FR2768666A1 - Dispositif generateur de puissance et procede pour controler l'arret du moteur principal dans un tel dispositif - Google Patents

Dispositif generateur de puissance et procede pour controler l'arret du moteur principal dans un tel dispositif Download PDF

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Abstract

Le dispositif générateur de puissance comprend un train d'engrenages épicycloïdal auquel est couplé un moteur principal et est relié à un moteur électrique par la roue d'engrenage planétaire, et un moteur électrique fixé à la couronne dentée.Il comporte des moyens (180) de détermination de condition de fonctionnement du moteur principal (150) à combustion en fonction de la demande de puissance du dispositif générateur (110), aptes à émettre un ordre de commande d'arrêt du moteur principal (150), en coopération avec les moteurs électriques (MG1 et MG2) restant susceptibles de tourner.Application à des ensembles générateurs de puissance où il est possible d'arrêter le moteur thermique en évitant les oscillations de torsion gênantes.

Description

DISPOSITIF GENERATEUR DE PUISSANCE ET
PROCEDE POUR CONTROLER L'ARRET DU MOTEUR PRINCIPAL
DANS UN TEL DISPOSITIF
La présente invention concerne un dispositif générateur de puissance et un procédé pour contrôler l'arrêt du moteur principal dans le dispositif générateur de puissance, et plus particulièrement un dispositif générateur de puissance contrôlant l'arrêt du moteur principal et le procédé qui s'y rapporte.
Les véhicules ou les navires classiques utilisent un dispositif générateur de puissance qui comporte un moteur principal fournissant de la puissance mécanique par l'intermédiaire de la combustion d'un carburant et qui réalise une conversion de couple pour fournir en sortie un couple issu du moteur principal et transmis à un arbre de transmission. Pour un tel dispositif générateur de puissance, on utilise couramment dans la pratique une transmission combinée à un convertisseur de couple du type à fluide. Le convertisseur de couple dans ce dispositif est disposé entre un arbre de sortie du moteur principal et un arbre rotatif couplé à la transmission, et il transmet la puissance entre les arbres en transférant l'énergie du fluide contenue à l'intérieur du convertisseur. Ce type de convertisseur de couple transmet de la puissance mécanique par transfert de fluide, de manière à générer un glissement entre les arbres, ce qui provoque une perte correspondante d'énergie. De façon plus précise, la perte d'énergie est exprimée comme étant le produit de la différence des vitesses de rotation entre les arbres par le couple transmis à l'arbre de sortie et cette énergie est transformée en chaleur.
Ainsi, un véhicule équipé d'un tel dispositif de générateur de puissance pose le problème des quantités d'énergie importantes qui sont perdues dans le convertisseur de couple, ce qui conduit à un faible rendement énergétique lorsque le glissement entre les arbres devient important, par exemple lorsque le véhicule nécessite la fourniture d'une puissance d'entraînement élevée ou bien lorsqu'il gravit une pente à faible vitesse. Même pour la marche à une vitesse quasi constante, le rendement en puissance de la transmission dans le convertisseur de couple n'est pas de 100 %, de telle sorte que la dégradation de la consommation en combustible est inévitable, par exemple par comparaison avec une transmission manuelle.
Pour cette raison, quelques dispositifs générateurs de puissance ont déjà proposé de remplacer le convertisseur de couple du type à fluide. Par exemple, le déposant a proposé un dispositif générateur de puissance qui est muni d'un moteur principal, d'un train d'engrenages épicycloidal ou planétaire construit sous la forme d'un dispositif d'entrée/sortie de puissance à trois arbres, de deux moteurs électriques et d'une batterie d'accumulateurs (voir la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique n" SHO 50-30223). Ce dispositif générateur de puissance réalise la conversion d'énergie entre la puissance mécanique émise par le moteur principal et la puissance électrique mise en réserve dans la batterie par l'intermédiaire du train d'engrenages épicycloïdal et des deux moteurs électriques, respectivement, de façon à fournir une puissance souhaitée à un arbre d'entraînement ou de transmission. La déposante a également proposé un autre dispositif générateur de puissance qui est équipé d'un moteur principal, d'un train d'engrenages épicycloïdal, de deux moteurs électriques et d'une batterie d'accumulateurs (batterie secondaire) (voir la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique n HEI 10-98805 publiée le 14 Avril 1998). Pour fournir de façon stable une puissance souhaitée à un arbre moteur ou de transmission, ce dispositif générateur de puissance contrôle l'alimentation des deux moteurs électriques de telle façon que les vitesses de rotation des trois arbres constituant le train d'engrenages épicycloidal, c'est-à-dire une roue d'engrenage planétaire, une couronne dentée et un portesatellites, prennent respectivement les valeurs souhaitées.
Dans ces dispositifs générateurs de puissance, L'énergie fournie par le moteur principal est stockée dans la batterie pour fournir de l'énergie électrique, de telle façon que l'énergie ainsi stockée puisse être extraite lorsqu'on le désire. En conséquence, il n'est pas absolument nécessaire de maintenir l'équilibre entre la puissance fournie à l'axe de transmission et la puissance fournie par le moteur principal. Au contraire, ce qui est souhaitable sur le plan de l'amélioration du rendement de la totalité du système, c'est une structure dans laquelle le moteur principal fonctionne dans un état de marche quasi constant qui assure un rendement maximum, alors que si un surplus d'énergie existe par rapport à la puissance nécessaire pour l'arbre de transmission, cette énergie est stockée sous forme d'énergie électrique et si la batterie d'accumulateurs est suffisamment chargée, le moteur principal est arrêté de telle façon que le véhicule roule uniquement par l'intermédiaire de la puissance de ses moteurs électriques. Dans ce cas, le moteur principal est actionné par intermittence seulement.
Cependant, il s'est avéré qu'après fabrication réelle d'un dispositif générateur de puissance comportant un organe de conversion de couple interposé entre le moteur principal et l'arbre de transmission, il se posait divers problèmes lorsque le moteur principal fonctionnait par intermittence. L'un des problèmes réside dans le fait qu'il peut se produire une résonance de torsion qui est due au poids important de l'organe de conversion de couple couplé à l'arbre de sortie du moteur principal. I1 s'est également avéré que, lorsque le moteur principal est en cours de réchauffage ou similaire, les conditions provoquant la résonance de torsion sont modifiées. En outre, le moteur principal est relié à divers organes périphériques, y compris à un conver tisseur catalytique. II s'est avéré également que si le moteur principal est mis en marche ou arrêté indépendamment des états de fonctionnement de ses organes périphériques, il peut apparaître divers inconvénients. Par exemple, si le moteur principal est arrêté avant que le processus de réchauffage ne soit achevé, le convertisseur catalytique n'atteint pas sa température d'activation préalable, ce qui conduit inévitablement à faire rouler le véhicule avec un degré insuffisant d'épuration des gaz d'échappement.
En outre, le problème suivant a été découvert. Dans la structure utilisant le train d'engrenages épicycloïdal, une partie de la puissance fournie par le moteur principal est directement fournie à l'arbre de transmission via le train d'engrenages épicycloïdal. En conséquence, si l'on coupe l'alimentation en carburant du moteur principal, la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur principal est modifiée pour correspondre à une variation brutale de la puissance fournie par le moteur principal. Une telle variation brutale de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur principal affecte également les vitesses de rotation des arbres des deux moteurs électriques par l'intermédiaire du train épicycloïdal. Les deux moteurs électriques sont soumis à un contrôle en rétroaction de façon à éliminer les variations brutales de leur vitesse de rotation. Cependant, du fait que la puissance fournie par le moteur principal varie plus vite que la capacité de contrôle du moteur électrique,
L'arbre de transmission subit des chocs de couple. Les chocs de couple qui sont générés sur l'arbre de transmission sont tout à fait indésirables en termes de confort de conduite et de roulage.
En outre, L'arbre de transmission du véhicule peut être couplé à d'autres organes de contrôle de puissance, tels qu'un système d'anti-blocage des freins ou d'anti-enrayage (ABS) pour empêcher un blocage des roues avec un glissement excessif ou bien un système de contrôle de traction et similaire pour empêcher le patinage des roues. Les systèmes de contrôle contrôlent fondamentalement les forces motrices appliquées aux roues et assurent le même effet qu'un contrôle de couple appliqué à l'arbre de transmission.
Ainsi, sur le plan du contrôle réalisé par les autres organes de contrôle, il est tout à fait indésirable de provoquer des fluctuations du couple transmis à l'arbre de transmission en arrêtant brutalement le fonctionnement du moteur principal au cours d'un tel contrôle. Dans un tel cas, il se produit de nombreux problèmes de complications du contrôle.
En addition aux problèmes mentionnés ci-dessus, de nombreux autres problèmes se sont révélés en relation avec le contrôle pour arrêter le moteur principal. Un objet de la présente invention consiste ainsi à résoudre ces problèmes, à réaliser de façon appropriée le contrôle pour l'arrêt du moteur principal dans le dispositif générateur de puissance, et à atténuer les chocs de couple qui pourraient être provoqués sur l'arbre de transmission par l'arrêt brutal du fonctionnement du moteur principal.
Pour satisfaire au moins une partie de l'objet mentionné ci-dessus, on propose un dispositif générateur de puissance selon la présente invention et un procédé de contrôle de l'arrêt d'un moteur principal dans le dispositif générateur de puissance, ce dispositif et ce procédé vont être décrits ci-après. En fait, le dispositif générateur de puissance selon la présente invention comporte un moteur principal générant de la puissance par combustion de carburant, un organe de contrôle de couple interposé entre un arbre de sortie du moteur principal et un arbre de transmission et contrôlant le couple fourni à l'arbre de transmission, un moteur électrique capable d'absorber de la puissance en provenance du contrôleur de couple ou de générer de la puissance vers le contrôleur de couple, un organe de détermination de l'état de fonctionnement du moteur principal qui détermine l'état de fonctionnement du moteur principal à partir des demandes de puissance imposées au dispositif générateur de puissance et qui émet en sortie un ordre de commande d'arrêt de fonctionnement pour arrêter le fonctionnement du moteur principal si on a déterminé qu'il n'est pas nécessaire de continuer le fonctionnement du moteur principal, un organe de détermination de condition d'arrêt qui détermine si une condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite ou non, et un organe de contrôle de l'instant d'arrêt qui coupe l'alimentation en carburant du moteur principal, qui applique du couple à l'arbre de sortie, qui règle la décélération de rotation de l'arbre de sortie dans une gamme prédéterminée et arrête le moteur principal si un ordre de commande de l'arrêt de fonctionnement du moteur principal est émis en sortie par l'organe de détermination de l'état de fonctionnement du moteur principal, et s'il est déterminé par l'organe de détermination d'état d'arrêt que la condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite.
Ce dispositif de génération de puissance n'arrête pas le fonctionnement du moteur principal simplement parce que l'organe de détermination de l'état de fonctionnement du moteur principal a déterminé qu'il n'est pas nécessaire de continuer le fonctionnement du moteur principal. Au contraire, L'organe de détermination de l'état d'arrêt détermine si la condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite ou non. Ce n'est que si la condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite, que l'on réalise le contrôle de l'instant d'arrêt du moteur principal. Le contrôle de l'instant d'arrêt du moteur principal règle la décélération de rotation (accélération avec un signe moins) de l'arbre de sortie du moteur principal jusqu'à une gamme prédéterminée et arrête le moteur principal, plutôt que de simplement arrêter l'alimentation en carburant du moteur principal.
Il en résulte que si le moteur principal n'affecte pas le dispositif de génération de puissance et les services qui s'y rapportent, il est arrêté après avoir passé rapidement par une zone de fonctionnement où l'arbre de sortie subit une résonance de torsion.
Comme condition permettant l'arrêt du moteur principal, on peut prendre en compte l'état de réchauffage du moteur principal. Si le processus de réchauffage n'a pas été complètement réalisé, on décide que la condition permettant l'arrêt du moteur principal n'est pas satisfaite. Même lorsqu'il n'est pas nécessaire de continuer le fonctionnement du moteur principal en termes de demandes imposées au dispositif générateur de puissance, on maintient en fonctionnement le moteur principal à moins que le processus de réchauffage du moteur principal n'ait été complètement réalisé.
En conséquence, il est possible de réchauffer suffisamment le convertisseur catalytique, de telle façon que la performance d'épuration des gaz d'échappement ne se détériore jamais. En outre, avant la réalisation complète du processus de réchauffage, le moteur est insuffisamment lubrifié et le moteur principal subit une friction considérable. En conséquence, il peut être difficile de régler la décélération de rotation de l'arbre de sortie du moteur jusqu'à une gamme prédéterminée. Cependant, du fait que le moteur est arrêté après la réalisation complète du processus de réchauffage, il est possible d'arrêter le moteur tout en réglant la décélération de rotation vers la gamme prédéterminée, et d'éviter ces problèmes de la résonance de torsion.
Dans le cas où la structure mentionnée ci-dessus comporte en outre un organe de contrôle de puissance couplé à l'arbre de transmission, L'organe de détermination de la condition d'arrêt peut être réalisé pour déterminer que la condition permettant l'arrêt du moteur principal n'est pas satisfaite si l'organe de contrôle de puissance est en service. Dans ce cas, le moteur principal n'est pas arrêté tandis que le dispositif générateur de puissance est en service. Ainsi, il n'y a pas de possibilité que la puissance fournie à l'arbre de transmission ne se mette à fluctuer à un niveau tel que ceci affecte le fonctionnement du dispositif générateur de puissance.
Par exemple, comme organe de contrôle de puissance, il peut être avantageux d'utiliser un organe de prévention de patinage qui empêche un patinage excessif des roues. Dans ce cas, L'organe de détermination de l'état d'arrêt peut être conçu pour déterminer que la condition mentionnée ci-dessus permettant l'arrêt du moteur principal n'est pas satisfaite si l'organe de prévention de patinage est en service.
Ainsi, lorsque l'organe de prévention du patinage est en fonctionnement pour contrôler les valeurs de couple appliquées aux roues, le moteur principal n'est pas arrêté. En conséquence, il n'est pas possible d'arrêter le moteur principal, ce qui provoquerait des fluctuations de couple sur l'arbre de torsion et affecterait négativement le contrôle de l'organe de prévention du patinage.
