FR3106550A1 - ENERGY MANAGEMENT PROCESS ON A KNOWN ROUTE OF A THERMAL / ELECTRIC DRIVE CHAIN IN A HYBRID VEHICLE ESPECIALLY OF THE RECHARGEABLE TYPE - Google Patents

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Abstract

Le procédé comprend une planification d’un roulage du véhicule hydride sur un parcours connu à partir de données fournies par un système de navigation (NAV) du véhicule et une activation d’un moteur thermique du véhicule hybride pour une propulsion de celui-ci lorsqu’une puissance à la roue demandée (Pdem) devient supérieure à un seuil de puissance (Pztep). Conformément à l’invention, le procédé comprend une régulation d’un rapport (Ke) entre une énergie électrique disponible (Ed) et un besoin en énergie électrique (Eb) pour la propulsion, le seuil de puissance étant déterminé en fonction du rapport de façon à obtenir la régulation. Fig.1The method comprises a planning of a taxiing of the hybrid vehicle on a known route from data provided by a navigation system (NAV) of the vehicle and an activation of a heat engine of the hybrid vehicle for a propulsion thereof when a requested wheel power (Pdem) becomes greater than a power threshold (Pztep). According to the invention, the method comprises a regulation of a ratio (Ke) between an available electrical energy (Ed) and an electrical energy requirement (Eb) for the propulsion, the power threshold being determined as a function of the ratio of way to achieve regulation. Fig.1

Description

PROCÉDÉ DE GESTION ÉNERGÉTIQUE SUR UN PARCOURS CONNU D’UNE CHAÎNE DE TRACTION À PROPULSION THERMIQUE/ÉLECTRIQUE DANS UN VÉHICULE HYBRIDE NOTAMMENT DE TYPE RECHARGEABLEMETHOD FOR ENERGY MANAGEMENT ON A KNOWN COURSE OF A THERMAL/ELECTRIC PROPULSION TRACTION CHAIN IN A HYBRID VEHICLE IN PARTICULAR OF THE RECHARGEABLE TYPE

L’invention concerne de manière générale le domaine de la gestion énergétique d’une chaîne de traction à propulsion thermique/électrique dans un véhicule terrestre hydride. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un procédé de gestion énergétique sur un parcours connu d’une chaîne de traction à propulsion thermique/électrique dans un véhicule hydride, typiquement un véhicule hydride rechargeable, mais pas exclusivement.The invention generally relates to the field of energy management of a traction chain with thermal/electric propulsion in a hybrid land vehicle. More particularly, the invention relates to a method of energy management over a known route of a traction chain with thermal/electric propulsion in a hybrid vehicle, typically a plug-in hybrid vehicle, but not exclusively.

Les véhicules hybrides rechargeables dits «PEHV», pour «Plug-in HybridElectric Vehicle» en anglais, comporte un bloc-batterie de traction qui est rechargeable par branchement à une source électrique externe telle que le réseau d’alimentation électrique à courant alternatif. Ces véhicules bénéficient de plusieurs modes de propulsion, à savoir, une propulsion thermique consommatrice de carburant essence ou diesel, une propulsion électrique consommatrice d’énergie électrique puisée dans le bloc-batterie de traction et une propulsion mixte thermique/électrique. La possibilité de recharger le bloc-batterie de traction sur le réseau d’alimentation électrique à courant alternatif autorise une plus grande utilisation de l’énergie électrique pour la propulsion de véhicule. Il en résulte un véhicule ayant des performances accrues en termes de réduction des émissions de polluants, comme le CO2, et qui reste capable de rouler au-delà de la seule autonomie électrique grâce à la propulsion thermique. Lors d’un roulage en mode de propulsion électrique, si la distance à parcourir par le véhicule hybride est supérieure à son autonomie électrique, le moteur thermique devra contribuer à la propulsion du véhicule. Une stratégie de gestion énergétique doit alors décider des tronçons du parcours sur lesquels activer le mode de propulsion thermique.Rechargeable hybrid vehicles called "PEHV", for "Plug-in HybridElectric Vehicle" in English, comprise a traction battery pack which is rechargeable by connection to an external electrical source such as the AC power supply network. These vehicles benefit from several modes of propulsion, namely, thermal propulsion consuming gasoline or diesel fuel, electric propulsion consuming electrical energy drawn from the traction battery pack and mixed thermal/electric propulsion. The ability to recharge the traction battery pack from the AC power supply network allows greater use of electrical energy for vehicle propulsion. The result is a vehicle with increased performance in terms of reducing pollutant emissions, such as CO2, and which remains capable of driving beyond electric range alone thanks to thermal propulsion. When driving in electric propulsion mode, if the distance to be covered by the hybrid vehicle is greater than its electric range, the internal combustion engine must contribute to the propulsion of the vehicle. An energy management strategy must then decide on the sections of the route on which to activate the thermal propulsion mode.

Des stratégies de gestion énergétique de la chaîne de traction du véhicule hybride ont été proposées, notamment sur un parcours connu à l’avance, pour utiliser au mieux les trois modes de propulsion disponibles. A chaque instant, la stratégie de gestion énergétique doit être capable de décider du mode de propulsion à activer.Energy management strategies for the powertrain of the hybrid vehicle have been proposed, in particular on a route known in advance, to make the best use of the three available propulsion modes. At any time, the energy management strategy must be able to decide which propulsion mode to activate.

De manière générale, une machine électrique tournante a un meilleur rendement pour des puissances faibles, contrairement à un moteur thermique dont le rendement est meilleur pour les fortes puissances. Afin de minimiser la consommation de carburant, la stratégie de gestion énergétique pourrait décider d’activer le moteur thermique lorsque la puissance demandée à la chaîne de traction excède un certain seuil de puissance. Le problème se pose cependant du choix d’une valeur pour ce seuil de puissance.In general, a rotating electrical machine has better efficiency for low powers, unlike a heat engine whose efficiency is better for high powers. In order to minimize fuel consumption, the energy management strategy could decide to activate the internal combustion engine when the power requested from the traction chain exceeds a certain power threshold. However, the problem arises of the choice of a value for this power threshold.

