FR2780921A1 - Dispositif de sortie motrice et son procede de controle et vehicule hybride actionne par le dispositif de sortie motrice - Google Patents

Dispositif de sortie motrice et son procede de controle et vehicule hybride actionne par le dispositif de sortie motrice Download PDF

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Abstract

Le véhicule hybride comprend un moteur à combustion interne et au moins un moto générateur électrique reliés mécaniquement entre eux et à au moins un arbre de roue du véhicule. Le dispositif de sortie motrice du véhicule comporte un organe de détermination de couple (190) asservissant le couple du moteur à combustion interne (150) à une puissance demandée et un contrôleur (190) des moto générateurs électriques (MG1, MG2) qui contrôle par rétroaction la puissance transmise par un arbre d'entraînement (127) reliant mécaniquement l'arbre de sortie (156) du moteur à combustion (150) et les moto générateurs électriques (MGT1, MG2) par l'intermédiaire d'un train (120) d'engrenages épicycloïdaux.Application à la réduction des battements de marche en traction/ récupération des moto générateurs associés au moteur à combustion interne.

Description

DISPOSITIF DE SORTIE MOTRICE ET SON PROCEDE
DE CONTROLE ET VEHICULE HYBRIDE ACTIONNE PAR
LE IDISPOSITIF DE SORTIE MOTRICE
La présente invention concerne un dispositif de sortie motrice comprenant un moteur à combustion interne et au moins un moto générateur électrique connecté mécaniquement au moteur et plus particulièrement, un procédé de contrôle du dispositif de sortie motrice et un véhicule hybride comportant le dispositif de sortie motrice. Ces dernières années, il a été proposé un véhicule hybride comportant un moteur à combustion interne et au moins un moto générateur électrique. Dans un tel véhicule hybride, plusieurs types de structures ont été proposés. L'une d'entre elles est dénommée véhicule hybride parallèle. Dans un tel véhicule hybride parallèle, la puissance mécanique transmise depuis le moteur à combustion interne et/ou la puissance mécanique générée par le moto générateur électrique, peuvent être
transmises à au moins un arbre de roue du véhicule hybride.
Le véhicule hybride peut être actionné (rouler), même lorsque parfois le moteur à combustion interne qui sera pour la suite dénommé "moteur" ou dans certains cas, pour bien se différencier du moto générateur électrique, "moteur thermique" ne fonctionne pas ou est dans un état de ralenti. Lorsque le moteur s'arrête ou se trouve dans un état de ralenti et que le véhicule hybride roule, le couple délivré en sortie par le moteur est sensiblement nul. Si l'on fixe la vitesse du véhicule et la vitesse de rotation de consigne du moteur, la vitesse de rotation de consigne du moto générateur électrique est déterminée. Le couple nécessaire pour maintenir la vitesse de rotation du moto générateur électrique à la vitesse de rotation de consigne est délivré en sortie par un contrôle à intégration proportionnelle. La vitesse de rotation instantanée du moto générateur électrique est mesuree par un capteur. Si la vitesse de rotation est inférieure à la vitesse de rotation de consigne, un couple positif du moto générateur électrique est fourni pour augmenter la vitesse de rotation du moto générateur électrique. Au contraire, si elle est supérieure à la vitesse de rotation de consigne, une charge est ajoutée au moto générateur électrique pour diminuer sa 164.16 D C- 12 juillet 19'W. Il vitesse de rotation. D'autre part, l'angle d'ouverture du papillon des gaz et/ou l'injection de carburant vers le moteur sont contrôlés de façon qu'une vitesse de
rotation de ralenti prédéterminée du moteur soit maintenue.
La vitesse de rotation du moto générateur électrique mesurée par le capteur comporte une erreur ou une fluctuation mesurée par le jeu entre les dents des engrenages installées dans la transmission dc ce dispositif de sortie motrice ou par la vibration du véhicule. De plus, la vitesse de rotation du moteur fluctue. En conséquence. pendant le contrôle mentionné ci-dessus, un courant électrique est délivré de façon sensiblement consécutive pour corriger la fluctuation de la vitesse o de rotation du moto générateur électrique. Le moto générateur électrique consomme une certaine puissance électrique à un instant et à l'instant suivant récupère cette puissance susmentionnée. Si la puissance électrique continue à être consommée lorsque le moteur ne délivre pas sensiblement de puissance en sortie, la batterie de stockage peut manquer d'électricité. Au contraire, si la régénération du moto générateur électrique se poursuit, la batterie peut être surchargée. De plus, même pendant l'état d'arrêt du moteur, des phénomènes tels que ceux mentionnés ci-dessus peuvent apparaître par le contrôle du moto générateur électrique en réponse aux vibrations du véhicule hybride. De plus, dans des cas particuliers, le moto générateur électrique peut faire tourner le moteur thermique, de sorte qu'il est inutile que le
moteur thermique tourne.
La vitesse de rotation détectée par le capteur utilisé pour le contrôle du moto générateur électrique peut se révéler incohérente avec la vitesse de rotation mesurée par un capteur pour le contrôle du moteur. Cette incohérence est provoquée par le désaccord des caractéristiques ou des cycles de détection entre les deux capteurs susmentionnés. Du fait de cette incohérence, le moto générateur électrique
peut continuer à consommer ou à régénérer une certaine puissance électrique.
