CA3116400C - Systeme d'aspiration des particules de freinage a anticipation de commande - Google Patents

Abstract

Systeme d'aspiration des particules de freinage d'un systeme de freinage a friction d'un vehicule, le systeme d'aspiration comprenant une source de depression (I), une bouche d'aspiration (83), un filtre (2), un conduit (3) reliant la bouche d'aspiration a la source de depression, une unite de commande (6) configuree pour commander la source de depression, le systeme d'aspiration comprenant en outre un flux d'informations issu d'un calculateur de commande (61) d'un moteur-generateur d'un dispositif de traction-freinage du vehicule, l'unite de commande etant configuree pour piloter la source depression de maniere anticipee par rapport a l'activation effective du freinage a friction, l'unite de commande pilotant la source depression entre autres en fonction de l'activation d'un freinage electromagnetique, et methode associee.

Description

CA 03116400 2021-04-14 1 Systeme d'aspiration des particules de freinage a anticipation de commande Domaine technique L'invention se rapporte aux systemes d'aspiration des particules de freinage dans des 5 systemes de freinage a friction. De tels systemes de freinage a friction peuvent equiper des vehicules routiers ou ferroviaires, sans exclure des machines stationnaires comme des eoliennes ou des machines industrielles. Contexte et Art Anterieur Dans de tels systemes, comme par exemple decrit dans le document DE424O873, il 1 0 est prevu une turbine d'aspiration et un filtre de collecte des particules. Les particules emanant de !'abrasion sont ainsi progressivement accumulees dans le filtre de collecte. La solution raisonnable conventionnelle est de n'activer la turbine d'aspiration que lorsque le freinage a friction est effectivement active, par le conducteur ou par un systeme du vehicule. 15 Toutefois, les inventeurs ont remarque que le temps requis pour etablir la depression souhaitee dans le conduit et la bouche d'aspiration n'etait pas negligeable et que par consequent, au tout debut de la phase de freinage, la depression pouvait etre encore insuffisante pour capter correctement les particules de freinage. Autrement dit, si on active la turbine au moment ou le freinage a friction 2 0 commence, la depression peut parfois mettre trop de temps pour s' etablir et le taux de captation n'est pas optimal. Par ailleurs, une commande permanente de la turbine n'est pas non plus souhaitable, au regard de la consommation electrique du moteur de la turbine et du bruit genere par le fonctionnement de la turbine. La presente invention a pour objet de proposer une solution amelioree au regard de 2 5 la performance de captation en tout debut de phase de freinage a friction. Resume de !'invention A cet effet, il est propose un systeme d' aspiration des particules de freinage d'un systeme de freinage a friction de vehicule, dans un vehicule hybride ou electrique, le systeme d' aspiration comprenant : 3 0 au moins une source de depression (par exemple une turbine ou un autre moyen), au moms une bouche d' aspiration reliee par un circuit pneumatique a la source de depression, une unite de commande configuree pour commander la source de depression, caracterise en ce que le systeme d'aspiration comprend en outre un flux d'informations 3 5 issu d'un calculateur de commande d'un moteur-generateur d'un dispositif de tractionfreinage du vehicule, et dans lequel l'unite de commande est configuree pour piloter la source de depression CA 03116400 2021-04-14 2 de maniere anticipee par rapport a l' activation effective du freinage a friction, l'unite de commande pilotant la source de depression au moins en fonction de l' activation d'un freinage electromagnetique. Grace a ces dispositions, dans le cas d'un vehicule electrique ou hybride, ou 5 generalement une phase de freinage electromagnetique a recuperation d'energie precede une phase de freinage a friction dissipatif, !'information de declenchement du freinage electromagnetique est avantageusement utilisee pour initialiser la phase d'aspiration du systeme d'aspiration par anticipation par rapport a la phase de freinage a friction qui generalement commence ulterieurement, selon les cas, de quelques centaines de 1 O millisecondes a quelques secondes apres le debut du freinage electromagnetique. lei on designe par « vehicule hybride » un vehicule comprenant une chaine de traction avec a la fois un moteur thermique et un moteur electrique. Dans le present document, le terme « vehicule hybride » recouvre !'ensemble des solutions disponibles pouvant etre qualifie d'hybrides, de « micro hybrid » a « full hybrid », selon le niveau de 15 puissance electrique disponible et selon le niveau d'autonomie disponible. On entend ici par « vehicule electrique » un vehicule a zero emission issue de combustion, c'est-a-dire sans moteur thermique. Par « bouche d' aspiration», il faut comprendre ici une zone de captation primaire des particules, par exemple une rainure menagee dans le materiau de friction ou une 2 O fente a proximite immediate d' au moins une bordure du materiau de friction. Les particules sont issues d'un materiau de friction, qui fait typiquement partie d'une plaquette de frein ou d'un organe equivalent. Par « source de depression », il faut comprendre ici soit une turbine specifique a la