur 61 sont nécessaires pour le désaccouplement. Après le désaccouplement, les commandes manuelles de conduite de la voiture remorquable redeviennent actives.

Dans les différents modes de réalisation présentés, lorsque le conducteur du véhicule tracteur enclenche la marche arrière, le connecteur 13 transmet l'information du signal de recul 8, ce qui provoque l'allumage des feux de recul de l'automobile remorquée et éventuellement l'affîchage de l'image de la caméra arrière 35 de la voiture remorquée sur l'écran 37 (fig. 12) du véhicule tracteur. Le sens de marche du moteur de l'automobile remorquée est inversé, le sens de la force appliquée par le véhicule tracteur sur la rotule de liaison 5-6 est également inversé. La direction de la voiture remorquée est alors commandée comme en marche avant. Si l'angle a mesuré par le capteur 25 atteint une valeur maximum prédéterminée, des signaux sonores (haut parleur 39 fig. 12) et lumineux apparaissent sur l'écran de contrôle 40 (fig. 12) pour prévenir le conducteur des corrections à apporter afin d'éviter la mise en portefeuille. Le moteur de traction 9 fonctionnant en marche arrière et les systèmes de freinage sont asservis à la force de poussée mesurée par le capteur 23, pour maintenir cette force inférieure à une valeur maximum seuil prédéterminée, au-dessus de cette valeur, le moteur de traction 9 fournit une puissance pour reculer l'automobile remorquée. Lorsque la force de poussée atteint une autre valeur de seuil, fixée comme minimum, le freinage par fiiction est progressivement activé.

Les véhicules pris séparément sont supposés avoir une marche stable, le remorquage est agencé pour maintenir la stabilité et faciliter les manoeuvres. £n marche avant, si l'état de sa batterie le permet, le moteur électrique participera à l'effort de démarrage et contribuera à la propulsion aux faibles vitesses. Le freinage en récupération interviendra progressivement à une vitesse supérieure à un seuil, (par exemple 30km/h), sauf en descente où la vitesse seuil peut être annulée ; il aura priorité sur le freinage mécanique. Le fieinage en récupération pourra être supprimé pendant les phases d'accélération. Pour maintenir la stabilité du remorquage l'invention propose d'agir avec l'ordinateur en fonction des mesures des capteurs d'angle 25 et de vitesse 11, sur la force de traction 23 par la commande du moteur/générateur 43. Cette action réduira le freinage en récupération ou produira une assistance à la traction selon le besoin ou affichera sur l'écran 40 (fig. 12) des limitations de la vitesse.

En cas de rupture de l'attelage, détectée par interprétation des données des différents capteurs, l'ordinateur provoque un freinage d'urgence et déclenche une alarme sonore et lumineuse ; de plus, dans le cas où le conducteur de la voiture tractée serait autorisé à y rester pendant le trajet, en plus des mesures précédentes, l'ordinateur rétablit les commandes manuelles de l'automobile remorquable.

La figure 13 représente par des flèches les flux d'informations, signaux ou commandes entre les composants, dans un mode de réalisation du système, en relation avec l'automatisation de la la commande de la direction de l'automobile électrique, ou avec le processus de couplage. On a indiqué les références des composants impliqués.

La figure 16 représente les flux d'informations et d'énergie entre les composants du système dans un mode de réalisation de l'automatisation des commandes de la traction, du ralentissement, du freinage et de la charge de la batterie de l'automobile remorquée. Au départ, les utilisateurs ont défini, avec une interface utilisateur non représentée, les besoins de recharge de la batterie 22 par un dialogue avec l'ordinateur ; ensuite, avec le GPS 41, à partir de la connaissance du parcours, l'ordinateur évalue pour chaque portion de parcours les possibilités de charge de la batterie, et délivre un programme 45 (fig. 16) de charge de la batterie.