Lorsque par exemple, la vitesse de rotation du moto générateur électrique est supérieure à la vitesse de rotation de consigne, le moto générateur électrique est contrôlé de manière à diminuer la vitesse de rotation par la régénération du moto générateur électrique. Si la vitesse de rotation détectée du moteur est inférieure à la vitesse de rotation de consigne lorsque la vitesse de rotation du moto générateur électrique converge vers la vitesse de rotation de consigne, le moteur est contrôlé de manière à augmenter la vitesse de rotation. La vitesse de rotation du moto générateur électrique est alors supérieure à la vitesse de rotation de consigne et le moto générateur électrique commence une nouvelle régénération. Par ces réitérations de le contrôle du moto générateur électrique et du moteur, le moto générateur électrique poursuit l'opération de régénération. Ce phénomène est l'un des problèmes concernant l'intervention mutuelle entre le contrôle du moto générateur électrique et 16436BISFR DOC - 12 juillet 1999- 2/ du moteur thermique qui, comme on l'a indiqué précédemment, est un moteur à combustion interne, du type à essence ou diesel mais qui pourrait aussi être un
moteur thermique, par exemple une turbine à gaz ou une turbine à vapeur.
De plus, un autre problème provoqué par l'intervention mutuelle se produit comme suit. L'état de fonctionnement du moto générateur électrique peut ne pas suivre suffisamment la fluctuation de la vitesse de rotation du moteur, car un contrôle entraîne habituellement un retard. Un tel retard provoque une fluctuation de la vitesse de rotation du moteur. Lorsque le moteur se trouve dans un état de ralenti, la vitesse de rotation du moteur est contrôlée de manière à se trouver à une vitesse de rotation i0 dc ralenti prédéterminée. Naturellement, ce contrôle présente un retard. En conséquence, l'état de fonctionnement du moteur se révèle être très instable par les effets mutuels des retards des deux contrôles. Lorsqu'un couple positif est délivré en sortie au moto générateur électrique et a pour conséquence une vitesse de rotation du moteur supérieure à la vitesse de rotation de ralenti, on peut s'attendre à ce que la 1 quantité de carburant injectée dans le moteur soit réduite et à ce que la vitesse de rotation du moteur converge avec la vitesse de rotation de ralenti prédéterminée. La vitesse de rotation du moteur peut toutefois être inférieure à la vitesse de rotation de
ralenti, car le couple du moto générateur électrique diminue.
Lorsque le moteur ne délivre en sortie sensiblement pas de couple et que le
moto générateur électrique est contrôlé par rétroaction, les problèmes mentionnés ci-
dessus se produisent dans le véhicule hybride classique comportant un moteur à combustion interne, un moto générateur électrique et un arbre d'entraînement,
mécaniquement connectés ensemble.
Ainsi, un but de la présente invention consiste à résoudre les problèmes susmentionnés. Elle propose un dispositif de sortie motrice du type hybride dans lequel l'arbre de sortie d'un moteur à combustion interne, l'arbre de rotation d'un moto générateur électrique et un arbre d'entraînement sont mécaniquement connectés ensemble. Un objet de l'invention consiste à proposer un dispositif et un procédé par lesquels un état de fonctionnement stable soit obtenu, même si le moteur ne délivre sensiblement pas de couple en sortie. Un but consiste également à proposer un
véhicule hybride comportant le dispositif de sortie motrice.
Pour atteindre au moins une partie des objets susmentionnés, un dispositif de sortie motrice de la présente invention, un procédé de contrôle du dispositif de sortie et un véhicule hybride actionné par le dispositif de sortie motrice, constituent une solution et vont maintenant être décrits. Le dispositif de sortie motrice de la présente invention peut inclure un moteur comportant: un arbre de sortie, un moto générateur électrique pour générer et recevoir une puissance électrique et pour faire tourner un arbre de rotation, un arbre 1641.6 1SFR.DOC - 12 juillet 1I9 - 3/ d'entraînement connecté mécaniquement à l'arbre de sortie du moteur et à l'arbre de rotation du moto générateur électrique pour tourner à la même vitesse de rotation ou à une vitesse de rotation différente de l'arbre de sortie, une batterie pour délivrer une puissance électrique au moto générateur électrique et stocker une puissance électrique provenant du moto générateur électrique, un dispositif de détermination de couple pour déterminer le couple de sortie du moteur et pour asservir le couple de sortie à une puissance demandée, un contrôleur de moto générateur électrique qui contrôle par rétroaction ledit moto générateur électrique de façon que la puissance de sortie dudit arbre d'entraînement soit égale à ladite puissance demandée et un o deuxième contrôleur de moto générateur électrique qui contrôle ledit moto générateur électrique de façon que le couple de sortie dudit moto générateur électrique soit sensiblement nul et ne soit pas asservi audit contrôleur de moto générateur électrique lorsque le couple de sortie dudit moteur à combustion interne
est sensiblement nul.
Dans ce dispositif de sortie motrice, lorsque le couple de sortie du moteur est sensiblement nul, le couple de sortie du moto générateur électrique n'est pas contrôlé par rétroaction et un couple sensiblement nul est fixé. Le cas o le couple de sortie du moteur est sensiblement nul se produit, par exemple, lorsque le moteur ne fonctionne pas ou lorsque le moteur est au ralenti. Dans ces occasions, si le couple de sortie du moto générateur électrique est fixé de manière à être sensiblement nul, le moto générateur électrique est empêché de fournir un coupleur moteur ou de générer une puissance électrique. En conséquence, plusieurs problèmes concernant le contrôle du moto générateur électrique peuvent être évités. C'est-à-dire que l'instabilité de l'état de fonctionnement du dispositif de sortie motrice provoquée par l'intervention mutuelle des contrôles du moteur et du moto générateur électrique ainsi
que la surcharge ou la décharge excessive de la batterie peuvent être évitées.