fonction d'aspiration de particules de freinage, soit une source de depression 2 5 preexistante sur le vehicule que l'on met a profit de maniere selective pour aspirer les particules vers un filtre de collecte. En outre, le systeme peut comprendre au moms un filtre (2) pour collecter les particules aspirees. En outre, le circuit pneumatique peut comprendre au moins un premier conduit (3) 3 0 reliant la bouche d' aspiration au filtre (2). Le premier conduit se situe en aval de la bouche d' aspiration sur le chemin des particules qui va de la bouche d' aspiration vers le filtre. Selon une disposition avantageuse, le filtre (2) est interpose entre le premier conduit (3) et la source de depression (1). La source de depression aspire les particules au travers 3 5 du filtre qui se trouve alors en depression par rapport a la pression ambiante exterieure. Selon une disposition alternative inversee, c'est la source de depression qui est interposee entre le premier conduit et le filtre, auquel cas on aspire les particules puis on CA 03116400 2021-04-14 3 les souffle dans le filtre (filtre en surpression). Dans divers modes de realisation de !'invention concernant le systeme, on peut eventuellement avoir recours en outre a l'une et/ou a l' autre des dispositions suivantes, prises isolement ou en combinaison. 5 Selon une option preferentielle, la source de depression est formee par une turbine entrainee par un moteur electrique. Ceci forme une solution independante de tout autre systeme pneumatique du vehicule, en outre cette solution beneficie d'une grande souplesse de pilotage, on peut commander la turbine notamment en tout ou rien ou selon une vitesse de rotation quelconque. 1 0 Selon une option alternative, la source de depression est formee par une source de depression preexistante sur le vehicule, notamment pour le cas du domaine automobile une source de depression induite par le fonctionnement du moteur du vehicule par exemple en derivation de l' admission d' air, ou bien en autre exemple par !'utilisation d'un effet Venturi sur un flux de gaz sortant par exemple les gaz d'echappement. Pour le 15 cas du domaine ferroviaire, la source de depression peut etre derivee de l'equipement pneumatique de freinage ou d'un autre equipement auxiliaire du vehicule ferroviaire. Selon une option, le systeme d'aspiration comprend en outre un flux d'informations issu d'un calculateur de freinage electrodynamique, et l'unite de commande est configuree pour piloter la source de depression en fonction de l' activation d'un freinage 2 0 electrodynamique. Moyennant quoi, en plus de la prise en compte du freinage electromagnetique, le systeme peut prendre en compte un autre systeme de freinage de type electrodynamique, par exemple un ralentisseur (systeme que l'on trouve frequemment sur des vehicules poids-lourds). Selon une option, le systeme comprend un filtre et une turbine centralises, relies a 2 5 quatre ou plus bouches d' aspiration. Moyennant quoi, le cout de la solution complete est optimise. Meme avec des longueurs de conduite substantielles et un volume interne non negligeable dans cette configuration, l' anticipation proposee permet de generer la depression dans les conduites suffisamment tot pour optimiser la captation des particules. 3 O Selon une option, le systeme comprend un filtre et une turbine decentralises, a savoir pour chaque bouche d' aspiration ou couple de bouches d' aspiration. Moyennant quoi, on a un systeme distribue et une panne sur une partie n'a pas d'impact sur le bon fonctionnement des autres parties du systeme. On peut meme avoir un filtre, une turbine et une bouche d' aspiration par plaquette, et/ou une bouche d' aspiration par cote de 35 disque. Selon une option, l'unite de commande est configuree pour piloter la source de depression en fonction d'un lever rapide de pied de la pedale d'accelerateur. Grace a CA 03116400 2021-04-14 4 quoi, le systeme d'aspiration des particules de freinage peut etre mis en route avant meme que le conducteur n'appuie sur la pedale de frein declenchant un dispositif de freinage electromagnetique ou electrodynamique, ou bien le systeme d'aspiration des particules de freinage peut etre mis en route pour anticiper une phase de freinage 5 d'urgence pour laquelle !'intervention du freinage a friction doit etre faite le plus tot possible. Selon une option, il est prevu au moins un second conduit reliant le filtre a la source de depression. A vantageusement, meme avec des longueurs de tuyaux importantes entre la source de depression (la turbine ou autre) et les bouches d'aspiration (avec un volume 10 d' air significatif), l'astuce de !'anticipation permet d'avoir une depression suffisante au moment ou le freinage a friction commence. La presente invention conceme aussi un procede pour piloter un systeme d' aspiration des particules de freinage a friction d'un systeme de freinage de vehicule, dans un vehicule hybride ou electrique, le systeme d' aspiration comprenant: 15 au moins une source de depression (par exemple une turbine ou autre moyen), au moins une bouche d'aspiration (83), au moins un circuit pneumatique reliant la bouche d'aspiration a la source de depression, et une unite de commande (6) configuree pour mettre en oevure les etapes: - recevoir une ou plusieurs informations emanant d'un calculateur de commande d'un 2 O