La stratégie de gestion énergétique doit permettre de préserver l’énergie électrique du bloc-batterie de traction de façon à pouvoir utiliser celle-ci tout au long du parcours, lorsque son utilisation est optimale en termes de rendement énergétique, de réduction du CO2 ou de rentabilité économique. De plus, un roulage du véhicule en mode de propulsion électrique peut être imposé dans des zones de circulation contrôlées.The energy management strategy must make it possible to preserve the electrical energy of the traction battery pack so that it can be used throughout the journey, when its use is optimal in terms of energy efficiency, CO2 reduction or economic profitability. In addition, driving of the vehicle in electric propulsion mode can be imposed in controlled traffic areas.

Le véhicule doit pouvoir être propulsé en mode électrique dans toutes les zones du parcours qui requièrent une faible puissance de traction. Pour cela, il faut disposer d’énergie électrique exploitable pour la propulsion dans le bloc-batterie de traction jusqu’à la fin du parcours. Par contre, une fois le parcours achevé, il ne doit pas rester d’énergie électrique disponible dans le bloc-batterie de traction, car dans le cas contraire cela signifie qu’une économie de carburant n’a pas été faite. L’énergie électrique disponible restante dans le bloc-batterie de traction aurait dû être utilisée pour économiser du carburant.The vehicle must be able to be propelled in electric mode in all areas of the route that require low traction power. For this, it is necessary to have usable electrical energy for the propulsion in the traction battery unit until the end of the course. On the other hand, once the journey has been completed, there must not be any electrical energy available in the traction battery unit, otherwise this means that fuel savings have not been made. The available electrical power remaining in the traction battery pack should have been used to save fuel.

Une bonne optimisation de la gestion d’énergétique requiert que l’énergie électrique exploitable pour la propulsion dans le bloc-batterie de traction soit sensiblement égale à zéro une fois le parcours achevé. Pour pouvoir atteindre une telle optimisation, la stratégie de gestion énergétique doit connaitre précisément le besoin en énergie le long du parcours. Les systèmes de navigation automobile fournissent des informations comme une distance de trajet, une vitesse moyenne et éventuellement une répartition d’un parcours entre des roulages en ville, sur route ou sur autoroute. Cependant, ces systèmes ne permettent pas de connaître à l’avance l’énergie nécessaire pour réaliser un parcours. En effet, l’énergie nécessaire pour le parcours dépendra du trafic, d’éléments non indiqués comme les feux de signalisation et les arrêts et, surtout, de la manière de conduire du conducteur du véhicule.Proper optimization of energy management requires that the usable electrical energy for propulsion in the traction battery pack be substantially equal to zero once the journey is completed. To be able to achieve such an optimization, the energy management strategy must know precisely the energy requirement along the route. Car navigation systems provide information such as trip distance, average speed and possibly a breakdown of a trip between city, road or motorway driving. However, these systems do not make it possible to know in advance the energy required to complete a course. In fact, the energy required for the route will depend on the traffic, on elements not indicated such as traffic lights and stops and, above all, on the driving style of the driver of the vehicle.

Dans l’état de la technique, il est connu une fonction dite «GEPC», pour «Gestion de l’Energie sur Parcours Connu», qui est hébergée typiquement dans un calculateur superviseur hybride de la chaîne de traction. La fonction «GEPC» estime approximativement le besoin en énergie sur un parcours connu, généralement à l’aide de cartographies. L’estimation fournie par la fonction «GEPC» n’est cependant pas suffisamment précise. Il en résulte une gestion énergétique non optimale, avec un bloc-batterie de traction dans lequel il reste souvent une quantité d’énergie disponible qui n’a pas été exploitée pendant le parcours.In the state of the art, there is a function known as "GEPC", for "Energy Management on Known Route", which is typically hosted in a hybrid power train supervisor computer. The “GEPC” function roughly estimates the energy requirement over a known route, generally using maps. However, the estimate provided by the “GEPC” function is not sufficiently precise. This results in suboptimal energy management, with a traction battery pack in which there is often a quantity of energy available that has not been used during the journey.

Par le document FR3037025A1, il est connu un procédé de contrôle de la décharge d'un bloc-batterie de traction de véhicule hybride lors d’un parcours planifié comprenant une zone de circulation contrôlée dans laquelle un roulage électrique est imposé. Le procédé comprend le calcul du parcours planifié et une réservation, avant l'exécution du parcours planifié, d’une profondeur de décharge du bloc-batterie de traction pour une circulation uniquement en mode de propulsion électrique dans la zone de circulation contrôlée. Aucune stratégie de décision pour l’activation du moteur thermique pendant le parcours n’est décrite dans ce document FR3037025A1.Document FR3037025A1 discloses a method for controlling the discharge of a hybrid vehicle traction battery pack during a planned route comprising a controlled traffic zone in which electric driving is imposed. The method includes calculating the planned route and reserving, before the execution of the planned route, a depth of discharge of the traction battery pack for driving only in the electric propulsion mode in the controlled traffic zone. No decision strategy for activating the heat engine during the journey is described in this document FR3037025A1.

Il est souhaitable de proposer un procédé ne présentant pas les inconvénients susmentionnés de la technique antérieure et apte à procurer une gestion énergétique optimale sur un parcours connu de la chaîne de traction d’un véhicule hydride rechargeable.It is desirable to provide a method that does not have the aforementioned drawbacks of the prior art and capable of providing optimal energy management over a known route of the traction chain of a plug-in hybrid vehicle.

Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de gestion énergétique sur un parcours connu d’une chaîne de traction à propulsion thermique/électrique dans un véhicule hydride, le procédé comprenant une planification d’un roulage du véhicule hydride sur le parcours connu à partir de données fournies par un système de navigation du véhicule et une activation d’un moteur thermique du véhicule hybride pour une propulsion de celui-ci lorsqu’une puissance à la roue demandée devient supérieure à un seuil de puissance. Conformément à l’invention, le procédé comprend une régulation d’un rapport entre une énergie électrique disponible et un besoin en énergie électrique pour la propulsion, le seuil de puissance étant déterminé en fonction du rapport de façon à obtenir la régulation.According to a first aspect, the invention relates to a method for energy management on a known route of a traction chain with thermal/electric propulsion in a hybrid vehicle, the method comprising a planning of a rolling of the hybrid vehicle on the known route from data supplied by a navigation system of the vehicle and an activation of a thermal engine of the hybrid vehicle for propulsion of the latter when a power at the requested wheel becomes greater than a power threshold. In accordance with the invention, the method comprises a regulation of a ratio between an available electric energy and a need for electric energy for the propulsion, the power threshold being determined as a function of the ratio so as to obtain the regulation.

Selon une caractéristique particulière, le seuil de puissance est déterminé à l’aide d’une cartographie en fonction du rapport.According to a particular characteristic, the power threshold is determined using a mapping as a function of the ratio.

Selon une autre caractéristique particulière, la cartographie est bidimensionnelle et reproduit une courbe croissante.According to another particular characteristic, the cartography is two-dimensional and reproduces an increasing curve.

Selon encore une autre caractéristique particulière, le seuil de puissance varie entre une puissance maximum correspondant à une propulsion totalement électrique et une puissance minimum correspondant à une propulsion totalement thermique.According to yet another particular characteristic, the power threshold varies between a maximum power corresponding to totally electric propulsion and a minimum power corresponding to totally thermal propulsion.

Selon encore une autre caractéristique particulière, le seuil de puissance est déterminé égal à la puissance maximum lorsque le rapport à une valeur au moins égale à un et le seuil de puissance est déterminé égal à la puissance minimum lorsque le rapport a une valeur nulle.According to yet another particular characteristic, the power threshold is determined equal to the maximum power when the ratio has a value at least equal to one and the power threshold is determined equal to the minimum power when the ratio has a zero value.

Selon encore une autre caractéristique particulière, l’énergie électrique disponible est estimée en fonction de premières données d’entrée qui sont actualisées à une fréquence prédéterminée et comprennent un niveau de charge effectif d’un bloc-batterie de traction du véhicule, un niveau de charge minimum du bloc-batterie de traction et une consommation électrique d’organes auxiliaires qui est fournie par le bloc-batterie de traction.According to yet another particular characteristic, the electrical energy available is estimated as a function of first input data which is updated at a predetermined frequency and comprises an effective level of charge of a traction battery pack of the vehicle, a level of minimum load of the traction battery pack and an electrical consumption of ancillary units which is provided by the traction battery pack.

Selon encore une autre caractéristique particulière, le besoin en énergie électrique pour la propulsion est estimé en fonction de deuxièmes données d’entrée fournies au moins partiellement par le système de navigation qui sont actualisées à la fréquence prédéterminée et comprennent une durée restante du parcours, une distance restant à parcourir et une répartition de la distance restant à parcourir en tronçons appartenant à différentes classes de vitesse.According to yet another particular characteristic, the electrical energy requirement for propulsion is estimated as a function of second input data provided at least partially by the navigation system which are updated at the predetermined frequency and include a remaining duration of the journey, a distance remaining to be traveled and a breakdown of the distance remaining to be traveled into sections belonging to different speed classes.

L’invention concerne aussi un calculateur comprenant une mémoire stockant des instructions de programme pour la mise en œuvre du procédé tel que décrit brièvement ci-dessus. Selon une forme de réalisation particulière, le calculateur est un calculateur superviseur hydride destiné à la commande d’une chaîne de traction à propulsion thermique/électrique de véhicule hydride. L’invention concerne aussi un véhicule hydride rechargeable comprenant une chaîne de traction à propulsion thermique/électrique et un calculateur comme indiqué ci-dessus.The invention also relates to a computer comprising a memory storing program instructions for implementing the method as briefly described above. According to a particular embodiment, the computer is a hybrid supervisor computer intended for the control of a traction chain with thermal/electric propulsion of a hybrid vehicle. The invention also relates to a rechargeable hybrid vehicle comprising a traction chain with thermal/electric propulsion and a computer as indicated above.

D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:Other advantages and characteristics of the present invention will appear more clearly on reading the detailed description below of several particular embodiments of the invention, with reference to the appended drawings, in which:

La Fig.1 est un bloc-diagramme de principe relatif à la mise en œuvre du procédé selon l’invention dans un véhicule hybride rechargeable. Fig.1 is a basic block diagram relating to the implementation of the method according to the invention in a plug-in hybrid vehicle.

La Fig.2 montre une courbe relative à la gestion énergétique du procédé selon l’invention. Fig.2 shows a curve relating to the energy management of the method according to the invention.

En référence à la Fig.1, dans le mode de réalisation particulier décrit ici, le procédé selon l’invention est mis en œuvre dans un calculateur superviseur hybride SH, dit également «superviseur hybride», de la chaîne de traction CTH d’un véhicule hybride rechargeable. Le calculateur superviseur hybride SH gère le fonctionnement de la chaîne de traction CTH selon un mode de propulsion thermique, un mode de propulsion électrique ou un mode de propulsion mixte thermique/électrique.With reference to Fig.1, in the particular embodiment described here, the method according to the invention is implemented in a hybrid supervisor computer SH, also called "hybrid supervisor", of the traction chain CTH of a plug-in hybrid vehicle. The hybrid supervisor computer SH manages the operation of the traction chain CTH according to a thermal propulsion mode, an electric propulsion mode or a mixed thermal/electric propulsion mode.

Comme montré schématiquement à la Fig.1, la chaîne de traction CTH comprend essentiellement deux machines motrices, sous la forme d’un moteur thermique MT et d’une machine électrique tournante de traction MEL, un système de transmission mécanique ST et des trains de roues RO.As shown schematically in Fig.1, the traction chain CTH essentially comprises two driving machines, in the form of a heat engine MT and a rotating electric traction machine MEL, a mechanical transmission system ST and power trains. RO wheels.

