FR3100192A1 - Optimal regenerative braking system for electrically powered vehicles - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système de freinage avec récupération d’énergie pour véhicules à motorisation électrique équipés d’un dispositif (2) de sécurité active ESP pourvu d’un accumulateur (5) de réserve de liquide de frein et destiné à agir sur les circuits de freinage avant (6) et arrière (3), caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, un dispositif (8) de contrôle de la pression du liquide de frein monté entre le dispositif (2) de sécurité active et le circuit de freinage arrière (3). Figure de l’abrégé : Fig. 2The invention relates to a braking system with energy recovery for electrically powered vehicles equipped with an active ESP safety device (2) provided with a brake fluid reserve accumulator (5) and intended to act on the brakes. front (6) and rear (3) braking circuits, characterized in that it further comprises a device (8) for controlling the pressure of the brake fluid mounted between the active safety device (2) and the rear brake system (3). Abstract figure: Fig. 2
Description
L’invention s’applique au domaine de la récupération d’énergie au freinage des véhicules automobiles équipés d’une motorisation électrique.The invention applies to the field of energy recovery during braking of motor vehicles equipped with an electric motor.
Plus particulièrement, l’invention concerne un système de freinage équipant les véhicules électriques ou hybrides et permettant l’optimisation de la récupération d’énergie au freinage.More particularly, the invention relates to a braking system fitted to electric or hybrid vehicles and allowing the optimization of energy recovery during braking.
La motorisation électrique des véhicules automobiles offre la possibilité de récupérer de l’énergie durant les phases de freinage.The electric motorization of motor vehicles offers the possibility of recovering energy during the braking phases.
En effet, lorsque que le conducteur cesse d’accélérer ou commence à appuyer sur la pédale de frein, le véhicule conserve encore de la vitesse (énergie cinétique) et les roues entraînent alors le moteur électrique qui va produire de l’énergie tout en freinant progressivement le véhicule.Indeed, when the driver stops accelerating or begins to press the brake pedal, the vehicle still retains speed (kinetic energy) and the wheels then drive the electric motor which will produce energy while braking. the vehicle gradually.
Par conséquent, dans un véhicule électrique ou hybride, le moteur électrique peut être utilisé pendant le freinage pour produire de l’électricité et recharger les batteries.Therefore, in an electric or hybrid vehicle, the electric motor can be used during braking to generate electricity and recharge the batteries.
Ainsi, les systèmes de freinage à récupération d’énergie, qui viennent généralement compléter le système de freinage classique, permettent d’augmenter l’efficacité énergétique et l’autonomie des véhicules à motorisation électrique.Thus, energy recovery braking systems, which generally complement the conventional braking system, make it possible to increase the energy efficiency and range of electric motor vehicles.
En outre, du fait de la réduction des frottements mécaniques, un tel système de freinage procure aussi une économie substantielle en réduisant l’usure des plaquettes et des disques du système de freinage classique.In addition, due to the reduction of mechanical friction, such a braking system also provides substantial savings by reducing the wear of the pads and discs of the conventional braking system.
Par ailleurs, les véhicules automobiles et, notamment, les véhicules à motorisation électrique, sont aussi équipés d’un dispositif de sécurité active (dénommé ESP pour « Electronic Stability Program ») qui est destiné à améliorer le contrôle de trajectoire du véhicule en agissant sur le système de freinage.In addition, motor vehicles and, in particular, electric motor vehicles, are also equipped with an active safety device (called ESP for "Electronic Stability Program”) which is intended to improve vehicle trajectory control by acting on the braking system.
Lors d’un freinage du véhicule par appui du conducteur sur la pédale de frein, en phase de récupération d’énergie par le moteur électrique, la pression des freins avant et arrière est coupée par le dispositif de sécurité active (ESP) en vue d’annuler ou de limiter le couple de freinage.When the vehicle brakes by the driver pressing the brake pedal, in the energy recovery phase by the electric motor, the pressure of the front and rear brakes is cut by the active safety device (ESP) in order to cancel or limit the braking torque.
Cependant, en raison du tarage de l’accumulateur de réserve destiné à récupérer le liquide de frein généré par l’appui sur la pédale, les systèmes de freinage à récupération d’énergie actuels entretiennent toujours une pression résiduelle dans les freins arrière. Or, cette pression résiduelle maintient un couple de freinage qui n’est pas énergétiquement récupérable par la motorisation électrique. Dans ces conditions, la récupération énergétique n’est pas optimale.However, due to the calibration of the reserve accumulator intended to recover the brake fluid generated by pressing the pedal, current regenerative braking systems always maintain residual pressure in the rear brakes. However, this residual pressure maintains a braking torque which cannot be energetically recovered by the electric motor. Under these conditions, energy recovery is not optimal.