moteur-generateur d'un dispositif de traction-freinage du vehicule, - etablir des conditions de commande anticipee de la source de depression, - piloter la source de depression en fonction des conditions de commande anticipee. Grace a ces dispositions, dans le cas d'un vehicule electrique ou hybride, ou generalement une phase de freinage electromagnetique a recuperation d'energie precede 2 5 une phase de freinage a friction dissipatif, !'information de declenchement du freinage electromagnetique est avantageusement utilisee pour initialiser la phase d'aspiration du systeme d'aspiration par anticipation par rapport a la phase de freinage a friction qui generalement commence ulterieurement, selon les cas, de quelques centaines de millisecondes a quelques secondes apres le debut du freinage electromagnetique. 30 Dans divers modes de realisation de !'invention concemant le procede, on peut eventuellement avoir recours en outre a l'une et/ou a l' autre des dispositions suivantes, prises isolement ou en combinaison. Selon une option, l'unite de commande est en outre configuree pour recevoir une 3 5 ou plusieurs informations emanant d'un systeme de commande de freinage a friction du vehicule. Ainsi, meme si !'information correspondant a une anticipation n'est pas re<;ue, alors le systeme d'aspiration est tout de meme mis en route des que !'information de CA 03116400 2021-04-14 5 !'activation du freinage a friction est presente ou re<;ue. Par exemple, dans le cas d'un freinage d'urgence, le freinage a friction est applique des que possible et !'information d'anticipation du freinage electromagnetique n'arrive pas avant celle du freinage a friction. 5 Selon une option, l'unite de commande est en outre configuree pour prendre en compte un lever rapide de pied de la pedale d'accelerateur. Ceci permet par exemple d'anticiper une phase de freinage d'urgence pour laquelle !'intervention du freinage a friction doit etre faite le plus tot possible. Selon une option, l'unite de commande est en outre configuree pour prendre en 10 compte des signaux de commande pilotant les injecteurs de carburant du moteur thermique. Grace a quoi, une diminution du temps de commande des injecteurs reflete une probabilite substantielle d'un freinage subsequent et on peut anticiper l' activation du systeme d'aspiration des particules de freinage. Selon une option, l'unite de commande est en outre configuree pour prendre en 15 compte une cartographie contenant des zones a probabilite de freinage elevee, et/ou des zones de descente longue (col de montagne). On met ainsi a profit une source d'information supplementaire pour participer a !'anticipation du besoin d'aspirer les particules de freinage. Selon une option, l'unite de commande est en outre configuree pour prendre en 2 0 compte des informations en provenance d'un systeme de reconnaissance d' environnement et de dangers, qui peut comprendre des cameras, des lidars, notamment a fonctionnalite de detections d' obstacles. Ceci participe a !'anticipation du besoin d'aspirer les particules de freinage. Selon une option, l'unite de commande est en outre configuree pour recevoir une 2 5 information de vitesse courante du vehicule, de maniere a pouvoir diminuer ou interrompre le pilotage de la turbine dans le cas ou le vehicule est a vitesse nulle. Ceci permet d'affiner la logique de commande et d'eviter les phases d'aspiration inutiles, par exemple lorsque le vehicule est au feu rouge avec le pied sur le frein. Selon une option, l'unite de commande est en outre configuree pour prolonger 3 O !'activation du systeme d'aspiration d'une temporisation predeterminee apres l'un des evenements parmi le relachement du frein a friction ou l'arret du vehicule vitesse (vitesse nulle maintenue). Cette prolongation temporisee permet d'optimiser encore le taux de captation de particules. 3 5 La presente invention conceme aussi un procede pour piloter un systeme d' aspiration des particules de freinage a friction d'un systeme de freinage de vehicule, dans un vehicule a motorisation thermique conventionnelle, le systeme d' aspiration CA 03116400 2021-04-14 6 comprenant au moins une source de depression, au moins une bouche d'aspiration (83), au moins un circuit pneumatique reliant la bouche d'aspiration a la source de depression, et une unite de commande ( 6) configuree pour determiner des conditions de commande anticipee de la source de depression, les conditions de commande anticipee 5 comprenant l'une et/ou l' autre des conditions suivantes : presence du vehicule dans une zone de cartographie contenant des zones a probabilite de freinage elevee, presence du vehicule sur un segment de route de descente longue. Les conditions de commande anticipee ci- dessus peuvent en outre comprendre un lever de pied rapide sur la pedale d' accelerateur, changement a la baisse des signaux de 1 0 commande pilotant les injecteurs de carburant du moteur thermique. Les conditions de commande anticipee ci- dessus peuvent en outre comprendre des informations de danger en provenance d'un systeme de reconnaissance d' environnement, lequel peut comprendre des cameras, des lidars, notamment a fonctionnalite de detections d' obstacles. 