WO2010012837A1 - Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule - Google Patents

Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule Download PDF

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WO2010012837A1
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electric machine
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Pierre Alain Magne
Fabrice Cudre-Mauroux
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Societe De Technologie Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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Definitions

  • Torque management system exerted by an electric machine on a wheel of a vehicle
  • the present invention relates to control systems for the conchite of electric vehicles. It is aimed at vehicles equipped with at least one electric machine capable of being controlled by traction or braking depending on the commands of the driver of the vehicle.
  • the proposed devices use sophisticated electronic systems to manage the operation of electrical machines, so as to achieve precise control at each moment of the torque supplied or operated by the electric machine .
  • These circuits exploit the data characterizing the parameters of the operation of the vehicles at all times and must also be operative at all times in response to the commands of the driver.
  • the driver commands are translated into low level command signals which are the subject of a processing in connection with other information on board the vehicle before triggering a possible change of instructions to the control bodies of the electric machine in order to modify in turn the strong currents necessary for the control of the vehicle. It is important that the chain of command connecting the operator to these systems is secured against failures with the level of reliability required in applications to an electric vehicle.
  • European patent application No. EP 1134113 for example describes a vehicle control system comprising an accelerator pedal provided with a sensor sensitive to its degree of depression by the driver to produce a measurement signal representative of the acceleration control applied by the driver.
  • a second sensor identical or operating according to a similar principle, is provided so as to continue to operate the vehicle in case of failure of the first.
  • the variation intervals of the output signals of these sensors as a function of the throttle controls are adjusted differently so as to determine the nature of the problem when one of the sensors is affected by a failure.
  • the sensor variation intervals may for example be offset relative to each other. Monitoring the two signals then makes it possible to detect the occurrence of an operating incident of one or the other.
  • a comparative analysis of the forms of signals obtained makes it possible to determine the type of incident that occurred by reference to previously identified cases.
  • the system has the disadvantage that the two sensors are subject to the same types of failure at the same time, which reduces the reliability of fault detection in the system control.
  • US Patent 5485375 proposes a fault detection system in the control commands of an electric machine vehicle, wherein a control member such as an accelerator pedal is coupled to a sensor specific to delivering a speed control signal that corresponds to the driver's command on the pedal. The presence of an action on this sensor is further detected by an on / off switch.
  • a torque control current at the electric machine is derived from comparing the speed control signal from said analog sensor and a signal for measuring the instantaneous speed of the machine.
  • a safety device is provided for detecting the case where, due to a fault, a torque current is produced even though the on / off switch indicates that no control is exerted on the accelerator pedal.
  • a slight offset between the angle of the pedal necessary for the triggering of the control signal and that of the on-off switch may be provided to avoid an erroneous operation due to noise and vibrations at the beginning of the depression of this pedal .
  • such a system is unreliable because it does not detect cases where the sensor linked to the accelerator pedal delivers a control signal outside the limits of the normal operating range of this pedal. It also does not identify all cases where an inconsistency exists between the output signal of the measuring sensor and the loading of the accelerator pedal.
  • the subject of the invention is a system for managing the torque exerted by an electric machine on a wheel of a vehicle under traction or braking from the controls of a driver, this system comprising: minus a control member adapted to be biased by the driver in a given biasing or control range depending on the desired level of a driving parameter of the vehicle, a first sensor capable of providing a measurement signal which is a function of said parameter and capable of to vary in an interval which exceeds the range of the variation corresponding strictly to the control range and a fault detector own to signal as an anomaly such an overrun by the measurement signal, characterized in that the system further comprises a second event sensor associated with the controller to provide an indication that the controller has passed a solicitation level predetermined within the control range and in that the fault detector is responsive to the output of the second sensor to signal an anomaly in case of inconsistency between said measurement signal and said crossing indication from the second sensor .
  • the system makes it possible to detect in a particularly simple manner the main cases of defects likely to affect the management of commands from a body directly requested by the driver to drive a vehicle.
  • the range of variation of the sensor output signal in response to the biasing range of the controller is deliberately narrower than the theoretically possible range of variation of the output signal of the sensor.
  • the fault detector which may include a signal analysis module, is able to detect, in operation, whether the signal level from this sensor is outside said given range and provide in this case a fault indication.
  • the system may also be adapted so that the range of potential variation of the output signal of the first sensor extends both below and beyond said given range corresponding to range. in order to detect an out of range output of the measurement signal at each end of its scale of variation.
  • the system is not able to detect other types of anomalies that may affect the operation of the first sensor, such as a possible scale slip, expansion or other deformation.
  • This gap is filled, in a very simple way according to the invention, by the addition of a second sensor, which works in all or nothing, to detect that a measurement signal produced at the output of the first sensor does not correspond to a request from the control member.
  • the second sensor makes it possible to detect the case where a measurement signal is not generated at the output of the first sensor while the control member is actually solicited.
  • the addition of the second sensor makes it possible to detect an inconsistency between the biasing of the control member, the measurement signal produced by the first sensor, and the digital signal produced by the second sensor.
  • said actuation level which triggers the second sensor preferably corresponds to a position close to the lower limit of the control range of said parameter.
  • the advantage of this embodiment lies in the fact that the control member is in general frequently actuated between its relaxed position and a partially biased position, and vice versa.
  • a torque control setpoint generation device depending on the acceleration or braking commands of the driver. If due to a fault of the first sensor, for example a short-circuit or a break in its electrical connections, the measurement signal leaves its variation interval during normal operation, this signal can not be used to determine a setpoint. traction torque or electrical braking, depending on the sensor whose measurement is affected by the fault. The system then plans to replace the instruction from the faulty sensor by a safety instruction, that is to say that does not put the vehicle in danger.
  • the system performs the composition of all these instructions to control the torque value to the electric machine at the moment considered. It is possible for the designer to choose the management mode of these setpoints and, in the event of a fault of a control member, or in the case of actuation of several members corresponding to a priori contradictory control parameters, such as the accelerations of traction and braking, to determine the appropriate strategy to obtain a global torque set-point responding safely to the objectives assigned to the type of vehicle concerned.
  • the fault detector is able to identify the case where two of the control elements of the driving parameters of the vehicle are solicited at the same time. It can be, typically, two pedals, one to control a traction acceleration of the machine and the other to control its operation in electric braking device by energy recovery.
  • the addition of the second sensor makes it possible to provide unambiguous information that two pedals are actuated at the same time or that a fault has been detected in the control chain of one of them.
  • the system produces a safety instruction which corresponds to a control command of acceleration torque or electrical braking zero for the parameter whose sensor is detected as faulty or for one of the non-priority commands in case of conflicting parameters.
  • the fault detector it is advantageous to program the fault detector to detect the crossing of a terminal of said normal range of variation with a preset tolerance margin outside said range. It is also possible to program an analysis module of the fault detector to declare the inconsistency between the indication of crossing of said predetermined operating level and the measurement signal in the case where the latter has a deviation greater than a tolerance. predetermined in addition to or less than the normal value of said measurement signal for this level of actuation of the control member.
  • the setpoint management system also adapts to the driving of a vehicle which also comprises an additional electrical braking torque setpoint generator, said engine braking, suitable for applying an additional braking torque setpoint for applying the electric machine a braking torque said engine function of at least one parameter determined on board the vehicle to characterize its operation.
  • This parameter can advantageously be generated independently of the driver commands.
  • the invention can be implemented by coupling a secure torque setpoint generator corresponding to each driving parameter at the disposal of the driver to a resultant torque setpoint generator adapted to combine the secured instructions and, where appropriate. , one or more additional instructions, according to a composition law determined to apply the resultant setpoint to the control of the torque to the electric machine.
  • the law of composition is a law of addition of the elementary instructions which are applied to it.
  • Figure 1 is a block diagram of the organization of a vehicle equipped with an electric traction and braking machine for each of its rear wheels, with the main elements of the power system and driving the machine .
  • Figures 2A and 2B are elevational views, respectively front and side, of a vehicle control pedal equipped with sensors according to the invention.
  • Figure 3 is a diagram for illustrating the principle of anomaly detection implemented in a deposit securing system according to the invention.
  • FIG. 4 is a simplified block diagram of the system for generating and managing instructions according to the invention.
  • FIG. 5 represents a flowchart for implementing the anomaly detection explained in connection with the figure.
  • Figure 6 is a flowchart of the management of acceleration and braking setpoints according to the example chosen to illustrate the invention.
  • FIG. 1 there is a schematic four-wheeled vehicle, two front wheels, HD right and left HG, and two rear wheels 12D on the right and 12G on the left.