Par ailleurs, il existe également le cas où l'organe de détermination de condition d'arrêt détermine activement que la condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite. Si la condition permettant la réduction d'une force de réaction qui peut être appliquée à l'arbre de transmission au cours de l'arrêt du moteur principal, est satisfaite, on doit décider que le moteur principal peut être arrêté. Par exemple, dans la structure où l'arbre de transmission est couplé aux roues et à un dispositif de freinage pour freiner les roues, il est possible de déterminer que la condition permettant la réduction de la force de réaction est satisfaite, si le dispositif de freinage est en fonctionnement. Du fait qu'une force de freinage est appliquée à l'arbre de transmission, il est possible de réduire l'influence de la force de réaction en utilisant cette force de freinage.
Il est également possible de prévoir une structure dans laquelle la force de réaction appliquée à l'arbre de transmission est réduite de façon active. Par exemple,
L'arbre de transmission est couplé à un deuxième moteur électrique qui est différent du moteur électrique mentionné ci-dessus qui est lui couplé au contrôleur de couple.
Le deuxième moteur électrique peut être prévu pour réduire la force de réaction appliquée à l'arbre de transmission, à l'arrêt du moteur principal. Dans ce cas,
L'organe de détermination de la condition d'arrêt peut déterminer que la condition permettant la réduction de la force de réaction est satisfaite si le deuxième moteur électrique est capable de fournir un couple qui réduit la force de réaction vers l'arbre de transmission. Bien que le deuxième moteur électrique puisse être prévu afin de réduire la force de réaction résultant de l'arrêt du moteur principal, il est également possible de prévoir un moteur électrique prévu à l'origine pour fournir ou prélever de la puissance vers ou à partir de l'arbre de transmission. Dans un tel cas, le deuxième moteur électrique peut jouer exclusivement son rôle original sans fonctionner pour réduire la force de réaction. En conséquence, il est également souhaitable de déterminer si la condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite ou non, après avoir détecté un état de fonctionnement du deuxième moteur électrique.
En outre, dans le cas où le deuxième moteur électrique est couplé à l'arbre de transmission et oblige cet arbre à tourner dans un sens opposé à la direction selon lequel l'arbre de sortie du moteur principal tourne (par exemple dans le cas où le dispositif générateur de puissance est monté sur un véhicule qui est en retenue ou en frein moteur), il est possible dc déterminer que la condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite.
Dans les structures respectives mentionnées ci-dessus, le contrôleur de couple peut être conçu comme un dispositif à trois arbres d'entrée/sortie de puissance auquel trois arbres, à savoir l'arbre de transmission, L'arbre de sortie et l'arbre de rotation du moteur électrique, sont respectivement couplés. Lorsque des puissances mécaniques sont respectivement entrées/sorties sur (ou de) deux des trois arbres, le dispositif d'entrée/sortie de puissance à trois arbres entre ou respectivement sort une puissance qui est déterminée à partir des puissances entrées/sorties vers (ou de) l'autre arbre.
Un dispositif à train d'engrenages épicycloidal, un dispositif à engrenage conique et similaire sont connus comme dispositifs d'entrée/sortie de puissance à trois arbres.
Cette structure permet d'accoupler les uns aux autres le moteur principal, le moteur électrique et l'arbre de transmission sans avoir à réaliser des efforts exceptionnels, et de contrôler avec un large degré de liberté les puissances respectivement entrées et sorties vers et à partir des arbres respectifs en tenant compte des caractéristiques mentionnées ci-dessus du dispositif d'entrée/sortie de puissance à trois arbres. Par exemple, il est possible d'obtenir : un état où l'arbre de transmission est entraîné par le moteur principal fonctionnant comme source de puissance; un état où l'arbre de transmission est entraîné avec à la fois par le moteur principal et par le moteur électrique fonctionnant comme source de puissance; un état dans lequel de la puissance électrique est fournie en récupération par le moteur électrique ; un état dans lequel le moteur principal est utilisé comme frein, et similaires.
Un procédé d'arrêt d'un moteur principal selon la présente invention concerne un dispositif générateur de puissance comprenant: un moteur principal générant de la puissance par combustion de carburant, un organe de contrôle de couple interposé entre un arbre de sortie du moteur principal et un arbre de transmission, et qui contrôle le couple fourni à l'arbre de transmission, et un moteur électrique capable de fournir ou de prélever de la puissance vers (ou de) l'organe de contrôle de couple. Ce procédé comporte une première étape consistant à déterminer un état de fonctionnement du moteur principal à partir des demandes imposées au dispositif de génération de puissance et à déterminer s'il est nécessaire de continuer ou non le fonctionnement du moteur principal, une deuxième étape consistant à déterminer si une condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite ou non, et une troisième étape consistant à couper l'alimentation en carburant du moteur principal, à appliquer un couple à l'arbre de transmission, à régler la décélération de rotation de l'arbre de transmission dans une gamme prédéterminée et à réaliser le contrôle de l'instant d'arrêt pour arrêter le moteur principal si on a déterminé qu'il n'est pas nécessaire de faire continuer à fonctionner le moteur principal et si la condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite.
Selon ce procédé d'arrêt du moteur principal dans le dispositif générateur de puissance, si on a déterminé qu'il n'est pas nécessaire de faire continuer le fonctionnement du moteur principal, on détermine ensuite si la condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite ou non, au lieu d'arrêter immédiatement le fonctionnement du moteur principal. Dans ce procédé, le contrôle de l'instant de
L'arrêt du moteur principal est réalisé uniquement si la condition permettant l'arrêt du moteur principal est satisfaite.
Plus précisément, I'invention propose un dispositif générateur de puissance comprenant un moteur principal fournissant de la puissance par combustion de carburant, des moyens de contrôle de couple interposés entre un arbre de sortie dudit moteur principal et un arbre de transmission et contrôlant le couple fourni audit arbre de transmission, et un moteur électrique capable de fournir de la puissance aux moyens de contrôle de couple ou respectivement de recevoir de la puissance desdits moyens de contrôle de couple, caractérisé en ce qu'il comporte : des moyens de détermination de l'état de fonctionnement du moteur principal, pour déterminer l'état de fonctionnement dudit moteur principal, à partir des demandes imposées au dispositif générateur de puissance et pour fournir en sortie un ordre d'arrêt de fonctionnement pour arrêter le fonctionnement dudit moteur principal si l'on a déterminé qu'il n'est pas nécessaire de continuer le fonctionnement dudit moteur principal; des moyens de détermination de l'état d'arrêt pour déterminer si la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal, est satisfaite ou non; et des moyens d'exécution du contrôle de l'instant d'arrêt pour arrêter l'alimentation en carburant dudit moteur principal pour appliquer un couple audit arbre de sortie, pour régler la décélération en rotation dudit arbre de sortie à un niveau prédéterminé et pour arrêter ledit moteur principal si un ordre d'arrêter le moteur principal en fonctionnement est émis par ledits moyens de détermination d'état de fonctionnement du moteur principal, et s'il est déterminé par ledits moyens de détermination de condition d'arrêt que la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal est satisfaite.
Dans un mode de réalisation, ledits moyens de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal n'est pas satisfaite si un processus de réchauffage dudit moteur principal n'a pas été réalisé.
Dans un autre mode de réalisation, un dispositif de contrôle de puissance est couplé audit arbre de transmission et lesdits moyens de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal n'est pas satisfaite si ledit organe de contrôle de puissance est en fonctionnement.
Dans ce cas, L'organe de contrôle de puissance est avantageusement un organe de prévention du patinage pour empêcher un patinage excessif des roues couplées audit arbre de transmission.
De préférence, ledits moyens de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal est satisfaite si on a déterminé qu'une condition permettant la réduction d'une force de réaction qui peut être appliquée audit arbre de transmission est satisfaite en arrêtant ledit moteur principal.
Avantageusement, des roues sont couplées audit arbre de transmission, un organe de freinage pour freiner lesdites roues est couplé audit arbre de transmission et ledits moyens de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant la réduction de ladite force de réaction est satisfaite si ledit organe de freinage est en fonctionnement.
Dans un autre mode de réalisation, un deuxième moteur électrique différent dudit moteur électrique est couplé audit arbre de transmission et ledits moyens de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant la réduction de ladite force de réaction est satisfaite si ledit deuxième moteur électrique est capable de fournir du couple qui réduit ladite force de réaction sur ledit arbre de transmission.
Dans encore un autre mode de réalisation, un deuxième moteur électrique différent dudit moteur électrique est couplé audit arbre de transmission, et ledits moyens de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal est satisfaite si ledit deuxième moteur électrique oblige ledit arbre de transmission à tourner dans un sens opposé au sens selon lequel ledit arbre de sortie dudit moteur principal tourne.
De préférence, les moyens de contrôle de couple comportent trois arbres auxquels sont couplés respectivement ledit arbre de transmission, ledit arbre de sortie et un arbre rotatif dudit moteur électrique, et ils comprennent des moyens d'entrée/sortie de puissance du type à trois arbres, lesquels moyens, lorsque des puissances sont entrées vers ou respectivement sorties de deux desdits trois arbres, rentrent ou respectivement extraient une puissance qui est déterminée à partir desdites puissances entrées et respectivement sorties vers l'autre arbre/de l'autre arbre.
L'invention propose encore un procédé pour arrêter un moteur principal dans un dispositif générateur de puissance, comprenant: un moteur principal fournissant de la puissance à combustion de carburant; des moyens de contrôle de couple, interposés entre un arbre de sortie dudit moteur principal et un arbre de transmission; et contrôlant le couple fourni en sortie audit arbre de transmission; et un moteur électrique capable de fournir/extraire de la puissance vers ledits moyens de contrôle de couple ou respectivement audits moyens de contrôle de couple, caractérisé par les étapes consistant:
- à déterminer un état de fonctionnement dudit moteur principal à partir des demandes imposées au dispositif générateur de puissance et à déterminer s'il est nécessaire ou non de continuer le fonctionnement dudit moteur principal;
- à déterminer si une condition permettant l'arrêt dudit moteur principal est satisfaite ou non; et
- à arrêter l'alimentation en carburant dudit moteur principal, à appliquer du couple audit arbre de sortie, à régler la décélération en rotation dudit arbre de sortie jusqu'à une gamme prédéterminée et à réaliser le contrôle de l'instant d'arrêt pour arrêter ledit moteur principal si on a déterminé qu'il n'est pas nécessaire de continuer le fonctionnement dudit moteur principal et si la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal est satisfaite.
D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description de divers modes de réalisation préférés de la présente invention, faite à titre non limitatif et en regard des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une illustration schématique de la structure générale d'un dispo
sitif de génération de puissance selon un mode de réalisation de la présente
invention; - la figure 2 est une vue partielle à plus grande échelle du dispositif de génération
de puissance selon le mode de réalisation de la figure 1 ; - la figure 3 est un exemple de la structure générale d'un véhicule sur lequel le
dispositif de génération de puissance selon le mode de réalisation est monté - la figure 4 est un graphique destiné à expliquer le principe de fonctionnement du
dispositif de génération de puissance de la figure 1; - la figure 5 est un graphique colinéaire montrant la relation entre les vitesses de
rotation et les valeurs de couple des trois arbres accouplés à un train
d'engrenages épicycloïdal; - la figure 6 est un graphique colinéaire montrant la réaction entre les vitesses de
rotation et les valeurs de couple des trois arbres accouplés au train
d'engrenages épicycloidal; - la figure 7 est un ordinogramme montrant un programme de traitement de la
détermination dc l'arrêt d'un moteur selon le présent mode de réalisation - la figure 8 est un diagramme destiné à expliquer la limite différentielle de
vitesse dans un système selon le présent mode de réalisation - la figure 9 est un ordinogramme représentant un exemple d'un programme de
contrôle d'arrêt moteur réalisé par un organe de contrôle; - la figure 10 est une carte montrant un exemple de la relation entre un compteur
de temps TC et la vitesse de rotation souhaitée Ne* d'un moteur; - la figure 11 est un ordinogramme représentant un exemple d'un programme de
fixation de couple souhaité réalisé par le dispositif de contrôle selon le présent
mode de réalisation - la figure 12 est un diagramme explicatif représentant un exemple de la relation
entre la vitesse de rotation Nr d'un arbre de couronne dentée, la position AP de
la pédale d'accélérateur et la valeur de la demande de couple Tr* - la figure 13 est un ordinogramme représentant un exemple d'un programme de
contrôle d'un moteur MG 1 réalisé par une unité de contrôle CPU du dispositif
de contrôle - la figure 14 est un ordinogramme représentant un exemple d'un programme de
contrôle d'un moteur MG2 réalisé par l'unité de contrôle CPU du dispositif de
contrôle; - la figure 15 est un graphique colinéaire à l'instant où le programme de contrôle
d'arrêt moteur de la figure 7 a été réalisé pour la première fois;
la figure 16 est un graphique colinéaire à l'instant où le traitement au cours des
étapes S106 à S116 du programme de contrôle d'arrêt moteur ont été réalisés
plusieurs fois; - la figure 17 est un graphique colinéaire à l'instant où la vitesse de rotation Ne du
moteur est descendue en dessous d'une valeur de seuil Nref; - la figure 18 est un diagramme explicatif montrant un exemple des variations de
la vitesse de rotation Ne du moteur et du couple Tml du moteur MGl ; et - la figure 19 est un ordinogramme représentant un programme de traitement de la
détermination de l'arrêt moteur selon un deuxième mode de réalisation de la
présente invention.
On va décrire ci-après des modes de mise en oeuvre de la présente invention à partir des modes de réalisation représentés. La figure 1 est une vue structurelle illustrant schématiquement la structure d'un dispositif de génération de puissance 110 selon un mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 est une vue partielle à plus grande échelle du dispositif de génération de puissance 110 selon ce mode de réalisation. La figure 3 est une vue structurelle illustrant schématiquement la structure d'un véhicule sur lequel le dispositif de génération de puissance 110 selon le présent mode de réalisation est monté. Pour faciliter l'explication, on décrira tout d'abord la structure complète du véhicule, en référence à la figure 3.
Comme représenté sur la figure 3, ce véhicule est muni d'un moteur 150 qui génère de la puissance en utilisant de préférence de l'essence de pétrole comme carburant. Le moteur 150 comporte une chambre de combustion 152 dans laquelle est assuré le mélange de l'air aspiré par un système d'admission à travers un papillon des gaz 166 et de l'essence injectée par une valve d'injection de carburant 151.
L'explosion de ce mélange provoque le déplacement vers le bas d'un piston 154, dont le déplacement est converti en un mouvement rotatif d'un vilebrequin 156. Le papillon des gaz est actionné pour être ouvert ou fermé par un organe d'actionnement 168.