15 La presente invention concerne aussi un systeme pour vehicule a motorisation 20 thermique conventionnelle configure pour mettre en ~uvre le procede decrit dans les paragraphes precedents. Description des figures D'autres aspects, buts et avantages de !'invention apparaitront a la lecture de la description suivante d'un mode de realisation de !'invention, donne a titre d'exemple non limitatif. L'invention sera egalement mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels : - La figure 1 represente une vue de profil d'un exemple d'un organe de freinage a 2 5 friction, - La figure 2 represente un diagramme de principe d'un systeme d'aspiration des particules de freinage localise pour une roue ou un essieu, - La figure 3 represente un diagramme de principe d'un systeme d'aspiration des particules de freinage centralise plusieurs roues ou essieux, 3 0 - La figure 4 represente un schema de principe fonctionnel systeme d'aspiration des particules de freinage, dans un contexte automobile, - La figure 5 represente un schema de principe fonctionnel systeme d'aspiration des particules de freinage, dans un contexte de materiel ferroviaire, La figure 6 represente des chronogrammes illustrant au moms une 3 5 fonctionnalite du systeme, - La figure 7 donne une illustration physique des composants du systeme d'aspiration des particules de freinage. CA 03116400 2021-04-14 5 7 Description detaillee Surles differentes figures, les memes references designent des elements identiques ou similaires. Pour des raisons de clarte de l'expose, certains elements ne sont pas necessairement representes a l'echelle. La figure 1 represente schematiquement un organe de freinage a friction. Dans le cas illustre, on a represente un disque de frein 9 destine a etre rendu solidaire en rotation d'une roue (voire un essieu pour du materiel ferroviaire). Le disque 9 tourne autour de l'axe A. Selon l'art connu, on dispose un etrier 7 a cheval sur le disque et monte sur un support d'etrier. De plus, l'etrier comprend un piston configure pour agir sur des patins 1 0 de friction afin de prendre en sandwich le disque. Les patins de friction ou garnitures (non representes) sont montes sur des plaquettes ou des semelles, tout ceci etant connu par ailleurs en soi et non decrit ici en detail. Bien que l'on ait represente un schema de frein a disque, la presente invention convient egalement pour des freins a tambour, voire des systemes de frein par patins 15 appliques directement sur la jante de roue. A l'endroit des patins a friction, il est prevu un dispositif de captation 8 des particules qui s'en echappent. Plus particulierement, on peut prevoir une bouche d'aspiration 83 pour chacun des patins a friction. On peut par exemple trouver un exemple dans le document FR3057040 du present deposant, ou les particules sont 2 0 captees dans des rainures menagees dans le materiau de friction. La bouche d'aspiration peut etre formee par la (ou les) rainure(s) elle-meme raccordee a un trou traversant dans la semelle de la garniture de friction et en communication avec un passage aval (vers le filtre). La bouche d' aspiration 83 est reliee a une source de depression par un circuit 2 5 pneumatique. 30 D'une fa<;on generale, la bouche d'aspiration peut se trouver sur la trajectoire des particules a leur sortie de !'interface entre le patin et l'organe tournant (disque, tambour, jante .. ). C'est la depression ou le debit crees a cet endroit qui contribue a une bonne captation. Dans d'autres configurations, il peut etre prevu un capotage auquel cas la bouche d'aspiration est formee par la sortie de l'espace recouvert par ledit capotage. 11 faut done comprendre que la presente invention peut etre appliquee quel que soit la configuration de la bouche d'aspiration 83. Typiquement pour une configuration de frein a disque, il y aura une bouche 3 5 d'aspiration 83 de chaque cote du disque comme illustre a la figure 1. La bouche d'aspiration (ou les bouches d'aspiration selon les cas) est reliee a un filtre 2 par une conduite fluide appele ici premier conduit 3, comme ceci est exemplifie CA 03116400 2021-04-14 8 a la figure 2. Le premier conduit 3 peut etre forme comme une tuyauterie sans exclure un passage sous forme de tunnel au travers d'une piece (par exemple le corps de l'etrier). Le premier conduit peut presenter une longueur plus ou moins importante, cette longueur peut aller de quelques dizaines de centimetres, par exemple 50 cm, jusqu'a 5 plusieurs metres dans une configuration de filtrage centralise comme il est illustre a la figure 3. D'une fa<;on generale, la liaison fluidique entre la bouche d'aspiration et le filtre 2 peut comprendre une ou plusieurs derivations, des raccords en T, en Y etc. Le terme de circuit pneumatique peut egalement etre utilise pour designer les conduites fluides/tuyau 1 O d'air. La liaison fluidique entre la bouche d'aspiration et le filtre 2 peut comprendre des portions rigides et des portions de conduite souples. On peut trouver differentes configurations entre les bouches d'aspiration, le filtre et la source de depression : on peut avoir un filtre pour chaque bouche d'aspiration 15 (configuration decentralisee au maximum), voire pour chaque paire debouches d'aspiration (Fig 2), mais on peut aussi avoir un seul filtre pour une pluralite de paires de bouches d'aspiration (Fig 3) (configuration dite centralisee), voire un seul filtre pour !'ensemble de vehicule. Ce choix peut etre dicte par le type de vehicule, la duree de vie necessaire pour le filtre