FR3148969A1 - Procédé de gestion d’un freinage régénératif d’un véhicule automobile. - Google Patents

Procédé de gestion d’un freinage régénératif d’un véhicule automobile. Download PDF

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Abstract

Procédé de gestion d’un freinage régénératif d’un véhicule automobile. Procédé de gestion d’un freinage régénératif d’un véhicule qui comprend - une première (10) et une deuxième (30) machines électriques pour entraîner chacune un essieu (11, 12) ; - un moteur thermique (20) ;  - une batterie (40) configurée pour coopérer avec les machines électriques (10, 30); le procédé étant caractérisé en ce qu’il est déclenché lors d’une phase de décélération du véhicule (100) implémentant un freinage régénératif et comprenant :  - une étape (E1) de détection d’un dépassement d’un seuil de chargement de la batterie (40);- une étape (E2) de mise en rotation du moteur (20) par la deuxième machine électrique (30) pour qu’il tourne à vide ; - une étape (E3) d’ajustement du régime du moteur (20) à une valeur permettant à la deuxième machine (30) de consommer l’énergie de la batterie (40) pour maintenir son niveau de charge inférieur à la charge maximale. Figure pour l’abrégé : 1

Description

Procédé de gestion d’un freinage régénératif d’un véhicule automobile.
L’invention concerne un procédé de gestion d’un freinage régénératif d’un véhicule automobile. L’invention porte encore sur un dispositif de gestion de freinage régénératif d’un véhicule automobile et sur un véhicule automobile comprenant un tel dispositif de gestion de freinage régénératif. Enfin, l’invention porte également sur un programme d’ordinateur mettant en œuvre le procédé mentionné.
Dans l’industrie automobile, les véhicules automobiles sont couramment équipés de systèmes d’aide à la conduite. Sur les véhicules équipés de machines électriques couplées aux essieux desdits véhicules, il est possible de récupérer de l’énergie durant des phases de décélération du véhicule ou des phases de descente à vitesse constante, lorsque ces machines électriques sont en mode régénératif. Ce mode régénératif, aussi appelé « freinage régénératif », permet de recharger la batterie du véhicule en énergie afin d’utiliser la machine électrique dans des phases de traction à d’autres moments de la conduite.
Afin de récupérer un maximum d’énergie pour recharger la batterie, il est préférable de freiner le véhicule par l’essieu solidaire du groupe motopropulseur électrique. Toutefois, au cours du fonctionnement régénératif, il arrive que la batterie atteigne son état de chargement maximal, elle ne peut pas stocker plus d’énergie. Le freinage régénératif est alors interrompu et si le véhicule se situe toujours sur une pente descendante, telle qu’un col de montagne par exemple, le véhicule peut alors accélérer du fait de la pente descendante, ce qui peut surprendre le conducteur et s’avérer dangereux. Autrement dit, lorsque la batterie a atteint son état de charge maximal du fait du freinage régénératif, ce dernier est alors interrompu, et dans ce cas-là, le conducteur du véhicule automobile est obligé d’effectuer une intervention manuelle sur la commande du système de freinage pour renouveler sa consigne de vitesse, afin de contrôler la décélération et/ou de maintenir une vitesse constante en descente.
Le but de l’invention est de remédier à cet inconvénient. L’invention porte ainsi sur un procédé de gestion d’un freinage régénératif d’un véhicule automobile qui soit simple et fiable, et qui évite au conducteur de devoir effectuer une intervention manuelle sur la commande du système de freinage pour renouveler sa consigne de vitesse.
A cet effet, l’invention porte sur un procédé de gestion d’un freinage régénératif d’un véhicule automobile, le véhicule automobile comprenant une première machine électrique configurée pour entraîner un premier essieu; un moteur thermique couplé à un deuxième essieu ; une deuxième machine électrique configurée pour entraîner le moteur thermique ; une batterie configurée pour coopérer d’une part avec la première machine électrique et d’autre part avec la deuxième machine électrique ; une boîte de vitesse à embrayage piloté et un calculateur configuré pour gérer et superviser la gestion de l’énergie de véhicule automobile ; le procédé étant caractérisé en ce qu’il est déclenché lors d’une phase de décélération du véhicule en implémentant un freinage régénératif par le premier essieu couplée à la première machine électrique de manière à transformer l’énergie cinétique en courant électrique afin de permettre une recharge de la batterie, et en ce que le procédé comprend une première étape de détection par le calculateur d’un dépassement d’un seuil prédéterminé de chargement de la batterie ; une deuxième étape de mise en rotation du moteur thermique par la deuxième machine électrique pour que ledit moteur thermique tourne à vide, la boîte de vitesse à embrayage piloté étant débrayée, si ledit seuil prédéterminé de chargement de la batterie est dépassé ; et une troisième étape d’ajustement du régime du moteur thermique à une valeur permettant à la deuxième machine électrique de consommer l’énergie de la batterie de sorte à maintenir le niveau de charge de la batterie inférieure à son état de charge maximal, si ledit seuil prédéterminé de chargement de la batterie est dépassé.