L’activation et le fonctionnement du moteur thermique MT pour la fourniture d’une couple moteur sont commandés par le calculateur superviseur hydride SH typiquement via un calculateur de contrôle moteur (non représenté). Le calculateur de contrôle moteur fixe les paramètres de fonctionnement du moteur thermique afin de délivrer une puissance à la roue, ou couple à la roue, demandée par le calculateur superviseur hydride SH. La machine électrique MEL est commandée par le calculateur superviseur hydride SH via un convertisseur électronique de puissance (non représenté). Un bloc-batterie de traction rechargeable (non représenté), typiquement de technologie lithium-ion (Li-ion) ou nickel-hydrure métallique (NiMH), fournit l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement de la machine électrique MEL. Le système de transmission mécanique ST comprend des organes mécaniques classiques, tels qu’embrayage, boîte de vitesses, réducteur de vitesse, arbre de transmission et autres, nécessaires pour la transmission de couple moteur des machines motrices MT et MEL vers les trains de roues RO du véhicule.The activation and operation of the thermal engine MT for the supply of an engine torque are controlled by the hybrid supervisor computer SH typically via an engine control computer (not shown). The engine control computer sets the operating parameters of the internal combustion engine in order to deliver power to the wheel, or torque to the wheel, requested by the hybrid supervisor computer SH. The electric machine MEL is controlled by the hybrid supervisor computer SH via an electronic power converter (not shown). A rechargeable traction battery pack (not shown), typically of lithium-ion (Li-ion) or nickel-metal hydride (NiMH) technology, supplies the electrical energy necessary for the operation of the MEL electric machine. The ST mechanical transmission system includes conventional mechanical components, such as clutch, gearbox, speed reducer, transmission shaft and others, necessary for the transmission of engine torque from the MT and MEL prime movers to the RO wheel sets of the vehicle.

De manière générale, le calculateur superviseur hydride SH met en œuvre différentes stratégies de gestion énergétique de la chaîne de traction CTH en fonction des situations de vie du véhicule, de façon à répondre aux demandes de couple à la roue du conducteur, tout en optimisant la consommation en énergie du véhicule.In general, the SH hybrid supervisor computer implements different energy management strategies for the CTH powertrain depending on the vehicle's life situations, so as to meet the torque demands at the driver's wheel, while optimizing the vehicle energy consumption.

Comme montré schématiquement à la Fig.1, le calculateur superviseur hydride SH héberge dans une mémoire MEM un module logiciel embarqué GEH, désigné ci-après module de gestion énergétique, qui implémente les stratégies de gestion énergétique susmentionnées de la chaîne de traction CTH. Comme visible à la Fig.1, des blocs fonctionnels AT et CH sont compris dans le module de gestion énergétique GEH. Le module de gestion énergétique GEH comprend également d’autres blocs fonctionnels réalisant des fonctions connues pour la mise en œuvre des stratégies de gestion énergétique de la chaîne de traction CTH. Ces autres blocs fonctionnels ne seront pas décrits ici car leur description sort du cadre de la présente invention et n’est pas nécessaire à la compréhension de celle-ci par l’homme du métier.As shown schematically in FIG. 1, the hybrid supervisor computer SH hosts in a memory MEM an on-board software module GEH, hereinafter referred to as energy management module, which implements the aforementioned energy management strategies of the traction chain CTH. As visible in Fig.1, functional blocks AT and CH are included in the energy management module GEH. The GEH energy management module also includes other functional blocks performing known functions for the implementation of energy management strategies for the CTH traction chain. These other functional blocks will not be described here because their description is outside the scope of the present invention and is not necessary for the understanding thereof by those skilled in the art.

Le bloc fonctionnel AT est un sous-module logiciel du module de gestion énergétique GEH qui est dédié à la mise en œuvre du procédé selon l’invention. Le bloc fonctionnel AT autorise la mise en œuvre du procédé selon l’invention par l’exécution d’instructions de code de programme par un processeur (non représenté) du calculateur superviseur hydride SH.The AT functional block is a software sub-module of the energy management module GEH which is dedicated to the implementation of the method according to the invention. The functional block AT authorizes the implementation of the method according to the invention by the execution of program code instructions by a processor (not shown) of the hybrid supervisor computer SH.

Le bloc fonctionnel AT a pour fonction de piloter l’activation du moteur thermique MT lors de l’exécution d’un parcours planifié. Le bloc fonctionnel AT reçoit des données d’entrée Db et Dd, décrites plus bas, et fournit un seuil de puissance Pztep au-delà duquel le moteur thermique MT doit être activé. Le bloc fonctionnel AT détermine le seuil de puissance Pztep de façon à obtenir une gestion énergétique optimale de la chaîne de traction CTH. Plus précisément, le moteur thermique MT est activé lorsqu’une puissance, ou couple, à la roue Pdem, demandée par le conducteur à travers un appui sur la pédale d’accélérateur PA du véhicule, devient supérieure au seuil de puissance Pztep.The function of the AT functional block is to control the activation of the heat engine MT during the execution of a planned route. The AT functional block receives input data Db and Dd, described below, and provides a power threshold Pztep beyond which the heat engine MT must be activated. The AT functional block determines the power threshold Pztep so as to obtain optimum energy management of the traction chain CTH. More specifically, the heat engine MT is activated when a power, or torque, at the wheel Pdem, requested by the driver by pressing the accelerator pedal PA of the vehicle, becomes greater than the power threshold Pztep.

Le bloc fonctionnel CH du module de gestion énergétique GEH assure la commande effective du moteur thermique MT et de la machine électrique tournante de traction MEL par l’intermédiaire de fonctions de commande FAT et FAE, respectivement.The functional block CH of the energy management module GEH ensures effective control of the heat engine MT and of the rotating electric traction machine MEL via control functions FAT and FAE, respectively.