avant colmatage, les diverses contraintes d'implantation dans le 2 O vehicule, etc. Sur les figures, on a represente une configuration en depression, avec le filtre interpose entre le premier conduit 3 et la source de depression 1 qui aspire les particules au travers du filtre que se trouve alors en depression par rapport a la pression ambiante exterieure. Toutefois, dans une configuration non representee, la source de depression 2 5 peut etre interposee entre le premier conduit et le filtre, auquel cas la turbine aspire les particules puis la turbine les souffle dans le filtre (filtre en surpression au lieu de depression). Le filtre 2 peut, dans un exemple type de realisation, comprendre un media filtrant, de type papier ou autre, laissant passer l'air et piegeant les petites particules 3 0 contenues dans le flux en provenance des bouches d'aspiration. Le terme 'filtre' doit etre compris ici largement, ce terme comprend des solutions de filtre centrifuge (type 'cyclone'), des solutions de filtre a technique de piegeage electromagnetique, des solutions de filtre a technique de piegeage electrostatique. Le terme 'filtre' inclut aussi une solution ou les particules sont dirigees vers un filtre deja 3 5 existant comme le filtre a air habitacle ou vers le filtre du pot catalytique. Le filtre a particules 2 est configure pour filtrer de l' air provenant des bouches d'aspiration incluant des particules solides presentant des dimensions micrometriques ou CA 03116400 2021-04-14 9 millimetriques, c'est-a-dire laisser l'air traverser le media filtrant alors que les particules ne traversent pas le media filtrant et y sont piegees. Dans l'exemple illustre, la source de depression 1 est formee par une turbine d'aspiration 10 entrainee par un moteur electrique 11. 5 Dans l'exemple illustre, la turbine avec son moteur electrique forme une entite distincte du filtre. Dans ces conditions, il est prevu une seconde conduite fluide pneumatique 30 pour relier la turbine au filtre. Selon des configurations de vehicule et de l' aspect centralise ou non de la solution, la longueur des tuyauteries peut etre plus ou moins longue. Plus la tuyauterie est longue, plus le volume d'air present dans la 1 0 tuyauterie est important et plus le temps de reponse pour obtenir une depression souhaitee peut s'allonger, ce qui renforce l'interet de la solution presentee ci-dessous. Il faut noter qu'une configuration avec la turbine et le filtre dans une seule entite est egalement possible, dans ce cas il n'y a pas de seconde conduite pneumatique. 15 Le systeme d'aspiration comprend en outre une unite de commande 6 configuree pour piloter la turbine. La turbine en question peut etre commandee dans un mode tout ou rien par l'unite de commande, par exemple via un relais de commande. La tension continue utilisee pour alimenter le moteur peut dependre du domaine d'application du systeme d'aspiration des particules, par exemple 12 Volts sur des 2 0 vehicules automobiles classiques, 24 Volts sur des vehicules poids-lourds ou industriels de type camions ou autocars, ou encore 72 Volts sur du materiel ferroviaire (tramway, train). Selon une realisation particuliere, l'unite de commande 6 peut etre capable de generer un signal de commande pour commander la vitesse du moteur, on peut prevoir 2 5 que la logique de commande fasse appel a un signal module PWM (modulation de largeur d'impulsion). Il faut noter ici qu'en lieu et place d'une turbine d'aspiration, la source de depression peut etre preexistante sur le vehicule, notamment pour le cas du domaine 3 0 automobile une source de depression induite par le fonctionnement du moteur du vehicule par exemple en derivation de l' admission d' air, ou bien en autre exemple par !'utilisation d'un effet Venturi sur un flux de gaz sortant par exemple les gaz d'echappement. Pour le cas du domaine ferroviaire, la source de depression peut etre derivee de l'equipement pneumatique de freinage ou d'un autre equipement auxiliaire du 3 5 vehicule ferroviaire en question. Afin d'aspirer les particules de freinage issu de !'abrasion, on fait regner a CA 03116400 2021-04-14 l'interieur du premier conduit 3 une valeur de depression souhaitee. Comme visible a la figure 4, l'unite de commande 6 re<;oit des informations en provenance d'autres unites presentes a bord du vehicule. 5 Tout d'abord, dans le contexte d'un vehicule hybride, le systeme du vehicule comprend une chaine de traction avec un moteur electrique et une batterie BA TT et aussi un moteur thermique. La batterie est sou vent une batterie de puissance BA TT capable de faire avancer le vehicule sans intervention du moteur thermique (zero emission de combustion). Dans le contexte d'un vehicule electrique pur, la batterie de 1 0 puissance BATT est la seule source d'energie il n'y a pas de moteur thermique. Il ya done une machine electrique note MIG. Une telle machine electrique est reliee aux roues du vehicule, d'une fa<;on ou d'une autre, plus ou moins directement. Une telle machine electrique peut etre pilotee comme un moteur electrique ou peut etre pilote comme une generatrice electrique selon les configurations d'utilisation. 