  • Each of the 12D and 12G rear wheels is equipped with a respective electric machine 14D and 14G which is coupled mechanically.
  • Electrical machines 14 are three-phase synchronous machines equipped with a resolver-type angular position sensor. They are driven by an electronic wheel control unit 15 which comprises two non-individualized wheel modules in FIG. 1, one for each of the wheels 142D and 142G.
  • the block 15 allows the supply of each of these machines, via a power line 16, from an on-board electrical power source here constituted by an electric power battery 17.
  • This battery 17 is associated with a module charger 18 connectable to a power supply when the vehicle is stopped in a charging station.
  • the electronic modules of the wheel control block 15 are designed to drive the electric machines 14D and 14G in torque.
  • the electrical machines 14 can be used as motor and generator.
  • Each of the wheels 11 and 12 of the vehicle is equipped with a mechanical braking device, not shown. Many arrangements are possible to arrange an electric machine mechanically coupled to the wheel. It may be advantageous to install a relatively large gear ratio, for example at least equal to 10 and even preferably greater than 15, so that the electric machine is not too bulky.
  • An electric machine can be installed coaxially with the wheel, the mechanical connection being provided by an epicyclic gear train to provide the necessary reduction. It is also possible to adopt a configuration of the type described in patent application EP 0878332, preferably by adding a mechanical reduction stage. One can also choose to have several electrical machines whose couples add up. In this case, an electronic wheel module can drive several electrical machines in parallel installed in the same wheel. Regarding the installation of several electrical machines in a wheel, see for example the patent application WO 2003/065546 and the patent application FR 2776966.
  • a central unit 30 manages various functions, including the electric traction system of the vehicle.
  • the central unit 30 communicates with each of the electronic modules of the wheel control block 15 via the electrical lines 40 (bus).
  • the central unit 30 also communicates with an acceleration control 33 via an electric line 43, with a braking command 32 (service brake) via an electric line 42, and with a control 31 selecting the forward or reverse gear via a power line 41. This allows to take into account the intentions of the driver.
  • the central unit 30 also communicates with an electronic cooling module 38 via an electrical line 48.
  • the central unit 30 manages the longitudinal movement of the vehicle. It controls the electronic wheel control modules of the block 15. For this purpose, it transmits at each instant to the block 15, a set value respectively for each of the rear wheel drive modules, which determines the direction and intensity of the current passing through each electric machine 14G and 14 D and therefore the value of the engine torque or braking developed respectively on the shaft of these machines.
  • the distribution of the set point between the various traction motors is effected, in this example, simply in equal parts between the two machines. Naturally, it could be more advanced by adapting the distribution at each moment, depending for example on a search for a control of the work of the tires of each driving wheel, or more generally as a function of the dynamic behavior sought for the vehicle, as explained in particular in the patent application No.
  • FIGS 2A and 2B show a conventional mechanical embodiment of an accelerator or brake control pedal 51 for the driver of the vehicle.
  • a pedal lever 50 is articulated on an axis 52 carried by a bracket 53 secured to a plate fixed by tabs 55 and 56 in the lower vertical part of the driving position inside the passenger compartment, under the table on board.
  • a return spring 60 on the axis constantly tends to return the lever 50 to a first limit position, or relaxed position, shown in Figure 2B.
  • a pedal pad 62 at a lower end of the lever 50 makes it pivotable about its axis 52 against the return torque of the spring 60 to a second limit position where a bent portion 64 of the lever 50 abuts against the floor 63 of the passenger compartment .
  • the lever is connected to a conventional mechanical hydraulic brake actuator not shown here.
  • the pedal 50 is equipped with a sensor 54 of the position of the lever 50. It comprises a body integral with a plate 91 itself integral with the stirrup 53, and a member responsive to the angular positioning of the lever 50 about the axis 52 to produce a signal whose amplitude is a function of the angular stroke of this lever, to the central unit 30, via a conductor such than line 42 or line 43 of Figure 1.
  • the sensor 54 for example a potentiometer or a Hall effect sensor, is powered to produce a non-zero output signal when the pedal 51 is in the relaxed position, here shown.
  • the level of this signal increases with the pivoting angle of the pedal 51 to the stop.
  • the sensor 54 is connected in such a way that its output signal has not reached the maximum of its potential amplitude when the pedal reaches the end of its stroke against the floor 63.
  • the diagram of FIG. 3 represents, measured on the ordinate (axis 70) the variations of the amplitude of such a signal at the input of the central unit 30, as a function of a parameter locating on the abscissa ( axis 72) the physical position of the pedal 51, for example the angle of rotation of the lever 50 relative to the relaxed position.
  • the scales on these two axes are indicated as a percentage of the range of rotation of the pedal angle on the abscissa (control range), on the one hand, and the total variation interval intrinsically possible of the recoverable signal at the output. of the sensor 54, on the other hand.
  • the measurement signal produced in the normal operating conditions of the sensor over the entire angular travel of the pedal is represented by the curve 75.
  • the sensor is designed to provide in the relaxed position of the pedal (abscissa 0%) a non-zero amplitude signal corresponding for example to 15% of the ordinate measurement scale. At 100% of the pedal stroke, in this example, it reaches 85% of its theoretical maximum value.
  • a stage for analyzing the level of the sensor signal at the input of the central unit is provided to detect a malfunction in which the output signal of the sensor would take a value outside the interval between the terminals (15% and 85% ) corresponding to the physical displacement of the pedal.
  • a tolerance ⁇ is applied to the measurement signal and the central unit 30 is programmed to detect whether the signal 75 reaches a value less than
  • FIG. 4 illustrates the interface between the driver and the functions of the central unit 30 which manage the instructions controlling the operation of the electrical machines. It contains the acceleration control 33 equipped with a pedal position sensor 54A, connected to the central unit 30 by the control line 43, the electric braking control 32 with its proportional sensor 54F connected to the central unit 30 via line 42 and the travel selector 31 connected to the central unit by line 41.
  • the flowchart of Figure 5 schematically describes the fault detection procedure of a sensor 54A or 54F by the central unit from the measurement signals present on the lines 42 and 43 at each moment.
  • the amplitude of each of these signals is analyzed to verify whether or not it is lower than a lower bound (15% - ⁇ ), denoted by the reference 76 on the ordinate of FIG. slightly below the minimum value of the measuring signal 75 during normal operation. It is also tested to check if it is greater than a terminal 77 (85% + ⁇ ) slightly higher than the upper limit of variation of the sensor signal 75 under normal operating conditions. If one of these tests is positive, the existence of an anomaly is displayed in the next step 113 and a sensor fault record is made in step 118. Otherwise the process continues (line 114). ) as will be indicated later.
  • a sensor fault control module 108 in the central unit 30 manages, among other things, the fault detection procedure which has just been detailed in the signals present at the outputs 42 and 43 of the commands 32 and 33 and transmits the respective information to the inputs of two setpoint generators 101 and 103 for acceleration and electric braking respectively.
  • the traction setpoint generator 101 receives at each instant the signal generated at the output of the acceleration control 33 in addition to the information from the fault control module 108.
  • the braking setpoint generator electrical service 103 receives at each instant the signal developed at the output of the electric braking control 32 in addition to the possible fault information from the module 108.
  • the two setpoint generators 101 and 103 each transmit a so-called safe setpoint value, explained below, to a setpoint composition stage 110 which generates a resultant torque setpoint for the control block 15.
  • the central unit 30 receives vehicle operating indications as here in this example of a vehicle speed indicator 80.
  • this speed indication is used by the unit.
  • central 30 in a third setpoint generator 105 to develop an electrical braking torque setpoint said engine, permanently stackable, in the set composition step 110, to the torque setpoints generated from the conductive control members, to improve torque management applied to the wheels of the vehicle at every moment.
  • This improvement is manifested by a strengthening of the perception of the behavior of the vehicle by the driver and driving sensations, especially when the operator gets his foot off the accelerator pedal.
  • the stage 108 of the central unit 30 makes it possible to detect a fault in the operation of the driver's controls, for example by signaling the system to a malfunction of one of the sensors 54A. and F.
  • the effect of such detection on the management of the instructions is now explained with reference to FIG. management workflow from orders placed by the driver and data collected from the vehicle itself.
  • step 120 the generator 105 provides a motor brake torque setpoint function of the vehicle speed at the instant considered in the composition step of setpoints of couples 110 ( Figure 4).
  • the possible presence of a measurement fault resulting from the acceleration pedal 33 is then tested in step 122 (see procedure 112, 113 of FIG.