La figure 17 présente un exemple de la gestion des commandes du fieinage mécanique ou en récupération et de l'assistance moteur en fonction des paramètres mesurés et enregistrés. Avec les caractéristiques enregistrées 48 (fig. 16) des deux véhicules dont l'état des pneumatiques, de la mesure de la vitesse 11 et de l'état de la chaussée renseigné par les capteurs de température et d'humidité 42, l'ordinateur 21 peut évaluer les forces maximales latérale Fm et longitudinale Tm à ne pas dépasser sous peine de risquer de produire im dérapage. Lors des virages, dans l'approximation d'un module de vitesse constant, une force cenfripète de module Fc, résultante de la force de traction et de la résistance du remorquage s'exerce au point d'attache A (fig. 8). Cette force a pour module : Fc = \ T.sin a 1 où Γest la force de traction exercée au point A mesurée par le capteur 23 et a l'angle mesuré par le capteur 25. Avec les données de l'angle a et de la vitesse v l'ordinateur en déduit la force de traction maximum Tmax ^ Tm et telle que

Fc ^Fm. L'ordinateur compare (étape 62, fig. 17) cette valeur à la force T de traction mesurée 23. Si Γ S" Tmax, la force Test comparée à la valeur de la force de traction minimale 37 correspondant à un seuil minimum de traction. Si l'intensité de la force T est intermédiaire entre la force minimale et la force maximale, il est possible de recharger davantage la batterie. L'intensité de la charge donnée par le programme de charge est réajustée périodiquement au cours du trajet en fonction de l'état de charge du stockage mesuré par les capteurs de courant et de tension 30 (fig. 1,2). En fonction de la mesure de la vitesse 11, de la mesure de la pente de la chaussée 16, une valeur cible le du courant de charge du stockage est alors calculée. L'ordinateur compare le courant cible au courant / mesuré par l'un des capteurs 30, il peut ainsi optimiser la recharge du stockage (étape 66, fig. 17) en agissant sur la commande du moteur/générateur.

Dans les descentes, l'automobile électrique aura la possibilité d'emmagasiner l'éneigie potentielle de pesanteur des deux véhicules, en épargnant les freins.

Lorsque la force de traction devient supérieure à la force de traction maximale Tmax et que le freinage en récupération n'est pas en service, (en montée par exemple), l'ordinateur active l'assistance du moteur 9 à la traction en utilisant l'éneigie stockée (étape 70, fig. 17). Si l'assistance à la traction n'est pas applicable, une injonction à ralentir est affichée sur l'écran 40 du véhicule tracteur.

La figure 18 décrit un mode de réalisation du procédé de commande du ralentissement et du freinage lorsque la force de traction devient inférieure au seuil minimum 77, (étape 68, fig. 17). Les commandes sont faites à partir de la mesure 23 de la force de traction, pour ramener T à une valeur supérieure à 77. Après avoir vérifié que le moteur ne participe pas à l'effort de propulsion, si l'état de charge de la batterie le permet, l'ordinateur commande le moteur de l'automobile remorquée en mode générateur ; si le stockage d'énergie n'est pas possible, le système dissipatif 24 est activé ; si cela ne suffit pas, les systèmes de freinage mécanique 10 de l'automobile en remorque sont activés progressivement. En dernier ressort, par exemple si la température des freins devient trop élevée, une injonction à ralentir sera affichée sur l'écran 40 (fig. 12) du véhicule tracteur. La même séquence de freinage est activée dès qu'un signal de freinage 46 (fig. 1,2) du tracteur est transmis par la liaison entre les boîtiers 13.

Selon un mode de réalisation de l'invention, pour fociliter les manœuvres, le conducteur du véhicule tracteur, en actionnant la commande « Boost » 50 (fig. 12), a la possibilité de provoquer l'interruption du freinage en récupération et, en fonction de la vitesse 11 et de l'état 30 de charge de la batterie 22, la participation à la traction du moteur 9 de l'automobile remorquée ; cette action est maintenue pendant un temps prédéterminé et tant que l'accélératiim mesurée reste positive. Une commande analogue, non représentée, pourra être actionnée dans les cas où l'on souhaite minimiser la pollution engendrée par le moteur thermique, comme lors d'un parcours urbain.