15 La puissance d'une telle machine electrique peut aller de 1 kW a 100 kilowatts, suivant que l'on parle de configuration micro hybride (boost electrique et freinage, recuperatif) pour les foibles puissances electriques mises en jeu, ou que l'on parle de configuration « full hybrid » avec mode zero emission de combustion aux basses vitesses ( et bien entendu freinage recuperatif) pour les puissances moyennes, et pour 2 0 finir pour les puissances les plus elevees s'agissant des configurations de vehicules dedies au mode electrique pur (le cas echeant avec un prolongateur d'autonomie). On note que dans tousles cas de figure ci-dessus, la machine electrique peut etre pilotee comme une generatrice en mode recuperation d'energie ce qui correspond a une phase de freinage recuperatif. Par consequent, il est legitime de parler d'une chaine de 2 5 traction-freinage du vehicule. Il est prevu un calculateur de commande 61 pour commander la machine electrique. Pour parler de la machine electrique en question, on peut aussi utiliser le terme « moteur-generateur »MIG.La machine electrique peut etre formee comme un alterno-demarreur agence comme un accessoire du moteur ou comme un accessoire de 3 0 la transmission. Le pilotage en puissance ou en couple de la machine electrique, soit en mode moteur soit en mode generatrice, est connu en soi done non decrit en detail ici. On retient tout de meme que le calculateur de commande de la machine electrique est capable de delivrer une information representative de !'activation d'un mode de freinage 3 5 recuperatif sur la machine electrique. L'utilisation de cette information sera decrite plus bas. On utilise aussi le terme « freinage electromagnetique » pour designer le freinage recuperatif. CA 03116400 2021-04-14 11 Le systeme comprend en outre une pedale de frein 41 destinee a etre actionnee par un conducteur du vehicule. Dans certaines configurations, il y a simplement un interrupteur binaire tout ou rien 48 en interaction avec la pedale de frein 41. Cet 5 interrupteur peut delivrer une information 67 directement a l'unite de commande 6 du systeme d'aspiration. Dans une autre realisation d'un interrupteur 68 est relie a une unite de commande 62 de la fonction freinage par exemple celle qui gere la fonction ABS, et qui va transmettre une ou plusieurs informations via un bus multiplexe 5 a l'unite de commande 6 de !'aspiration (une liaison filaire n'est pas non plus exclue). 10 Selon une autre configuration, il peut etre prevu une information plus riche, de type analogique ou numerique, refletant precisement la position courante de la pedale de frein ce qui permet a l'unite de commande 6 de connaitre d'une part l'intensite de freinage et d'autre part de pouvoir agir tres precocement des le debut de l'action de l'utilisateur ou du conducteur sur la pedale de frein. Dans ce cas, il est prevu un 15 potentiometre 44 analogique ou numerise, qui delivre une information riche 66 a destination de l'unite de commande 6 du systeme d'aspiration, directement (ligne pointillee) ou via l'unite de commande 62 de la fonction freinage. Selon une autre configuration, l'actionneur de freinage peut etre tout autre type de pedale ou un manipulateur selon le type de materiel ou vehicules concernes (automobile 2 0 ferroviaire etc.). Outre la pedale de frein, dans l'exemple illustre a la figure 4, il est prevu une pedale d'accelerateur 42 comme connu en soi. La pedale d'accelerateur peut delivrer un signal electrique analogique ou numerique representatif de la position courante de la pedale sur une course autorisee de la pedale d'acceleration. L'information de position 2 5 courante est delivree, dans le cadre d'un vehicule hybride, a la fois a un calculateur de controle moteur 63 du moteur thermique et au calculateur de commande 61 de la machine electrique via les liaisons 69, 68. Bien entendu, !'information de pedale d'acceleration pourrait etre delivree a un seul calculateur qui propagerait !'information aux autres calculateurs par le bus multiplexe 5. 3 0 L'unite de commande 6 est configuree pour prendre en compte un lever rapide de pied de la pedale d'accelerateur pour ainsi anticiper une phase de freinage d'urgence pour laquelle !'intervention du freinage a friction doit etre faite le plus tot possible. L'unite de commande 6 est configuree pour prendre en compte des signaux de commande pilotant les injecteurs de carburant du moteur thermique. Ainsi, une 3 5 diminution du temps de commande des injecteurs reflete d'une autre fa<;on un lever de pied rapide et done une probabilite substantielle d'un freinage subsequent et on active alors de maniere anticipee l' activation du systeme d'aspiration des particules de CA 03116400 2021-04-14 12 freinage. Les differents calculateurs mis en jeu, 6,61,62,63 peuvent typiquement communiquer entre eux par un bus multiplexe de type CAN fiable et rapide. 