  • the setpoint of the traction torque in normal operation, developed by the traction torque generator 101 is validated (step 124) as a safe setpoint and applied to the 110.
  • the output reference of the traction setpoint generator 101 is set to a value of zero torque, at the step 126, and it is this value which is applied as a safe setpoint of traction torque to the setpoint composition stage 110.
  • step 128 The measurement from the sensor of the brake pedal 54F is then tested in step 128 (see procedure 112, 113 of Figure 5).
  • the electric service braking torque setpoint (Fig. 4) is enabled (step 130) and transmitted by the setpoint generator 103 as a safe setpoint to the setpoint setting stage 110.
  • the braking setpoint is set by the setpoint generator 103 (step 132) to a value of zero electrical braking torque and applied as a safe setpoint to the setpoint composition stage 110.
  • this stage 110 combines the safe setpoints of traction torque and electrical service braking with the electrical braking torque setpoint said engine to produce a global resultant torque setpoint applied at the instant considered at the input of the electronic control unit 15 driving wheels 12.
  • composition law for the development of this overall instruction can be a simple additive law, knowing that the traction setpoint represents a positive torque value and braking instructions negative values. More elaborate modes of composition are possible depending on the desired performance and the sophistication of the vehicle.
  • the torque setpoint can be distributed in equal parts between the two control modules of the electric machines 14D and 14F. She can alternatively obey a distribution law more complex when the vehicle control system is designed to control each wheel individually according to the desired behavior of the wheel at the moment considered.
  • the system inhibits the production of a service electric braking torque, but not that resulting from the set point from the electric braking torque generator. said "motor”, and it remains possible to control the electric machines in traction. Naturally the mechanical braking functions are not affected.
  • the system for generating the electric motor braking setpoint therefore makes it possible to maintain an additional level of safety in the event of a failure of the instructions directly derived from the driver controls.
  • a simple fault detection system may affect a sensor to ensure good safety conditions to the vehicle in case of failure. It is thus noted that if, due to an offset of its variation scale, the measurement signal produced in response to a given depression of the accelerator pedal is greater than the value assigned to the origin and exceeds the upper limit. 85% of the total variation range, the system detects a fault and safety remains assured. However, there may be another type of fault when the level of the measurement signal produced by the sensor within the "normal" variation range assigned to it in response to a driver command on a pedal shifts relative to the original representative value. If the shift that appears is in the wrong direction, the driver may be confronted with a vehicle acceleration greater than the one he had ordered. He will then act on the brake.
  • the predetermined position is a position close to the relaxed position of the pedal with adequate tolerance.
  • the plate 91 integral with the stirrup 53 supports the body 92 of an inductive sensor 93, which projects on one side of this plate, and which has a sensitive head 95 which crosses the plate 91 to come flush, on the other side, at the edge of the pivoting path of the metal lever 50.
  • the curve 99 in the staircase represents the binary variation of the output signal of the sensor 93.
  • this measurement level is greater than the terminal 97 while the signal 99 of all or nothing is at the value -1, an inconsistency is detected. It is recorded as an anomaly at the next step 116 of the process.
  • the test checks whether the value of the measurement signal 75 falls below the terminal 98 while the all-or-nothing signal 99 is still at 0. In this case also an anomaly is recorded at the step 116 and a sensor fault record is made (step 118).
  • the setpoint level for the parameter under consideration is set to a predetermined safe value as explained above with respect to FIG.
  • a defect detection is thus carried out which makes it possible to simply adjust various securing problems in the development of the torque command signals from the driver commands.
  • the process described with reference to FIG. 6 for managing the three torque commands to the electrical machines applies exactly as described above with respect to the pedal sensors 54 and 93.
  • the engine torque set point is forced to zero but the electric braking continues to be operational to allow the vehicle to be driven to a place where it is safe from danger.
  • the brake sensor measurement is detected between its normal variation terminals under the action of the pedal while the all-or-nothing signal indicates that the brake pedal is in the released position, (thus revealing an offset between the brake pedal and the brake pedal. indication given by the measuring signal and the actual position of the pedal) the braking torque set point is forced to zero, but the motor electric braking setpoint generator remains operational, as well as the traction setpoint generator and the mechanical braking control of the vehicle.
  • the simultaneous action of the driver on the two pedals can be detected as such thanks to the fault detection strategy allowed by the addition of the second on / off sensor on each pedal. In this case, the vehicle designer can choose the type of management instructions that seems best suited to compliance with the intentions of the driver while complying with essential safety requirements.

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Abstract

L'invention a pour objet un système de gestion de couple à une roue d'un véhicule couplé à une machine électrique (14) propre à être pilotée en traction ou en freinage en fonction de consignes appliquées à partir des commandes du conducteur. Le système décrit à titre d'exemple comporte deux pédales de commande (32, 33), l'une pour l'accélération et l'autre pour le freinage électriques, actionnables par le conducteur dans une plage de commande donnée. Un capteur (54) du déplacement de chaque pédale en fonction des sollicitations du conducteur est propre à produire un signal (42, 43) dont la variation dans un intervalle donné fournit normalement une mesure du déplacement de la pédale dans ladite plage de commande. Ce signal de mesure est capté par un détecteur de défaut (108) qui fournit une indication d'anomalie si sa valeur s'écarte en plus ou en moins dudit intervalle de variation donné. Un deuxième capteur fonctionnant en tout ou rien est sensible au franchissement d'un niveau de sollicitation prédéterminé par l'organe de commande et fournit une indication binaire correspondante. Le détecteur de défaut est propre à fournir une indication d'anomalie en cas d'incohérence entre le signal de mesure et ladite indication de franchissement. Un générateur de consigne (101, 103) est opératoire en fonction du signal de mesure et des indications d'anomalie du détecteur de défaut pour élaborer une consigne de couple qui correspond audit signal de mesure, en cas de fonctionnement normal, et une consigne de sécurité, en cas d'anomalie, et appliquer la consigne de couple sécurisée résultante pour le contrôle de la machine en fonction du paramètre de commande concerné.

Description

Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule
DOMAINE DE L 'INVENTION
[0001] La présente invention est relative aux systèmes de commande pour la conchite de véhicules électriques. Elle vise les véhicules équipés d'au moins une machine électrique propre à être pilotée en traction ou en freinage en fonction des commandes du conducteur du véhicule.
ETAT DE LA TECHNIQUE
[0002] Les propositions de véhicules électriques se sont beaucoup développées ces dernières années. On peut citer par exemple le brevet US 5 418 477 qui décrit un véhicule à quatre roues, de type hybride série, dans lequel chaque roue est entraînée par une machine électrique qui lui est propre. Un contrôleur permet de piloter les moteurs de roue et assurant la gestion de fourniture d'énergie aux moteurs à partir d'un alternateur ou d'une batterie. Pour citer un autre exemple, la demande de brevet publiée du Royaume Unis sous la référence GB 2344799 décrit un véhicule exploitant les possibilités de freinage offertes par la présence à bord de machines électriques pour engendrer plusieurs niveaux de puissance de freinage régénératif et fournir une fonction de freinage simulant le freinage par compression ou freinage moteur normalement disponible avec les moteurs à combustion interne, en plus de la fonction de freinage mécanique traditionnelle.
[0003] II est donc bien connu d'utiliser une machine électrique dans un véhicule non seulement à des fins de traction mais aussi de freinage, par exemple pour ajuster en plus ou en moins les efforts de freinage par friction appliqués aux roues d'un véhicule à traction électrique. En outre comme en atteste par exemple la demande de brevet publiée sous le N° WO 2007/107576 des demandeurs, un véhicule électrique a déjà été proposé dans lequel non seulement la traction mais également le freinage sont intégralement et directement dérivés d'une énergie électrique.
[0004] Pour exploiter efficacement les possibilités offertes par ces fonctions, les dispositifs proposés font appel à des systèmes électroniques élaborés pour gérer le fonctionnement des machines électriques, de façon à réaliser un contrôle précis à chaque instant du couple fourni ou exploité par la machine électrique. Ces circuits exploitent les données caractérisant les paramètres du fonctionnement des véhicules à chaque instant et doivent en outre être opératoires à tout moment en réponse aux commandes du conducteur.
[0005] Les commandes conducteur sont donc traduites en signaux de consigne de bas niveau qui font l'objet d'un traitement en liaison avec d'autres informations à bord du véhicule avant de déclencher une éventuelle évolution des consignes aux organes de contrôle de la machine électrique en vue de modifier à leur tour les courants forts nécessaires au contrôle du véhicule. Il importe que la chaîne de commande reliant l'opérateur à ces systèmes soit sécurisée contre les pannes avec le niveau de fiabilité requis dans des applications à un véhicule électrique.
