Recherche
11/12/2019

Recherche & Développement : vers une nouvelle génération de freins électriques

En vue du développement de freins électriques, Chassis Brakes International, une entreprise du groupe Hitachi, s’est engagé depuis 2012 dans une collaboration de recherche avec le laboratoire Ampère (UMR CNRS 5005 site INSA Lyon), qui dispose d’une expertise pointue dans la mise au point d’architecture de commande embarquée. Cette collaboration a bénéficié de l’appui d’INSAVALOR. Des premiers essais prometteurs ont été réalisés dans le cadre du développement d’un système de freinage sans huile «Oil Free Braking System by wire» (OFBS).

Voiture CBI

Le freinage électrique : une technologie de rupture

Avec le développement en cours de ce nouveau type de frein électrique OFBS, le projet s’inscrit dans une rupture technologique permettant d’effectuer un freinage véhicule sans fluide sous pression. De l’information pédale de frein au serrage des patins, tout le circuit hydraulique classique est remplacé par un système mécatronique connecté à un calculateur OFBS Control Unit (OFBS-CU) interfacé avec les organes de puissance, les capteurs et le réseau Controller Area Network (CAN).

Cette avancée majeure dans le domaine du freinage a pour triple objectif d’assurer un freinage plus propre, plus sûr et plus intelligent. Cette solution sans fluide polluant réduit considérablement la complexité du système de freinage, simplifie la maintenance des équipements, réduit le coût des composants ainsi que le poids du système mécatronique proposé par rapport à une solution hydromécanique ou électrohydromécanique classique.

Des avancées significatives…

Les défis technologiques et scientifiques relevés dans le cadre de cette collaboration ont permis, d’une part, d’orienter la conception et le dimensionnement d’un actionneur électromécanique instrumenté, et d’autre part, de le piloter pour atteindre des performances dynamiques et énergétiques imposées par un cahier des charges ambitieux.

Sur le plan scientifique, une difficulté majeure était de pouvoir assurer une force de freinage conforme à la volonté du conducteur, et ce sans avoir accès à l’information de serrage entre les plaquettes et le disque. Pour ce faire, le laboratoire Ampère a mis au point une architecture de commande embarquée dans un calculateur (OFBS-CU). Cet algorithme utilise uniquement la mesure des courants de phase et de l’angle de rotation du moteur pour assurer un couple exerçant via un réducteur conçu et développé par CBI, l’effort de freinage désiré. Cette technologie « by wire » simplifie grandement les solutions commerciales existantes.

Schéma OFBS
  Principe de commande du Oil Free Braking System - ©AMPÈRE/CBI

 

Freins
Oil Free Braking System (à gauche) et Frein hydraulique (à droite)

… couplées à des essais expérimentaux

Des essais expérimentaux ont été réalisés sur un véhicule de tourisme en novembre 2019. Sur sol à faible adhérence, le déclenchement du système Anti-lock Braking System (ABS) met en exergue de très bons résultats. Les stratégies de commande développées répondent aux critères de performances dynamiques et statiques définis. Les recherches actuelles mettent l’accent sur une intégration plus importante, une consommation et une émission acoustique optimisées.

 

Laboratoire Ampère CNRS5005 – INSA Lyon : http://www.ampere-lab.fr/
Romain DELPOUX, Xavier BRUN, Arnaud DUVERNOIS, Xuefang LIN SHI
Contact : romain.delpoux@insa-lyon.fr

logos Ampère

Chassis Brakes International : https://www.chassisbrakes.com/fr/
Abdessamed RAMDANE, Antony AUGUSTE Directeur R&D
Contact : abdessamed.ramdane@chassisbrakes.com

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