La fonction FAT active le moteur thermique MT lorsque la puissance à la roue Pdem demandée par le conducteur devient supérieure au seuil de puissance Pztep déterminé par le bloc fonctionnel AT. Lorsque le moteur thermique MT doit être activé, la fonction FAT transmet un ordre de démarrage DEM au calculateur de contrôle moteur (non représenté) du moteur thermique MT. Une consigne de couple à la roue CT, calculée notamment à partir de la puissance à la roue Pdem demandée par le conducteur, est également transmise par la fonction FAT au calculateur de contrôle moteur.The FAT function activates the heat engine MT when the power at the wheel Pdem requested by the driver becomes greater than the power threshold Pztep determined by the functional block AT. When the heat engine MT must be activated, the FAT function transmits a start command DEM to the engine control computer (not shown) of the heat engine MT. A torque setpoint at the wheel CT, calculated in particular from the power at the wheel Pdem requested by the driver, is also transmitted by the FAT function to the engine control computer.

La fonction FAE commande la machine électrique MEL. Lorsque la propulsion électrique doit être activée par la stratégie de gestion énergétique, la fonction FAE transmet un ordre d’activation ATE au convertisseur électronique de puissance (non représenté) de la machine électrique MEL. Une consigne de couple à la roue CE, calculée notamment à partir de la puissance à la roue Pdem demandée par le conducteur, est également transmise par la fonction FAE au convertisseur électronique de puissance.The FAE function controls the MEL electric machine. When the electric propulsion must be activated by the energy management strategy, the FAE function transmits an ATE activation order to the electronic power converter (not shown) of the electric machine MEL. A torque setpoint at the wheel CE, calculated in particular from the power at the wheel Pdem requested by the driver, is also transmitted by the function FAE to the electronic power converter.

Dans la présente invention, le bloc fonctionnel AT permet d’optimiser la décharge du bloc-batterie de traction lors d’un roulage hybride sur un parcours connu. Lorsque le conducteur indique sa destination au système de navigation NAV du véhicule, le parcours peut être rendu le plus économique possible en utilisant au maximum le roulage électrique et au minimum le roulage thermique, tout en conservant un roulage électrique à basse vitesse.In the present invention, the AT functional block makes it possible to optimize the discharge of the traction battery pack during hybrid driving on a known route. When the driver indicates his destination to the vehicle's NAV navigation system, the journey can be made as economical as possible by using electric driving as much as possible and thermal driving as low as possible, while maintaining electric driving at low speed.

Le procédé de l’invention introduit une régulation d’un rapport Ke = Ed/Eb, entre une énergie électrique disponible Ed et un besoin en énergie électrique Eb, afin de corriger en temps réel une divergence entre une consommation électrique planifiée sur le parcours et une consommation électrique réelle. Il est ainsi possible de respecter une planification optimale de la décharge du bloc-batterie de traction cherchant à avoir une énergie électrique disponible sur tout le parcours, mais sans qu’il en reste dans le bloc-batterie de traction une fois le parcours achevé.The method of the invention introduces a regulation of a ratio Ke=Ed/Eb, between an available electrical energy Ed and a need for electrical energy Eb, in order to correct in real time a discrepancy between a planned electrical consumption on the route and actual power consumption. It is thus possible to respect an optimal planning of the discharge of the traction battery block seeking to have electrical energy available throughout the journey, but without any remaining in the traction battery block once the journey has been completed.

Conformément à l’invention, la régulation du rapport Ke = Ed/Eb est obtenue à l’aide d’une action sur le seuil de puissance Pztep qui agit sur l’énergie électrique disponible Ed. Une augmentation du seuil de puissance Pztep conduit à un moteur thermique MT qui est moins souvent sollicité et donc à une plus grande consommation d’énergie électrique disponible Ed et une réduction du rapport Ke. Une réduction du seuil de puissance Pztep conduit à un moteur thermique MT qui est plus souvent sollicité et donc à une moindre consommation d’énergie électrique disponible Ed et une augmentation du rapport Ke.In accordance with the invention, the regulation of the Ke=Ed/Eb ratio is obtained by means of an action on the power threshold Pztep which acts on the available electrical energy Ed. An increase in the power threshold Pztep leads to a heat engine MT which is used less often and therefore has greater consumption of available electrical energy Ed and a reduction in the ratio Ke. A reduction in the power threshold Pztep leads to a heat engine MT which is more often used and therefore to a lower consumption of available electrical energy Ed and an increase in the ratio Ke.

On notera que le seuil de puissance Pztep correspond à la «puissance de zone TEP» connue de l’homme du métier, exprimée en Watt. Dans l’état de la technique, des puissances de zone distinctes ayant des valeurs fixes sont affectées pour l’activation du moteur thermique à des tronçons de parcours auxquels correspondent des vitesses de roulage différentes. Dans la présente invention, la valeur du seuil de puissance Pztep dépendra aussi des tronçons de parcours avec des vitesses de roulage différentes, mais cette valeur sera ajustée par la boucle de régulation pour réguler le rapport Ke.It will be noted that the power threshold Pztep corresponds to the "TEP zone power" known to those skilled in the art, expressed in Watts. In the state of the art, distinct zone powers having fixed values are assigned for the activation of the heat engine to sections of route to which different rolling speeds correspond. In the present invention, the value of the power threshold Pztep will also depend on the route sections with different rolling speeds, but this value will be adjusted by the regulation loop to regulate the Ke ratio.

Comme visible à la Fig.1, le bloc-fonctionnel AT comprend essentiellement une première fonction d’estimation FEB, une deuxième fonction d’estimation FED, une fonction de calcul de rapport FCR et une fonction de détermination de seuil de puissance FDS.As seen in Fig.1, the AT functional block essentially comprises a first FEB estimation function, a second FED estimation function, an FCR ratio calculation function and a FDS power threshold determination function.

La fonction d’estimation FEB est similaire à la fonction «GEPC» susmentionnée de l’état de la technique. L’étude des cycles usuels de roulage montre que le besoin en énergie au kilomètre peut être estimé approximativement sur le plat en fonction de la vitesse moyenne de roulage du véhicule sur un parcours. La vitesse moyenne de roulage est calculée à partir de la distance parcourue et du temps écoulé. Il est ainsi possible de déterminer une tendance affine permettant de calibrer le besoin en énergie électrique en fonction de la vitesse moyenne de roulage du tronçon de parcours.The FEB estimation function is similar to the aforementioned prior art “GEPC” function. The study of the usual rolling cycles shows that the energy requirement per kilometer can be estimated approximately on the flat according to the average rolling speed of the vehicle over a course. The average driving speed is calculated from the distance traveled and the time elapsed. It is thus possible to determine an affine trend making it possible to calibrate the need for electrical energy as a function of the average driving speed of the section of route.