[0006] La demande de brevet européen N° EP 1134113 décrit par exemple un système de pilotage d'un véhicule comportant une pédale d'accélérateur munie d'un capteur sensible à son degré d'enfoncement par le conducteur pour produire un signal de mesure représentatif de la commande d'accélération appliquée par le conducteur. Afin de pallier le cas d'une panne du capteur, un deuxième capteur, identique ou fonctionnant selon un principe analogue, est prévu de manière à permettre de continuer à opérer le véhicule en cas de panne du premier. En outre, les intervalles de variation des signaux de sortie de ces capteurs en fonction des commandes de l'accélérateur sont réglés différemment de façon à permettre de déterminer la nature du problème lorsque l'un des capteurs est affecté par une panne. Les intervalles de variation de capteurs peuvent être par exemple décalés l'un par rapport à l'autre. Le suivi des deux signaux permet alors de déceler l'apparition d'un incident de fonctionnement de l'un ou de l'autre. Une analyse comparative des formes de signaux obtenus permet de déterminer le type d'incident survenu par référence à des cas de figure préalablement répertoriés. En plus de sa complexité, le système présente l'inconvénient que les deux capteurs sont sujets aux mêmes types de panne au même moment, ce qui amoindrit la fiabilité de la détection de défaut dans la commande du système.
[0007] Le document de brevet US 5485375 propose un système de détection de défaut dans les commandes de pilotage d'un véhicule à machine électrique, dans lequel un organe de commande tel qu'une pédale d'accélérateur est couplé à un capteur propre à délivrer un signal de commande de vitesse qui correspond à la commande du conducteur sur la pédale. La présence d'une action sur ce capteur est en outre détectée par un commutateur tout ou rien. Un courant de commande de couple à la machine électrique est issu de la comparaison du signal de commande de vitesse issu dudit capteur analogique et d'un signal de mesure de la vitesse instantanée de la machine. Un dispositif de sécurité est prévu pour détecter le cas où, par suite d'un défaut, un courant de couple est produit alors même que le commutateur tout ou rien indique qu'aucune commande n'est exercée sur la pédale d'accélérateur. Un léger décalage entre l'angle de la pédale nécessaire pour le déclenchement du signal de commande et celui du commutateur tout ou rien peut-être prévu pour éviter un fonctionnement erroné par suite de bruit et de vibrations au début de l'enfoncement de cette pédale. Cependant un tel système est peu fiable car il ne permet pas de détecter des cas où le capteur lié à la pédale d'accélérateur délivre un signal de commande hors des limites de la plage de fonctionnement normale de cette pédale. Il ne permet pas non plus de repérer tous les cas où une incohérence existe entre le signal de sortie du capteur de mesure et la sollicitation de la pédale d'accélérateur.
[0008] Dans le document de brevet US 5730238 délivré à la même entreprise on retrouve un système dans lequel un capteur est couplé à la pédale d'accélérateur et associé à un commutateur propre à prendre trois états selon que la pédale d'accélérateur est libre, à fond de course ou entre ces deux positions extrêmes. Un dispositif de temporisation permet de distinguer si l'apparition d'un signal à la sortie d'un desdits capteurs est dû à des chocs intempestifs par suite de vibrations par exemple ou s'il est le résultat d'une pression d'appui volontaire de la part du conducteur. Cependant le système présente les mêmes inconvénients que le précédent. [0009] Face à ces difficultés, l'invention vise un système de sécurisation de la génération des consignes de fonctionnement d'au moins une machine électrique pilotée en traction et en freinage à partir des organes de commande à la disposition du conducteur, qui soit simple mais fiable et apte à une réalisation économique pour s'adapter à des applications de grande diffusion.
EXPOSE DE L 'INVENTION
Conformément à l'objectif précédent, l'invention a pour objet un système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule en traction ou en freinage à partir des commandes d'un conducteur, ce système comportant : au moins un organe de commande propre à être sollicité par le conducteur dans une plage de sollicitation ou de commande donnée en fonction du niveau souhaité d'un paramètre de conduite du véhicule, un premier capteur propre à fournir un signal de mesure fonction dudit paramètre et capable de varier dans un intervalle qui dépasse l'étendue de la variation correspondant rigoureusement à la plage de commande et un détecteur de défaut propre à signaler comme une anomalie un tel dépassement par le signal de mesure, caractérisé en ce que le système comprend en outre un deuxième capteur d'événement associé à l'organe de commande pour fournir une indication que l'organe de commande a franchi un niveau de sollicitation prédéterminé à l'intérieur de la plage de commande et en ce que le détecteur de défaut est sensible à la sortie de ce deuxième capteur pour signaler une anomalie en cas d'incohérence entre ledit signal de mesure et ladite indication de franchissement issue du deuxième capteur.
[0010] Le système permet de détecter de façon particulièrement simple les principaux cas de défauts susceptibles d'affecter la gestion des commandes issues d'un organe sollicité directement par le conducteur pour la conduite d'un véhicule. Typiquement, l'intervalle de variation du signal de sortie du capteur en réponse à la plage de sollicitation de l'organe de commande (tel qu'une pédale) est délibérément plus étroit que l'étendue de variation théoriquement possible du signal de sortie du premier capteur. Grâce à cette disposition, le détecteur de défaut, qui peut comporter un module d'analyse du signal, est à même de détecter, en fonctionnement, si le niveau du signal issu de ce capteur se trouve en dehors dudit intervalle donné et de fournir dans ce cas une indication de défaut.
[0011] Selon un mode de réalisation avantageux, le système peut en outre être adapté à ce que la fourchette de variation potentielle du signal de sortie du premier capteur s'étende à la fois en deçà et au-delà dudit intervalle donné correspondant à plage de commande, de façon à détecter une sortie hors bornes du signal de mesure à chaque extrémité de son échelle de variation.
[0012] Sous cette forme, cependant, le système n'est pas capable de détecter d'autres types d'anomalies susceptibles d'affecter le fonctionnement du premier capteur, telles qu'un éventuel glissement d'échelle, une dilatation ou autre déformation de l'échelle de variation de la sortie du premier capteur par rapport aux sollicitations de l'organe de commande qui lui donnent naissance. Cette lacune est comblée, de façon très simple selon l'invention, par l'adjonction d'un deuxième capteur, qui fonctionne en tout ou rien, pour détecter qu'un signal de mesure produit à la sortie du premier capteur ne correspond pas à une sollicitation en provenance de l'organe de commande. De la même façon, le deuxième capteur permet de détecter le cas où un signal de mesure n'est pas généré à la sortie du premier capteur alors que l'organe de commande est effectivement sollicité. De manière plus générale, l'adjonction du deuxième capteur permet de détecter une incohérence entre la sollicitation de l'organe de commande, le signal de mesure produit par le premier capteur, et le signal tout ou rien produit par le deuxième capteur.
[0013] Selon un mode de réalisation ledit niveau d'actionnement qui déclenche le deuxième capteur correspond de préférence à une position voisine de la borne inférieure de la plage de commande dudit paramètre. L'intérêt de ce mode de réalisation réside dans le fait que l'organe de commande est en général fréquemment actionné entre sa position relâchée et une position partiellement sollicitée, et inversement. En positionnant le niveau de déclenchement du deuxième capteur tel que décrit, on obtient ainsi un moyen simple et fiable de détection d'un décalage anormal entre l'indication fournie par le signal de mesure et la sollicitation réellement fournie par l'organe de commande. [0014] Dans une telle situation le détecteur de défaut doit alors déclarer une anomalie de fonctionnement justifiant du déclenchement de meures de sécurité dans la conduite du véhicule. Le deuxième capteur confère ainsi un complément de sécurité par rapport aux insuffisances du premier capteur. Il fournit une détection indépendante de celle du premier capteur, non sujette à d'éventuels défauts liés par des causes communes rencontrés dans certaines solutions de l'état de la technique mentionnées ci-dessus. Il offre aussi une certaine redondance dans la détection de défauts susceptibles d'affecter les signaux de commande. Avec son principe de fonctionnement différent (tout ou rien ) de celui du premier capteur (essentiellement analogique) il contribue aussi à la robustesse de l'ensemble, facteur important dans un dispositif de sécurité.