Une tension élevée en provenance d'un allumeur 158 est appliquée à une bougie d'allumage 162 par un distributeur d'allumage 160. Du fait de la présence de la tension élevée la bougie d'allumage 162 émet une étincelle électrique selon une synchronisation prédéterminée. Le mélange air-carburant qui a été aspiré dans la chambre de combustion 152, en étant allumé par cette étincelle électrique, explose et brûle. L'explosion et la combustion du mélange repoussent le piston 154 vers le bas, en obligeant ainsi le vilebrequin 156 à tourner. Après la combustion, les gaz de combustion sont déchargés dans un tube d'échappement 153 à travers une soupape d'échappement sont épurés en traversant un convertisseur catalytique 155 et sont déchargés dans l'atmosphère.
Le fonctionnement du moteur 150 est contrôlé par une unité de contrôle de l'injection électronique du carburant (qui sera désignée par la suite par l'acronyme "EFIECU") 170, à laquelle divers capteurs indiquant des états de fonctionnement du moteur 150 sont reliés. Ces capteurs comportent, par exemple, un capteur 167 de position de papillon des gaz pour détecter ou mesurer le degré d'ouverture (la position) du papillon des gaz 166, un capteur 172 de pression négative de tubulure d'admission pour mesurer la charge appliquée au moteur 150, un capteur de température du liquide réfrigérant 174 pour mesurer la température du réfrigérant du moteur 150, un capteur de vitesse de rotation 176 pour mesurer la vitesse de rotation du vilebrequin 156, un capteur 178 d'angle de rotation pour mesurer l'angle de rotation du vilebrequin 156, et similaires. Le capteur de vitesse de rotation 176 et le capteur d'angle de rotation 178 sont prévus sur le distributeur d'allumage 160. En outre, d'autres composants tels qu'un interrupteur de démarrage 179 pour détecter un état ST d'une clé d'allumage sont reliés à l'unité EFIECU 170. Cependant, les autres capteurs, interrupteurs et similaires ne sont pas représentés sur les dessins annexés.
Le vilebrequin 156 du moteur 150 est couplé, via un amortisseur 157 : à un train d'engrenages épicycloïdal 120, à un moteur MGI et à un moteur MG2 qui seront décrits par la suite. L'amortisseur 157 restreint l'amplitude des vibrations de torsion provoquées par le vilebrequin 156. Le vilebrequin 156 est en outre accouplé à un train d'engrenages différentiel 114 via un train d'engrenages de transmission de puissance 111 qui tourne sur un arbre de transmission 112. De façon correspondante, la puissance fournie par le dispositif de génération de puissance 110 est éventuellement transmise à une roue motrice gauche 116 et à une roue motrice droite 118. Le moteur MG1 et le moteur MG2 sont électriquement reliés à un organe de contrôle 180 et sont contrôlés quant à leur puissance et à leur sens de rotation. L'organe de contrôle 180 contient une unité de contrôle ou de commande CPU et est relié à un capteur de position de rapports de transmission ou de gamme de rapports de transmission 184 prévu sur un levier de commande de rapports 182, à un capteur 164a de position de pédale d'accélérateur prévu sur une pédale d'accélérateur 164, à un capteur 165a de position de pédale de frein prévu sur une pédale de frein 165, et similaires. La structure détaillée de l'organe de contrôle de puissance de rotation et de sens de rotation sera décrite par la suite. En outre, le dispositif de contrôle 180 échange diverses données avec l'unité EFIECU 170. On décrira par la suite la partie de contrôle comprenant de tels échanges de données.
Les roues motrices 116, 118 sont munies de cylindres de frein 116a, 118a qui génèrent des forces d'application des freins sur les roues motrices respectives 116, 118 (seul le cylindre 1 1 6a a été représenté schématiquement). Les cylindres de frein 1 1 6a, 118a sont ici équipés d'un système ABS 140 (c'est-à-dire d'un système d'antiblocage des freins au cours du freinage ou anti-enrayage), qui réduit la pression hydraulique qui est fournie par un maître-cylindre de frein (non représenté) relié à la pédale de frein 165, en cas de blocage des roues au cours du freinage. Si le système
ABS 140 détermine qu'un rapport de glissement excessif risque de provoquer un blocage de roues au cours du freinage, il réduit les pressions de fluide de freinage appliquées aux cylindres de frein de roues 116a, 118a, en empêchant ainsi qu'il se produise un blocage des roues et en permettant la poursuite du contrôle de la conduite du véhicule. Le système ABS 140 émet vers l'organe de contrôle 180 un signal indiquant si le contrôle ABS est ou non réalisé.
Comme représenté à la figure 1, le dispositif de génération de puissance 110 selon le mode de réalisation est pour l'essentiel constitué : du moteur thermique 150; de l'amortisseur 157 reliant le vilebrequin 156 du moteur 150 à un arbre 127 de porte-satellites et restreignant l'amplitude des vibrations de torsion provoquées par le vilebrequin 156; du train d'engrenages épicycloïdal 120 comportant un porte-satellites 124 couplé à l'arbre de porte-satellites 127 ; du moteur MGI couplé à une roue d'engrenage planétaire du train d'engrenages épicycloïdal 120; du moteur MG2 couplé à une couronne dentée ou roue à engrenages intérieur du train d'engrenages épicycloïdal 120, et de l'organe de contrôle 180 qui contrôle la puissance et le sens de rotation des moteurs MG I, MG2.
On va maintenant décrire, en référence à la figure 2, les structures du train d'engrenages épicycloïdal ou planétaire 120 et des moteurs MG1, MG2. Le train d'engrenages épicycloïdal 120 est constitué de la roue d'engrenage planétaire 121, de la couronne dentée 122, et d'une pluralité de pignons d'engrenages satellites 123 ainsi que du porte-satellites 124. La roue d'engrenage planétaire est couplée à un arbre creux 125 de roue d'engrenage planétaire dont le centre axial est traversé par l'arbre de porte-satellites 127. La couronne dentée 122 est couplée à un arbre 126 de couronne dentée qui est coaxial à l'arbre de porte-satellites 127. Les pignons d'engrenages satellites 123 sont disposés entre la roue d'engrenage planétaire 121 et la couronne dentée 122 et ils tournent tout en se déplaçant autour de la circonférence extérieure de la roue d'engrenage planétaire 121. Le porte-satellites 124 est couplé à une extrémité du vilebrequin 156 et supporte un arbre de rotation de chacun des pignons d'engrenages satellites 123. Dans ce train d'engrenages épicycloïdal 120, des puissances sont respectivement entrées ou prélevées vers et respectivement de trois arbres, c'est-à-dire l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire, L'arbre 126 de couronne dentée et l'arbre 127 de porte-satellites qui sont couplés respectivement à la roue d'engrenage planétaire 121, à la couronne dentée 122 et au porte-satellites 124.
Si les puissances respectivement entrées vers et prélevées de deux des trois arbres sont déterminées, la puissance entrée vers ou respectivement sortie de l'autre arbre est déterminée à partir des puissances ainsi déterminées qui sont respectivement entrées ou sorties vers les ou des deux arbres. On décrira par la suite les détails des puissances introduites ou prélevées sur les ou respectivement des trois arbres du train d'engrenages épicycloïdal 120. L'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire, l'arbre 126 de couronne dentée et l'arbre 127 de porte-satellites sont munis respectivement de résolveurs ou convertisseurs d'angle 139, 149 et 159. Ces convertisseurs d'angle 139, 149 et 159 détectent les angles de rotation Os, Or et Oc, respectivement de l'arbre d'engrenage planétaire 125, de l'arbre 126 de couronne dentée et de l'arbre 127 de porte-satellites.
Une roue d'engrenage ou roue dentée 128 de prélèvement de puissance est couplée à la couronne dentée 122. La roue d'engrenage de prélèvement de puissance 128 est reliée à l'engrenage de transmission de puissance 111 par une courroie dentée ou chaîne 129, de telle façon que de la puissance soit transmise entre la roue dentée de prélèvement de puissance 128 et l'engrenage de transmission de puissance 111.
Le moteur électrique MG1 qui est réalisé sous la forme d'un moto-générateur synchrone est muni d'un rotor 132 et d'un stator 133. Le rotor 132 comporte sur sa surface périphérique extérieure une pluralité d'aimants permanents 135, et un bobinage triphasé 134 formant un champ magnétique tournant est bobiné autour (des dents) du stator 133. Le rotor 132 est couplé à l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire qui est couplé à la roue d'engrenage planétaire 121 du train d'engrenages épicycloïdal 120. Le stator 133 est formé en stratifiant de minces tôles en acier électromagnétique non orienté (å faibles pertes) et est fixé à une carcasse 119. Le moteur MG 1 peut fonctionner comme un moteur électrique entraînant en rotation le rotor 132 du fait de l'interaction entre le champ magnétique formé par les aimants permanents 135 et le champ magnétique formé par le bobinage triphasé 134. Par ailleurs, le moteur MG 1 peut fonctionner comme générateur qui génère une force électromotrice aux extrémités du bobinage triphasé 134, du fait de l'interaction du champ magnétique formé par les aimants permanents 135 avec la rotation du rotor 132.
Comme c'est le cas avec le moteur MG 1, le moteur électrique MG2 est également réalisé sous la forme d'un moto-générateur synchrone et est muni d'un rotor 142 et d'un stator 143. Le rotor 142 comporte sur sa surface périphérique extérieure, une pluralité d'aimants permanents 145, et un bobinage triphasé 144 formant un champ magnétique tournant et bobiné autour (des dents) du stator 143. Le rotor 142 est couplé à l'arbre 126 de couronne denté qui est couplé à la couronne dentée 122 du train d'engrenages épicycloidal 120. Le stator 143 est fixé à la carcasse 119. Le stator 143 du moteur électrique MG2 est également formé en stratifiant des tôles minces en acier électromagnétique non orienté (à faibles pertes). Comme c'est le cas avec le moteur MG 1, le moteur électrique MG2 fonctionne également comme un moteur électrique ou comme un générateur électrique.
L'organe de contrôle 180 qui contrôle l'alimentation et le sens de rotation des moteurs MG1, MG2, va être expliqué ci-après. Comme illustré à la figure 1, l'organe de contrôle 180 est constitué d'un premier circuit d'alimentation 191 alimentant le moteur MG1, d'un deuxième circuit d'alimentation 192 alimentant le moteur MG2, d'un organe de contrôle CPU 190 comprenant à la fois les circuits d'alimentation 191 et 192 et une batterie d'accumulateurs 194 réalisée sous la forme d'une batterie secondaire ou batterie auxiliaire de traction. L'organe de contrôle CPU 190 est un microprocesseur à puce unique et il contient une mémoire RAM 1 90a pour assurer le contrôle, une mémoire ROM 190b comportant des programmes de traitement stockés à l'intérieur, des ports d'entrée/sortie (non représentés) et des ports de communication série (non représentés) pour la communication de données avec l'unité EFIECU 170.
L'angle de rotation Os de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire obtenu par le convertisseur angulaire (résolveur) 139, l'angle de rotation Or de l'arbre 126 de couronne dentée obtenu par le convertisseur angulaire 149, I'angle de rotation Oc de l'arbre de porte-satellites 127 obtenu par le convertisseur angulaire 159, la position d'accélérateur AP (le déplacement, sous l'effet de la pression exercée par le conducteur, de la pédale d'accélérateur) obtenue par le capteur 164a de position de pédale d'accélérateur, la position dc pédale de frein BP (la course de la pédale de frein sous la pression du conducteur) obtenue par le capteur 1 65a de position de pédale de frein, la position de rapport de transmission SP obtenue du capteur de position des rapports de transmission 184, les valeurs de courant Iul, Ivl obtenues par les deux capteurs de courant 195, 196 incorporés dans le premier circuit d'alimentation 191, les valeurs de courant Iu2, Iv2 obtenues par les deux capteurs de courant 197, 198 incorporés dans le deuxième circuit d'alimentation 192, la capacité restante BRM obtenue par un capteur de capacité restante 199 pour mesurer la capacité restante de la batterie d'accumulateurs 194, et similaires, sont entrés sous forme de signaux dans l'organe de contrôle CPU 190, via les ports d'entrée.
Le capteur de position de rapport de transmission 184 détecte la position instantanée (la gamme) SP du levier de commande de rapports de transmission 182.
Les gammes prévues dans le véhicule selon le présent mode de réalisation sont la gamme de parking (P), la gamme de neutre ou de roue libre (N), la gamme de marche arrière (R), une gamme route ou conduite (D) et une gamme de frein moteur (B). Bien que les gammes P, M, R et D soient les mêmes que celles qui sont prévues dans un véhicule classique, la gamme B est spécifique au véhicule selon le présent mode de réalisation. Par comparaison avec la gamme D, la gamme B prévoit une efficacité accrue du freinage à récupération pendant les phases de décélération. Dans le cas où le véhicule automobile descend une pente, la gamme B lui permet d'obtenir les mêmes caractéristiques qu'avec le frein moteur d'un véhicule classique, en utilisant le freinage à récupération et en assurant la promotion active d'un processus de récupération en utilisant les moteurs électriques MG1, MG2. Au moment de l'accélération, la gamme B assure les mêmes caractéristiques que la gamme D.
Comme capteur 199 de capacité restante pour détecter la capacité restante de la batterie d'accumulateurs, on connaît un capteur qui mesure soit le poids spécifique ou la densité de la solution électrolytique de la batterie 194, soit le poids de la totalité de la batterie 194, également un capteur qui calcule les valeurs de courant et les périodes de temps pendant lesquelles se déroulent les processus de chargement et de déchargement, un capteur qui est capable de réaliser un court-circuit instantané aux bornes de la batterie pour provoquer un écoulement de courant à grande intensité et mesurer la résistance interne, et similaires.
L'unité ou organe de contrôle CPU 190 émet un signal de contrôle SW 1 pour exciter six transistors Trl à Tr6 formés comme des éléments interrupteurs incorporés dans le premier circuit d'alimentation 191 et un signal de contrôle SW2 pour exciter six transistors Tri 1 à Tir 16 formés comme éléments interrupteurs incorporés dans le deuxième circuit d'alimentation 192. Les six transistors Trl à Tr6 dans le premier circuit d'alimentation 191 constituent un inverseur à transistors. Les six transistors Trl à Tr6 sont agencés par paires de telle façon que l'un des transistors de chaque paire soit situé du côté source et que l'autre soit situé du côté puits. En fait, I'un des transistors de chaque paire est situé du côté d'une ligne d'alimentation de puissance
L1 et l'autre transistor est situé du côté d'une ligne d'alimentation de puissance L2.