La fonction d’estimation FEB estime le besoin en énergie électrique Eb à partir des données d’entrées Db susmentionnées. Les données Db sont fournies essentiellement par le système de navigation NAV du véhicule qui repose sur une constellation de satellites telle que «GPS®», «GALILEO®», «GLONAS®» ou autres. Les données Db comprennent notammentune durée restante du parcours, une distance restant à parcourir, ainsi qu’une répartition de cette distance restant à parcourir en tronçons appartenant à différentes classes de vitesse. Les données d’entrée Db sont actualisées à une fréquence déterminée.The FEB estimation function estimates the electrical energy requirement Eb from the aforementioned input data Db. The Db data are essentially provided by the vehicle's NAV navigation system which is based on a constellation of satellites such as “GPS®”, “GALILEO®”, “GLONAS®” or others. The data Db include in particular a remaining duration of the journey, a distance remaining to be traveled, as well as a distribution of this distance remaining to be traveled into sections belonging to different speed classes. The Db input data is updated at a determined frequency.

Ainsi, par exemple, les différentes classes de vitesse pourront comprendre une classe Apour un intervalle de vitesse entre 0 et 30 km/h, une classe B pour un intervalle de vitesse entre 30 et 50 km/h, une classe C pour un intervalle de vitesse entre 50 et 70 km/h, une classe D pour un intervalle de vitesse entre 70 et 100 km/h et une classe Epour les vitesses supérieures à 100 km/h. L’information fournie à la fonction FEB prendra typiquement la forme d’un pourcentage de la distance parcourue dans chaque classe.Thus, for example, the different speed classes may include a class A for a speed interval between 0 and 30 km/h, a class B for a speed interval between 30 and 50 km/h, a class C for an interval of speed between 50 and 70 km/h, a class D for a speed interval between 70 and 100 km/h and a class E for speeds above 100 km/h. The information provided to the FEB function will typically take the form of a percentage of the distance traveled in each class.

La fonction d’estimation FED estime l’énergie électrique Ed disponible dans le bloc-batterie de traction pour la propulsion électrique du véhicule à partir des données Dd susmentionnées. Le niveau de charge du bloc-batterie de traction, niveau de charge dit «SOC» pour «State of Charge» en anglais, permet de calculer l’énergie électrique utile qui est contenue dans celui-ci. L’énergie électrique Ed disponible pour la propulsion électrique du véhicule est obtenue en retirant à l’énergie électrique utile contenue dans le bloc-batterie de traction l’énergie électrique nécessaire à l’alimentation d’organes auxiliaires du véhicule sur la durée du parcours. L’état de charge SOC du bloc-batterie de traction et des données de consommation électrique sont typiquement fournis directement par un système de gestion de batterie dit «BMS», pour «Battery Management System» en anglais, ou calculés à partir d’informations fournies par ce système.The FED estimation function estimates the electrical energy Ed available in the traction battery pack for the electric propulsion of the vehicle from the aforementioned Dd data. The charge level of the traction battery pack, charge level called "SOC" for "State of Charge", makes it possible to calculate the useful electrical energy which is contained in it. The electrical energy Ed available for the electrical propulsion of the vehicle is obtained by withdrawing from the useful electrical energy contained in the traction battery pack the electrical energy necessary for supplying auxiliary components of the vehicle over the duration of the journey . The SOC state of charge of the traction battery pack and electrical consumption data are typically provided directly by a battery management system called "BMS", for "Battery Management System" in English, or calculated from information provided by this system.

Les données d’entrée Dd nécessaires à la fonction FED pour calculer l’énergie électrique disponible Ed sont généralement déjà présentes dans le calculateur superviseur hybride SH, car utilisées par d’autres stratégies. Les données d’entrée Dd sont actualisées à la fréquence déterminée susmentionnée et comprennent notamment le niveau de charge effectif SOC du bloc-batterie de traction exprimé en pourcentage de la capacité totale de celui-ci, la capacité maximale du bloc-batterie de traction permettant d’obtenir une énergie électrique à partir du niveau de charge effectif SOC, un niveau de charge minimum SOCmin, dit «cible», qui est régulé lorsque le niveau de charge du bloc-batterie de traction devient bas et une consommation électrique d’organes auxiliaires qui est fournie par le bloc-batterie de traction. Le niveau de charge minimum SOCmin est le niveau zéro de l’énergie électrique utile du bloc-batterie de traction. La fourniture d’une alimentation électrique aux organes auxiliaires est une priorité pour le fonctionnement du véhicule et l’énergie électrique correspondante n’est donc pas disponible pour la propulsion électrique.The input data Dd necessary for the FED function to calculate the available electrical energy Ed are generally already present in the hybrid supervisor calculator SH, because they are used by other strategies. The input data Dd are updated at the aforementioned determined frequency and include in particular the effective level of charge SOC of the traction battery pack expressed as a percentage of the total capacity of the latter, the maximum capacity of the traction battery pack allowing to obtain electrical energy from the effective charge level SOC, a minimum charge level SOCmin, called "target", which is regulated when the charge level of the traction battery pack becomes low and an electrical consumption of organs auxiliaries supplied by the traction battery pack. The minimum charge level SOCmin is the zero level of the useful electrical energy of the traction battery pack. The supply of electrical power to auxiliary components is a priority for the operation of the vehicle and the corresponding electrical energy is therefore not available for electric propulsion.

La fonction de calcul de rapport FCR calcule le rapport Ke = Ed/Eb entre l’énergie électrique disponible Ed et le besoin en énergie électrique Eb.The FCR ratio calculation function calculates the Ke = Ed/Eb ratio between the available electrical energy Ed and the electrical energy requirement Eb.