Ce procédé permet ainsi de maintenir automatiquement la batterie dans un état de charge proche du maximum et d’assurer la continuité du freinage régénératif tout au long de la descente sans intervention de la part du conducteur.
Optionnellement, le calculateur est configuré pour maintenir le freinage régénératif dans un intervalle de décélération de +/- 0.2m/s².
Optionnellement, le seuil prédéterminé du chargement de la batterie détecté par le calculateur est supérieur ou égal à 80% de l’état de charge maximal de la batterie.
Optionnellement, la valeur du régime du moteur thermique lors de l’ajustement du régime du moteur thermique permettant à la deuxième machine électrique de consommer l’énergie de la batterie est comprise entre 1000trs/min et 3500trs/min.
Optionnellement, le premier essieu auquel est couplé la première machine électrique est agencé à l’arrière du véhicule automobile et le deuxième essieu auquel est couplé le moteur thermique est agencé à l’avant du véhicule automobile.
Alternativement, le premier essieu auquel est couplé la première machine électrique est agencé à l’avant du véhicule automobile et le deuxième essieu auquel est couplé le moteur thermique est agencé à l’arrière du véhicule automobile.
En complément, le procédé comprend au moins une étape supplémentaire, cette étape ayant lieu en même temps que la deuxième étape et la troisième étape ; au cours de cette étape supplémentaire, la dépression générée au sein du moteur thermique qui tourne à vide est utilisée dans un servofrein du véhicule automobile.
Optionnellement, le procédé comprend au moins une étape supplémentaire à la fin du procédé, cette étape étant déclenchée lorsque le véhicule reçoit la consigne d’accélérer et l’au moins une étape supplémentaire comprend une étape d’arrêt du freinage régénératif ; une étape d’accouplement de la boîte de vitesse à embrayage piloté à la première machine électrique de sorte à engendrer une accélération du véhicule automobile ; et/ou une étape d’accouplement de la boîte de vitesse à embrayage piloté au moteur thermique de sorte à engendrer une accélération du véhicule automobile.
L’invention porte également sur un dispositif de gestion de freinage régénératif d’un véhicule automobile, le dispositif comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en œuvre le procédé selon l’invention, notamment des éléments matériels et/ou logiciels conçus pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention, et/ou le dispositif comprenant des moyens de mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’invention.
L’invention porte en outre sur un véhicule automobile comprenant un tel dispositif de gestion de freinage régénératif.
L’invention porte aussi sur un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’invention lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur ou produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données lisible par un ordinateur et/ou exécutable par un ordinateur, caractérisé en ce en ce qu’il comprend des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par l’ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’invention.
L’invention porte en outre sur un support d’enregistrement de données, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en œuvre du procédé selon l’invention ou support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’invention.
L’invention porte de plus sur un signal d'un support de données, portant le produit programme d'ordinateur selon l’invention.
Les dessins annexés représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’un dispositif de freinage d’urgence selon l’invention et un mode d’exécution d’un procédé de freinage d’urgence selon l’invention.
La représente un mode de réalisation d’un véhicule automobile mettant en œuvre un procédé de gestion d’un freinage régénératif selon l’invention.
La est un ordinogramme d’un premier mode d’exécution d’un procédé de gestion d’un freinage régénératif selon l’invention.
La est un ordinogramme d’un deuxième mode d’exécution d’un procédé de gestion d’un freinage régénératif selon l’invention.
La est un ordinogramme d’un troisième mode d’exécution d’un procédé de gestion d’un freinage régénératif selon l’invention.
Le véhicule automobile 100 selon le mode de réalisation de l’invention peut être un véhicule de n’importe quel type, notamment un véhicule de tourisme, un véhicule utilitaire, un camion ou encore un véhicule de transport en commun tel qu’un bus ou une navette.
Un mode de réalisation d’une véhicule automobile 100 équipé de l’invention est décrit ci-après en référence à la . Il s’agit plus particulièrement d’un véhicule automobile hybride qui utilise deux types de motorisations.