Chaque point de liaison de chaque paire est relié à chacun des bobinages triphasés (UVW) 134 du moteur électrique MG1. Les lignes d'alimentation de puissance L1,
L2 sont reliées respectivement aux bornes plus et moins de la batterie 194. De façon correspondante, si l'unité de contrôle CPU 190 émet le signal de contrôle SW1 pour contrôler séquentiellement le rapport de conduction ou d'allumage des transistors Trl à Tr6 agencés par paires et réalise le contrôle PWM pour transformer la forme d'onde du courant s'écoulant à travers chacun des bobinages triphasés 134 en une onde pseudo-sinusoïdale, les bobinages triphasés 134 forment un champ magnétique tournant.
Par ailleurs, les six transistors Tri 1 à Trl6 dans le deuxième circuit d'alimentation 192 constituent également un inverseur à transistors et sont agencés sensiblement de la même façon que ceux du premier circuit d'alimentation 191.
Chaque point de connexion des transistors de chaque paire est relié à chacun des bobinages triphasés 144 du moteur électrique MG2. En conséquence, si l'unité de contrôle CPU 190 émet le signal de contrôle SW2 pour contrôler séquentiellement le rapport de durée de conduction des transistors Trll à Trl6 disposés par paires et réalise le contrôle PWM pour transformer la forme d'onde du courant s'écoulant à travers chacun des bobinages triphasés 144 en une onde pseudo-sinusoïdale, les bobinages triphasés 144 forment un champ magnétique tournant.
On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de génération de puissance 110 ainsi réalisé. Dans la description qui suit, le principe de fonctionnement du dispositif de génération de puissance selon ce mode de réalisation, en particulier le principe de la conversion de couple, sera expliqué. On va considérer le cas où le moteur thermique 150 fonctionne à un point de fonctionnement P1 correspondant à la vitesse de rotation Ne et au couple Te et où l'arbre 126 de couronne dentée fonctionne à un point de fonctionnement P2 correspondant à la vitesse de rotation Nr et au couple Tr. Bien que l'arbre 126 de couronne dentée fonctionne avec la même quantité d'énergie Pe que celle qui est fournie par le moteur 150, sa vitesse de rotation Nr et son couple Tr sont différents, respectivement de la vitesse de rotation Ne et du couple Te. En d'autres termes, on prend en considération le cas où la puissance fournie par le moteur 150 subit une conversion de couple et est transmise à (agit sur)
L'arbre 126 de couronne dentée. La figure 4 illustre la relation entre les vitesses de rotation et les valeurs de couple, du moteur 150, et dans ce cas de l'arbre 126 de couronne dentée.
Selon les enseignements et les principes de la mécanique, la relation entre les valeurs de vitesse et de couple des trois arbres du train d'engrenages épicycloidal 120 (I'arbre de roue d'engrenage planétaire 125,1'arbre 126 de couronne dentée et l'arbre 127 de porte-satellites) peut être représentée sous la forme d'un graphique colinéaire, comme représenté sur les figures 5 et 6 et peut être résolue géométriquement.
Cependant, même dans le cas où les graphiques colinéaires mentionnés précédemment ne sont pas disponibles, on peut également analyser mathématiquement la relation entre les vitesses de rotation et les valeurs de couple des trois arbres du train d'engrenages épicycloïdal 120, par exemple en calculant les quantités d'énergie stockées dans les arbres respectifs. Dans le présent mode de réalisation, les graphiques colinéaires seront utilisés à des fins d'explication.
En se référant à la figure 5, I'axe des ordonnées représente les vitesses de rotation des trois arbres et l'axe des abscisses représente les rapports de position des axes de coordonnées des trois arbres. En fait, lorsqu'un axe de coordonnées S de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire est situé à une extrémité et lorsqu'un axe de coordonnées R de l'arbre 126 de couronne dentée est situé à l'autre extrémité, un axe de coordonnées C de l'arbre de porte-satellites 127 est défini comme un arbre qui divise intérieurement un segment de droite, formé par les axes de coordonnées S, R dans le rapport l/p, où p représente le rapport entre le nombre de dents de la roue d'engrenage planétaire 121 et le nombre de dents de la couronne dentée 122, comme cela apparaît dans une formule (1) indiquée ci-dessous: p = (nombre de dents de la roue d'engrenage planétaire)/(nombre de dents de la couronne dentée)
On considère ici le cas où le moteur fonctionne à une vitesse de rotation Ne et où l'arbre 126 de couronne dentée fonctionne à la vitesse de rotation Nr. Il est ainsi possible de positionner la vitesse de rotation Ne du moteur 150 sur l'axe de coordonnées C de l'arbre 127 de porte-satellites auquel le vilebrequin 156 du moteur 150 est couplé, et de positionner la vitesse de rotation Nr sur l'axe de coordonnées R de l'arbre 126 de couronne dentée. En tirant une ligne passant par les deux points repérés, il est possible d'obtenir la vitesse de rotation Ns de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire. En fait, la vitesse de rotation Ns est représentée par le point d'intersection de la ligne avec l'axe des coordonnées S. La ligne à laquelle on se réfère ici sera considérée comme une co-ligne opérationnelle. La vitesse de rotation
Ns peut être obtenue par une formule de calcul proportionnelle (une formule (2) représentée ci-dessous), en utilisant la vitesse de rotation Ne et la vitesse de rotation
Nr. Ainsi, si les vitesses de rotation sont déterminées par rapport à deux parmi la roue d'engrenage planétaire 121, la couronne dentée 122 et le porte-satellite 124, qui constituent ensemble le train d'engrenages épicycloidal 120, la vitesse de rotation de l'autre constituant du train d'engrenages épicycloïdal 120 est déterminée à partir des vitesses de rotation déjà déterminées des deux constituants du train d'engrenages épicycloïdal 120.
Ns = Nr - (Nr - Ne) P (2) p
Ensuite, le couple Te du moteur 150 est appliqué à la co-ligne fonctionnelle ainsi tirée, dans la direction du bas vers le haut à la figure 5, avec l'axe de coordonnées C de l'arbre 127 de porte-satellites agissant comme une ligne d'action.
Dans ce cas, en face du couple Te, la co-ligne fonctionnelle peut être traitée comme un corps rigide auquel une force vectorielle est appliquée. En conséquence, le couple Te appliqué à l'axe des coordonnées C peut être divisé en un couple Tes appliqué à l'axe des coordonnées S et en un couple Ter appliqué à l'axe des coordonnées R, en utilisant un procédé pour diviser une force en ses composantes, qui agissent selon deux lignes d'action parallèles différentes. Dans ce cas, les valeurs de couple Tes, Ter sont représentées par une formule (3) indiquée ci-dessous. Dans la description qui suit, dans laquelle on utilise les graphiques co-linéaires, les valeurs de couple respectives Tes, Te, Ter et Tr sont toutes considérées comme positives quelles que soient leurs directions d'application. En d'autres termes, on utilise les valeurs absolues de ces valeurs de couple. Par ailleurs, les valeurs de couple Tml,
Tm2 qui nécessitent des soustractions sont traitées telles qu'elles sont. En conséquence, le couple Tml prend une valeur positive s'il est appliqué vers le bas et le couple Tm2 prend une valeur positive s'il est appliqué vers le haut. En conséquence, dans les graphiques co-linéaires, le couple Tm2 est appliqué vers le haut si
Tr - Ter > 0, et il est appliqué vers le bas si Tr - Ter < 0. Les directions dans lesquelles le couple Tml et le couple Tm2 sont appliqués ne dépendent pas du fait selon lequel le moteur électrique MGI, MG2 fonctionnent selon un processus de récupération de puissance électrique ou de consommation de puissance électrique (et donc ne dépend pas du fonctionnement en moteur ou en générateur). Comme on le décrira par la suite, les états des moteurs électriques MG1, MG2 (récupération ou entraînement moteur) sont déterminés selon que le couple Tml et le couple Tm2 agissent pour augmenter ou diminuer les vitesses de rotation des arbres auxquels ces couples Tml et Tm2 sont respectivement appliqués.
Tes = Te x P
I+p
.. (3)
Ter = Te x
l+p
Pour stabiliser la co-ligne fonctionnelle dans ce cas, les forces qui lui sont appliquées doivent être équilibrées. En fait, le couple Tml est appliqué à l'axe de coordonnées S et le couple Tm2 est appliqué à l'axe de coordonnées R. Le couple
Tml est de même amplitude que le couple Tes, mais il agit dans la direction opposée au couple Tes. Le couple Ter est transmis à l'arbre 126 de couronne dentée. On suppose ici qu'il s'agit d'un couple qui est aussi de même amplitude que le couple Tr mais qui agit dans la direction opposée au couple Tr pour former avec le couple Ter une force résultante. Le couple Tm2 est de même amplitude que la force résultante mais il agit dans la direction opposée à la force résultante. Le couple Tml peut être appliqué par le moteur MGl et le couple Tm2 peut être appliqué par le moteur électrique MG2. Dans ce cas, le moteur MG1 applique un couple dans la direction opposée à la direction de rotation. Ainsi, le moteur MG 1 fonctionne comme générateur et récupère sous forme d'énergie électrique l'énergie Pml fournie par l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire. L'énergie électrique Pml est représentée comme étant le produit du couple Tml par la vitesse de rotation Ns. Le moteur électrique MG2 applique du couple dans le même sens que le sens de rotation du moteur. Ainsi, le moteur électrique MG2 fonctionne comme moteur électrique et fournit de l'énergie mécanique correspondant à une énergie électrique Pm2 à l'arbre 126 de couronne dentée. L'énergie électrique Pm2 est représentée comme étant le produit du couple
Tm2 par la vitesse de rotation Nr.
Si l'énergie électrique Pml est égale à l'énergie électrique Pm2, le moteur électrique MG1 peut récupérer la totalité de l'énergie consommée par le moteur
MG2. A cet effet, il est nécessaire que toute l fonctionnant au point de fonctionnement P1 et à la vitesse de rotation Ne, est soumise à une conversion de couple et est fournie à l'arbre 126 de couronne dentée comme étant la puissance représentée par le couple Tr et la vitesse de rotation Nr.
Dans ce cas, la quantité d'énergie reste la même. Comme décrit auparavant, la puissance fournie à l'arbre 126 de couronne dentée est transmise à l'arbre de transmission 112 par la roue dentée 128 de prélèvement de puissance et par
I'engrenage de transmission de puissance 111 et est ensuite transmise aux roues motrices 116, 118 via le train d'engrenages différentiel 114. En conséquence, il existe une relation linéaire qui est établie entre la puissance fournie à l'arbre 126 de couronne dentée et la puissance transmise aux roues motrices 116, 1 18. I1 est ainsi possible de contrôler la puissance transmise aux roues motrices 116, 118, en contrôlant la puissance fournie à l'arbre 126 de couronne dentée.
En se référant au graphique co-linéaire à la figure 5, la vitesse de rotation Ns de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire prend une valeur positive. Cependant, en fonction de la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 et de la vitesse de rotation Nr de l'arbre 126 de couronne dentée, la vitesse de rotation Ns de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire peut prendre une valeur négative, comme indiqué par le graphique co-linéaire à la figure 6. Dans ce cas, le moteur MG1 applique un couple dans le même sens que son sens de rotation. Ainsi, le moteur électrique MGl fonctionne comme un moteur électrique et consomme de l'énergie électrique Pml représentée comme étant le produit du couple Tml par la vitesse de rotation Ns. Par ailleurs, le moteur électrique MG2 applique un couple dans la direction opposée à son sens de rotation. Le moteur électrique MG2 fonctionne ainsi comme un générateur et récupère de l'énergie électrique Pm2, qui est représentée comme étant le produit du couple Pm2 par la vitesse de rotation Nr de l'arbre 126 de couronne dentée. Dans ce cas, si l'énergie électrique Pml consommée par le moteur électrique MG1 est égale à l'énergie électrique Pm2 récupérée par le moteur électrique MG2, le moteur MG2 peut compenser exactement l'énergie électrique Pm 1 consommée par le moteur électrique Mi 1.
La conversion de couple de base dans le dispositif de génération de puissance selon le mode de réalisation a été décrite auparavant. Cependant, en addition au cas de fonctionnement où l'énergie fournie par le moteur thermique 150 subit une conversion de couple pour être fournie à l'arbre 126 de couronne dentée, le dispositif de génération de puissance 110 selon le mode de réalisation peut réaliser diverses opérations. En réglant la puissance fournie par le moteur thermique 150 (le produit du couple Te par la vitesse de rotation Ne), L'énergie électrique Pml consommée ou récupérée par le moteur MG 1, et l'énergie électrique Pm2 consommée ou récupérée par le moteur électrique MG2, le dispositif de génération de puissance 110 décharge un surplus d'énergie électrique en provenance de la batterie 194 ou vient compenser un manque d'énergie électrique en utilisant la puissance électrique stockée dans la batterie d'accumulateurs 194.
Le principe de fonctionnement mentionné ci-dessus a été décrit en supposant que le rendement de conversion de puissance du train d'engrenages épicycloidal 120, du moteur électrique MG1, du moteur électrique MG2 et des transistors Trl à Tr16 est de 1 (100 %). En fait, le rendement de conversion de puissance est inférieur à 1.
En conséquence, il est nécessaire que l'énergie Pe fournie par le moteur thermique 150 soit légèrement supérieure ou légèrement inférieure à l'énergie Pr fournie à l'arbre 126 de couronne dentée. Par exemple, L'énergie Pe fournie par le moteur thermique 150 est fixée à une valeur obtenue en multipliant l'énergie Pr fournie à l'arbre 126 de couronne dentée par l'inverse du rendement de conversion. Dans l'état tel que représenté sur le graphique co-linéaire à la figure 5, le couple Tm2 du moteur électrique MG2 est fixé à une valeur obtenue en multipliant la puissance électrique récupérée par le moteur MG 1 par les valeurs de rendement des deux moteurs. Dans l'état tel que représenté sur le graphique co-linéaire à la figure 6, le couple Tm2 du moteur électrique MG2 est fixé à une valeur obtenue en divisant l'énergie électrique consommée par le moteur électrique MG1 par les valeurs de rendement des deux moteurs. Bien que le train d'engrenages épicycloïdal 120 perde de l'énergie sous forme de chaleur par suite de la friction mécanique, la quantité d'énergie perdue est en général très faible. Ainsi, les valeurs de rendement des générateurs à moteur synchrone utilisés pour les moteurs MG 1, MG2 sont très proches de 1. En outre, la résistance en phase passante des transistors Trl à Tir16, y compris ceux connus comme étant des GTO, est également très faible. En conséquence, le rendement de conversion de puissance est approximativement de 1. Pour des facilités d'explication, on donnera la description suivante en supposant que le rendement de la conversion de puissance est de I (100 %) s'il n'y a pas d'indication de valeur spécifique pour cette conversion.