5 L'unite de commande 6 utilise aussi !'information vitesse vehicule courante VV. Celle-ci peut etre delivree par un capteur specifique ou etre mis a disposition par un des calculateurs embarques 96. Selon une autre configuration, notamment illustree a la figure 5, le systeme 1 0 comprend un manipulateur 45 qui sert pour commander a la fois !'acceleration et la deceleration. Cette configuration est typique du materiel ferroviaire. Le manipulateur est relie au calculateur de commande 61 de traction par la liaison 94 multiplexee ou non manipulateur est relie a l'unite de commande 6 d' aspiration par la liaison 93 15 20 multiplexee ou non. Par exemple lorsque le conducteur pousse la manette 45 vers l'avant, il provoque une commande en moteur ( couple positif) de la machine electrique ( ou des machines electriques), avec une commande vers l'avant, alors qu'a l'inverse lorsque le conducteur tire la manette 45 vers l'arriere, il provoque une commande en couple negatif c'est-a-dire en mode generatrice pour freiner le vehicule. Le systeme peut comporter en outre un actionneur auxiliaire 46 de commande pour activer ou relacher un frein de parking. Ce frein de parking peut aussi etre utilise comme un frein de service ou frein de secours dans certaines configurations, par la liaison 95. Si tel est le cas, une liaison filaire reliant cet actionneur a l'unite de commande 6 peut etre prevue pour egalement etre pris en compte dans la logique de 2 5 commande. 30 Les autres elements representes sur la figure 5 sont identiques ou similaires a ceux decrits pour la figure 4. La figure 6 illustre a l' aide d'un de chronogramme un exemple de logique de fonctionnement et de procede de commande associe. A l'instant Tl, le conducteur appuie sur la pedale de frein ( ou respectivement tire le manipulateur) ce qui provoque !'activation d'une phase de freinage recuperatif c'est-adire d'un pilotage de la machine electrique en mode generatrice. Cette information etant 3 5 transmise en temps reel vers l'unite de commande 6 des moyens d'aspiration, la commande de la turbine d'aspiration est alors commandee a l'instant T2. A partir de ce moment, on constate que la pression regnant dans le premier conduit et la bouche CA 03116400 2021-04-14 13 d'aspiration notee P3 diminue (la courbe s'ecarte de la pression atmospherique vers le bas). Ace moment, pour autant, le freinage a friction n'a pas encore commence; c'est ainsi a juste titre que l'on peut denommer cette logique une commande anticipee de !'aspiration. L'instant T3 correspond au maximum du freinage electromagnetique. 5 A l'instant T4, la turbine a atteint sa vitesse de consigne et la pression P3 continue 10 a diminuer pour rejoindre un niveau de depression cible note DPR. La valeur de depression de consigne predeterminee DPR est choisie dans une plage de 20 a 40 millibars en dessous de la pression ambiante. L'instant TS correspond au debut de la phase de freinage a friction, L'instant T6 correspond au moment de freinage a friction atteint sa puissance nominale. La zone hachuree reperee 50 est representative de la quantite des particules relachees par !'abrasion entre le patin et l'organe toumant. Etant donne qu'a l'instant TS, la depression a atteint la valeur cible DPR, 15 l'efficacite de !'aspiration est maximale des le debut de !'emission des particules. L'instant T7 correspond au debut du relachement de la pedale de frein 41. L'instant TS correspond a !'interruption de la commande de la turbine. La courbe notee P3 represente la pression regnant a l'interieur du premier conduit 2 0 3 c'est-a-dire substantiellement la pression d'aspiration appliquee a la bouche d'aspiration 83. La courbe illustrant la vitesse vehicule montre que le freinage electromagnetique est d'autant plus efficace que la vitesse courante est elevee, la courbe montre aussi que le freinage a friction produit un taux de deceleration plus eleve que le freinage 2 5 electromagnetique. 30 Selon une option possible, il est prevu une temporisation de prolongation (notee PT) de la commande d'activation de la turbine au-dela de l'instant TS ou le freinage a effectivement cesse Exprimee sous une autre forme, l'unite de commande 6 met en ~uvre un procede comprenant au moins les actions suivantes : - recevoir une ou plusieurs informations emanant d'un calculateur de commande d'un moteur-generateur d'un dispositif de traction-freinage du vehicule, - etablir des conditions de commande anticipee de la source de depression, en 3 5 fonction au moins d'un signal de freinage electromagnetique, - piloter la source de depression en fonction des conditions de commande anticipee. CA 03116400 2021-04-14 14 La logique de commande peut faire intervenir en outre d'autres sources d'information. Par exemple, !'information de la vitesse vehicule VV peut etre utilisee pour eviter 5 d'activer le systeme d'aspiration lorsque le la vitesse du vehicule est nulle ou reste nulle. L'unite de commande peut etre en outre configuree pour prendre en compte des informations en provenance d'un systeme de reconnaissance d' environnement, qui peut comprendre des cameras, des lidars, notamment a fonctionnalite de detections d' obstacles, dans le cadre de dispositifs d' aide a la conduite et de delegation de 1 0 conduite. Selon un autre exemple, il est prevu de prolonger !'activation de la turbine apres la phase effective de freinage pendant un temps predetermine qui peut etre soit fixe soit un parametre lie a une calibration (prolongation PT fixe ou issu de calibration). Selon un autre exemple, l'unite de commande est en outre configuree pour prendre 15 en compte une cartographie contenant des zones a probabilite de freinage eleve, et/ou des zones de descente longue, par exemple route de col de montagne prise en descendant. Selon un autre exemple, l'unite de commande est en outre configuree pour prendre en compte un flux d'informations issu d'un calculateur de freinage electrodynamique en 2 0 charge du pilotage d'un systeme auxiliaire de freinage de type electrodynamique, par exemple un ralentisseur, systeme que l'on trouve frequemment sur des vehicules poidslourds. Pour fixer les ordres de grandeur, la puissance consommee par la turbine 10 et son 2 5 moteur electrique 11 peuvent aller de une trentaine de watts jusqu'a plus d'un kilowatt, en pratique cette puissance peut etre comprise dans un intervalle [3OW - 8OOW] selon le nombre de bouches d' aspiration a desservir et aussi selon la longueur des tuyauteries qui generent une legere perte de charge. 