[0015] Revenant aux applications de l'invention à un véhicule équipé d'une machine électrique capable de fonctionner en moteur ou en frein électrique, on prévoit avantageusement d'équiper celui-ci d'un dispositif de génération de consigne de commande de couple en fonction des commandes d'accélération ou de freinage du conducteur. Si par suite d'un défaut du premier capteur, par exemple un court-circuit ou une coupure de ses connexions électriques, le signal de mesure sort de son intervalle de variation en fonctionnement normal, ce signal ne peut pas être utilisé pour déterminer une consigne de couple de traction ou de freinage électrique, selon le capteur dont la mesure est affectée du défaut. Le système prévoit de remplacer alors la consigne issue du capteur défaillant par une consigne de sécurité, c'est-à-dire qui ne mette pas le véhicule en danger. Dans le cas où plusieurs paramètres de commande contribuent chacun à l'élaboration d'une consigne individuelle, le système effectue la composition de toutes ces consignes pour contrôler la valeur du couple à la machine électrique à l'instant considéré. Il est loisible au concepteur de choisir le mode de gestion de ces consignes et, en cas de défaut d'un organe de commande, ou dans le cas d'actionnement de plusieurs organes correspondant à des paramètres de commande a priori contradictoires, tels que les accélérations de traction et de freinage, de déterminer la stratégie appropriée pour obtenir une consigne de couple globale répondant en sécurité aux objectifs assignés au type de véhicule concerné.
[0016] On conçoit ainsi que, selon le type de défaut ou d'indétermination pour lequel est prévu le détecteur de défaut, on puisse éviter des pertes de contrôle potentiellement dangereuses d'une machine électrique qui fournit tout ou partie de la traction ou du freinage d'un véhicule. On conçoit aussi par exemple que le détecteur de défaut soit apte à repérer le cas où deux des organes de commande de paramètres de la conduite du véhicule sont sollicités en même temps. Il peut s'agir, typiquement, de deux pédales, l'une pour commander une accélération en traction de la machine et l'autre pour commander son fonctionnement en dispositif de freinage électrique par récupération d'énergie. L'addition du deuxième capteur permet en effet de fournir une information non ambiguë sur le fait que deux pédales sont actionnées en même temps ou qu'un défaut a été détecté dans la chaîne de commande de l'une d'elles. Dans ce cas, en fonction notamment des applications prévues et du segment de clientèle visé par véhicule, on pourra prévoir de ne pas modifier les consignes engendrées à partir de chacune des pédales, pour un véhicule sportif à mettre seulement entre les mains de conducteurs très expérimentés. On pourra au contraire tenter de remédier à l'inexpérience ou à la maladresse d'autres catégories de conducteurs en prévoyant, en cas de signaux d'apparence contradictoire, de forcer à une valeur donnée faible ou nulle la consigne de couple moteur tout en conservant intégralement la consigne de freinage électrique pour le ou les moteurs concernés.
[0017] On a vu également que selon un mode de réalisation possible, le système élabore une consigne de sécurité qui correspond à une commande de consigne de couple d'accélération ou de freinage électrique nul pour le paramètre dont le capteur est détecté comme défaillant ou pour une des commandes non prioritaires en cas de paramètres contradictoires.
[0018] Conformément à un aspect qui concerne la mise en œuvre des concepts précédents , on peut avantageusement programmer le détecteur de défaut pour détecter le franchissement d'une borne de ladite plage de variation normale avec une marge de tolérance préétablie hors de ladite plage. Il est également possible de programmer un module d'analyse du détecteur de défaut pour déclarer l'incohérence entre l'indication de franchissement dudit niveau d'actionnement prédéterminé et le signal de mesure dans le cas où ce dernier présente un écart supérieur à une tolérance prédéterminée en plus ou en moins de la valeur normale dudit signal de mesure pour ce niveau d'actionnement de l'organe de commande. [0019] Le système de gestion de consigne s'adapte aussi à la conduite d'un véhicule qui comporte également un générateur de consigne de couple de freinage électrique supplémentaire, dit freinage moteur, propre à appliquer une consigne de couple de freinage supplémentaire pour appliquer à la machine électrique un couple de freinage dit moteur fonction d'au moins un paramètre déterminé à bord du véhicule pour caractérise son fonctionnement. Ce paramètre peut avantageusement être généré indépendamment des commandes conducteur.
[0020] L'invention peut être mise en œuvre en couplant un générateur de consigne de couple sécurisée correspondant à chaque paramètre de conduite à la disposition du conducteur à un générateur de consigne de couple résultante propre à combiner les consignes sécurisées et, le cas échéant, une ou plusieurs consignes supplémentaires, selon une loi de composition déterminée pour appliquer la consigne résultante au contrôle du couple à la machine électrique. Selon une réalisation possible, la loi de composition est une loi d'addition des consignes élémentaires qui lui sont appliquées. Dans le cas d'un véhicule comportant plusieurs machines électriques couplées chacune à une roue respective, il peut être opportun de réaliser un générateur de consigne résultante commun à l'ensemble des machines électriques couplées auxdites roues.
[0021] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0022] La figure 1 est un schéma synoptique de l'organisation d'un véhicule équipé d'une machine électrique de traction et freinage pour chacune de ses roues arrière, avec les principaux éléments du système d'alimentation et de conduite de la machine.
[0023] Les figures 2A et 2B sont des vues en élévation, respectivement de face et de profil, d'une pédale de commande véhicule équipée de capteurs conformément à l'invention. [0024] La figure 3 est un diagramme permettant d'illustrer le principe de la détection d'anomalie mise en œuvre dans un système de sécurisation de consigne selon l'invention.
[0025] La figure 4 est un schéma bloc d'ensemble simplifié du système de génération et de gestion de consignes selon l'invention.
[0026] La figure 5 représente un organigramme de mise en œuvre de la détection d'anomalie explicité en liaison avec la figure; et
[0027] La figure 6 est un organigramme de la gestion de consignes d'accélération et de freinage selon l'exemple choisi pour illustrer l'invention.
DESCRIPTIOND 'UNEXEMPLE DE REALISATION
[0028] A la figure 1 , on a schématisé un véhicule à quatre roues, deux roues avant, HD à droite et HG à gauche, et deux roues arrière 12D à droite et 12G à gauche. Chacune des roues arrières 12D et 12G est équipée d'une machine électrique respective 14D et 14G qui lui est couplée mécaniquement. Dans la suite, on ne reprendra pas les indices désignant spécifiquement la position des roues 11 et 12 ou des machines électriques 14 dans le véhicule lorsque cela n'apporte rien à la clarté de l'exposé. Les machines électriques 14 sont des machines synchrones triphasées, équipées d'un capteur de position angulaire de type « resolver ». Elles sont pilotées par un bloc électronique de pilotage de roue 15 qui comporte deux modules de roue non individualisés sur la figure 1, un pour chacune des roues 142D et 142G. Le bloc 15 permet l'alimentation de chacune de ces machines, via une ligne électrique de puissance 16, à partir d'une source d'énergie électrique embarquée constituée ici par une batterie électrique de puissance 17. Cette batterie 17 est associée à un module de charge 18 connectable à une alimentation de courant électrique lorsque le véhicule est à l'arrêt dans une station de recharge. Les modules électroniques du bloc de pilotage de roue 15 sont conçus pour piloter les machines électriques 14D et 14G en couple. De ce fait, les machines électriques 14 peuvent être utilisées en moteur et en génératrice. Chacune des roues 11 et 12 du véhicule est équipée d'un dispositif de freinage mécanique non représenté. [0029] De nombreuses dispositions sont possibles pour agencer une machine électrique couplée mécaniquement à la roue. On peut trouver avantageux d'installer une démultiplication assez grande, par exemple au moins égale à 10 et même de préférence supérieure à 15, afin que la machine électrique ne soit pas trop volumineuse. On peut installer une machine électrique de façon coaxiale à la roue, la liaison mécanique étant assuré par un train d'engrenages épicycloïdaux pour disposer de la démultiplication nécessaire. On peut aussi adopter une configuration du genre de celle décrite dans la demande de brevet EP 0878332, de préférence en ajoutant un étage de démultiplication mécanique. On peut aussi choisir de disposer plusieurs machines électriques dont les couples s'additionnent. Dans ce cas, un module électronique de roue peut piloter plusieurs machines électriques en parallèle installées dans une même roue. Au sujet de l'installation de plusieurs machines électriques dans une roue, on consultera par exemple la demande de brevet WO 2003/065546 et la demande de brevet FR 2776966.