Un programme de détermination pour arrêter le fonctionnement du moteur thermique 150, lorsque le véhicule roule, du fait du contrôle de couple mentionné cidessus, va être décrit maintenant en référence à la figure 7. Au départ de ce programme, on réalise tout d'abord (à l'étape S10) un traitement pour vérifier la valeur affichée à un drapeau SXEG permettant l'arrêt du moteur. Ce drapeau indique si le moteur thermique 150 doit être ou non stoppé compte tenu des demandes (ou ordres) imposées au moteur thermique 150. Ce drapeau est placé par l'organe de contrôle 180 dans un autre programme qui n'est pas représenté. Ensuite, si la somme
Pe de l'énergie Pd nécessaire pour le fonctionnement en roulage du véhicule et l'énergie Pb nécessaire pour charger ou décharger la batterie d'accumulateurs 184 devient inférieure à une valeur critique ou de critère prédéterminée, on détermine qu à l'instant présent. il n'est pas nécessaire de faire fonctionner le moteur 150 pour fournir de l'énergie à son arbre de sortie. L'organe de contrôle 180 place ainsi le drapeau SXEG permettant l'arrêt du moteur, à la valeur 1. Par ailleurs, si la somme de l'énergie Pd nécessaire pour la poursuite du roulage du véhicule et l'énergie Pb nécessaire pour charger ou décharger la batterie d'accumulateurs 194 devient inférieure à la valeur prédéterminée, le drapeau SXEG est mis à 0. de telle façon que le moteur 150 continue à fonctionner.
A moins que le drapeau SXEG ne soit placé à la valeur 1 il n'est pas nécessaire d'arrêter le moteur thermique 150. Ainsi, I'opération va jusqu'au point marqué "FIN" et le programme est temporairement terminé. Si le drapeau SXEG est placé à la valeur 1, on détermine que le moteur 150 ne peut pas être arrêté sur le plan de l'équilibre énergétique. et on déterrnine les conditions d'arrêt au cours des étapes qui suivent l'étape S20. Au cours des étapes qui suivent l'étape S20, même si le moteur 150 peut être arrêté sur le plan de l'équilibre énergétique, il existe des cas où le moteur thermique 150 ne peut pas être arrêté en prenant en considération la totalité du véhicule. Ainsi, en considérant le dispositif générateur de puissance 110 et les composants qui lui sont rattachés, on détermine si une condition permettant l'arrêt du moteur thermique 150 est satisfaite. Une série de traitements qui sera décrite cidessous correspond à la détermination d'un état d'arrêt.
Si le drapeau SXEG est fixé à la valeur 1, on réalise un traitement pour déterminer la gamme de rapports de transmission alors utilisé (étape S20). La gamme de rapports de transmission du véhicule peut être déterminée sur la base des signaux reçus du capteur 184 de position (de gammes de rapports de transmission) du levier de commande de gammes 182. S'il est indiqué que la position de gammes SP est sur la gamme parking ou parc (P), on lit les signaux à partir du convertisseur angulaire 149 pour réaliser un traitement pour déterminer si le véhicule est ou non en mouvement (étape S25). A la base, le véhicule ne doit pas rouler, si le levier 182 est sur la gamme P. En conséquence, dans le cas où l'arbre de transmission 112 tourne dans la gamme de parc P, il a dû se produire quelques difficultés telles qu'une rupture du verrou de la gamme de parking P. Dans un tel cas, il est souhaitable que le moteur thermique 150 qui applique une force de traction vers l'avant au véhicule soit stoppé immédiatement. Dans ce cas, en conséquence, un traitement de l'instant d'arrêt du moteur (décrit par la suite comme étant l'étape S90) est réalisé pour arrêter le moteur thermique 150. Du fait que ce cas tend intrinsèquement à provoquer quelques sortes d'inconvénients, il est également possible d'arrêter le moteur thermique 150 immédiatement, sans réaliser le traitement de l'instant d'arrêt du moteur à l'étape S90.
Dans un tel cas, il est également préférable d'indiquer un état d'anomalie au conducteur, après l'arrêt du moteur thermique 150.
Dans le cas où la gamme de rapports de transmission du levier de commande de gamme 182 est la marche arrière (R), on détermine si la quantité de charge SOC de la batterie d'accumulateurs 194 dépasse ou non une valeur prédéterminée S1 (environ 45 % dans ce mode de réalisation) (étape S30). En outre, on lit le degré d'ouverture TA du papillon des gaz 166 à partir du capteur 167 de position de ce papillon des gaz. On détermine ensuite si le degré d'ouverture TA du papillon des gaz 166 dépasse ou non 50 % (étape S35). Si la valeur SOC dépasse la valeur prédéterminée S1 et si le degré d'ouverture TA du papillon des gaz 166 dépasse 50 %, on détermine que le moteur 150 doit être arrêté. Le traitement passe ensuite à l'étape S90 pour réaliser le contrôle de l'instant d'arrêt du moteur. A moins que la valeur
SOC ne dépasse la valeur prédéterminée S1 ou à moins que le degré d'ouverture TA du papillon des gaz 166 ne dépasse 50 %, on détermine que le moteur thermique 150 ne doit pas être arrêté. Le traitement passe ensuite à l'étape "FIN" et le sousprogramme est temporairement terminé. Une telle détermination permet au moteur thermique 150 d'être arrêté dans le cas où la batterie 194 est chargée jusqu'à un certain niveau et lorsqu'une force de traction importante est nécessaire, par exemple pour réaliser une marche arrière sur une pente. Si le moteur 150 est en fonctionnement dans le cas où une force de traction importante est demandée, le couple nécessaire pour réaliser une marche arrière ne peut pas être fourni à l'arbre de transmission 112. En conséquence, dans un tel cas, le moteur 150 est arrêté immédiatement. Par ailleurs, si la valeur SOC de la charge de la batterie est faible, une priorité est assignée au processus de chargement de la batterie d'accumulateurs 194 et le moteur thermique 150 n'est pas arrêté.
Si l'on a déterminé que la position des rapports de transmission est sur la gamme route (D) ou sur la gamme de frein moteur (B), on détermine si le véhicule est ou non arrêté (étape S40). Si l'on a déterminé que le véhicule est arrêté, on détermine alors si une durée de quatre secondes s'est ou non écoulée après l'arrêt du véhicule (étape S45). Si le drapeau SXEG est placé à la valeur 1 et si le véhicule est arrêté sur les gammes D, B, il est intrinsèquement possible d'arrêter le moteur thermique 150. Cependant, dans le cas où le véhicule est démarré et arrêté de façon répétitive, par exemple dans un embouteillage du trafic, le moteur 150 tend à être démarré au moment du démarrage du véhicule. Ainsi, si le moteur thermique 150 est arrêté immédiatement simplement parce que le véhicule a été arrêté, le moteur 150 démarre et s'arrête chaque fois que le véhicule démarre et s'arrête respectivement. Il s'ensuit que le conducteur peut trouver que les phases de démarrage et d'arrêt du moteur 150 sont trop fréquentes. Dans le présent mode de réalisation, on détermine que le moteur 150 peut être arrêté seulement si quatre secondes se sont écoulées après l'arrêt du véhicule, de telle façon que le conducteur ne trouve pas les phases de marche et d'arrêt du moteur thermique 150 trop fréquentes. Si une durée de quatre secondes s'est écoulée après l'arrêt du véhicule, on détermine que le moteur thermique 150 doit être arrêté, et le traitement passe à l'étape S90.
Par ailleurs, si le véhicule n'est pas arrêté, on détermine si le système ABS de sécurité de freinage 140 est ou non en fonctionnement (étape S50). Dans le cas où le véhicule est freiné en pressant la pédale de frein 165, le système ABS 140 contrôle la pression de fluide de freinage pour empêcher les roues motrices 116, 118 d'être bloquées ou enrayées à la suite d'une pression de freinage excessive. Au cours du fonctionnement, le système ABS 140 émet un signal indicatif de son état de fonctionnement, vers l'organe de contrôle 180. En lisant le signal, l'organe de contrôle 180 peut déterminer si le système ABS 140 est en fonctionnement ou non. Si le système ABS 140 est en fonctionnement, la force de freinage appliquée à l'arbre de transmission 112 est contrôlée. En conséquence, on détermine qu'il n'est pas souhaitable d'arrêter le moteur 150 pour faire varier le couple fourni à l'arbre de transmission 112. Le moteur 150 n'est ainsi pas stoppé. Dans ce cas, le traitement passe à l'étape "FIN" et ce programme est temporairement terminé.
Par ailleurs, si le système ABS 140 n'est pas en fonctionnement, on détermine si la suppression de la force de réaction est possible (étape S55). La suppression de la force de réaction signifie que l'on supprime les fluctuations (la diminution brutale) de couple appliquées à l'arbre de transmission 112, au cours de l'arrêt du moteur 150, en utilisant le couple fourni par le moteur électrique MG2. Dans ce cas, lorsque le moteur thermique 150 est arrêté, si les fluctuations du couple appliqué à l'arbre de transmission 112 ne peuvent pas être supprimées, le conducteur peut remarquer des chocs ou variations brutales de couple à l'arrêt du moteur 150. En conséquence,
L'arrêt du moteur 150 nécessite que les fluctuations de couple soient supprimées.
Dans le cas où le moteur électrique MG2 récupère de l'énergie électrique et fonctionne comme un frein à récupération, la valeur de contrôle de couple du moteur
MG2 peut être limitée d'une manière prédéterminée, en fonction des demandes de tension, de courant de récupération, et similaires. Dans un tel cas, il est impossible de supprimer la force de réaction en modifiant la valeur de contrôle de couple du moteur électrique MG2. Ainsi, la valeur de garde inférieure du moteur électrique
MG2 est modifiée pour obtenir une valeur prédéterminée TSTP en prenant une marge pour tenir compte de la force de réaction à l'arrêt du moteur. Si la valeur de contrôle de couple du moteur électrique MG2 est supérieure à la valeur prédéterminée TSTP, on détermine que la suppression de la force de réaction est possible. La valeur prédéterminée TSTP a été obtenue en utilisant la formule suivante:
TSTP = TLG - 1,2 x p x TSD dans laquelle
TLG représente la valeur de garde inférieure du moteur électrique MG2 obtenue à
partir de la limite de puissance p représente le rapport d'engrenage ou de transmission du train d'engrenages
épicycloïdal 120; et
TSD représente le couple propulsion-freinage pour la suppression de la force de
réaction (-14 Nm dans le présent mode de réalisation).
On notera ici que le coefficient de 1,2 a été utilisé pour assurer la sécurité.
Si on a déterminé que la suppression de la force de réaction est possible, on réalise alors un traitement pour vérifier la vitesse du véhicule (à l'étape S60). Si la vitesse du véhicule est comprise entre 15 km/h et 45 knVh, on détermine que le conducteur n'est pas trop sensible aux variations de couple provoquées par le contrôle de suppression de la force de réaction mentionné ci-dessus et similaires même à l'arrêt du moteur 150. Si plus de trois secondes se sont écoulées après l'arrêt du moteur 150 (à l'étape S70), le contrôle de l'instant d'arrêt du moteur 150 est réalisé (à l'étape S90). C'est parce que le contrôle de l'arrêt du moteur 150 ne doit pas être réalisé trop fréquemment que l'on détermine si trois secondes se sont écoulées ou non. Par ailleurs, si la vitesse du véhicule est inférieure ou égale à 15 km/h, on détermine si le frein est appliqué ou non (à l'étape S65). Lorsque la vitesse du véhicule est faible, le conducteur peut noter des fluctuations sur le couple appliqué à l'arbre de transmission 112 et qui sont dues à l'arrêt du moteur 150, même si le contrôle de suppression de la force de réaction a été réalisé. Cependant, si le frein est appliqué pour obtenir une force de freinage sur l'arbre de transmission 112, le frein sert à supprimer la force de réaction, et on détermine que le moteur 150 peut être arrêté. On réalise alors le contrôle de l'instant d'arrêt du moteur (à l'étape S90).
Dans le cas où les déterminations réalisées aux étapes S40 et S50 ont donné des résultats négatifs et dans le cas ou la vitesse du véhicule est estimée être supérieure ou égale à 45 km/h, on détermine que la condition permettant l'arrêt du moteur 150 n'est pas satisfaite. Le traitement passe alors à la rubrique "FIN" et ce programme est temporairement terminé. Bien que cela ne soit pas représenté à la figure 7, le moteur 150 est arrêté dans le présent mode de réalisation si la position des rapports de transmission SP est sur une gamme autre que la gamme N, même dans le cas où il est impossible d'observer une limite de vitesse différentielle. La limite de vitesse différentielle résulte des limitations imposées aux vitesses de rotation des arbres respectifs du train d'engrenages épicycloidal 120, auquel le moteur thermique 150 et les deux moteurs électriques MG1 et MG2 sont couplés. On a déjà décrit que le fonctionnement du train d'engrenages épicycloïdal 120 peut être repré senté sous la forme d'un graphique co-linéaire (voir les figures 5 et 6). Si les vitesses de rotation de deux des arbres constituant le train d'engrenages épicycloïdal 120 sont déterminées, la vitesse de rotation de l'autre arbre est automatiquement déterminée.
Les vitesses de rotation de la roue d'engrenage planétaire 121 et de la couronne dentée 122 présentent chacune des valeurs limites supérieures respectives. Par conséquent, si la vitesse de rotation de l'arbre de transmission 112, c'est-à-dire de la couronne dentée 122, est déterminée à partir de la vitesse du véhicule, on peut faire fonctionner le moteur 150 seulement dans une gamme où la vitesse de rotation du moteur électrique MGI, c'est-à-dire de la rouge d'engrenages planétaires 121 ne dépasse pas sa limite supérieure. Ainsi, dans le cas où la vitesse de rotation du moteur 150 est inférieure à sa vitesse de rotation autonome (environ 800 tours/minute dans le présent mode de réalisation), par suite de la limite de vitesse différentielle, le moteur 150 est arrêté. Si le moteur électrique MG1 est arrêté dans la gamme de rapports de transmission N, de telles conditions n'existent pas. La figure 8 illustre la zone de la limite différentielle de vitesse.