Le rapport Ke est fourni en entrée à la fonction de détermination de seuil de puissance FDS. La fonction de détermination de seuil de puissance FDS détermine le seuil de puissance Pztep = f(Ke) au moyen d’une cartographie bidimensionnelle (2D). Cette cartographie reproduit typiquement une courbe 2D croissante.The ratio Ke is supplied as input to the power threshold determination function FDS. The FDS power threshold determination function determines the power threshold Pztep = f(Ke) using a two-dimensional (2D) map. This mapping typically reproduces an increasing 2D curve.

Le seuil de puissance Pztep est calculée en temps réel et est fourni typiquement à la même fréquence que la fréquence déterminée à laquelle sont actualisées les données d’entrée Db et Dd.The power threshold Pztep is calculated in real time and is typically provided at the same frequency as the determined frequency at which the input data Db and Dd are updated.

En référence aussi à la Fig.2, le seuil de puissance Pztep est calibré entre deux puissances Pmax et Pmin.With reference also to FIG. 2, the power threshold Pztep is calibrated between two powers Pmax and Pmin.

La puissance Pmax est la valeur maximum de Pztep. La puissance Pmax entraîne une dépense électrique maximum pour la propulsion dans le bloc-batterie de traction. Dans la partie A de la courbe montrée à la Fig.1, Pztep = Pmax et le mode de propulsion est alors totalement électrique. Dans ce mode de fonctionnement, le rapport Ke est au moins égal à un, avec une énergie électrique disponible Ed qui couvre le besoin en énergie électrique Eb.The power Pmax is the maximum value of Pztep. The power Pmax results in maximum electrical expenditure for propulsion in the traction battery pack. In part A of the curve shown in Fig.1, Pztep = Pmax and the mode of propulsion is then totally electric. In this mode of operation, the Ke ratio is at least equal to one, with an available electrical energy Ed which covers the electrical energy requirement Eb.

La puissance Pmin est la valeur minimum de Pztep. La puissance Pmin n’entraîne aucune dépense électrique pour la propulsion dans le bloc-batterie de traction. Le bloc-batterie de traction est alors dans son état de charge minimum SOCmin. Dans la partie B de la courbe montrée à la Fig.1, Pztep = Pmin et le mode de propulsion est totalement thermique. L’état de charge SOC du bloc-batterie de traction est alors régulé à son état de charge minimum SOCmin. Dans ce mode de fonctionnement, le rapport Ke est égal à zéro, avec une énergie électrique disponible Ed qui est nulle.Power Pmin is the minimum value of Pztep. Power Pmin does not cause any electrical expenditure for propulsion in the traction battery pack. The traction battery pack is then in its minimum state of charge SOCmin. In part B of the curve shown in Fig.1, Pztep = Pmin and the mode of propulsion is totally thermal. The SOC state of charge of the traction battery pack is then regulated to its minimum state of charge SOCmin. In this mode of operation, the ratio Ke is equal to zero, with an available electrical energy Ed which is zero.

Comme représenté schématiquement par la flèche FA à la Fig.2, lorsque le rapport Ke diminue, cela provoque une diminution du seuil de puissance Pztep qui réduit la dépense électrique pour la propulsion dans le bloc-batterie de traction par une sollicitation accrue du moteur thermique MT. Il s’en suivra donc un accroissement du rapport Ke. Comme représenté schématiquement par la flèche FB à la Fig.2, lorsque le rapport Ke augmente, cela provoque une augmentation du seuil de puissance Pztep qui accroit la dépense électrique pour la propulsion dans le bloc-batterie de traction par une moindre sollicitation du moteur thermique MT. Il s’en suivra donc une diminution du rapport Ke.As shown schematically by the arrow FA in Fig.2, when the Ke ratio decreases, this causes a decrease in the power threshold Pztep which reduces the electrical expenditure for propulsion in the traction battery pack by increased stress on the heat engine MT. An increase in the Ke ratio will therefore follow. As shown schematically by the arrow FB in Fig.2, when the Ke ratio increases, this causes an increase in the power threshold Pztep which increases the electrical expenditure for propulsion in the traction battery pack by less stress on the heat engine MT. A decrease in the Ke ratio will therefore follow.

La boucle de régulation introduite dans la présente invention permet de stabiliser la valeur du rapport Ke. Cela permet aux énergies Ed et Eb de varier ensemble sans diverger et garantit en fin de parcours une convergence du niveau de charge SOC du bloc-batterie de traction vers son niveau de charge minimum SOCmin, et cela de manière robuste vis-à-vis des erreurs d’estimation de la dépense électrique et, dans une certaine mesure, de la pente.The regulation loop introduced in the present invention makes it possible to stabilize the value of the Ke ratio. This allows the energies Ed and Eb to vary together without diverging and guarantees, at the end of the journey, convergence of the SOC charge level of the traction battery pack towards its minimum charge level SOCmin, and this in a robust manner with respect to the errors in estimating the electrical expenditure and, to a certain extent, the slope.

Le procédé selon l’invention procure la garantie que l’énergie disponible dans le bloc-batterie de traction sera dépensée sur la distance exacte du parcours, ce qui est une condition nécessaire à l’optimisation de la consommation de carburant sur le parcours. La totalité de l’énergie la moins chère, à savoir, l’énergie électrique disponible dans le bloc-batterie de traction, aura été consommée tout en conservant la possibilité le cas échéant de finir le parcours par un roulage électrique, par exemple, dans le cas d’une arrivée dans une zone urbaine à circulation contrôlée dans laquelle le roulage électrique est imposé.The method according to the invention provides the guarantee that the energy available in the traction battery pack will be spent over the exact distance of the route, which is a necessary condition for optimizing fuel consumption on the route. All of the cheapest energy, i.e. the electrical energy available in the traction battery pack, will have been consumed while retaining the possibility, if necessary, of finishing the journey by electric driving, for example, in the case of an arrival in an urban area with controlled traffic in which electric driving is imposed.