Ainsi, le véhicule automobile 100 est équipé d’une première machine électrique 10 configurée pour entraîner un premier essieu 11, d’un moteur thermique 20 couplé à un deuxième essieu 21 et d’une deuxième machine électrique 30 configurée pour entraîner le moteur thermique 20, ainsi que d’une batterie 40 configurée pour coopérer d’une part avec la première machine électrique 10 et d’autre part avec la deuxième machine électrique 30.
Le véhicule automobile 100 équipé de l’invention comprend donc deux machines électriques 10 et 30 distinctes, de préférence une sur chaque essieu 11 et 21 du véhicule automobile 100.
Ainsi, selon un premier mode de réalisation préférentiel de l’invention, le premier essieu 11 auquel est couplé la première machine électrique 10 est agencé à l’arrière du véhicule automobile 100 tandis que le deuxième essieu 21 auquel est couplé le moteur thermique 20 est agencé à l’avant du véhicule automobile 100.
Dans ce premier mode de réalisation, le véhicule automobile 100 peut être équipé d’un réducteur tel qu’un réducteur électrique qui coopère avec la première machine électrique 10 agencée à l’arrière du véhicule automobile 100. Ce réducteur électrique peut présenter diverses configurations qui permettent d’adapter la démultiplication en force et en vitesses en fonction des usages au cours de la conduite du véhicule 100. L’on peut notamment distinguer l’usage classique d’un véhicule automobile sur des routes construites à cet effet (cet usage est communément appelé « on-road » en anglais) d’un usage de conduite tout-terrain (communément appelé « off-road » en anglais).
Selon un deuxième mode de réalisation préférentiel de l’invention, le premier essieu 11 auquel est couplé la première machine électrique 10 est agencé à l’avant du véhicule automobile 100 tandis que le deuxième essieu 21 auquel est couplé le moteur thermique 20 est agencé à l’arrière du véhicule automobile 100.
Agencer le moteur thermique 20 à l’arrière du véhicule automobile 100 permet un meilleur équilibrage des masses, ce qui contribue à une meilleure motricité dudit véhicule 100.
En alternative, le véhicule automobile 100 peut être équipé d’un système de couplage et de découplage qui permet de coupler ou de découpler la première machine électrique 10 entre le premier essieu 11 et le deuxième essieu 21.
Dans certaines conditions, la première machine électrique 10 permet à elle seule de tracter le véhicule automobile 100. Lors des phases de décélération ou lorsque le véhicule 100 roule à une vitesse stabilisée, cette première machine électrique 10 permet également d’effectuer le freinage régénératif pour récupérer de l’énergie afin de recharger la batterie 40.
Le véhicule automobile 100 est également équipé d’une boîte de vitesse 50 à embrayage piloté et d’un calculateur 60 configuré pour gérer et superviser la gestion de l’énergie de véhicule automobile 100.
Au cours des phases de décélération ou des phases de descente à vitesse constante du véhicule automobile 100, le calculateur 60 qui supervise la gestion de l’énergie de véhicule automobile 100 peut piloter le freinage régénératif par le premier essieu 11 auquel est couplé la première machine électrique 10. Ce freinage régénératif permet alors de convertir l’énergie cinétique du véhicule 100 en courant électrique et de recharger ainsi de la batterie 40 du véhicule automobile.
Selon un mode de réalisation privilégié, le calculateur 60 est configuré pour maintenir le freinage régénératif dans un intervalle de décélération de +/- 0.2m/s². Cet intervalle de décélération correspond à un critère d’acceptabilité qui permet d’assurer une décélération équilibrée du véhicule automobile 100, c’est-à-dire sans changement de vitesse brusque, ce qui permet d’assurer le confort du conducteur et des passagers dans le véhicule automobile 100.
Le procédé de gestion d’un freinage régénératif visé par l’invention est déclenché dans des situations spécifiques, notamment lorsque le véhicule automobile 100 roule sur une pente descendante. On entend ici par « pente descendante » une pente avec un pourcentage supérieur ou égal à 5%, c’est-à-dire que pour cent mètres parcouru par le véhicule automobile 100 en descente, la dénivellation est d’au moins cinq mètres. Un exemple commun de pentes descendantes sont notamment les cols de montagne.
Un premier mode d’exécution de gestion d’un freinage régénératif est décrit ci-après en référence à la .
Le procédé de gestion du freinage régénératif est plus particulièrement déclenché lorsque le calculateur 60 détecte un dépassement d’un seuil de chargement de la batterie 40, ce qui correspond à la première étape E1 du procédé. Ce seuil est proche de l’état de charge maximal de la batterie 40, il correspond par exemple à 80% de l’état de charge maximal de la batterie 40.