Claims (16)

1. Revendications

   1. Système d'attelage installable à demeure sur une automobile, ladite automobile étant du type comprenant un moteur électrique (9), un élément de stockage d'énergie électrique (22), un ordinateur (21), une commande électrique de l'actionneur de la direction (15), caractérisé en. ce que l'attelage est situé vers l'avant de ladite automobile et y est au moins en partie rétractable et que ledit système comprend au moins un capteur d'angle (25) et un capteur de force (23).
2. 2. Système d'attelage selon la revendication 1, caractérisé peir le fait qu'il comprend au moins une partie coulissante (17) dans une partie (18) liée à l'automobile dont il fait partie.
3. 3. Système d'attelage selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un absorbeur de choc (27).
4. 4. Système d'attelage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un dispositif de pointage optique (33) pour faciliter le couplage.
5. 5. Système d'attelage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend la mise en œuvre d'un écran (40) dans le véhicule tracteur et dans l'automobile remorquable, pouvant porter des informations concernant le remorquée et le processus du couplage.
6. 6. Système d'attelage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit attelage comporte au moins une partie mobile (17) pouvant se rétracter au moins partiellement vers ladite automobile électrique, de sorte que ledit attelage occupe un espace réduit quand il n'est pas utilisé.
7. 7. Système d'attelage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moteur électrique (9) est adapté pour fonctionner en générateur, et le capteur de force (23) est adapté pour mesurer la force de traction entre les deux véhicules attelés, caractérisé par le fait que l'ordinateur (21) est programmé pour automatiser la commande du moteur (9) de propulsion dans le sens moteur ou du freinage en récupération, en fonction au moins de la force de traction mesurée par le capteur de force (23).
8. 8. Système selon la revendication 2, comprenant un capteur de vitesse (11), caractérisé par le fait que l'ordinateur (21) est programmé pour que l'automatisation de la commande du moteur (9) limite la force de traction dans les virages.
9. 9. Système d'attelage selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite automobile comprend une commande électrique de l'actionneur de la direction (15), le capteur d'angle (25) permettant d'obtenir une information angulaire a entre des parties liées.à chacun des deux véhicules ou une caméra (35) ou un ensemble de capteurs de distance permettant d'obtenir par calcul l'angle a, ledit système étant caractérisé par le fait que.l'ordinateur (21) est programmé pour contrôler la direction ( 15) de ladite automobile en fonction au moins de valeurs dudit angle a.
10. 10. Système d'attelage selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'ordinateur (21) est programmé pour contrôler la direction (15) de ladite automobile en fonction au moins de variations da dudit angle a; où les valeurs desdites variations da sont obtenues soit par différences de valeurs de, soit par l'intermédiaire d'un capteur de vitesse angulaire mesurant la dérivée de a par rapport au temps doc/dt.
11. 11. Système d'attelage selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé par le fait que l’absorbeur de choc (27) est déformable et construit pour subir une compression déformante en cas de fort choc frontal.
12. 12. Système d'attelage selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'absorbem· de choc (27) comporte un espace vide dans lequel la partie coulissante (17) peut se loger lorsque l'attelage est rétracté.
13. 13. Système d'attelage selon l'une des revendications 2 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de blocage (28) de la partie coulissante (17).
14. 14. Système d'attelage selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de blocage (28) comporte un pêne mobile (49) comportant une partie sécable (20), de sorte que lorsque l'attelage est complètement déployé, le système de blocage (28) se ferme, empêchant la partie mobile (17) de rentrer dans la partie (18), et qu'en cas de choc frontal, la pression de la barre (17) désolidarise la forme sécable (20) du pêne (49), les barres (17) pénètrent alors dans les parties femelles (18) en pressant les formes (20) qui viennent écraser les absorbeurs de choc (27).
15. 15. Système d'attelage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit dispositif de pointage est constitué d'une caméra et d'un écran associé à une mire de pointage.
16. 16. Système d'attelage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la la commande appliquée par l'ordinateur à la commande électrique de l'actioimeur de direction a pour formule:

    où DI est la distances de Γ automobile tractée entre les essieux des roues avant et arrière, L est la distance entre l'attelage et l'axe des roues arrières de l’automobile tractée,h est la distance entre l'attelage et l'axe des roues arrières de Γ automobile tracteur, a est l’angle entre 1’ automobile tractée est l’automobile tracteur, et v la vitesse de l'automobile tractée.