L'invention se rapporte à un procédé de commande pour l’actionnement d’un frein de parking motorisé en situation d’urgence, de manière à assurer un freinage de secours.

ETAT DE LA TECHNIQUE

L’invention concerne en particulier un véhicule comportant un frein de service (actionné par le conducteur en appuyant sur une pédale) et un frein de stationnement (actionné par le conducteur en actionnant un frein à main). L’invention trouve une application particulière dans les situations de freinage d’urgence où le frein de service n’est pas disponible (c’est-à-dire où le frein de service ne fonctionne pas pour diverses raisons).

Dans ce cas, pour freiner, le système du véhicule commande le fonctionnement du frein de stationnement, ce qui peut être brutal et conduire au blocage des roues : dans ce cas, le freinage n’est plus contrôlé.

En effet, dans un véhicule, en particulier routier, la fonction de frein de stationnement et/ou de secours consiste à appliquer et maintenir un serrage de patins de freins liés à une partie solidaire du châssis, sur une partie mobile en rotation qui est liée à une ou plusieurs roues, typiquement un disque ou un tambour.

Dans les ensembles de freinage utilisant un ou des actionneurs électriques, il est connu d’utiliser un système vis-écrou pour exercer un appui linéaire sur le patin, dans le cas d’un frein à disque, souvent par l’intermédiaire d’un piston. Ce type de configuration existe pour un fonctionnement électrique seul, ou en combinaison avec un actionnement hydraulique de ce piston ou d’un autre. En général, le système vis-écrou est actionné par un motoréducteur.

Dans le cas d’un freinage de secours d’un véhicule automobile, la réglementation impose une décélération de 1 ,5 m/s ² . On connaît des technologies existantes des systèmes ou des procédés de freinage du type mesurant la vitesse de rotation du disque ou de l’arbre portant le disque.

Or ce type de systèmes ou de procédés ne permettent pas d’obtenir une décélération constante du véhicule, en particulier à la valeur prescrite ci- dessus.

On connaît du document EP 2 055 541 un procédé mettant en œuvre un système pneumatique qui est souvent mis en œuvre sur des camions ou sur des trains : un ressort applique une pression sur les patins de frein en permanence et le système pneumatique permet de relâcher le frein. Le document prévoit un actionneur électrique, mais la pression fournie est constante : le moteur électrique (assimilable à un actionneur électrique) assure le chargement du réservoir à air comprimé du système pneumatique. Ce système ne permet que de desserrer le frein, ce qui implique que le procédé mis en œuvre pour faire fonctionner le système ne peut pas être modulé.

On connaît par ailleurs du document FR 3 11 1 863 un procédé de freinage amélioré, mettant en œuvre un processeur de commande de l’alimentation en énergie du moteur électrique (à l’origine du freinage) par modulation de la largueur d’impulsion, pour optimiser le temps de freinage: il prévoit uniquement d’utiliser la modulation de largeur d’impulsion pour aider au freinage lors d’une étape (seconde étape) qui se situe entre une première étape de freinage fort et une ultime étape de freinage jusqu’à l’arrêt du véhicule. Le document ne s’intéresse pas au freinage d’urgence, mais juste au freinage en général.

L’invention vise à proposer une solution assurant une décélération constante du véhicule, pour éviter notamment le blocage des roues et assurer un contrôle du freinage lors d’un freinage d’urgence.

Elle a principalement pour objet un procédé de commande d’un dispositif de freinage d’un véhicule notamment automobile, afin d’assurer une fonction de frein de secours, le dispositif de freinage étant du type comprenant au moins un actionneur électrique pour mettre en déplacement un piston de frein, une garniture de freinage, une piste de frottement, et un circuit électronique de commande dudit actionneur électrique, le procédé comprenant les étapes suivantes : commander une puissance délivrée à l’actionneur électrique du piston de frein de manière que le piston de frein exerce une force d’appui sur la piste de frottement par l’intermédiaire de la garniture de freinage, mesurer la décélération du véhicule par un dispositif de détection de décélération, puis commander ladite puissance délivrée à l’actionneur électrique du piston de frein, notamment par modulation de largeur d’impulsions, de manière à produire une décélération supérieure à une décélération minimale et inférieure à une décélération pouvant provoquer le blocage des roues dudit véhicule.

Ainsi réalisée, l’invention assure une fonction de frein de secours de manière à obtenir une décélération constante d’un véhicule.

Autrement formulé, dans le procédé conforme à l'invention, la puissance commandée qui est délivrée à l’actionneur électrique du piston de frein est variable et comprise dans une zone optimale qui est définie entre deux bornes : la première borne étant la décélération qui provoque le blocage des roues et la seconde borne étant une décélération qui est minimale (par exemple, qui est renseignée ou prédéfinie).