Selon le mode de réalisation décrit auparavant, le contrôle de l'instant d'arrêt du moteur thermique 150 est réalisé dans les conditions suivantes, en admettant que la condition générale permettant l'arrêt du moteur 150 est satisfaite du point de vue de l'état de charge de la batterie d'accumulateurs 194 (SXEG = 1).
(1) Si le véhicule se déplace lorsque la position de rapport de transmission SP est
sur la gamme P, le contrôle de l'instant d'arrêt du moteur thermique 150 est
réalisé pour arrêter le moteur thermique 150. Le véhicule ne se déplace intrin
sèquement pas dans la gamme P (parc). Par conséquent, si le véhicule se
déplace, on détermine qu'il existe une situation d'anomalie. Pour cette raison,
on arrête le moteur 150 qui est une source de puissance entraînant le véhicule
en marche avant.
(2) Lorsque la position de rapports de transmission SP est sur la gamme R
(marche arrière), on réalise le contrôle pour arrêter le moteur thermique 150 si
la valeur SOC de la charge de la batterie est supérieure à une valeur
prédéterminée et si le degré d'ouverture du papillon des gaz TA est supérieur à
50 %. Dans le cas où les roues doivent tourner en marche arrière et lorsqu'un
couple important est nécessaire pour grimper une côte en marche arrière par
exemple, on arrête le moteur 150. Lorsque le véhicule est en marche arrière, le
moteur 150 génère un couple appliqué dans la direction opposée à la direction
de roulage du véhicule. Dans le cas où l'arbre de transmission 112 nécessite un
couple dépassant une valeur prédéterminée, si le moteur 150 tourne, il est
impossible d'appliquer le couple nécessaire sur l'arbre de transmission 112.
Ceci constitue la raison pour laquelle on arrête le moteur thermique 150.
Lorsque le moteur thermique 150 est arrêté, la puissance fournie par le moteur
électrique MG2 qui est entraîné par la puissance électrique fournie par la
batterie d'accumulateurs 194, peut être utilisée directement et complètement
pour entraîner en marche arrière le véhicule.
On doit noter ici que la valeur SOC de la charge de la batterie est surveillé. Si le
niveau de charge de la batterie 194 est faible, la prévention d'une décharge
excessive de la batterie d'accumulateurs 194 prend la priorité sur la marche
arrière du véhicule. En conséquence, le moteur thermique 150 n'est pas arrêté.
(3) Sur la gamme D (route) ou B (frein moteur), si plus de quatre secondes se sont
écoulées après l'arrêt du véhicule, le contrôle de l'instant d'arrêt du moteur
thermique 150 est réalisé. Ceci est dû au fait que le véhicule 150 peut être
arrêté si le véhicule est arrêté.
(4) Sur la gamme D (route) ou B (frein moteur), si
i) le système ABS 140 ne fonctionne pas,
ii) la suppression de la force de réaction par le moteur électrique MG2 est
possible, et
iii) la vitesse du véhicule est dans la gamme comprise entre 15 km/h et
45 km/h, on réalise le contrôle pour l'arrêt du moteur thermique 150.
Si toutes les conditions i) à iii) sont satisfaites, il n'y a pas de possibilité
que le système ABS 140 affecte le contrôle de rapport de glissement ou
que le conducteur ne remarque des chocs de couple à l'arrêt du moteur.
C'est la raison pour laquelle le moteur thermique 150 est arrêté.
Dans le cas où la vitesse du véhicule est inférieure à 15 km/h, si les freins sont actionnés ou appliqués, on arrête le moteur thermique 150. Ceci est dû au fait que la force de freinage obtenue par l'application du frein peut éliminer les chocs de couple provoqués par l'arrêt du moteur thermique 150.
Selon les traitements décrits auparavant, on détermine si le moteur thermique 150 peut être arrêté ou non. Le traitement de l'instant d'arrêt du moteur (étape S90), qui est réalisé lorsqu'on a déterminé que le moteur peut être arrêté, sera décrit en référence à un programme de contrôle d'arrêt de moteur, représenté à la figure 9 à titre d'exemple. Le programme de contrôle d'arrêt de moteur peut réaliser un contrôle quelconque, pour autant qu'il amène le moteur principal à l'état d'arrêt tout en limitant la décélération en rotation de l'arbre de transmission dans une gamme prédéterminée. C'est parce que la zone de résonance en torsion doit être traversée rapidement que la décélération en rotation de l'arbre de transmission est limitée dans une gamme prédéterminée.
Lorsque le programme de contrôle d'arrêt moteur représenté à la figure 9 est réalisé, l'unité de contrôle CPU 190 de l'organe de contrôle 180 émet tout d'abord un signal d'arrêt du moteur thermique à l'unité EFIECU 170 par la communication de données (étape S100). A la réception du signal d'arrêt du moteur thermique, L'unité
EFIECU 170 arrête l'injection de carburant par la valve d'injection de carburant 151, ainsi que l'application de la tension à la bougie d'allumage 162, et ferme en outre complètement le papillon des gaz 166. Ces traitements arrêtent le fonctionnement autonome du moteur thermique 150. Même si le fonctionnement a été arrêté, le vilebrequin 156 du moteur 150 ne s'arrête pas immédiatement du fait de l'inertie et des énergies cinétiques. Si le vilebrequin 156 est laissé à l'abandon, la vitesse de rotation du moteur 150 diminue progressivement selon une décélération qui est déterminée sur la base de la charge couplée au vilebrequin 156, du coefficient de frottement des pistons 154 et similaires, et elle devient nulle à un certain moment. Le traitement qui va être décrit ci-après est réalisé de telle façon que la vitesse de rotation Ne du moteur 150 ne diminue pas naturellement mais selon une décélération prédéterminée.
Tout d'abord, on rentre la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 dans l'unité de contrôle CPU 190 (à l'étape S102). La vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 peut être obtenue à partir de l'angle de rotation Oc de l'arbre 127 de porte-satellites couplé au vilebrequin 156 via l'amortisseur de torsion 157. L'angle de rotation Oc est mesuré par le convertisseur angulaire 159 fixé à l'arbre 127 dc portesatellites. Il est également possible de mesurer directement la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150, en utilisant le capteur de rotation 176 fixé au distributeur d'allumage 160. Dans ce cas, l'unité de contrôle CPU 190 reçoit, via la communication de données, l'information sur la vitesse de rotation Ne à partir de l'unité
EFIECU 170 reliée au capteur de vitesse de rotation 176.
A l'entrée de la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150, on fixe la valeur initiale d'un comptage de temps TC, à partir de la vitesse de rotation Ne qui a été fournie à l'entrée (à l'étape S104). Le comptage de temps TC est un facteur utilisé pour fixer une vitesse dc rotation souhaitée Ne* du moteur thermique 150 à l'étape
S108, et qui sera décrit par la suite. Comme représenté à l'étape S106, le comptage de temps TC est incrémenté de façon répétitive chaque fois que sont réalisés les traitements des étapes S106 à S126. La valeur initiale du comptage de temps TC est fixée à partir d'une carte permettant de fixer la valeur de rotation souhaitée Ne* du moteur thermique 150, en utilisant le comptage de temps TC comme un facteur, par exemple à l'aide de la carte représentée à la figure 10. Comme représenté à la figure 10, le comptage de temps TC est réglé en trouvant une valeur du comptage de temps
TC qui correspond à la vitesse de rotation Ne choisie sur l'axe des ordonnées (I'axe de la vitesse de rotation souhaité Ne*).
Le comptage de temps TC est incrémenté (à l'étape S106) après avoir été fixé.
La vitesse de rotation souhaitée Ne* du moteur thermique 150 est fixée en utilisant le comptage de temps ainsi incrémenté TC et la carte représentée à la figure 8 (à l'étape S108). La vitesse dc rotation souhaitée Ne* est fixée en trouvant une valeur de la vitesse de rotation souhaitée Ne* qui correspond au comptage de temps TC choisi sur l'axe des abscisses (l'axe du comptage de temps TC). La figure 10 montre que la vitesse de rotation souhaitée Ne* est obtenue comme étant "TC1", c'est-à-dire en ajoutant 1 à la valeur initiale du comptage de temps TC. On rentre ensuite la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 (à l'étape S110). La valeur de la demande de couple Tml* du moteur électrique MGI est fixée selon une formule (4) représentée ci-dessous, en utilisant la vitesse de rotation Ne fournie à l'entrée et la vitesse de rotation souhaitée Ne* qui a été fixée (à l'étape S112). Le premier terme à droite de la formule (4) est un terme proportionnel pour éliminer l'écart de la vitesse de rotation Ne par rapport à la vitesse de rotation souhaitée Ne*. Le deuxième terme à droite de la formule (4) est un terme intégral pour rendre nul un écart qui se maintient de façon constante. K1 et K2 sont des facteurs de proportionnalité.
Tml* = Kl(Ne* - Ne) + K2 | (Ne* - Ne) dt (4)
On fixe ensuite la valeur de commande (ou de demande) de couple Tm2* du moteur électrique MG2, à partir de la formule (5) représentée ci-dessous, en utilisant une valeur de demande de couple Tr* à fournir à l'arbre 126 de couronne dentée, et la valeur de demande de couple Tlnl* du moteur électrique MG1 (à l'étape S120).
Le deuxième terme à droi rapport d'engrenage p. Dans le mode de réalisation, du fait que la valeur de demande de couple Tml* fixée dans le programme est relativement faible, le calcul a été simplifié en utilisant le facteur de proportionnalité K3. La valeur de demande de couple Tr* à fournir à l'arbre 126 de couronne dentée est fixée selon un programme de fixation de couple représenté à la figure 11 à titre d'exemple, à partir de la course d'écrasement de la pédale d'accélérateur 164 déterminée par le conducteur. Le traitement pour fixer la valeur de commande (ou de demande) de couple Tr* sera décrite brièvement ci-après.
Tm2 * = Tr * -K3 x -- (5)
p
Le programme de fixation de couple requis représenté à la figure 11 est réalisé de façon répétitive à des intervalles d'une période de temps prédéterminée (par exemple de 8 millisecondes). Lorsque ce programme est réalisé, l'unité de contrôle
CPU 190 de l'organe de contrôle 180 lit tout d'abord la vitesse de rotation Nr de l'arbre 126 de couronne dentée (à l'étape S130). La vitesse de rotation Nr de l'arbre 126 de couronne dentée peut être obtenue à partir de l'angle de rotation Or de l'arbre 126 de couronne dentée. L'angle de rotation Or est mesuré par le convertisseur angulaire 149. On réalise ensuite un traitement pour fournir en entrée la position de pédale d'accélérateur AP mesurée par le capteur 1 64a de position de pédale d'accélérateur (à l'étape S132). La pédale d'accélérateur 164 est pressée lorsque le conducteur a l'impression que le couple d'entrée est insuffisant. La position de pédale d'accélérateur AP correspond ainsi au couple à fournir à l'arbre 126 de couronne dentée, c'est-à-dire aux roues motrices 116, 118. Lorsque la position de pédale d'accélérateur AP est lue, un traitement pour calculer la valeur de couple Tr* basée sur la position de pédale d'accélérateur lue et sur la vitesse de rotation Nr de l'arbre 126 de couronne dentée, est réalisé (à l'étape S134). La valeur de demande de couple
Tr* est une valeur souhaitée du couple à fournir à l'arbre 126 de couronne dentée.
Cet arbre 126 de couronne dentée est couplée mécaniquement aux roues motrices 116, 118 via la roue dentée de prélèvement de puissance 128, l'engrenage de transmission de puissance 111 et le train d'engrenage différentiel 114. En conséquence, le couple de sortie à fournir à l'arbre 126 de couronne dentée correspond au couple à fournir aux roues motrices 116, 118 ; ceci constitue la raison pour laquelle le couple à fournir à l'arbre 126 de couronne dentée est calculé à la place du calcul de couple à fournir aux roues motrices 116, 118. Dans le mode de réalisation, une carte montrant la relation entre la vitesse de rotation Nr de l'arbre 126 de couronne dentée, la position AP de la pédale d'accélérateur, et la valeur de demande de couple
Tr* est mise en mémoire préalablement dans la mémoire ROM 190b. Lorsque l'on lit la position AP de la pédale d'accélération, la valeur de demande de couple Tr* est obtenue à partir de la position AP de la pédale d'accélérateur ainsi lue, de la vitesse de rotation Nr de l'arbre 126 de couronne dentée et de la carte mise en mémoire dans la mémoire ROM 190b. La figure 12 illustre un exemple d'une telle carte.
De cette façon, la valeur de demande de couple Tml* du moteur électrique MG 1 est fixée à l'étape S112 et la valeur de demande de couple Tm2* du moteur électrique MG2 est fixée à l'étape S114. Les moteurs électriques MG1, MG2 sont ensuite contrôlés de telle façon que les forces dc couple correspondant à ces valeurs de commande ainsi fixées soient fournies à la sortie, à partir du programme de contrôle du moteur électrique MG1 (figure 13) et du programme de contrôle du moteur MG2 (figure 14). En utilisant un traitement d'interruption, ces programmes de contrôle sont réalisés de façon répétitive à des intervalles d'une période de temps prédéterminée (par exemple toutes les quatre millisecondes). On va décrire par la suite un tel contrôle des moteurs électriques MG 1, MG2.