[0030] Une unité centrale 30 gère différentes fonctions, parmi lesquelles la chaîne de traction électrique du véhicule. L'unité centrale 30 communique avec chacun des modules électroniques du bloc de pilotage de roue 15 via les lignes électriques 40 (bus
CAN ®). L'unité centrale 30 communique aussi avec une commande d'accélération 33 via une ligne électrique 43, avec une commande de freinage 32 (frein de service) via une ligne électrique 42, et avec une commande 31 sélectionnant la marche avant ou la marche arrière via une ligne électrique 41. Cela permet de prendre en compte les intentions du conducteur. L'unité centrale 30 communique également avec un module électronique de refroidissement 38 via une ligne électrique 48.
[0031] L'unité centrale 30 assure la gestion du déplacement longitudinal du véhicule. Elle contrôle les modules électroniques de pilotage de roue du bloc 15. A cet effet, elle transmet à chaque instant au bloc 15, une valeur de consigne respectivement pour chacun des modules de pilotage des roues arrière, qui détermine le sens et l'intensité du courant traversant chaque machine électrique 14G et 14 D et par conséquent la valeur du couple moteur ou freineur développé respectivement sur l'arbre de ces machines. La répartition de la consigne entre les différents moteurs de traction s'effectue, dans l'exemple présent, simplement à parts égales entre les deux machines. Naturellement, elle pourrait être plus évoluée en adaptant la répartition à chaque instant, en fonction par exemple d'une recherche d'un contrôle du travail des pneumatiques de chaque roue motrice, ou plus généralement en fonction du comportement dynamique recherché pour le véhicule, comme expliqué notamment dans la demande de brevet N° FR07/58946 déposée par les demandeurs le 9 novembre 2007. Bien entendu l'invention s'applique également dans le cas où le nombre de machines électriques est supérieur à deux, ainsi que lorsque les quatre roues sont chacune dotée d'une machine électrique, ou même dans le cas d'une machine unique (ces machines étant installées ou non dans la roue).
[0032] Les figures 2A et 2B représentent une réalisation mécanique classique d'une pédale de commande d'accélération ou de freinage 51 pour le conducteur du véhicule. Un levier de pédale métallique 50 est articulé sur un axe 52 porté par un étrier 53 solidaire d'une platine fixée par des pattes 55 et 56 dans la partie basse verticale du poste de conduite à l'intérieur de l'habitacle, sous le tableau de bord. Un ressort de rappel 60 sur l'axe tend en permanence à ramener le levier 50 vers une première position limite, ou position relâchée, représentée à la figure 2B. Un patin de pédale 62 à une extrémité inférieure du levier 50 permet de le faire pivoter autour de son axe 52 contre le couple de rappel du ressort 60 jusqu'à une deuxième position limite où une partie coudée 64 du levier 50 vient en butée contre le plancher 63 de l'habitacle.. Le levier est relié à un actionneur hydraulique de freinage mécanique classique non représenté ici.
[0033] Pour sa mise en œuvre dans le cadre de l'invention, la pédale 50 est équipée d'un capteur 54 de la position du levier 50. Il comporte un corps solidaire d'une plaque 91 elle-même solidaire de l'étrier 53, et un organe sensible au positionnement angulaire du levier 50 autour de l'axe 52 pour produire un signal dont l'amplitude est fonction de la course angulaire de ce levier, à destination de l'unité centrale 30, via un conducteur tel que la ligne 42 ou la ligne 43 de la figure 1.
[0034] Le capteur 54, par exemple un potentiomètre ou un capteur à effet Hall, est alimenté de manière à produire un signal de sortie non nul lorsque la pédale 51 est dans la position relâchée, ici représentée. Le niveau de ce signal croît avec l'angle de pivotement de la pédale 51 jusqu'à la butée. Le capteur 54 est branché de façon telle que son signal de sortie n'ait pas atteint le maximum de son amplitude potentielle lorsque la pédale atteint en fin de course sa butée contre le plancher 63.
[0035] Le diagramme de la figure 3 représente, mesurées en ordonnée (axe 70) les variations de l'amplitude d'un tel signal à l'entrée de l'unité centrale 30, en fonction d'un paramètre repérant en abscisse (axe 72) la position physique de la pédale 51, par exemple l'angle de rotation du levier 50 par rapport à la position relâchée. Les échelles sur ces deux axes sont repérées en pourcentage de la plage de rotation de l'angle de pédale en abscisse (plage de commande), d'une part, et de l'intervalle de variation totale intrinsèquement possible du signal récupérable à la sortie du capteur 54, d'autre part.
[0036] Ainsi, le signal de mesure produit dans les conditions de fonctionnement normal du capteur sur la totalité de la course angulaire de la pédale est représenté par la courbe 75. Le capteur est conçu pour fournir dans la position relâchée de la pédale (abscisse 0%) un signal d'amplitude non nulle correspondant par exemple à 15% de l'échelle de mesure des ordonnées. A 100% de la course de la pédale, il atteint dans cet exemple 85% de sa valeur théorique maximale. Un étage d'analyse du niveau du signal capteur à l'entrée de l'unité centrale est prévu pour détecter un dysfonctionnement dans lequel le signal de sortie du capteur prendrait une valeur hors de l'intervalle entre les bornes (15% et 85%) correspondant au déplacement physique de la pédale. Ceci peut se produire par exemple par suite d'un court circuit entre les bornes d'alimentation du capteur, ou dans le cas où la borne de sortie variable du capteur entre en court circuit avec la polarité négative de son alimentation (le niveau mesuré sera alors plus faible que le niveau correspondant à la position relâchée de la pédale), ou encore dans le cas où la borne de sortie variable du capteur entre en court circuit avec la polarité positive de son alimentation (le niveau mesuré sera alors plus grand que le niveau correspondant à la position pleinement actionnée de la pédale). Ce peut aussi résulter d'une déconnexion d'un des fils d'alimentation ou de la borne de sortie variable du capteur.
[0037] En pratique, on applique une tolérance ε au signal de mesure et l'unité centrale 30 est programmée pour détecter si le signal 75 atteint une valeur inférieure à
(15% - ε) (point 76) ou supérieure à (85% + ε) (point 77) avant de déclarer une anomalie. Ce principe est appliqué aux signaux de sortie de chacune des deux pédales (organes de commande) de conduite 32 pour le freinage électrique et 33 pour l'accélération, sachant que, dans l'exemple du véhicule ici décrit, la pédale de freinage, possède la double fonction: a) de commande du couple de freinage électrique produit sur chaque roue par la machine électrique correspondante et d'actuateur ou commande et b) de commande de freinage mécanique traditionnel par friction.
[0038] On va voir maintenant comment la détection de défaut qui vient d'être évoquée est utilisée pour adapter les consignes de commande des machines électriques aux nécessités de la sécurité du véhicule. Le schéma bloc de la figure 4 illustre l'interface entre le conducteur et les fonctions de l'unité centrale 30 qui assurent la gestion des consignes contrôlant le fonctionnent des machines électriques. On y retrouve la commande d'accélération 33 équipée d'un capteur 54A de position de la pédale, relié à l'unité centrale 30 par la ligne de commande 43, la commande de freinage électrique 32 avec son capteur proportionnel 54F relié à l'unité centrale 30 par la ligne 42 et le sélecteur de sens de marche 31 relié à l'unité centrale par la ligne 41.
[0039] L'organigramme de la figure 5 décrit schématiquement la procédure de détection de défaut d'un capteur 54A ou 54 F par l'unité centrale à partir des signaux de mesure présents sur les lignes 42 et 43 à chaque instant. Comme explicité par l'étape de test 112, l'amplitude de chacun de ces signaux est analysée pour vérifier si elle est ou non inférieure à une borne inférieure (15% - ε ), repérée par la référence 76 en ordonnée de la figure 3, légèrement en dessous de la valeur minimale du signal de mesure 75 en fonctionnement normal. Elle est également testée pour vérifier si elle est supérieure à une borne 77 (85% + ε) légèrement supérieure à la limite supérieure de variation du signal 75 de capteur dans les conditions de fonctionnement normal. Si l'un de ces tests est positif, l'existence d'une anomalie est affichée à l'étape suivante 113 et un enregistrement de défaut capteur est réalisé à l'étape 118. Dans le cas contraire le processus se poursuit (ligne 114) comme il sera indiqué ultérieurement.