Suivant un mode de réalisation avantageux, la décélération minimale est de 1 ,5 m.s’ ² ou de sensiblement 1 ,5 m.s ^-2 .

De préférence, suivant un premier mode de mise en œuvre du procédé, le courant d’alimentation de l’actionneur électrique est commandé en fonction de la décélération appliquée.

De préférence encore, suivant un autre mode de réalisation, le courant d’alimentation de l’actionneur électrique est commandé en fonction de la vitesse de rotation de l’actionneur électrique.

Avantageusement, la largeur de la modulation d’impulsions est variable. En outre, la commande de puissance délivrée est en tension constante.

Avantageusement, le dispositif de détection de décélération, mis en œuvre par le procédé, est un accéléromètre ou un doppler.

PRESENTATION DES FIGURES

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels :

[Fig.1 ] est un schéma illustrant la décélération d’un véhicule suite à la mise en œuvre d’un premier procédé,

[Fig. 2] est autre schéma illustrant la décélération d’un véhicule suite à la mise en œuvre d’un premier procédé conforme à l’invention, et

[Fig. 3] est encore un schéma illustrant la décélération d’un véhicule suite à la mise en œuvre d’un second procédé conforme à l’invention.

MODES DE REALISATION

La figure 1 illustre plusieurs courbes qui mettent en évidence notamment la vitesse 1 du véhicule en cas de freinage d’urgence. La figure illustre le procédé de régulation en agissant sur la modulation de la largeur d’impulsion : un premier diagramme (en haut), montre une courbe 2 illustrant l’état d’une requête en cas de freinage d’urgence au cours du temps, une seconde diagramme (au milieu) illustrant plusieurs courbes dont la courbe illustrant la vitesse 1 du véhicule au cours du temps et un troisième diagramme (en bas), illustrant l’état d’un actionneur (courbe 3) au cours du temps.

Une droite verticale en traits pointillés 4 délimite deux cas de figure :

- à gauche de la ligne 4, sont illustrées la vitesse 1 du véhicule, l’intensité du courant 5 et l’intensité de la force 6 exercée lors d’un freinage d’urgence dans le cas où la modulation de la largeur d’impulsion (PWM pour Pulse Width Modulation) est de 100 %,

- à droite de la ligne 4 : sont illustrés en traits pointillée les profils des courbes de courant 5, de force 6 et de vitesse 1 du véhicule dans le cas où la modulation de la largeur d’impulsion est restée à 100 % , et

- sont illustrés en traits pleins les profils des courbes de courant 5, de force 6 et de vitesse 1 du véhicule dans le cas où la modulation de la largeur d’impulsion est réglée à x%.

Le schéma de la figure 1 se lit de la façon suivante :

Il est imaginé une situation où un véhicule, conçu pour mettre en œuvre le procédé conforme à l’invention, comprend un frein de service et un frein de stationnement, et où le véhicule roule à une certaine vitesse V.

Le véhicule comprend au moins un actionneur électrique pour mettre en déplacement un piston de frein, une garniture de freinage, une piste de frottement, et un circuit électronique de commande dudit actionneur électrique.

L’utilisateur veut ralentir le véhicule et le frein de service ne fonctionne plus.

Afin d’assurer une fonction de frein de secours, on commande d’abord une première puissance délivrée à l’actionneur électrique du piston de frein de manière que le piston de frein exerce une force d’appui sur la piste de frottement par l’intermédiaire de la garniture de freinage.

La commande de la première puissance est symbolisée par la requête R (courbe 2), qui arrive simultanément à la montée en puissance P de l’actionneur (courbe 3).

Simultanément encore, le courant 5 fait une montée en intensité (observation du pique I).

On observe alors une baisse de la vitesse du véhicule au moment où la force exercée sur la piste de frottement augmente et où l’intensité du courant augmente de nouveau.

On mesure alors la décélération du véhicule par un dispositif de détection de décélération, par exemple avec un accéléromètre ou un doppler, et on commande (on contrôle) la puissance P délivrée à l’actionneur électrique du piston de frein en modulant la largeur d’impulsion de sorte que la vitesse reste supérieure à une vitesse seuil pour éviter le blocage des roues - symbolisée par l’étoile sur la figure 1 (autrement dit, on contrôle la décélération de sorte qu’elle reste inférieure à une décélération conduisant au blocage des roues).

On remarque aussi que, les deux courbes évoluent de la même façon et la modulation permet de baisser les intensités du courant 5 et de la force exercée 6 pour conduire à une décélération constante.