30 Dans une configuration, la vitesse de la turbine peut aller de O a 12 000 tr/s. Dans une configuration, la vitesse de la turbine peut aller de O a 30 000 tr/s. Le temps de reponse de la turbine pour aller de zero a la vitesse de consigne peut etre typiquement compris entre 100 ms et 700 ms, le plus souvent pour les applications automobiles entre 400 ms et 600 ms. 3 5 Sur la figure 3, nous trouvons un filtre centralise, un capteur depression centralise, et des canalisations ou tuyauteries 31, 32, 33, 34 qui permettent de relier chacune des bouches d'aspiration 83 au filtre 2. CA 03116400 2021-04-14 15 On remarque qu'il peut y avoir plusieurs filtres desservis par une meme turbine. Il faut remarquer que l'astuce de !'anticipation peut egalement etre appliquee sur des machines stationnaires telles que des eoliennes ou des machines industrielles afin de 5 freiner un rotor a partir d'informations de commande qui precedent !'application effective du freinage a friction. Ces informations d'anticipation peuvent etre obtenues d'un calculateur de commande d'une machine electrique pilotant le rotor en mode moteur ou en mode generatrice. 10

Claims (2)

16 REVENDICATIONS 1. Systeme d'aspiration des particules de freinage d'un systeme de freinage a friction de vehicule, dans un vehicule hybride ou electrique, le systeme d' aspiration 5 comprenant: au moins une source de depression (1 ), au moins une bouche d' aspiration (83) reliee par un circuit pneumatique (3,30) a la source de depression, une unite de commande (6) configuree pour commander la source de depression, caracterise en ce que le systeme d'aspiration comprend en outre un flux d'informations 1 o issu d'un calculateur de commande (61) d'un moteur-generateur d'un dispositif de traction-freinage du vehicule, et dans lequel l'unite de commande est configuree pour piloter la source depression de maniere anticipee par rapport a !'activation effective du freinage a friction, l'unite de commande pilotant la source de depression au moins en fonction de !'activation d'un 15 freinage electromagnetique. 2. Systeme selon la revendication 1, comprenant en outre au moins un filtre (2) pour collecter les particules aspirees.

2 O 3. Systeme selon la revendication 2, dans lequel le circuit pneumatique comprend un premier conduit (3) reliant la bouche d'aspiration au filtre, le filtre (2) interpose entre le premier conduit (3) et la source de depression (1). 4. filtre a la source de depression, dans une configuration centralisee, a savoir un 2 5 filtre et une turbine etant relies a au moins quatre bouches d'aspiration. 7. Procede pour piloter un systeme d'aspiration des particules de freinage a friction d'un systeme de freinage d'un vehicule, le systeme d'aspiration comprenant: au moins une source de depression, au moins une bouche d'aspiration (83), au moins un 3 O circuit pneumatique (3,30) reliant la bouche d'aspiration a la source de depression, et une unite de commande ( 6) configuree pour mettre en reuvre les etapes : Date Re9ue/Date Received 2024-02-08 17 - recevoir une ou plusieurs informations emanant d'un calculateur de commande d'un moteur-generateur d'un dispositif de traction-freinage du vehicule, - etablir des conditions de commande anticipee de la source de depression, en fonction au moins d'un signal de freinage electromagnetique, 5 - piloter la source de depression en fonction des conditions de commande anticipee. 10 8. Procede selon la revendication 7, dans lequel l'unite de commande est en outre configuree pour recevoir une ou plusieurs informations emanant d'un systeme de commande de freinage a friction du vehicule. 9. Procede selon l'une des revendications 7 a 8, dans lequel l'unite de commande est en outre configuree pour prendre en compte un lever rapide de pied de la pedale d'accelerateur. 15 10. Procede selon l'une des revendications 7 a 9, dans lequel l'unite de commande 20 est en outre configuree pour recevoir une information de vitesse courante du vehicule, de maniere a pouvoir diminuer ou interrompre le pilotage de la turbine dans le cas ou le vehicule est a vitesse nulle. 11. Procede selon l'une des revendications 7 a 10, dans lequel l'unite de commande est en outre configuree pour prolonger l'activation du systeme d'aspiration d'une temporisation predeterminee apres l'un des evenements parmi le relachement du frein a friction ou l'arret du vehicule. 25 12. Procede selon l'une des revendications 7 a 11, dans lequel l'unite de commande est en outre configuree pour prendre en compte une cartographic contenant des zones a probabilite de freinage eleve ou des zones de descente longue. 13. Procede selon la revendication 12, dans lequel l'unite de commande est 3 o configuree pour prendre en compte une cartographic contenant les zones a probabilite de freinage eleve et les zones de descente longue. Date Re9ue/Date Received 2024-02-08