Dans un dispositif de sortie motrice de la présente invention, il est également possible que le dispositif de sortie motrice comporte un organe de détermination de prévention qui détermine si un état de fonctionnement du moteur doit ou non être évité en se basant sur l'état de fonctionnement du moteur, du moto générateur électrique et de l'arbre d'entraînement, dans lequel le deuxième contrôleur de moto générateur électrique contrôle le moto générateur électrique de façon que le couple de sortie du moto générateur électrique soit sensiblement nul lorsque le couple de sortie du moteur est sensiblement nul et qu'il ne soit pas nécessaire d'éviter
l'état de fonctionnement du moteur.
Dans ce dispositif de sortie motrice, I'état dans lequel est fixé le couple de sortie du moto générateur électrique pour être sensiblement nul, est limité lorsque l'état de fonctionnement du moteur ne se trouve pas dans une zone évitée. Un tel état 16436BISFR DOC - 12juillei 1999.4/ évité doit être pris en considération, par exemple, lorsque la vitesse de rotation du moteur est trop lente et instable ou lorsque le moteur tourne en sens inverse ou lorsqu'une résonance de torsion apparaît. Le phénomène de résonance de torsion est provoqué par l'intervention mutuelle entre la rotation du moteur et une vibration de torsion d'un amortisseur qui est monté sur le vilebrequin du moteur. En considérant l'état de fonctionnement du moteur ct en adoptant une combinaison appropriée, un
état de fonctionnement plus stable de ce dispositif de sortie motrice peut être obtenu.
Le fait qu'un état de fonctionnement du moteur doive être évité ou non est déterminé par plusieurs types de procédés. Dans un procédé, l'organe de détermination de prévention susmentionné comporte, par exemple, des moyens de détection de rotation destinés à détecter la vitesse de rotation dudit arbre d'entraînement et des moyens de détermination de prévention destinés à déterminer si un état de fonctionnement du moteur doit être évité ou non, en se basant sur la vitesse
de fonctionnement du moteur.
' Comme mentionné ci-dessus, l'état de fonctionnement du moteur devant être évité est l'état qui provoque une résonance ou une rotation inverse. Ces états peuvent être déterminés par l'état de rotation du moteur. Comme l'état de rotation du moteur est en corrélation avec l'état de rotation de l'arbre d'entraînement, I'état de
fonctionnement du moteur est déterminé par l'état de rotation de l'arbre d'entrée.
L'état de fonctionnement du moteur peut alors être déterminé en se basant sur l'état de rotation de l'arbre d'entraînement par l'organe de détermination de prévention susmentionné. La fluctuation de la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement peut provoquer un état de fonctionnement devant être évité. En conséquence, la détermination de l'état de fonctionnement du moteur sur la base de la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement présente un avantage, dans le sens que le retard devient minimum et qu'une détermination appropriée peut être réalisée. Si un amortisseur est installé dans la transmission, ce procédé de détermination de l'état de fonctionnement du moteur basé sur la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement est en particulier, hautement efficace, car la fluctuation de la vitesse de rotation du O moteur se produit avec un retard, provoqué par la fluctuation de la vitesse de rotation
de l'arbre d'entraînement.
Il faut remarquer que dans l'organe de détermination de prévention, le fait que la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement se trouve à l'intérieur de la valeur prédéterminée ou non peut être un critère. Cette valeur prédéterminée peut être 3> fournie expérimentalement ou de manière analytique par l'obtention de la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement au moment de l'état de fonctionnement évité du moteur en se basant sur la corrélation entre la vitesse de rotation de l'arbre 164)6BISFR DOC - 12juIlilet 1999 - S/
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d'entraînement et du moteur. Un autre procédé est possible, à savoir, la détermination
sur la base du pourcentage de variation de la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée.
De plus, l'organe de détermination de prévention qui suit est possible.
L'organe de détermination de prévention détermine l'état de fonctionnement du s moteur à éviter jusqu'à ce qu'une durée prédéterminée se soit écoulée après que la vitesse de rotation du moteur se soit écartée de la vitesse de rotation à éviter lorsque
l'état de fonctionnement du moteur est déterminé comme devant être évité.
Juste après que la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement ne se trouve pas à l'intérieur de la plage prédéterminée susmentionnee, il est très probable que
I 0 l'état de rotation du moteur se trouve de nouveau dans l'état évité. En conséquence,.
grâce à l'organe de détermination de prévention mentionné ci-dessus, une telle possibilité d'entrée à nouveau dans l'état évité, est empêchée avec une meilleure fiabilité. Plusieurs types de connexion mécanique de ce dispositif de sortie motrice peuvent être proposés, par exemple l'arbre de sortie du moteur, l'arbre de rotation du moto générateur électrique et l'arbre d'entraînement sont reliés mécaniquement
ensemble par l'intermédiaire d'un train d'engrenages épicycloïdaux.
Dans ce cas, il n'est pas nécessaire que les trois arbres susmentionnés soient respectivement couplés aux trois arbres rotatifs du train d'engrenages épicycloïdaux. De plus, des courroies ou chaînes peuvent être adoptées pour relier mécaniquement l'arbre de sortie du moteur, l'arbre de rotation du moto générateur
électrique et l'arbre d'entraînement, à la place du train d'engrenages épicycloidaux.