En se référant à nouveau à la figure 9, après avoir calculé les valeurs respectives de couple Tml*, Tm2* des moteurs électriques MG1 et MG2, L'unité de contrôle CPU 190 de l'organe de contrôle 180 réalise un traitement pour comparer la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 à une valeur de seuil Nref (à l'étape Si 16). La valeur de seuil Nref est fixée comme une valeur proche d'une valeur fixée comme étant la vitesse de rotation souhaitée Ne du moteur thermique 150 dans le traitement de mode opératoire réalisé uniquement pour le moteur MG2. Dans le mode de réalisation, du fait que la vitesse de rotation souhaitée Ne* du moteur thermique 150 dans le traitement de mode opératoire réalisé uniquement pour le moteur MG2 est fixée à 0, la valeur de seuil Nref est fixée à une valeur approximativement égale à zéro. Cette valeur est inférieure à une valeur limite de puissance de la zone de rotation où le système couplé au vilebrequin 156 et à l'arbre 127 de portesatellites, qui sont couplés l'un à l'autre via l'amortisseur de torsion 157, produit un phénomène de résonance. En conséquence, lorsque la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 est supérieure à la valeur de seuil Nref, on détermine que le moteur 150 est encore dans un état transitoire après l'arrêt de son fonctionnement et que la vitesse de rotation Ne n'est pas inférieure à la valeur limite inférieure de la zone de rotation où des phénomènes de résonance se produisent. Le fonctionnement revient alors à l'étape S106 et les traitements aux étapes S106 à S116 sont réalisés de façon répétitive. Chaque fois que les traitements aux étapes S106 à S116 sont réalisés, le comptage de temps TC est incrémenté. La vitesse de rotation Ne* du moteur thermique 150 est fixé à une valeur faible à partir de la carte représentée à la figure 10. Ainsi, la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 diminue selon un gradient qui est sensiblement égal à celui de la vitesse de rotation souhaitée Ne* sur la carte représentée à la figure 10. En conséquence, si le gradient de la vitesse de rotation souhaitée Ne* est rendu supérieur à un gradient selon lequel la vitesse de rotation Ne est modifiée de façon naturelle à l'arrêt de l'injection de carburant sur le moteur thermique 150, il est possible de réduire rapidement la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150. Si le gradient de la vitesse de rotation souhaitée Ne* est rendu inférieur au gradient selon lequel la vitesse de rotation Ne varie naturellement, il est possible de réduire de façon progressive la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150. Le mode de réalisation est conçu de telle façon que la zone de rotation où le phénomène de résonance mentionné ci-dessus se produit, soit dépassée. Le gradient de la vitesse de rotation souhaitée Ne* est ainsi fixé à une valeur supérieure au gradient selon lequel la vitesse de rotation Ne varie naturellement.
Par ailleurs, si la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 tombe à un valeur inférieure à la valeur de seuil Nref, le couple d'annulation Tc est fixé à la valeur de demande de couple Tml * du moteur électrique MGI (à l'étape S118), la valeur de demande de couple Tm2* du moteur électrique MG2 est fixée selon la formule (5) mentionnée précédemment (à l'étape S120) et l'écoulement d'une période de temps prédéterminée est évité (à l'étape S122). Le couple d'annulation Tc empêche l'effet qui est dénommé "retour de manivelle", dans lequel la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 prend une valeur négative. On a déjà décrit auparavant la raison pour laquelle la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 passe par une situation de "retour de manivelle" lorsque le moteur électrique MG1 réalisant un contrôle PI stoppe de façon active le fonctionnement du moteur thermique 150.
Si une période de temps prédéterminée s'est écoulée dans un état où le moteur électrique MGI fournit le couple d'annulation Tc, la valeur de demande de couple
Tml* du moteur électrique MGl est fixée à une valeur nulle (à l'étape S124) et la valeur de demande de couple Tm2* du moteur électrique MG2 est fixée à la valeur de demande de couple Tr* (à l'étape S126). Ce programme est ensuite terminé pour réaliser le traitement de mode opératoire uniquement en utilisant le moteur électrique
MG2, ce qui n'est pas représenté.
On a va maintenant décrire le contrôle du moteur électrique MG1, à partir du programme de contrôle de moteur électrique MG1, ce programme de contrôle étant représenté à la figure 13, à titre d'exemple. Lorsque ce programme est réalisé, l'unité de contrôle CPU 190 de l'organe de contrôle 180 réalise tout d'abord un traitement pour fournir en entrée l'angle de rotation Os de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire, à partir du convertisseur angulaire 139 (à l'étape S180) ainsi qu'un traite ment pour obtenir un angle électrique O i du moteur électrique MG1, à partir de l'angle de rotation Os de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire (à étape S181).
Le mode de réalisation utilise pour le moteur électrique MG1 un moteur électrique synchrone à quatre paires de pôles. On réalise ainsi un calcul de telle façon que 81=4 8s. Les capteurs de courant 195, 196 réalisent ensuite un traitement pour mesurer le courant lui et le courant Ivl s'écoulant à travers une phase U et une phase
V du bobinage triphasé 134 du moteur électrique MG 1, respectivement (à l'étape 5182). Bien que des courants s'écoulent à travers les phases U, V, et W, la somme des valeurs des courants respectifs est nulle. En conséquence, la mesure des valeurs de courant sur deux phases seulement suffit. La conversion de coordonnées (conversion du triphasé au biphasé) est réalisée en utilisant les valeurs de courant ainsi obtenues sur les trois phases (à l'étape S184). La conversion de coordonnées est réalisée pour obtenir des valeurs de courant sur les axes d et q du moteur électrique synchrone du type à aimants permanents, en réalisant le calcul selon une formule (6) représentée ci-dessous. C'est parce que les valeurs de courant sur les axes d et q sont essentielles pour contrôler le couple dans le moteur électrique synchrone du type à aimants permanents, que la conversion de coordonnées est réalisée. I1 est bien entendu possible également de réaliser le contrôle sans conversion de coordonnées, mais cela apparaît plus difficile à réaliser.
Figure img00340001
Après que la conversion sur les valeurs de courant des deux axes a été réalisée, les écarts des valeurs de demande de courant Idl*, Iql* sur les axes respectifs par rapport aux valeurs réelles Idl, Iql pour les courants s'écoulant à travers les axes respectifs, sont obtenus. Les valeurs de demande de courant Ide*, Iqi * sont obtenues à partir de la valeur de demande de couple Tml* du moteur électrique MG1. On réalise ensuite un traitement pour obtenir les valeurs de demande de tension Vdl, Vql sur les axes respectifs (à l'étape S186). En d'autres termes, le calcul est tout d'abord réalisé selon une formule (7) représentée ci-dessous, et dans laquelle Kpl,
Kp2, Kil et Ki2 sont des coefficients. Ces coefficients sont adaptés aux caractéristiques des moteurs utilisés. Chacune des valeurs de demande de tension Vdl, Vql consiste en une partie proportionnelle à un écart hI par rapport à la valeur de demande de courant I* (le premier terme à droite de la formule (7)) et la somme cumulative de l'écart hI obtenu en réalisant le cumul i fois (le deuxième terme à droite de la formule (7)).
Figure img00350001
Les valeurs de demande de tension ainsi obtenues sont ensuite soumises à une conversion de coordonnées (conversion du biphasé au triphasé) (à l'étape S188), qui correspond à une inversion par rapport à la conversion réalisée à l'étape S184. Le traitement pour obtenir les tensions réelles Vul, Vvl et Vwl appliquées aux bobinages triphasés 134, est réalisé. Les tensions respectives sont obtenues à partir d'une formule (8) représentée ci-dessous.
Figure img00350002
Le contrôle de tension instantané est réalisé selon les périodes de temps de conduction et de blocage des transistors Trl à Tr6 dans le premier circuit d'alimentation 191. Ainsi, les périodes de conduction ou passantes des transistors respectifs Trl à Tr6 sont soumises au contrôle PWM de façon à obtenir les valeurs de demande de tension respectives calculées selon la formule (8) (à l'étape S199).
Comme pour la valeur de couple Tml* du moteur MGI. on suppose que le couple Tml représenté sur les graphiques co-linéaires des figures 5 et 6 est positif.
Dans ce cas, même si la valeur de demande de couple Tml* prend invariablement une certaine valeur positive, le contrôle à réaliser est différent en fonction des cas respectifs. Si la direction d'application de la valeur de demande de couple Tm i * est différente du sens de rotation de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire, comme dans un état indiqué par le graphique co-linéaire à la figure 5, on réalise le contrôle de récupération. Si le sens d'application de la valeur de demande de couple Tml* est le même que le sens de rotation de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire, comme dans un état indiqué par le graphique co-linéaire à la figure 6, on réalise le contrôle de couple d'entraînement. Cependant, si la valeur de demande Tml* est positive, les transistors Trl à Tr6 sont contrôlés en fonction du contrôle de récupération et du contrôle d'entraînement du moteur électrique MGI, de telle façon que les aimants permanents 135 fixés sur la surface périphérique extérieure du rotor 132 et le champ magnétique tournant s'écoulant à travers le bobinage triphasé 134 appliquent un couple positif à l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire.
En conséquence, que soit réalisé le contrôle de récupération ou le contrôle d'entraînement, le moteur électrique MG 1 est soumis au même contrôle d'interruption. En fait, si le signe de la valeur de demande de couple Tml* est le même, le moteur électrique MG1 est soumis au même contrôle d'interruption, que soit réalisé le contrôle de récupération ou bien le contrôle de couple moteur. En conséquence, on peut réaliser à la fois le contrôle de récupération et le contrôle de couple moteur, selon le programme de contrôle du moteur électrique MG 1 représenté à la figure 13. Lorsque la valeur de demande de couple Tml* est négative, il ne se produit pas de modification excepté le fait que la direction de modification de l'angle de rotation Os de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire lu à l'étape S180, est inversée. Ainsi, le programme de contrôle du moteur électrique MG1 représenté à la figure 13 à titre d'exemple, peut être appliqué à ce cas sans modifications additionnelles.
On va maintenant décrire le contrôle du moteur électrique MG2 à partir d'un programme de contrôle du moteur électrique MG2, ce programme de contrôle étant représenté sur la figure 14 à titre d'exemple. Le traitement de contrôle du moteur électrique MG2 est réalisé de la même façon que pour le moteur électrique MG1, à l'exception du fait que la valeur de demande de couple Tm2* et l'angle de rotation Or de l'arbre 126 de couronne dentée remplace la valeur de demande de couple Tml * et l'angle de rotation Os de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire. En effet, l'angle de rotation Or de l'arbre 126 de couronne dentée est mesuré en utilisant le convertis seur annulaire 149 (à l'étape S190), un angle électrique O2 du moteur électrique
MG2 est calculé à partir de l'angle de rotation Or ainsi mesuré (à l'étape S191), et les valeurs des phases respectives du moteur électrique MG2 sont ensuite mesurées en utilisant les capteurs dc courant 197, 198 (à l'étape S192). On réalise ensuite la conversion de coordonnées (à l'étape S194) et on calcule les valeurs de demande de tension Vd2, Vq2 (à l'étape S196). En outre, on soumet les valeurs de demande de tension à une conversion inverse de coordonnées (à l'étape S198), et les périodes de temps de contrôle marche-arrêt des transistors Trl I à Tr16 dans le deuxième circuit d'alimentation 192 du moteur MG2 sont réalisées pour obtenir le contrôle PWM (à l'étape S199).
Le moteur électrique MG2 réalise ainsi soit un contrôle de fourniture de puissance, soit un contrôle de récupération, selon le signe de la valeur de demande de couple Tm2* et le sens de rotation de l'arbre 126 de couronne dentée. Cependant, comme dans le cas avec le moteur MG1, le traitement de contrôle du moteur élec trique MG2 représenté à la figure 12 peut réaliser à la fois le contrôle de couple d'entraînement et le contrôle de récupération. Dans le mode de réalisation, comme pour la valeur de demande de couple Tm2* du moteur MG2, on suppose que le couple Tm2 représenté sur les graphiques co-linéaires à la figure 5, est positif.
On va décrire ci-après comment la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150, le couple Tml du moteur électrique MG1 et similaires sont modifiés, en référence aux graphiques co-linéaire représentés sur les figures 15 à 17 à titre d'exemple et sur la vue fournie à titre d'illustration représentée à la figure 18 à titre d'exemple.
La figure 15 illustre un graphique co-linéaire lorsque le programme de contrôle d'arrêt de moteur à la figure 9 a été réalisé pour la première fois. La figure 16 illustre un graphique co-linéaire lorsque le traitement au cours des étapes S106 à S116 a été réalisé de façon répétitive plusieurs fois. La figure 17 illustre un graphique colinéaire lorsque la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 est tombée en dessous de la valeur de seuil Nref. Dans le mode de réalisation, le gradient de la vitesse de rotation souhaitée Ne* sur la carte représentée à la figure 10 est fixé à une valeur supérieure au gradient selon lequel la vitesse de rotation Ne varie naturellement. En conséquence, comme représenté sur les figures 15 et 16, le couple Tml fourni par le moteur électrique MG 1 agit dans une direction où il réduit de façon forcée la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150. En conséquence, du fait que le couple Tml est appliqué dans le sens opposé au sens de rotation de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire, lorsque le programme de contrôle de l'arrêt moteur a été réalisé pour la première fois, le moteur électrique MG 1 fonctionne comme générateur. Comme on peut voir de la figure 16, lorsque la vitesse de rotation Ns de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire devient négative, le moteur électrique
MG1 fonctionne comme un moteur électrique. Le moteur électrique MGI est soumis au contrôle PI, à cet instant, à partir de la vitesse de rotation Ne et de la vitesse de rotation souhaitée Ne* du moteur thermique 150. En conséquence, comme représenté à la figure i 8, la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 est modifiée après un court délai, en fonction de la vitesse de rotation souhaitée Ne*. Comme on l'a décrit en référence à la figure 6, la vitesse de rotation Ns de l'arbre 125 de roue d'engrenage planétaire peut devenir négative, en fonction de la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 et de la vitesse de rotation Nr de l'arbre 126 de couronne dentée, dans un état qui se situe avant l'émission d'un ordre de commande pour arrêter le fonctionnement du moteur thermique 150. Ainsi, le graphique co-linéaire à la figure 16 peut se référer au cas où le programme de contrôle d'arrêt moteur a été réalisé pour la première fois. Dans ce cas, le moteur électrique MGI fonctionne comme un moteur électrique depuis la mise en route.
Dans les états représentés sur les graphiques co-linéaires sur les figures 15 et 16, l'injection de carburant dans le moteur thermique 150 est arrêtée, et ainsi ce dernier ne fournit plus en sortie aucun couple. Cependant, du fait que le moteur électrique MG1 fournit le couple Tml dans une direction où il réduit de façon forcée la vitesse de rotation Ne du moteur 150, L'arbre 127 de porte-satellites reçoit un couple Tsc qui constitue une résistance à l'encontre du couple Tml. Par ailleurs,
L'arbre 126 de couronne dentée reçoit le couple Tm2 fourni en sortie par le moteur électrique MG2 et le couple Tsr fourni en sortie à l'arbre 126 de couronne dentée, via le train d'engrenages épicycloïdal 120, du fait du couple Tml fourni en sortie par le moteur électrique MG 1. Comme décrit auparavant, le couple Tsr fourni à l'arbre 126 de couronne dentée, qui peut être obtenu par la variation de mouvement dans le système inertiel constitué du moteur thermique 150 et du moteur électrique MG1, ainsi que de l'équilibre des graphiques opérationnels co-linéaires, est approximativement égal au deuxième terme du côté droit de la formule (5). En conséquence, le couple sensiblement égal à la valeur de demande de couple Tr* est fourni en sortie à l'arbre 126 de couronne dentée.