L’invention procure ainsi un avantage économique pour le propriétaire de véhicule, avec une moindre consommation de carburant, et présente un intérêt certain pour les objectifs de développement durable. Par ailleurs, le procédé de l’invention étant mis en œuvre par un logiciel, sans aucun dispositif matériel ajouté, le coût de son intégration dans un véhicule est très faible.The invention thus provides an economic advantage for the vehicle owner, with lower fuel consumption, and is of certain interest for the objectives of sustainable development. Furthermore, the method of the invention being implemented by software, without any added hardware device, the cost of its integration into a vehicle is very low.

L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation particuliers qui ont été décrits ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l’invention.The invention is not limited to the particular embodiments which have been described here by way of example. The person skilled in the art, depending on the applications of the invention, may make various modifications and variants falling within the scope of protection of the invention.

Claims (10)

Procédé de gestion énergétique sur un parcours connu d’une chaîne de traction à propulsion thermique/électrique (CTH) dans un véhicule hydride, ledit procédé comprenant une planification d’un roulage dudit véhicule hydride sur ledit parcours connu à partir de données fournies par un système de navigation (NAV) dudit véhicule et une activation d’un moteur thermique dudit véhicule hybride pour une propulsion de celui-ci lorsqu’une puissance à la roue demandée (Pdem) devient supérieure à un seuil de puissance (Pztep), caractérisé en ce qu’il comprend une régulation d’un rapport (Ke) entre une énergie électrique disponible (Ed) et un besoin en énergie électrique (Eb) pour ladite propulsion, ledit seuil de puissance (Pztep) étant déterminé en fonction dudit rapport (Ke) de façon à obtenir ladite régulation.Method for energy management on a known route of a traction chain with thermal/electric propulsion (CTH) in a hybrid vehicle, said method comprising planning a run of said hybrid vehicle on said known route from data provided by a navigation system (NAV) of said vehicle and an activation of a heat engine of said hybrid vehicle for propulsion thereof when a power at the wheel requested (Pdem) becomes greater than a power threshold (Pztep), characterized in that it comprises a regulation of a ratio (Ke) between an available electrical energy (Ed) and an electrical energy requirement (Eb) for said propulsion, said power threshold (Pztep) being determined as a function of said ratio (Ke ) so as to obtain said regulation. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit seuil de puissance est déterminé à l’aide d’une cartographie (FDS) en fonction dudit rapport (Ke, E_K).Method according to Claim 1, characterized in that the said power threshold is determined using a map (FDS) as a function of the said ratio (Ke, E_K). Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite cartographie (FDS) est bidimensionnelle et reproduit une courbe croissante.Method according to Claim 2, characterized in that the said cartography (FDS) is two-dimensional and reproduces an increasing curve. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit seuil de puissance (Pztep) varie entre une puissance maximum (Pmax) correspondant à une propulsion totalement électrique et une puissance minimum (Pmin) correspondant à une propulsion totalement thermique.Method according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the said power threshold (Pztep) varies between a maximum power (Pmax) corresponding to totally electric propulsion and a minimum power (Pmin) corresponding to totally thermal propulsion. . Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit seuil de puissance (Pztep) est déterminé égal à ladite puissance maximum (Pmax) lorsque ledit rapport (Ke) à une valeur au moins égale à un et ledit seuil de puissance (Pztep) est déterminé égal à ladite puissance minimum (Pmin) lorsque ledit rapport (Ke) a une valeur nulle.Method according to Claim 4, characterized in that the said power threshold (Pztep) is determined equal to the said maximum power (Pmax) when the said ratio (Ke) has a value at least equal to one and the said power threshold (Pztep) is determined equal to said minimum power (Pmin) when said ratio (Ke) has a zero value. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite énergie électrique disponible (Ed) est estimée en fonction de premières données d’entrée (Dd) qui sont actualisées à une fréquence prédéterminée et comprennent un niveau de charge effectif d’un bloc-batterie de traction dudit véhicule, un niveau de charge minimum dudit bloc-batterie de traction et une consommation électrique d’organes auxiliaires qui est fournie par ledit bloc-batterie de traction.Method according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the said available electrical energy (Ed) is estimated according to first input data (Dd) which are updated at a predetermined frequency and include an effective charge level of a traction battery pack of said vehicle, a minimum charge level of said traction battery pack and an electrical consumption of auxiliary devices which is supplied by said traction battery pack. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit besoin en énergie électrique (Eb) pour ladite propulsion est estimé en fonction de deuxièmes données d’entrée (Db) fournies au moins partiellement par ledit système de navigation (NAV) qui sont actualisées à ladite fréquence prédéterminée et comprennent une durée restante du parcours, une distance restant à parcourir et une répartition de ladite distance restant à parcourir en tronçons appartenant à différentes classes de vitesse.Method according to Claim 6, characterized in that the said electrical energy requirement (Eb) for the said propulsion is estimated as a function of second input data (Db) supplied at least partially by the said navigation system (NAV) which are updated at said predetermined frequency and include a remaining duration of the journey, a distance remaining to be covered and a distribution of said distance remaining to be covered into sections belonging to different speed classes. Calculateur (SH) comprenant une mémoire (MEM) stockant des instructions de programme pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.Computer (SH) comprising a memory (MEM) storing program instructions for implementing the method according to any one of Claims 1 to 7. Calculateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit calculateur est un calculateur superviseur hydride (SH) destiné à la commande d’une chaîne de traction à propulsion thermique/électrique (CTH) de véhicule hydride.Computer according to Claim 8, characterized in that the said computer is a hybrid supervising computer (SH) intended for controlling a traction chain with thermal/electric propulsion (CTH) of a hybrid vehicle. Véhicule hydride de type rechargeable comprenant une chaîne de traction à propulsion thermique/électrique (CTH), caractérisé en ce qu’il comprend un calculateur (SH) selon la revendication 9.Plug-in type hybrid vehicle comprising a traction chain with thermal/electric propulsion (CTH), characterized in that it comprises a computer (SH) according to claim 9.
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US20190176802A1 (en) * 2017-12-11 2019-06-13 Hyundai Motor Company Vehicle and method for automatically selecting driving mode of the same

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