La présente invention est mise en oeuvre par un procédé de contrôle d'un dispositif de sortie motrice explicité comme suit. En fait, le dispositif de sortie motrice comporte: un moteur avec un arbre de sortie; un moto générateur électrique pour générer et recevoir une puissance électrique et pour faire tourner un arbre de rotation; un arbre d'entraînement mécaniquement connecté à l'arbre de sortie du moteur et à l'arbre de rotation du moto générateur électrique pour tourner à la même vitesse de rotation ou à une vitesse de rotation différente de l'arbre de sortie; et une batterie pour délivrer une puissance électrique au moto générateur électrique et pour stocker la puissance électrique provenant du moto générateur électrique. Le procédé de contrôle du dispositif de sortie motrice comprend les étapes consistant: - à déterminer le couple de sortie du moteur et à asservir le couple de sortie à une puissance requise; - à contrôler par rétroaction le moto générateur électrique, de façon que la puissance de sortie de l'arbre d'entraînement soit égale à la puissance requise; et 16416BISFR DOC. 12 juillet 1999 - 6/ - à contrôler le moto générateur électrique de façon que le couple de sortie du moto générateur électrique soit sensiblement nul lorsque le couple de sortie
du moteur est sensiblement nul.
Dans le procédé de contrôle, sont également possibles les étapes consistant - à détecter ou mesurer un paramètre un paramètre indiquant l'état de fonctionnement du dispositif dc sortie motrice; - à déterminer le fait qu'un état de fonctionnement du moteur doit ou non être évité sur la base du paramètre; 1) - à contrôler le moto générateur électrique de façon que le couple de sortie du moto générateur électrique soit sensiblement nul lorsque le couple de sortie du moteur est sensiblement nul et qu'il ne soit pas nécessaire d'éviter un état de
fonctionnement du moteur.
Le montage de ce dispositif de sortie motrice sur un véhicule permet d'obtenir un véhicule hybride décrit comme suit: un véhicule hybride avec un arbre de roue entraîné par un dispositif de sortie motrice comprenant un moteur comportant un arbre de sortie; - un moto générateur électrique pour générer et recevoir une puissance électrique et pour faire tourner un arbre de rotation; - un arbre d'entraînement connecté à l'arbre de roue et mécaniquement connecté à l'arbre de sortie du moteur à combustion interne et à l'arbre de rotation du moto générateur électrique pour tourner à la même vitesse de rotation ou à une vitesse de rotation différente de l'arbre de sortie; - une batterie pour délivrer une puissance électrique au moto générateur électrique et stocker une puissance électrique provenant du moto générateur électrique; - un dispositif de détermination de couple pour déterminer le couple de sortie du moteur et pour asservir le couple de sortie à une puissance demandée; - un contrôleur de moto générateur électrique qui contrôle par rétroaction le moto générateur électrique de façon que la puissance de sortie de l'arbre d'entraînement soit égale à la puissance demandée; - un organe de détermination de blocage qui détermine si l'arbre de roue est bloqué ou non; et n un deuxième contrôleur de moto générateur électrique qui contrôle le moto générateur électrique de façon que le couple de sortie du moto générateur électrique
soit sensiblement nul lorsque le couple de sortie du moteur est sensiblement nul.
16436BISFR DOC - 12Juillet 1999.7/ De plus, un véhicule hybride décrit comme suit est également possible: un véhicule hybride comportant un dispositif de sortie motrice comprenant en outre un organe de détermination de prévention qui détermine si un état de fonctionnement du moteur doit être évité ou non sur la base de l'état de fonctionnement du moteur, du moto générateur électrique et de l'arbre d'entraînement, dans lequel le deuxième contrôleur de moto générateur électrique contrôle le moto générateur électrique de façon que le couple de sortie du moto générateur électrique soit sensiblement nul lorsque le couple de sortie du moteur est sensiblement nul et qu'il ne soit pas
nécessaire d'éviter l'état de fonctionnement du moteur.
L'arbre d'entraînement susmentionné du dispositif de sortie motrice est couplé à l'arbre de roue par l'intermédiaire du train d'engrenage différentiel. En conséquence, I'état de fonctionnement du moteur est déterminé en mesurant la vitesse de rotation de l'arbre de roue. L'état de verrouillage mentionné ci-dessus se produit lorsque la vitesse de rotation de l'arbre de roue est sensiblement nulle. Il faut remarquer que la détermination du fait que l'arbre de roue est verrouillé ou non est déterminée non seulement par le procédé de mesure de la vitesse de rotation de l'arbre de roue, mais également par d'autres procédés. Elle peut être déterminée par exemple, sur la base du couple de l'arbre de roue, car le couple diminue lorsque l'arbre de roue est bloqué. Si un véhicule comporte un système de contrôle de 2o détection du blocage des roues, par exemple un système de freinage antiblocage ou anti- enrayage, il est également possible d'utiliser un signal de sortie d'un système tel
que le système de freinage antiblocage.