Lorsqu’un franchissement de ce seuil est détecté par le calculateur 60, la deuxième machine électrique 30 met en rotation le moteur thermique 20 pour qu’il tourne à vide, c’est-à-dire que le moteur thermique 20 tourne sans injection et qu’il n’y a pas de combustion. Ceci correspond à la deuxième étape E2 du procédé. La boîte de vitesse 50 à embrayage piloté est alors débrayée.
La batterie 40 continue donc à être alimenté par le freinage régénératif maintenu par la première machine électrique 10 tandis que la deuxième machine électrique 30 consomme l’énergie en faisant tourner le moteur thermique 20 à vide de sorte à maintenir le niveau de charge de la batterie 40 inférieure à son état de charge maximal.
Afin de trouver un équilibre entre l’énergie récupérée par le freinage régénératif et la consommation de cette énergie par la deuxième machine électrique 30 qui fait tourner le moteur thermique 20 à vide, le régime du moteur thermique est ajusté à une valeur permettant à la deuxième machine électrique 30 de consommer l’énergie de la batterie 40 de sorte à maintenir son niveau de charge inférieur à son état de charge maximal, si ledit seuil prédéterminé de chargement de la batterie 40 est dépassé. Ceci correspond à la troisième étape E3 du procédé.
Au cours de cette troisième étape E3 du procédé, la valeur du régime du moteur thermique est par exemple comprise par exemple entre 1000 tours par minute et 3500 tours par minute. La valeur du régime moteur dépend de plusieurs paramètres tels que le pourcentage de la pente, du nombre et du poids des passagers dans le véhicule automobile 100, du poids de la charge éventuellement transporté par le véhicule 100 ou encore le type de sollicitation auxquelles doit répondre le véhicule 100, telles que des consignes concernant le chauffage ou la climatisation de l’habitacle par exemple.
Dans un deuxième mode d’exécution de gestion d’un freinage régénératif, le procédé de gestion du freinage régénératif peut comprendre au moins une étape E4 supplémentaire, notamment dans le cas où le véhicule 100 est équipé d’un servofrein 70 à dépression. Un tel deuxième mode d’exécution de gestion d’un freinage régénératif est décrit ci-après en référence à la .
Un servofrein 70 (communément appelé « mastervac » en anglais) permet de manière générale d’améliorer l’efficacité du freinage en amplifiant l’effort que le conducteur applique sur la pédale de frein. Dans le cas du procédé décrit ici, l’étape E4 supplémentaire a lieu en même temps que la deuxième étape E2 et la troisième étape E3 du procédé. Au cours de cette étape E4 supplémentaire, la dépression générée au sein du moteur thermique 20 qui tourne à vide est utilisée dans un servofrein 70 du véhicule automobile 100. Autrement dit, la différence de pression nécessaire au fonctionnement du servofrein 70 est générée par le moteur thermique 20 qui tourne à vide. Il n’y a donc pas besoin de prévoir une pompe à vide spécifique pour créer une dépression au niveau du servofrein 70, puisque cette fonction est déjà assurée par le moteur thermique 20.
Dans un troisième mode d’exécution de gestion d’un freinage régénératif, le procédé de gestion du freinage régénératif peut comprendre au moins une autre étape E5, E61, E62 supplémentaire. Un tel troisième mode d’exécution de gestion d’un freinage régénératif est décrit ci-après en référence à la .
Cette étape ou ces étapes E5, E61, E62 sont déclenchées lorsque le véhicule automobile 100 reçoit la consigne d’accélérer, par exemple lorsque le conducteur appui sur la pédale d’accélération.
Lorsque le véhicule 100 reçoit une telle consigne d’accélération, le calculateur 60 interrompt le freinage régénératif. Ceci correspond à l’étape E5.
Le calculateur 60 donne ensuite un ordre à la boîte de vitesse 50 à embrayage piloté pour que celle-ci procède à un accouplement avec la première machine électrique 10 de sorte à engendrer une accélération du véhicule automobile 100. Ceci correspond à l’étape E61.
En complément ou alternativement, le calculateur 60 peut donner un ordre à la boîte de vitesse 50 à embrayage piloté pour que celle-ci procède à un accouplement avec le moteur thermique 20 de sorte à engendrer une accélération du véhicule automobile. Ceci correspond à l’étape E62.
Le choix de l’accouplement de la boîte de vitesse 50 à embrayage piloté avec soit la première machine électrique 10, soit le moteur thermique 20, ou les deux, dépend du niveau d’accélération demandé par le conducteur du véhicule automobile 100.
Enfin, le procédé de gestion d’un freinage régénératif selon l’invention est simple à mettre en œuvre et n’utilise que des moyens techniques déjà présents sur les véhicules actuels.