La figure 2 illustre ce qui se produit lors de la mise en œuvre d’un premier procédé, en modulant la largeur d’impulsion quand, conformément à l’invention. Le courant d’alimentation de l’actionneur électrique est commandé en fonction de la vitesse de rotation de l’actionneur électrique.

Les références données aux courbes de la figure 1 ont été conservées sur la figure 2, pour en simplifier la lecture.

Le même scénario est observé : l’utilisateur veut ralentir le véhicule et le frein de service ne fonctionne plus.

Afin d’assurer une fonction de frein de secours et conformément au second mode de réalisation du procédé conforme à l’invention, montré sur cette figure 2, on commande d’abord une première puissance délivrée à l’actionneur électrique du piston de frein de manière que le piston de frein exerce une force d’appui sur la piste de frottement par l’intermédiaire de la garniture de freinage.

La commande de la première puissance est symbolisée par la requête R, qui arrive simultanément à la montée en puissance P de l’actionneur.

Simultanément encore, le courant 5 fait une montée en intensité (observation du pique I).

On observe alors une baisse de la vitesse du véhicule au moment où la force 5 exercée sur la piste de frottement augmente et où l’intensité I du courant augmente de nouveau.

Parallèlement, la décélération 8 augmente. Pour maintenir la décélération 8 (et que l’on obtienne une décélération constante - voir le palier P1 atteint la courbe 8), on mesure la décélération du véhicule par un dispositif de détection de décélération, par exemple avec un accéléromètre ou un doppler (comme pour l’exemple illustré en figure 1 ), et on commande (on contrôle) la puissance P délivrée à l’actionneur électrique du piston de frein en modulant la largeur d’impulsion de sorte que la vitesse 1 du véhicule reste supérieure à une vitesse seuil pour éviter le blocage des roues.

La décélération doit toutefois être supérieure à une décélération minimale qui est de 1 ,5 m.s ^-2 (palier inférieur P2).

Le courant d’alimentation (courbe 5) de l’actionneur électrique est commandé en fonction de la vitesse de rotation de l’actionneur électrique.

Les courbes 5 et 6 (correspondant respectivement au courant appliqué à l’actionneur et à la force appliquée sur la piste de frottement) suivent initialement une montée commune.

En agissant sur la modulation de la largeur d’impulsion (à partir de la ligne en traits pointillés verticale « X% ») on amène la vitesse de rotation de l’actionneur électrique à décélération constante (voir la courbe 8 qui atteint un palier), l’alimentation de l’actionneur étant alors arrêtée (la courbe 5 passe à zéro en même temps que la courbe 8 atteint son pallier).

Plus précisément, la décélération est surveillée de sorte que, si la décélération descend en dessous d’une décélération minimum de 1 ,5 m/s ^-2 , alors le procédé est répété de sorte à atteindre la décélération minimale de 1 ,5 m/s ^-2 .

A ce moment-là, la vitesse 1 baisse de façon régulière.

Dans les exemples illustrés en figure 1 ou 2, il est à noter que la largeur de la modulation d’impulsions est variable et que la commande de puissance délivrée est en tension constante.

La figure 3 illustre un autre procédé conforme à l’invention.

Dans le cadre de cet exemple, le courant I d’alimentation de l’actionneur électrique est commandé en fonction de la décélération 8 appliquée : on exerce une force, par paliers (voir entre les deux traits verticaux en pointillés, générant chacun un pique d’intensité à chaque fois que l’on passe d’une intensité de force donnée 6 à une intensité de force supérieure). Le passage d'un palier à un palier supérieur est conditionné par le niveau de décélération atteint.

On observe également le palier P3 sur la figure 3, et comme sur la figure 2.

On comprend de la description qui précède comment l’invention permet d’obtenir une décélération constante du véhicule en cas de freinage d’urgence.

Il devra toutefois être compris que les schémas illustrent deux cas de mise en œuvre particuliers du procédé conforme à l’invention et que le procédé pourrait présenter d’autres caractéristiques sans sortir pour autant du cadre de l’invention.

Nomenclature :

1 - courbe de vitesse

2 - courbe de requête

3 - courbe de l’actionneur

4 - droite symbolisant la modulation de la largeur d’impulsion

5 - courbe de l’intensité de la puissance transmise à l’actionneur

6 - courbe de la force exercée sur la piste de frottement

8 - courbe de décélération

R - requête

V - vitesse

I - intensité du courant

P - puissance de l’actionneur

P1 : palier de décélération maximum

P2 : palier de décélération minimum

P3 : palier atteint par la force exercée