Les buts, caractéristiques, avantages ainsi que la portée technique et industrielle mentionnés ci-dessus, de la présente invention, ainsi que d'autres, seront
mieux compris en lisant la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation
actuellement préféré de l'invention, faite en relation avec les dessins annexés, dans lesquels: la figure I est une illustration schématique de la structure globale d'un dispositif de sortie motrice qui est monté dans un véhicule hybride 3o la figure 2 est un graphique colinéaire montrant la relation entre les vitesses de rotation et les valeurs de couple des trois arbres rotatifs couplés au train d'engrenages épicycloïdaux de la figure I; la figure 3 est un graphique colinéaire montrant la relation entre les vitesses de rotation des trois arbres rotatifs couplés au train d'engrenages épicycloïdaux de la figure 1; la figure 4 est un autre graphique colinéaire montrant la relation entre les vitesses de rotation des trois arbres rotatifs couplés au train d'engrenages épicycloidaux de la figure 1; 164.l6BISFR DOC 12 judlet 1949. - R/ la figure 5 est encore un autre graphique colinéaire montrant la relation entre les vitesses de rotation des trois arbres rotatifs couplés au train d'engrenages épicycloïdaux de la figure I; la figure 6 est une vue destinée à expliquer la zone disponible de la vitesse de rotation du moteur en fonction de la vitesse du véhicule hybride; la figure 7 est un ordinogramme montrant un sous-programme de traitement de contrôle de couple selon le mode de réalisation la figure 8 est un graphique montrant la relation entre le couple Te et la vitesse de rotation Ne du moteur; Io la figure 9 est un graphique montrant la relation entre le rendement c( et la vitesse de rotation Ne du moteur; la figure 10 est un ordinogramme du sous-programme de détermination du couple de consigne TI * selon le mode de réalisation; la figure 11 est une illustration schématique de la structure globale d'un
autre type de dispositif de sortie motrice qui est monté sur un véhicule hybride.
Dans ce qui suit et sur les dessins annexés, la présente invention va être
décrite plus en détail en termes d'un mode de réalisation.
(1) Structure du mode de réalisation Premièrement, la figure I montre la structure du dispositif de sortie motrice qui est monté sur un véhicule hybride selon le mode de réalisation. Un moteur à combustion interne 150 (appelé ci-après moteur 150) inclus dans le dispositif de sortie motrice est habituellement un moteur du type à essence à allumage commandé et fait tourner un vilebrequin 156. Le fonctionnement du moteur
est contrôlé par une unité EFIECU 170. Dans l'EFIECU 170, est prévu un micro-
ordinateur à une puce comportant une unité centrale de traitement CPU, une mémoire morte ROM, une mémoire vive RAM, etc. et le CPU exécute le contrôle d'injection de carburant du moteur 150 et/ou d'autres actions. Bien que non représentés sur la figure 1, plusieurs types de capteurs détectant l'état de fonctionnement du moteur 150
sont connectés à l'EFIECU 170 pour permettre le contrôle susmentionné.
Des moto générateurs électriques MGI et MG2 sont également prévus dans ce dispositif de sortie motrice. Les moto générateurs électriques MGI, MG2, sont respectivement des moto générateurs électriques synchrones pour générer et recevoir une puissance électrique et sont respectivement pourvus d'un rotor 132 et d'un stator 133 et d'un rotor 142 et d'un stator 143. Les rotors 132, 142, des moto générateurs électriques MGI1, MG2, comportent respectivement une pluralité d'aimants permanents sur leurs surfaces périphériques extérieures et un bobinage triphasé formant un champ magnétique tournant est bobiné sur la périphérie de chaque stator 133, 143, qui est fixé à un boîtier ou carcasse 119. Les enroulements de 16416BISFR DOC - 12.1iuilll 19). 9/ I0 bobinage triphasé autour des stators respectifs 133 et 143 sont respectivement
connectés à une batterie 194 par l'intermédiaire de circuits de contrôle 191 et 192.
Chaque circuit de contrôle 191, 192, est un inverseur à transistors qui comporte respectivement deux transistors comme éléments de commutation pour un ensemble de chaque phase du bobinage triphasé. Les circuits de contrôle 191 et 192 sont connectés à un dispositif de contrôle 190. Lorsque les transistors des circuits de contrôle 191, 192, sont commutés par le signal du dispositif de contrôle 190, un courant électrique s'écoule entre la batterie 194 et les moto générateurs électriques MGI, MG2 ou entre la batterie 194 et l'un des moto générateurs électriques MG1, l MG2. Les moto générateurs électriques MG1, MG2, peuvent fonctionner comme des moteurs qui tournent en recevant une puissance électrique de la batterie 194 (cet état de fonctionnement est appelé traction). Ils peuvent également fonctionner comme un générateur qui génère une puissance électrique aux bornes du bobinage triphasé et que charge la batterie 194 lorsque les rotors 132, 142, sont mis en rotation par un
1 * entraînement extérieur.
Les moto générateurs électriques MG1, MG2 et le moteur 150 sont connectés mécaniquement par l'intermédiaire d'un train d'engrenages épicycloïdaux 120. Le train d'engrenages épicycloiïdaux 120 comprend une zone d'engrenage planétaire 121 dénommée de façon abrégée "planétaire", une couronne dentée 122 et un porte-satellites 124 comportant une pluralité de pignons satellites 123. Dans le véhicule hybride de ce mode de réalisation, le vilebrequin 156 du moteur 150 est
couplé à un arbre de porte-satellites 127 par l'intermédiaire d'un amortisseur 130.
L'arbre de porte-satellites 127 est couplé au porte-satellites 124. L'amortisseur 130 absorbe une vibration de torsion qui apparaît sur le vilebrequin 156. Le rotor 132 du moto générateur électriquc MGI est couplé à un arbre de planétaire creux
125.
L'arbre de planétaire 125 est couplé au planétaire 121 disposé au niveau du cercle central du train d'engrenages épicycloïdaux 120. Le rotor 142 est couplé à un arbre de couronne dentée 126. L'arbre de couronne dentée 126 est couplé à la couronne dentée 122 et il est coaxial à l'arbre de support 127. La couronne dentée 122 tourne sur le cercle externe du train d'engrenages épicycloïdaux 120. Les pignons satellites 123 sont disposés entre le planétaire 121 et la couronne dentée 122 et tournent en se déplaçant le long de la circonférence externe du planétaire 121. Le porte-satellites supporte un ou plusieurs arbre(s) autour duquel tourne chaque satellite 123. La rotation de la couronne dentée 122 est transmise aux roues 116R et 116L par l'intermédiaire d'une chaîne de puissance 129, d'un mécanisme d'engrenages différentiels 114 et d'un arbre de roue 112. Les roues 116R et 116L sont couplées
chacune à un arbre de roue 112.