Claims (10)

  1. Procédé de gestion d’un freinage régénératif d’un véhicule automobile (100), le véhicule automobile comprenant :
    - une première machine électrique (10) configurée pour entraîner un premier essieu (11);
    - un moteur thermique (20) couplé à un deuxième essieu (21);
    - une deuxième machine électrique (30) configurée pour entraîner le moteur thermique (20) ;
    - une batterie (40) configurée pour coopérer d’une part avec la première machine électrique (10) et d’autre part avec la deuxième machine électrique (30);
    - une boîte de vitesse (50) à embrayage piloté ;
    - un calculateur (60) configuré pour gérer et superviser la gestion de l’énergie de véhicule automobile (100);
    le procédé étant caractérisé en ce qu’il est déclenché lors d’une phase de décélération du véhicule (100) en implémentant un freinage régénératif par le premier essieu (11) couplée à la première machine électrique (10) de manière à transformer l’énergie cinétique en courant électrique afin de permettre une recharge de la batterie (40), et en ce que le procédé comprend les étapes (E1, E2, E3) suivantes :
    - une première étape (E1) de détection par le calculateur (60) d’un dépassement d’un seuil prédéterminé de chargement de la batterie (40);
    - une deuxième étape (E2) de mise en rotation du moteur thermique (20) par la deuxième machine électrique (30) pour que ledit moteur thermique (20) tourne à vide, la boîte de vitesse (50) à embrayage piloté étant débrayée, si ledit seuil prédéterminé de chargement de la batterie (40) est dépassé ;
    - une troisième étape (E3) d’ajustement du régime du moteur thermique (20) à une valeur permettant à la deuxième machine électrique (30) de consommer l’énergie de la batterie (40) de sorte à maintenir le niveau de charge de la batterie (40) inférieure à son état de charge maximal, si ledit seuil prédéterminé de chargement de la batterie (40) est dépassé.
  2. Procédé de gestion d’un freinage régénératif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le calculateur (60) est configuré pour maintenir le freinage régénératif dans un intervalle de décélération de +/- 0.2m/s².
  3. Procédé de gestion d’un freinage régénératif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le seuil prédéterminé du chargement de la batterie (40) détecté par le calculateur (60) est supérieur ou égal à 80% de l’état de charge maximal de la batterie (40).
  4. Procédé de gestion d’un freinage régénératif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur du régime du moteur thermique (20) lors de l’ajustement du régime du moteur thermique (20) permettant à la deuxième machine électrique (30) de consommer l’énergie de la batterie (40) est comprise entre 1000trs/min et 3500trs/min.
  5. Procédé de gestion d’un freinage régénératif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier essieu (11) auquel est couplé la première machine électrique (10) est agencé à l’arrière du véhicule automobile (100) et en ce que le deuxième essieu (21) auquel est couplé le moteur thermique (20) est agencé à l’avant du véhicule automobile (100).
  6. Procédé de gestion d’un freinage régénératif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier essieu (11) auquel est couplé la première machine électrique (10) est agencé à l’avant du véhicule automobile (100) et en ce que le deuxième essieu (21) auquel est couplé le moteur thermique (20) est agencé à l’arrière du véhicule automobile (100).
  7. Procédé de gestion d’un freinage régénératif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape supplémentaire (E4), cette étape ayant lieu en même temps que la deuxième étape (E2) et la troisième étape (E3), et en ce qu’au cours de cette étape supplémentaire (E4), la dépression générée au sein du moteur thermique (20) qui tourne à vide est utilisée dans un servofrein (70) du véhicule automobile (100).
  8. Procédé de gestion d’un freinage régénératif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape supplémentaire (E5, E61, E62) à la fin du procédé, cette étape étant déclenchée lorsque le véhicule (100) reçoit la consigne d’accélérer et en ce que l’au moins une étape supplémentaire (E5, E61, E62) comprend :
    - une étape (E5) d’arrêt du freinage régénératif ;
    - une étape (E61) d’accouplement de la boîte de vitesse (50) à embrayage piloté à la première machine électrique (10) de sorte à engendrer une accélération du véhicule automobile (100); et/ou
    - une étape (E62) d’accouplement de la boîte de vitesse (50) à embrayage piloté au moteur thermique (20) de sorte à engendrer une accélération du véhicule automobile (100).
  9. Dispositif de gestion de freinage régénératif d’un véhicule automobile, le dispositif comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en œuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes, notamment des éléments matériels et/ou logiciels conçus pour mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes, et/ou le dispositif comprenant des moyens de mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes.
  10. Véhicule automobile (100) comprenant un dispositif de gestion de freinage régénératif selon la revendication précédente.
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