[0040] Revenant à la figure 4, un module de contrôle de défaut capteurs 108 dans l'unité centrale 30 gère, entre autres, la procédure de détection de défauts qui vient d'être détaillée dans les signaux présents aux sorties 42 et 43 des commandes 32 et 33 et transmet l'information respective aux entrées de deux générateurs de consignes 101 et 103 pour l'accélération et le freinage électrique respectivement. Le générateur de consigne de traction 101 reçoit à chaque instant le signal élaboré à la sortie de la commande d'accélération 33 en plus de l'information issue du module de contrôle de défaut 108. De la même façon, le générateur de consigne de freinage électrique de service 103 reçoit à chaque instant le signal élaboré à la sortie de la commande de freinage électrique 32 en plus de l'information de défaut éventuel issue du module 108. En fonction de ces deux entrées, les deux générateurs de consigne 101 et 103 transmettent chacun une valeur de consigne dite sécurisée, explicitée plus loin, à un étage de composition de consignes 110 qui élabore une consigne de couple résultante à l'intention du bloc de pilotage 15.
[0041] A chaque instant l'unité centrale 30 reçoit des indications de fonctionnement véhicule comme ici dans cet exemple d'un indicateur de vitesse véhicule 80. Selon un aspect particulier de l'invention, cette indication de vitesse est utilisée par l'unité centrale 30 dans un troisième générateur de consigne 105 pour élaborer une consigne de couple de freinage électrique dit moteur, superposable en permanence, dans l'étage de composition des consignes 110, aux consignes de couple générées à partir des organes de commande conducteur, pour améliorer la gestion des couples appliqués aux roues du véhicule à chaque instant. Cette amélioration se manifeste bien entendu par un renforcement de la perception du comportement du véhicule par le conducteur et des sensations de conduite, notamment lorsque l'opérateur lève le pied de la pédale d'accélérateur. Grâce à l'indépendance existant entre la génération de cette consigne de freinage électrique dit moteur et les commandes issues des pédales à la disposition du conducteur, elle se manifeste également dans le cas où, par suite d'un défaut, l'un ou l'autre des signaux de consigne d'accélération ou de freinage électrique de service ne reflète pas le souhait exprimé par le conducteur comme il est précisé ci-après.
[0042] Comme expliqué précédemment à propos des figures 3 et 5, l'étage 108 de l'unité centrale 30 permet de détecter un défaut de fonctionnement des commandes du conducteur en signalant par exemple au système un dysfonctionnement d'un des capteurs 54 A et 54 F. L'incidence d'une telle détection sur la gestion des consignes est explicitée maintenant en référence à la figure 6 qui présente un organigramme du déroulement des opérations de gestion de consignes à partir des commandes appliquées par le conducteur et des données recueillies en provenance du véhicule lui-même.
[0043] A l'étape 120, le générateur 105 fournit une consigne de couple frein moteur fonction de la vitesse véhicule à l'instant considéré à l'étage de composition de consignes de couples 110 (figure 4). La présence éventuelle d'un défaut de la mesure issue de la pédale d'accélération 33 est alors testée à l'étape 122 (cf. procédure 112, 113 de la figure 5). En l'absence d'un tel défaut (sortie N du test 122), la consigne du couple de traction en fonctionnement normal, élaborée par le générateur de couple de traction 101, est validée (étape 124) comme consigne sécurisée et appliquée à l'étage de composition de consignes 110. Si au contraire un défaut a été détecté (sortie O du test 122) la consigne de sortie du générateur de consigne de traction 101 est fixée à une valeur de couple nul, à l'étape 126, et c'est cette valeur qui est appliquée comme consigne sécurisée de couple de traction à l'étage de composition de consignes 110.
[0044] La mesure issue du capteur de la pédale de frein 54F est alors testée à l'étape 128 (cf. procédure 112, 113 de la figure 5). En l'absence de défaut, la consigne de couple de freinage électrique de service (fîg. 4), est validée (étape 130) et transmise par le générateur de consigne 103 comme consigne sécurisée à l'étage 110 de composition de consignes. Si un défaut a été détecté, la consigne de freinage est fixée par le générateur de consigne 103 (étape 132) à une valeur de couple de freinage électrique nulle et appliquée comme consigne sécurisée à l'étage de composition de consignes 110. A l'étape suivante 135, cet étage 110 combine les consignes sécurisées de couple de traction et de freinage électrique de service avec la consigne de couple de freinage électrique dit moteur pour produire une consigne de couple résultante globale appliquée à l'instant considéré à l'entrée du bloc électronique de pilotage 15 des roues motrices 12.
[0045] La loi de composition pour l'élaboration de cette consigne globale peut être une simple loi additive, sachant que la consigne de traction représente une valeur de couple positive et les consignes de freinage des valeurs négatives . Des modes de composition plus élaborés sont envisageables en fonction des performances recherchées et de la sophistication du véhicule. La consigne de couple peut-être répartie par parts égales entre les deux modules de pilotage des machines électriques 14D et 14F. Elle peut alternativement obéir à une loi de répartition plus complexe lorsque le système de contrôle du véhicule est conçu pour piloter individuellement chaque roue en fonction du comportement souhaité pour cette roue à l'instant considéré.
[0046] Le système qui vient d'être décrit permet de résoudre des problèmes rencontrés lors d'une défaillance critique d'un des capteurs destinés à traduire l'intensité ou l'amplitude d'une commande appliquée par le conducteur à un organe tel qu'une pédale dans une plage de commande déterminée. Ainsi, si le signal de sortie du capteur d'accélérateur 54A est en dehors de l'intervalle compris entre les bornes 76 et 77 (figure
2) le système inhibe le fonctionnement des moteurs en traction. Le freinage électrique reste possible tant sous la commande du générateur de consigne de freinage moteur que de la pédale de freinage de service. Il importe que le véhicule s'arrête et ne puisse pas être redémarré tant que ce dysfonctionnement n'est pas corrigé.
[0047] Si la mesure issue du capteur de freinage électrique de service est hors bornes, le système inhibe la production d'un couple de freinage électrique de service, mais pas celle qui résulte de la consigne en provenance du générateur de couple de freinage électrique dit "moteur", et il reste possible de commander les machines électriques en traction. Naturellement les fonctions de freinage mécanique ne sont pas affectées. Le système de génération de la consigne de freinage électrique moteur permet donc de garder un niveau de sécurité supplémentaire en cas de défaillance des consignes issues directement des commandes conducteur.
[0048] On peut enfin se demander comment réagit le système, en l'absence de défaut capteur, lorsque le conducteur exécute des commandes simultanées sur les deux pédales d'accélération et de freinage. Si par exemple le conducteur actionne la pédale de traction puis, sans la relâcher, la pédale de freinage, il peut être opportun d'annuler la consigne de traction. Il n'en va pas forcément de même dans le cas où la pédale d'accélération entre en action pendant que la pédale de freinage est déjà sollicitée. Les choix à faire appartiennent au concepteur du véhicule en fonction du cahier des charges particulier de ce véhicule et des impératifs de sécurité. Le concepteur a aussi la possibilité, dans le cas d'une action simultanée sur les deux pédales, d'inhiber toute consigne de couple électrique (sauf éventuellement celle de freinage électrique moteur) jusqu'à la cessation de la contradiction entre les commandes électriques conducteur.
[0049] On voit qu'un système simple de détection de défauts susceptibles d'affecter un capteur permet d'assurer de bonnes conditions de sécurité au véhicule en cas de défaillance. On remarque ainsi que si, par suite d'un décalage de son échelle de variation, le signal de mesure produit en réponse à un enfoncement donné de la pédale d'accélérateur est supérieur à la valeur assignée à l'origine et dépasse la limite supérieure de 85% de la plage de variation totale, le système détecte un défaut et la sécurité reste assurée. Il peut arriver cependant que se manifeste un autre type de défaut lorsque le niveau du signal de mesure produit par le capteur à l'intérieur de l'intervalle de variation "normale" qui lui est assigné en réponse à une commande du conducteur sur une pédale se décale par rapport à la valeur représentative prévue à l'origine. Si le décalage qui apparaît est dans le mauvais sens, le conducteur peut se voir confronté à une accélération du véhicule plus importante que celle qu'il avait commandée. Il va alors agir sur le frein. Le problème peut alors se résoudre, comme expliqué précédemment à propos d'une action simultanée sur les deux pédales, avec la mise à zéro de la consigne de couple de traction. Mais cette solution n'évite pas que le problème puisse se reproduire dès que la pédale de frein est relâchée. Si le décalage fautif est dans l'autre sens un problème de sous-accélération apparaît qui peut être gênant. Un autre problème peut également survenir en cas de décalage du capteur de la commande de freinage électrique de service.