16416BISFR DOC- 12 lullet 1I99 - 0/ il 2780921 Pour expliquer le déplacement de base du véhicule hybride, les déplacements du train d'engrenages épicycloïdaux 120 sont décrits ci-après. Le train d'engrenages épicycloïdaux 120 a la caractéristique suivante. Après avoir déterminé les vitesses de rotation et les valeurs de couples (appelées ci-après "état de rotation") i de deux des arbres rotatifs parmi les trois arbres rotatifs comme mentionné ci-dessus, scul l'état de rotation dc l'arbre rotatif restant est déterminé. La relation de chaque état de rotation de chaque arbre rotatif peut être fourni par une expression mathématique qui est bien connue en mécanique. En même temps, elle peut être
représentée de façon géométrique sous la forme d'un graphique colinéaire.
o0 Un exemple du graphique colinéaire susmentionné est représenté sur la figure 2. La ligne verticale indique la vitesse de rotation N de chaque arbre rotatif. La ligne horizontale indique la relation du rapport d'engrenage de chaque engrenage en fonction de la distance entre eux. C'est-à-dire que l'axe de coordonnées S de l'arbre de planétaire 125 est situé à une extrémité et l'axe de coordonnées R de l'arbre de couronne dentée 126 est situé à l'autre extrémité. L'axe de coordonnées C de l'arbre de porte-satellites 127 est défini comme un arbre divisant intérieurement un segment de ligne formé par les arbres de coordonnées S, R, avec le rapport de 1:p o p représente le rapport entre le nombre de dents du planétaire 121 (Zs) et le nombre de dents de la couronne dentée 122 (Zr). Sur l'axe de coordonnées S, C, R, définit de cette manière, les vitesses de rotation Ns, Ne et Nr, des arbres d'cngrenages respectifs sont tracées. Le train d'engrenages épicycloïdaux 120 a une caractéristique telle que ces trois points traces sont sur une ligne droite. Cette ligne droite est appelée co- ligne opérationnelle. Si deux points sont fournis, la co-ligne opérationnelle est déterminée de manière unique. En conséquence, si les vitesses de rotation des deux arbres rotatifs sont fournies, la vitesse de rotation de l'arbre rotatif restant parmi les trois
arbres rotatifs est déterminée en utilisant la co-ligne opérationnelle.
Ensuite, le train d'engrenages épicycloïdaux 120 a également une caractéristique comme suit. Lorsqu'un couple appliqué à chaque arbre rotatif est remplacé par chaque force appliquée à la co-ligne opérationnelle, la co-ligne opérationnelle peut être traitée comme un corps rigide auquel est appliquée une force vectorielle. Comme exemple réel, un couple Te est applique à l'arbre porteur 127 du train d'engrenages épicycloidaux 120. Dans ce cas, la force correspondante déterminée pour le couple Te est appliquée à la co-ligne opérationnelle de bas en haut, verticalement. La direction forcée vers la co-ligne opérationnelle est déterminée en fonction de la direction du couple lTe. Comme pour le couple susmentionné Te, la force correspondante déterminée pour le couple Tr délivré en sortie par l'arbre de couronne dentée 126 est appliquée à la co-ligne opérationnelle de bas en haut, verticalement. Les couples Tes et Ter de la figure 2 sont constitués par la valeur 16436BISFR DOC - 12 juillet 1999 - Il/ divisée du couple Te sur la base de la formule de division des forces appliquées au corps rigide. En conséquence, Tes = {p/(l/p)}Te et Ter = {1/(l+p)}Te, En considérant l'état o les forces sont équilibrées sur la co-ligne opérationnelle sous la forme d'un corps rigide lorsque les forces susmentionnées sont appliquées, le couple Tml appliqué à l'arbre de planétaire 125 et le couple Tm2 applique à l'arbre de couronne dentée 126 sont déterminés. Le couple Tml est égal au couple Tes et le
couple Tm2 est égal à celui qui rétablit l'équilibre entre les couples Tr et Ter.
Le déplacement du train d'engrenagcs épicycloïdaux 120 a été expliqué ci-
dessus en utilisant le graphique colinéaire de la figure 2. Lc véhicule hybride de ce 0 mode de réalisation peut être contrôlé dans des états divers en se basant sur le travail
du train d'engrenages épicycloïdaux 120. Lorsque, par exemple, l'arbre de porte-
satellites 127 est mis en rotation par le moteur 150, l'arbre de planétaire 125 et l'arbre de couronne dentée 126 tournent, comme on le voit bien sur le graphique colinéaire de la figure 2. La puissance (de rotation) transmise à l'arbre de couronne dentée 126 est transmise aux roues 116R, 11 6L. La puissance (de rotation) transmise à l'arbre de planétaire 125 peut être régénérée en puissance électrique par le moto générateur électrique MG1. Si le moto générateur électrique MG2 est en cours de fonctionnement en moteur, la puissance du moto générateur électrique MG2 est également fournie aux roues 116R, 116L, par l'intermédiaire de l'arbre de couronne dentée 126. Lorsque le couple transmis à l'arbre de couronne dentée 126 par le moteur 150 est insuffisant, le couple provenant du fonctionnement du moto générateur électrique MG2 en moteur est complété. La puissance électrique stockée dans la batterie 194 et/ou générée par le moto générateur électrique MGI est fournie au moto générateur électrique MG2 pour le faire fonctionner en moteur. Le contrôle de l'état de fonctionnement des moto générateurs électriques MGI, MG2, fournit divers types d'états de rotation, dans lesquels les vitesses de rotation et les valeurs de couple de ces moto générateurs électriques peuvent être converties et fournies aux
arbres de roue 112.