Si la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 tombe en dessous de la valeur de seuil Nref par suite de la réalisation répétée du programme de contrôle d'arrêt moteur représenté à la figure 9 (à l'étape S116), le couple de suppression Tc est fourni en sortie par le moteur électrique MG1. Ainsi, la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 devient nulle, sans provoquer un "retour de manivelle" comme indiqué par une mise en tirets à la figure 18, et la transition vers le traitement pour le mode opératoire réalisé uniquement par le moteur électrique MG2 est réalisée de façon progressive. Dans le mode de réalisation, à l'instant où le mode opératoire est réalisé uniquement par le moteur électrique MG2, la valeur de demande de couple Tml* du moteur électrique MGI est fixée à une valeur égale à zéro. Pour cette raison, le graphique co-linéaire vient éventuellement dans un état où la somme de l'énergie nécessaire pour la rotation au ralenti du moteur thermique 150 et l'énergie nécessaire pour la rotation sans couple du moteur électrique MG1 prend sa valeur minimale. Dans le mode de réalisation, on utilise pour le moteur thermique 150 un moteur à essence et à allumage commandé. Dans ce cas, l'énergie nécessaire pour la marche au ralenti du moteur thermique 150, c'est-à-dire l'énergie nécessaire pour vaincre la friction, la compression et similaires exercées sur les pistons du moteur thermique 150 devient plus importante que l'énergie nécessaire pour la rotation folle (sans charge) du rotor 132 du moteur électrique MG1. En conséquence, comme représenté à la figure 17, le graphique co-linéaire vient dans un état où le moteur 150 est arrêté et où le moteur électrique MG 1 tourne sans charge. Le graphique co-linéaire à la figure 17 décrit également le couple de suppression Tc fourni par le moteur électrique MG1.
Le dispositif générateur de puissance 110 selon le mode de réalisation et qui a été décrit auparavant, permet de déterminer avec une grande précision si l'on peut ou non arrêter le moteur thermique 150 dans les conditions mentionnées ci-dessus, et d'amener rapidement la vitesse de rotation Ne du moteur 150 à une valeur égale à zéro après une commande d'arrêt du fonctionnement du moteur thermique 150. En conséquence, il est possible de passer rapidement au-delà de la zone où la masse inertielle composée du moteur thermique 150 et du moteur électrique MG 1 peuvent provoquer un phénomène de résonance en torsion. I1 en résulte qu'il est possible de simplifier la structure de l'amortisseur 157 destiné à réduire l'amplitude des vibrations de torsion.
En outre, le dispositif 110 générateur de puissance selon le présent mode de réalisation peut empêcher l'effet de "retour de manivelle" de la vitesse de rotation Ne du moteur 150. Ceci est dû au fait que le moteur électrique MGI fournit un couple d'annulation Tc dans une direction propre à augmenter la vitesse de rotation Ne du moteur thermique 150 immédiatement avant que la vitesse de rotation Ne du moteur 150 ne devienne égale à zéro. En conséquence, il est possible d'empêcher la génération de vibrations et de bruits, qui tendraient à être provoqués par l'effet de "retour de manivelle" mentionné ci-dessus.
On va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif générateur de puissance selon ce deuxième mode de réalisation est réalisé de la même façon que celui selon le premier mode de réalisation, à l'exception du fait qu'un traitement représenté à la figure 19 est réalisé pour déterminer si le moteur thermique 150 peut être arrêté ou non. Dans le deuxième mode de réalisation, L'organe de contrôle 180 confirme que le drapeau SXEG est placé sur la valeur 1 pour voir s'il n'est pas nécessaire de continuer le fonctionnement du moteur 150, par suite des conditions régentant la valeur SOC de l'état de charge de la batterie et similaires concernant la batterie d'accumulateurs 194 (à l'étape S200). Le dispositif de contrôle 180 réalise ensuite un traitement pour lire la température du réfrigérant Tw du moteur thermique 150, à partir du capteur 174 de température de réfrigérant (à l'étape S210). La température de fluide réfrigérant Tw du moteur thermique 150 est un paramètre qui est étroitement relié à l'état de réchauffage du moteur thermique 150. Pour cette raison, la température du réfrigérant Tw est lue pour acquérir une connaissance de l'état de réchauffement du moteur thermique 150.
Ensuite, on détermine si la température du réfrigérant Tw est supérieure ou non à une valeur prédéterminée TO (70"C dans le présent mode de réalisation) (à l'étape S220). Si la température du réfrigérant Tw est supérieure à la valeur prédé terminée TO, on détermine que le processus de réchauffage a été complètement réalisé et le contrôle de l'instant d'arrêt du moteur est réalisé (à l'étape S290). Du fait que le contrôle de l'instant d'arrêt du moteur est le même que celui réalisé dans le premier mode de réalisation (à l'étape S90 à la figure 7) qui a déjà été décrit en détail en référence aux figures 9 à 18, leur description ne sera pas répétée ci-après. Si la température du réfrigérant Tw est inférieure à la valeur prédéterminée TO, on détermine que le processus de réchauffage n'a pas été réalisé complètement et aucun contrôle n'est réalisé. L'opération passe ensuite à l'étape marquée "FIN" et le programme est temporairement terminé.
Le dispositif générateur de puissance selon le deuxième mode de réalisation, qui réalise les traitements mentionnés ci-dessus, ne réalise pas le contrôle de l'arrêt du moteur thermique 150 (à l'étape S290) avant la réalisation complète du processus de réchauffage de ce moteur, même s'il n'y a pas de demande pour la continuation du fonctionnement du moteur thermique 150. Ainsi, par exemple, le convertisseur catalytique 155 peut être suffisamment réchauffé. Il en résulte qu'il n'est pas possible qu il se produire une détérioration de la performance d'épuration des gaz d'échappement. En outre, avant la réalisation complète du processus de réchauffage, le moteur thermique 150 est en général insuffisamment lubrifié et le moteur principal subit une friction considérable. En conséquence, il peut être difficile de régler la décélération en rotation de l'arbre de sortie du moteur thermique 150 jusqu'à un niveau prédéterminé. Cependant, le présent mode de réalisation est prévu pour arrêter le moteur thermique 150 après la réalisation du processus de réchauffage. Ainsi, comme dans le cas du premier mode de réalisation, le deuxième mode de réalisation permet d'arrêter le moteur thermique 150, tout en réglant la décélération en rotation à un niveau prédéterminé, et d'éviter les problèmes de résonance de torsion.
Le dispositif 110 de génération de puissance selon les modes de réalis ondes carrées (des inverseurs à forme d'onde de tension, des inverseurs à forme d'onde de courant), des inverseurs à résonance, et similaires.
En outre, bien qu'il soit possible d'utiliser une batterie au plomb, une batterie
NiMH, une batterie au lithium Li, et similaires, pour la batterie d'accumulateurs 194, cette batterie peut être remplacée par un condensateur, notamment par un condensateur de grande puissance (à tension élevée).
Dans une autre forme de réalisation de la présente invention, le dispositif générateur de puissance peut être modifié comme suit. En fait, le contrôleur de couple et le moteur électrique sont intégrés l'un avec l'autre, et le moteur électrique est muni d'un premier rotor couplé à l'arbre de sortie du moteur principal, d'un deuxième rotor susceptible de tourner par rapport au premier rotor et couplé à l'arbre de transmission, et de bobinages pour échanger de la puissance électrique en fonction de la rotation relative des premier et deuxième rotors. Du fait que l'arbre de sortie du moteur principal est couplé à un rotor lourd, cette structure provoque également un problème de résonance de torsion, ou similaire. Ainsi, I'utilisation de la structure proposée par la présente demande procure un avantage important.
Alors que la présente invention a été décrite en référence à ce qui est actuellement considéré comme étant ses modes de réalisation préférés, on doit comprendre que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ou aux structures décrites.
Au contraire, l'invention est destinée à couvrir diverses modifications et agencements équivalents. En outre, alors que les divers éléments de l'invention ici décrite sont représentés dans diverses combinaisons et configurations à titre d'exemple, d'autres combinaisons et configurations, y compris d'autres modes de réalisation plus ou moins importants ou uniques, tombent également dans l'esprit et la portée de l'invention. Par exemple, le dispositif générateur de puissance selon les modes de réalisation est applicable à des moyens de transport tels que les bateaux et les aéronefs et à une grande variété d'autres machines industrielles.
Par ailleurs, la présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet japonais HEI 9-279586 déposée le 25 Septembre 1997.

Claims (10)

  1. 1. - Dispositif générateur de puissance (110) comprenant un moteur principal (150) fournissant de la puissance par combustion de carburant, des moyens de contrôle de couple (120) interposés entre un arbre de sortie (156) dudit moteur principal et un arbre de transmission (112) et contrôlant le couple fourni audit arbre de transmission (112), et un moteur électrique (MGI) capable de fournir de la puissance aux moyens de contrôle de couple ou respectivement de recevoir de la puissance desdits moyens de contrôle de couple (120), caractérisé en ce qu'il comporte : des moyens (180) de détermination de l'état de fonctionnement du moteur principal, pour déterminer l'état de fonctionnement dudit moteur principal (150), à partir des demandes imposées au dispositif générateur de puissance (110) et pour fournir en sortie un ordre d'arrêt de fonctionnement pour arrêter le fonctionnement dudit moteur principal (150) si l'on a déterminé qu'il n'est pas nécessaire de continuer le fonctionnement dudit moteur principal (150); des moyens (180) de détermination de l'état d'arrêt pour déterminer si la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal (150), est satisfaite ou non; et des moyens (180) d'exécution du contrôle de l'instant d'arrêt pour arrêter l'alimentation en carburant dudit moteur principal (150) pour appliquer un couple audit arbre de sortie (156), pour régler la décélération en rotation dudit arbrc de sortie (156) à un niveau prédéterminé et pour arrêter ledit moteur principal (150) si un ordre d'arrêter le moteur principal en fonctionnement est émis par ledits moyens (180) de détermination d'état de fonctionnement du moteur principal, et s'il est déterminé par ledits moyens (180) de détermination de condition d'arrêt que la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal (150) est satisfaite.
    REVENDICATIONS
  2. 2.- Dispositif générateur de puissance (110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledits moyens (180) de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal (150) n'est pas satisfaite si un processus de réchauffage dudit moteur principal (150) n'a pas été réalisé.
  3. 3.- Dispositif générateur de puissance (110) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un dispositif de contrôle de puissance (140) est couplé audit arbre de transmission (112) et en ce que lesdits moyens (180) de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal (150) n'est pas satisfaite si ledit organe (140) de contrôle de puissance est en fonctionnement.
  4. 4.- Dispositif générateur de puissance (110) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit organe (140) de contrôle de puissance est un organe de prévention du patinage pour empêcher un patinage excessif des roues (116, 118) couplées audit arbre de transmission (112).
  5. 5.- Dispositif générateur de puissance (110) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledits moyens (180) de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal (150) est satisfaite si on a déterminé qu'une condition permettant la réduction d'une force de réaction qui peut être appliquée audit arbre de transmission (112) est satisfaite en arrêtant ledit moteur principal (150).
  6. 6.- Dispositif générateur de puissance (110) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des roues (116, 118) sont couplées audit arbre de transmission (112), en ce qu'un organe de freinage (1 16a, 118a) pour freiner lesdites roues (116, 118) est couplé audit arbre de transmission et en ce que ledits moyens (180) de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant la réduction de ladite force de réaction est satisfaite si ledit organe de freinage (116a, 118a) est en fonctionnement.
  7. 7.- Dispositif générateur de puissance (110) selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce qu'un deuxième moteur électrique (MG2) différent dudit moteur électrique (MGI) est couplé audit arbre dc transmission (112) et en ce que ledils moyens (180) de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant la réduction de ladite force de réaction est satisfaite si ledit deuxième moteur électrique (MG2) est capable de fournir du couple qui réduit ladite force de réaction sur ledit arbre de transmission (112).
  8. 8.- Dispositif générateur de puissance (110) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un deuxième moteur électrique (MG2) différent dudit moteur électrique (MG1) est couplé audit arbre de transmission (112), et en ce que ledits moyens (180) de détermination de condition d'arrêt déterminent que la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal (150) est satisfaite si ledit deuxième moteur électrique (MG2) oblige ledit arbre de transmission (112) à tourner dans un sens opposé au sens selon lequel ledit arbre de sortie (156) dudit moteur principal (150) tourne.
  9. 9.- Dispositif générateur de puissance (110) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens (120) de contrôle de couple comportent trois arbres (126, 127, 125) auxquels sont couplés respectivement ledit arbre de transmission (112), ledit arbre de sortie (156) et un arbre rotatif (132) dudit moteur électrique (MGI), et en ce qu'ils comprennent des moyens (120) d'entrée/sortie de puissance du type à trois arbres, lesquels moyens, lorsque des puissances sont entrées vers ou respectivement sorties de deux desdits trois arbres (125, 126, 127), rentrent ou respectivement extraient une puissance qui est déterminée à partir desdites puissances entrées et respectivement sorties vers l'autre arbre/de l'autre arbre.
  10. 10.- Procédé pour arrêter un moteur principal (150) dans un dispositif générateur de puissance (110), comprenant : un moteur principal (150) fournissant de la puissance à combustion de carburant; des moyens (120) de contrôle de couple, interposés entre un arbre de sortie (156) dudit moteur principal (150) et un arbre de transmission (112); et contrôlant le couple fourni en sortie audit arbre de transmission (112); et un moteur électrique (mi1) capable de fournir/extraire de la puissance vers ledits moyens (120) de contrôle de couple ou respectivement audits moyens de contrôle de couple, caractérisé par les étapes consistant:
    - à déterminer un état de fonctionnement dudit moteur principal (150) à partir des demandes imposées au dispositif générateur de puissance (110) et à déterminer s'il est nécessaire ou non de continuer le fonctionnement dudit moteur principal (150);
    - à déterminer si une condition permettant l'arrêt dudit moteur principal (150) est satisfaite ou non ; et
    - à arrêter l'alimentation en carburant dudit moteur principal (150), à appliquer du couple audit arbre de sortie, à régler la décélération en rotation dudit arbre de sortie (156) jusqu'à une gamme prédéterminée et à réaliser le contrôle de l'instant d'arrêt pour arrêter ledit moteur principal (150) si on a déterminé qu'il n'est pas nécessaire de continuer le fonctionnement dudit moteur principal (150) et si la condition permettant l'arrêt dudit moteur principal (150) est satisfaite.
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