[0050] Selon l'invention, on évite complètement ces difficultés potentielles en équipant au moins une pédale de commande, et de préférence les deux, d'un capteur de tout ou rien qui détecte le fait que la pédale a franchi une position déterminée dans sa course de manœuvre. De préférence, la position prédéterminée est une position voisine de la position relâchée de la pédale avec une tolérance adéquate. En se référant aux figures 2A et 2B, on remarque que la plaque 91 solidaire de l'étrier 53 supporte le corps 92 d'un capteur inductif 93, qui se projette d'un côté de cette plaque, et qui possède une tête sensible 95 qui traverse la plaque 91 pour venir affleurer, de l'autre côté, en bordure de la trajectoire de pivotement du levier métallique 50. Sur la figure 3, la courbe 99 en marche d'escalier représente la variation binaire du signal de sortie du capteur 93. Ce dernier passe d'un niveau arbitrairement fixé à -1, lorsque le levier 50 est sensiblement dans sa position relâchée face à la tête 95 du capteur 93, à un niveau 0 dès que la pédale franchit un seuil de rotation angulaire dénoté par la référence 100 en abscisse et correspondant à une valeur 96 du signal de mesure 75 du premier capteur 54 sur l'axe des ordonnées du diagramme. Un intervalle de tolérance repéré par les bornes 97 et 98 de part et d'autre de la position 96 est fixé pour la valeur du signal 75 qui correspond, en fonctionnement normal, au passage du signal 99 de la valeur -1 à la valeur 0 après un début d'enfoncement de la pédale 51 par le conducteur. Le signal 99 reste ensuite au niveau 0 pendant tout le reste de la course du levier 50 jusqu'à 100%.
[0051] Sur la figure 4, les capteurs tout ou rien équipant les pédales d'accélération 33 et de freinage 32 sont repérés par les références 93A et 93F. Ils sont raccordés à l'unité centrale 30 par des lignes 46 et 45. En revenant maintenant à l'organigramme de la figure 5, lorsque le signal d'un capteur de déplacement angulaire 54A ou 54 F a été reconnu sans défaut hors bornes (ligne 114 à la sortie N de l'étape 112), le test se poursuit, à l'étape 115, par un test dans lequel le niveau de sortie - 1 ou 0 du capteur par tout ou rien 93A et 93 F est confronté avec celui du signal de mesure 75 (fïg. 3) pour la pédale correspondante. Si ce niveau de mesure est supérieur à la borne 97 alors que le signal 99 de tout ou rien est à la valeur -1, une incohérence est détectée. Elle est enregistrée comme une anomalie à l'étape suivante 116 du processus. De la même façon le test vérifie si la valeur du signal de mesure 75 tombe en dessous de la borne 98 tandis que le signal de tout ou rien 99 est encore à 0. Dans ce cas également une anomalie est enregistrée à l'étape 116 et un enregistrement de défaut capteur est réalisé (étape 118). Le niveau de consigne pour le paramètre considéré est fixé à une valeur sécurisée prédéterminée comme expliqué précédemment à propos de la figure 6.
[0052] On réalise ainsi une détection de défaut qui permet de régler simplement différents problèmes de sécurisation dans l'élaboration des signaux de consigne de couple à partir des commandes conducteur. Le processus décrit à propos de la figure 6 pour gérer les trois consignes de couple aux machines électriques s'applique exactement comme il a été décrit précédemment à propos des capteurs de pédales 54 et 93. Ainsi, si le signal de mesure analysé à la sortie du capteur d'accélérateur est à l'intérieur des bornes de variation normale, alors que le capteur tout ou rien indique une position relâchée de la pédale d'accélérateur, la consigne de couple moteur est forcée à zéro mais le freinage électrique continue d'être opérationnel pour permettre de conduire le véhicule vers un lieu où il est à l'abri du danger. De même si la mesure du capteur de frein est détectée entre ses bornes de variation normale sous l'action de la pédale alors que le signal de tout ou rien indique que la pédale de frein est en position relâchée, (révélant ainsi un décalage entre l'indication fournie par le signal de mesure et la position réelle de la pédale) la consigne de couple de freinage est forcée à zéro, mais le générateur de consigne de freinage électrique moteur reste opérationnel, de même que le générateur de consigne de traction et la commande de freinage mécanique du véhicule. Enfin l'action simultanée du conducteur sur les deux pédales peut être détectée comme telle grâce à la stratégie de détection de défaut permise par l'adjonction du deuxième capteur tout ou rien sur chaque pédale. Dans ce cas, le concepteur du véhicule peut choisir le type de gestion des consignes qui lui parait le mieux adapté au respect des intentions du conducteur tout en se conformant aux prescriptions de sécurité indispensables.
[0053] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. En particulier le principe décrit et revendiqué peut s'appliquer également dans le cas où d'autres modes de défaillances font l'objet d'une surveillance en vue d' adapter les consignes de couples en conséquence.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule en traction ou en freinage à partir des commandes d'un conducteur, ce système comportant: au moins un organe de commande (32, 33) propre à être sollicité par le conducteur dans une plage de commande donnée en fonction du niveau souhaité d'un paramètre de conduite du véhicule, un premier capteur associé à l'organe de commande, propre à fournir un signal de mesure fonction dudit paramètre et capable de varier dans un intervalle qui dépasse l'étendue de la variation correspondant strictement à la plage de sollicitation dudit organe de commande et un détecteur de défaut (108) propre à signaler comme une anomalie un tel dépassement par le signal de mesure, caractérisé en ce que le système comprend en outre un deuxième capteur (93) pour fournir une indication que l'organe de commande a franchi un niveau de sollicitation prédéterminé à l'intérieur de la dite plage de commande et en ce que le détecteur de défaut (108) est sensible à la sortie de ce deuxième capteur pour signaler une anomalie en cas d'incohérence entre ledit signal de mesure et ladite indication de franchissement.
2. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle de variation du signal de mesure s'étend au-delà de l'intervalle correspondant à la plage de commande, de chaque côté de ce dernier.
3. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon l'une des revendications 1 ou 2 , caractérisé en ce que ledit niveau de sollicitation à l'intérieur de la plage de commande pour le déclenchement du deuxième capteur est situé au voisinage de la borne inférieure (96) de cette plage.
4. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon l'une des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de consigne (101, 103) opératoire, en fonction des indications du détecteur de défaut (108), pour élaborer une consigne de couple sécurisée, correspondant audit signal de mesure (75) en cas de fonctionnement normal et, en cas de défaut, à une consigne de sécurité pour la machine en fonction du paramètre de commande concerné.
5. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit organe de commande est une pédale d'accélérateur (33) du véhicule et que ladite consigne de couple de sécurité en cas de défaut correspond à une valeur nulle du couple de traction de la machine en réponse à une commande d'accélération par le conducteur.
6. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit organe de commande est une pédale de freinage (32) du véhicule et que ladite consigne de couple en cas d'anomalie correspond à une valeur nulle du couple de freinage électrique en réponse à une commande de freinage électrique par le conducteur.
7. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le générateur de consigne est opératoire en fonction d'au moins un paramètre caractéristique du fonctionnement, élaboré à bord du véhicule, pour produire une consigne de couple de freinage électrique supplémentaire (105), dite moteur.
8. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon la revendication 7, caractérisé en ce que la consigne de couple de freinage électrique supplémentaire est générée indépendamment des commandes conducteur.
9. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon l'une des revendications 6, 7, ou 8 , caractérisé en ce que le générateur de consigne de couple comprend un dispositif de composition des consignes sécurisées et, le cas échéant, de la consigne supplémentaire, selon une loi déterminée pour délivrer une consigne de couple résultante pour le contrôle de la machine électrique.
10. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon la revendication 9, caractérisé en ce que le générateur de consigne
(110) fonctionne selon une loi d'addition algébrique des consignes sécurisées qui lui sont appliquées.
11. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon la revendication 9 ou 10, comportant plusieurs machines électriques
(14G, 14D) couplées chacune à une roue (12) respective, caractérisé en ce que le générateur de consigne est commun aux machines électriques couplées auxdites roues.
12. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le détecteur de défaut (108) possède une marge de tolérance préétablie pour détecter que le signal de mesure produit en réponse à l'organe de commande est en dehors de l'intervalle de variation qui correspond à ladite plage de commande.
13. Système de gestion du couple exercé par une machine électrique sur une roue d'un véhicule, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le détecteur de défaut (108) dispose d'une marge de tolérance préétablie pour détecter que l'organe de commande a franchi ledit niveau de sollicitation prédéterminée à l'intérieure de ladite plage.
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