Le véhicule hybride dc ce mode de réalisation peut être actionné pendant que le moteur 150 est arrêté. Dans l'état o le véhicule roule à une vitesse relativement lente juste après le démarrage du véhicule, le moto générateur électrique MGC2 est dans l'état de fonctionnement en moteur et une puissance est transmise à l'arbre de roue 112 pendant que le moteur thermique 150 ne fonctionne pas. Le
véhicule peut ainsi être actionné pendant que le moteur 150 est au ralenti.
Il faut remarquer que dans le véhicule hybride de ce mode de réalisation, la vitesse de rotation du moteur 150 est limitée en fonction de la vitesse du véhicule. La figure 6 montre une zone interdite et une zone disponible. En fonction de la vitesse de rotation du moteur 150, la zone disponible de la vitesse du véhicule est limitée 16436BISFR DOC - 12jIllet I99 - 1 2/ comme représenté sur la figure 6. Cette restriction est provoquée par les restrictions dues aux relations mécaniques fixant alors la vitesse de rotation de chaque zone d'engrenage du train d'engrenages épicycloïdaux 120. Lorsque le véhicule roule alors que le moteur thermique est arrêté, par exemple, le graphique colinéaire est représenté sur la figure 5 (le porte-satellites 124 est immobilisé et C est donc à zéro). Le rapport d'engrenage p mentionné ci-dessus est inférieur à I dans le train d'engrenages épicycloïdaux 120. Le planétaire 121 tourne alors plus rapidement que la couronne dentée 122. Si la vitesse de rotation de la couronne dentée 122 augmente, la vitesse de rotation du planétaire 121 peut être supérieure à la valeur l0 mécaniquement supportable par le rotor du moto générateur MG1. Par contre, lorsque le moteur thermique 150 tourne et que le véhicule hybride se déplace à la même vitesse élevée que mentionnée ci-dessus, la vitesse de rotation du planétaire
121 est considérablement réduite en fonction de la vitesse de rotation du moteur 150.
Ces restrictions sont représentées sur la figure 6 en fonction de la relation entre la vitesse de rotation du moteur et la vitesse du véhicule hybride, sur la base de la théorie des vitesses de rotation des composants des engrenages épicycloïdaux. Dans ces limites indiquées, le véhicule hybride de ce mode de réalisation peut être actionné alors que le moteur 150 est au ralenti ou à l'arrêt, et donc même si le moteur
ne délivre pas de puissance de sortie.
Tous les états de fonctionnement du dispositif de sortie motrice de ce mode de réalisation sont contrôlés par le dispositif de contrôle 190. Dans le dispositif de contrôle 190, qui est le même que l'EFIECU 170, il est prévu un micro-ordinateur à une seule puce et comportant un CPU, une ROM, une RAM, etc., et le dispositif de contrôle 190 est connecté à l'EFIECU 170. À la fois l'EFIECU 170 et le dispositif de contrôle 190 peuvent alors échanger divers types d'informations. Le dispositif de contrôle 190 peut contrôler indirectement le fonctionnement du moteur 150 en envoyant des informations sur les valeurs de couples dirigés et/ou sur la vitesse de
rotation dirigée qui sont nécessaires pour contrôler le moteur 150, à l'EFIECU 170.
En conséquence, le dispositif de contrôle 190 contrôle le fonctionnement de tous les systèmes du dispositif de sortie motrice. Pour obtenir ce contrôle, divers capteurs, tels qu'un capteur 144 destiné à mesurer la vitesse de rotation de l'arbre de roue 112, etc., sont prévus dans le dispositif de contrôle 190. Dans ce mode de réalisation, le capteur 144 destiné à détecter la vitesse de rotation de l'arbre de roue 112 se trouve sur l'arbre de couronne dentée 126 et ce capteur 144 joue en même temps un rôle de mesure de la vitesse de rotation du moto générateur électrique MG2, car l'arbre de couronne dentée 112 et l'arbre de roue 112 ne sont pas mécaniquement couplés ensemble. (2) Traitement due contrôle de couple 164t16HISFR DOC - 12.1uillet 199 O- 13/ Lc traitement du contrôle de couple de ce mode de réalisation va être expliqué ci- après. Le traitement du contrôle de couple signifie le traitement du contrôle de la puissance de l'arbre de roue 112, constitué du couple demandé et d'une vitesse de rotation, en contrôlant les moto générateurs électriques MGI, MG2 et le moteur 150. L'ordinogramme de traitement du couple de contrôle de cc mode de réalisation est représenté sur la figure 7. Ce sous-programme est exécuté de manière répétée à intervalles prédéterminés en temps partagé par le CPU situé dans le dispositif de contrôle 190 (ci-après, CPU signifie le seul CPU situé dans le dispositif
de contrôle 190).
Io Lorsque le sous-programme de traitement de contrôle de couple démarre, I'unité CPU détermine la vitesse de rotation de consigne Nd* et le couple de consigne Td* de l'arbre de roue 112 (étape SI 00). La vitesse de rotation de consigne de Nd* et le couple de consigne Td* sont déterminés sur la base de la vitesse instantanée du véhicule ou des degrés d'enfoncement de la pédale d'accélérateur ou etc. Le CPU lit
ces valeurs pendant ce traitement, bien que ceci ne soit pas illustré sur cette figure.