Le brevet EP1167151 décrit un système de freinage dans lequel une pression différentielle prédéterminée est produite pendant le freinage à amorçage automatique, entre un cylindre principal et des cylindres à roues par des moyens de limitation et d'échange de pression hydraulique. Cette pression différentielle est annulée en augmentant la pression dans les cylindres à roue au moyen d’une pompe électrique et d’un réservoir pourvu d’une valve de marche/arrêt et d’une valve de contrôle.Patent EP1167151 describes a braking system in which a predetermined differential pressure is produced during self-priming braking, between a main cylinder and wheel cylinders by means of limiting and exchanging hydraulic pressure. This differential pressure is canceled by increasing the pressure in the wheel cylinders by means of an electric pump and a reservoir fitted with an on/off valve and a control valve.
La demande WO2015/098649 décrit un système de freinage comprenant un piston surpresseur couplé à un maître-cylindre et à un actionneur électrique et destiné à générer une pression de liquide de frein et une unité de commande électrique (ECU) qui détermine la position du piston surpresseur en fonction de l’appui sur une pédale de frein et qui limite l'alimentation en énergie électrique en fonction de la vitesse de l'actionneur électrique.Application WO2015/098649 describes a braking system comprising a booster piston coupled to a master cylinder and an electric actuator and intended to generate brake fluid pressure and an electric control unit (ECU) which determines the position of the booster piston according to the pressing a brake pedal and which limits the supply of electrical energy according to the speed of the electric actuator.
Cependant, aucun de ces documents de l’art antérieur n’apporte de solution au problème de la pression résiduelle sur les freins arrière dans le cadre d’un procédé de récupération d’énergie mis en œuvre pour les véhicules à motorisation électrique.However, none of these prior art documents provides a solution to the problem of residual pressure on the rear brakes in the context of an energy recovery method implemented for vehicles with electric motors.
Dans ce contexte, l’invention a cherché à réduire voire à supprimer totalement la pression de freins arrière pour optimiser la récupération d’énergie électrique en phase de freinage sans perturber le freinage classique.In this context, the invention has sought to reduce or even totally eliminate the rear brake pressure to optimize the recovery of electrical energy in the braking phase without disturbing conventional braking.
Ce but est atteint, selon l’invention au moyen d’un système de freinage avec récupération d’énergie pour véhicules à motorisation électrique équipés d’un dispositif de sécurité active (ESP) pourvu d’un accumulateur de réserve de liquide de frein et destiné à agir sur les circuits hydrauliques des freins avant et arrière, caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, un dispositif de contrôle de la pression du liquide de frein monté entre le dispositif de sécurité active et le circuit hydraulique des freins arrière.This object is achieved, according to the invention, by means of a braking system with energy recovery for electric motor vehicles equipped with an active safety device (ESP) provided with a brake fluid reserve accumulator and intended to act on the hydraulic circuits of the front and rear brakes, characterized in that it further comprises a brake fluid pressure control device mounted between the active safety device and the hydraulic circuit of the rear brakes.
Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, le dispositif de contrôle de la pression du liquide de frein comprend des moyens de limitation de la pression dans le circuit hydraulique des freins arrière permettant d’atténuer ou de neutraliser l’action desdits freins lors de l’appui sur la pédale de frein en phase de récupération d’énergie.According to an advantageous characteristic of the invention, the device for controlling the pressure of the brake fluid comprises means for limiting the pressure in the hydraulic circuit of the rear brakes making it possible to attenuate or neutralize the action of said brakes during the pressing the brake pedal in the energy recovery phase.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, les moyens limiteur de pression du dispositif de contrôle de la pression comprennent un premier clapet et un second clapet, lesdits clapets étant inversés et montés en parallèle.According to a first embodiment of the invention, the pressure limiting means of the pressure control device comprise a first valve and a second valve, said valves being reversed and mounted in parallel.
Selon une première variante de réalisation, le premier clapet a un seuil de pression d’ouverture dont la valeur est légèrement supérieure à la valeur de la pression résiduelle de l’accumulateur de réserve.According to a first variant embodiment, the first valve has an opening pressure threshold whose value is slightly greater than the value of the residual pressure of the reserve accumulator.
Selon une autre variante, le second clapet a un seuil de pression d’ouverture minimal.According to another variant, the second valve has a minimum opening pressure threshold.
Selon un second mode de réalisation de l’invention, les moyens limiteur de pression du dispositif de contrôle de la pression comprennent une électrovanne associée à une unité de commande électronique.According to a second embodiment of the invention, the pressure limiter means of the pressure control device comprise a solenoid valve associated with an electronic control unit.
Selon une autre variante, le dispositif de contrôle de la pression est intégré au dispositif de sécurité active (ESP).According to another variant, the pressure control device is integrated into the active safety device (ESP).
Selon encore une autre variante, le dispositif de contrôle de la pression est déporté dans le circuit hydraulique des freins arrière.According to yet another variant, the pressure control device is remote in the hydraulic circuit of the rear brakes.
Un autre objet de l’invention est un véhicule automobile à motorisation électrique équipé d’un système de freinage selon l’une des revendications précédentes.Another object of the invention is a motor vehicle with electric motorization equipped with a braking system according to one of the preceding claims.
Le système de freinage de l’invention permet d’améliorer le gain CO2 des véhicules électriques ou hybrides en limitant le couple des freins arrière pour n’utiliser que le couple de freinage produit par le moteur électrique en vue d’optimiser la récupération d’énergie.The braking system of the invention makes it possible to improve the CO2 gain of electric or hybrid vehicles by limiting the torque of the rear brakes to use only the braking torque produced by the electric motor with a view to optimizing the recovery of energy.
En outre, le système de freinage de l’invention permet d’allonger la durée de vie des freins arrière en réduisant, dans le temps, leur action de freinage.In addition, the braking system of the invention makes it possible to extend the life of the rear brakes by reducing, over time, their braking action.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées et détaillées ci-après.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows, with reference to the appended figures detailed below.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.For greater clarity, identical or similar elements are identified by identical reference signs in all the figures.
Naturellement, les modes de mise en œuvre du procédé de l’invention illustrés par les figures présentées ci-dessus et décrites ci-après, ne sont donnés qu'à titre d’exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres.Naturally, the modes of implementation of the method of the invention illustrated by the figures presented above and described below, are given only by way of non-limiting examples. It is explicitly provided that it is possible to propose and combine different modes to propose others.
L’invention concerne le domaine de la récupération d’énergie lors du freinage dans les véhicules automobiles équipés d’une motorisation électrique, c’est-à-dire, les véhicules électriques et les véhicules hybrides, éventuellement rechargeables (Plug-in-Hybrid-Electric Vehicleou PHEV).The invention relates to the field of energy recovery during braking in motor vehicles equipped with an electric motor, that is to say, electric vehicles and hybrid vehicles, possibly rechargeable ( Plug-in-Hybrid -Electric Vehicle or PHEV).
Aujourd’hui tous les véhicules automobiles sont équipés d’un dispositif de sécurité active (dit ESP), qui est destiné à améliorer le contrôle de trajectoire du véhicule en agissant sur les circuits de freinage avant et arrière du système de freinage.Today all motor vehicles are fitted with an active safety device (known as ESP), which is intended to improve vehicle trajectory control by acting on the front and rear braking circuits of the braking system.
Le système de freinage traditionnel illustré par la figure 1 est destiné à équiper les véhicules électriques ou hybrides. Lors d’un freinage, par appui du conducteur sur la pédale de frein, le système de freinage, en combinaison avec le moteur électrique, effectue une opération de récupération d’énergie et la pression des freins avant 6 et arrière 3 est assurée par l’ampli maitre-cylindre 4.The traditional braking system shown in Figure 1 is intended to equip electric or hybrid vehicles. During braking, by pressing the driver on the brake pedal, the braking system, in combination with the electric motor, performs an energy recovery operation and the pressure of the front 6 and rear 3 brakes is ensured by the master cylinder amp 4.
La pression des freins avant 6 est généralement coupée par le dispositif 2 de sécurité active ESP au moyen de l’électrovanne 7 et est réduite sur les freins arrière 3 par la pression de tarage de l’accumulateur de réserve 5 du liquide de frein. Cet accumulateur 5 a pour fonction de collecter le volume du liquide de frein lors de l’appui du conducteur sur la pédale 1. Cette configuration permet de récupérer l’énergie du couple de freinage produit par le moteur électrique du véhicule pendant le freinage.The pressure of the front brakes 6 is generally cut off by the ESP active safety device 2 by means of the solenoid valve 7 and is reduced on the rear brakes 3 by the calibration pressure of the reserve accumulator 5 of the brake fluid. This accumulator 5 has the function of collecting the volume of the brake fluid when the driver presses the pedal 1. This configuration makes it possible to recover the energy of the braking torque produced by the electric motor of the vehicle during braking.
Toutefois, du fait de sa conception, le système de freinage actuel entretien toujours une pression résiduelle dans le circuit des freins arrière 3. Cette pression résiduelle est due au tarage de l’accumulateur de réserve 5 et est transmise directement aux freins arrière 3 qui exercent alors un couple de freinage. Or, ce couple de freinage échappe au procédé de de récupération mis en œuvre par le moteur électrique assurant le freinage principal.However, due to its design, the current braking system always maintains a residual pressure in the circuit of the rear brakes 3. This residual pressure is due to the calibration of the reserve accumulator 5 and is transmitted directly to the rear brakes 3 which exert then a braking torque. However, this braking torque escapes the recovery process implemented by the electric motor providing the main braking.
Le système de freinage de l’invention, illustré par le figure 2, a pour objectif de réduire, voire d’annuler, la pression résiduelle dans le circuit hydraulique des freins arrière 3 afin, respectivement, de minimiser ou de neutraliser leur action et d’optimiser ainsi la récupération d’énergie par le moteur électrique.The braking system of the invention, illustrated by FIG. 2, has the objective of reducing, or even eliminating, the residual pressure in the hydraulic circuit of the rear brakes 3 in order, respectively, to minimize or neutralize their action and to optimize the recovery of energy by the electric motor.
Dans ce but, l’invention consiste à compléter le système de freinage par un dispositif 8 de contrôle de la pression du liquide de frein monté entre le dispositif 2 de sécurité active ESP et le circuit hydraulique des freins arrière 3.To this end, the invention consists in completing the braking system with a brake fluid pressure control device 8 mounted between the ESP active safety device 2 and the hydraulic circuit of the rear brakes 3.
En particulier, il est prévu selon l’invention que ce dispositif de contrôle de la pression du liquide de frein comprenne des moyens de limitation de la pression permettant d’atténuer voire même de neutraliser l’action des freins arrière 3 lors de l’appui de la pédale de frein en phase de récupération d’énergie.In particular, provision is made according to the invention for this device for controlling the pressure of the brake fluid to comprise means for limiting the pressure making it possible to attenuate or even neutralize the action of the rear brakes 3 when pressing of the brake pedal in the energy recovery phase.
Les moyens de limitation de la pression du dispositif de contrôle comprennent deux clapets inversés et montés en parallèle, respectivement, un premier clapet 8a et un second clapet 8b, comme illustré par la figure 2.The means of limiting the pressure of the control device comprise two inverted valves and mounted in parallel, respectively, a first valve 8a and a second valve 8b, as illustrated by Figure 2.
Le premier clapet 8a a un seuil de pression d’ouverture dont la valeur est légèrement supérieure à la valeur de la pression résiduelle de l’accumulateur 5 de réserve tandis que le second clapet 8b a un seuil de pression d’ouverture minimal.The first valve 8a has an opening pressure threshold whose value is slightly higher than the value of the residual pressure of the reserve accumulator 5 while the second valve 8b has a minimum opening pressure threshold.
Ainsi, dans le cas d’un freinage classique, la pression dans le circuit hydraulique des freins arrière 3 chute de telle sorte que le couple potentiel qui, précédemment, était exercé par les freins arrière 3 de façon préjudiciable pour la récupération énergétique, est désormais neutralisé.Thus, in the case of conventional braking, the pressure in the hydraulic circuit of the rear brakes 3 drops in such a way that the potential torque which, previously, was exerted by the rear brakes 3 in a detrimental way for energy recovery, is now neutralized.
Une variante de l’invention consiste à réaliser les moyens de limitation de la pression sous forme d’une électrovanne associée à une unité de commande électronique (non représentés).A variant of the invention consists in making the pressure limiting means in the form of a solenoid valve associated with an electronic control unit (not shown).
Un mode de réalisation préférentiel du dispositif de contrôle de la pression consiste à déporter le dispositif 8 de contrôle de la pression dans le circuit hydraulique des freins arrière 3, comme illustré par le figure 2.A preferred embodiment of the pressure control device consists in deporting the pressure control device 8 in the hydraulic circuit of the rear brakes 3, as illustrated by Figure 2.
Toutefois, il est possible, sans sortir du cadre de l’invention, de prévoir que le dispositif de contrôle de la pression soit intégré au dispositif 2 de sécurité active (ESP).However, it is possible, without departing from the scope of the invention, to provide for the pressure control device to be integrated into the active safety device 2 (ESP).
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