À l'étape suivante, le CPU détermine la puissance de moteur demandée Pc* du moteur 150 (étape SI 10). Cette puissance de moteur demandée Pe* est fournie en additionnant: la puissance d'actionnement, qui est le produit de la vitesse de rotation de consigne Nd* par le couple de consigne Td*; la puissance électrique fournie vers ou déchargée de la batterie 194; et la puissance électrique pour actionner les accessoires. Si par exemple, une puissance électrique supplémentaire doit être déchargée dc la batterie 194, la puissance de moteur demandée Pe* du moteur 150 est réduite de la valeur équivalente. Si des accessoires, par exemple un conditionneur d'air, doivent fonctionner, il est également nécessaire pour le moteur 150 de délivrer en sortie unc puissance électrique supplémentaire équivalente à la puissance électrique pour les dispositifs accessoires, s'ajoutant ainsi à la puissance de
propulsion du véhicule.
Après que la puissance de moteur demandée Pc* a été déterminée au cours de ces étapes, le CPU détermine le point de fonctionnement du moteur, c'est-à-dire la 0 vitesse de rotation de consigne Ne* et le couple de consigne Te*. Le point de fonctionnement du moteur 150 est fondamentalement choisi sur la carte de rendement illustrée sur la figure 9, de façon que le rendement de fonctionnement soit
le plus élevé possible.
La relation entre le point de fonctionnement et le rendement du moteur 150 est illustrée sur la figure 8. La ligne courbe B représente la limite de la vitesse de rotation Ne et du couple Te du moteur 150. Chaque ligne cl, a2, ctc. de la figure 8 représente la ligne sur laquelle le rendement du moteur 150 a la même valeur. Par exemple xl % indique la ligne à l'intérieur de laquelle le rendement n'est pas 14316BISFRDOC - 12 juilet 1999 14/ inférieur de plus de 1 % au rendement maximum et de même cc2 %, c3 % indiquent des lignes o le rendement n'est pas inférieur de plus de 2 % et respectivement de 3 % au rendement maximum. On voit que cl est plus grand que cx2, (x2 est plus grand que c3 et ainsi de suite (al > cc2, c2 > 03, a3 > (x4, etc.). Comme représenté sur la figure 8, le moteur 150 a pour caractéristique que le rendement de la zone limitée du point de fonctionnement est élevé et que le rendement du point de fonctionnement du moteur est inférieur lorsque le point de fonctionnement est situé
une zone plus éloignée de la zone limitée mentionnée ci-dessus.
Sur la figure 8, les lignes courbes en tirets CI-CI, C2-C2, C3-C3.
indiquent respectivement que la même puissance est délivrée en sortie par le moteur 150. Le point de fonctionnement du moteur 150 est choisi sur les lignes courbes, en fonction de la puissance demandée. Parmi les lignes courbes en tirets, C I -CI, C2-C2, C3-C3, dans cet ordre, la puissance demandée est inférieure. Lorsque la puissance demandée Pe* au moteur 150 se trouve sur la ligne courbe en tirets C1-CI, par exemple, le point de fonctionnement du moteur 150 est détermine sur le point AI o le rendement est le plus élevé. De la même manière, le point A2 est choisi sur la ligne C2-C2 et le point A3 est déterminé sur la ligne C3- C3. La relation entre le rendement x et la vitesse de rotation Ne du moteur 150 sur les lignes courbes en tirets Cl-Cl, C2-C2 et C3-C3, est illustrée sur la figure 9. Il faut remarquer sur la figure 9 que trois lignes seulement sont représentées, correspondant aux trois lignes en C de la figure 8, pour la commodité de l'explication. Mais ces lignes peuvent être tracées indéfiniment en fonction de la puissance demandée et les points de
fonctionnement, par exemple, AI, A2, etc., peuvent être sélectionnés indéfiniment.
La ligne courbe A de la figure 8 est dessinée en reliant les points sur lesquels le rendement est sensiblement le plus élevé. Cette courbe est alors dénommée courbe de fonctionnement. Lorsque la puissance demandée Pe* est nulle, le moteur 150 est arrêté ou est au ralenti. Cet état se produit lorsque le véhicule hybride n'est entrainé que par la puissance du moto générateur électrique MG2 ou lorsque le véhicule se déplace sur un trajet en descente (vers le bas). Le fait que le moteur 150 soit arrêté ou soit dans un état de ralenti est déterminé en se basant sur les divers états. Sur la base de la zone disponible expliquée ci-dessus sur la figure 6, le moteur 150 se trouve dans l'état de ralenti lorsque le véhicule est actionné à une vitesse relativement élevée. De plus, le
moteur 150 est contrôlé de manière à se trouver dans un état de ralenti lorsqu'il est déterminé qu'un réchauffement du moteur 150 est nécessaire.
En se basant sur le point de fonctionnement du moteur 150, qui est déterminé par le traitement de contrôle susmentionné, le CPU détermine la vitesse de rotation de consigne N I * et le couple de consigne T 1 * du moto générateur électrique 16436BISFR DOC 12.1ullet 1999- I- / MGI (étape S130). Commc la vitesse de rotation de consigne Ne* du moteur 150, qui est égale à la vitesse de rotation de l'arbre de porte-satellites 127 et la vitesse de rotation de consigne Nd* de l'arbre de roue 112 qui est égale à la vitesse de rotation de l'arbre de couronne dentée 126, ont déjà été déterminées, la vitesse de rotation de consigne NI * du moto générateur électrique MG1, qui est égale à celle de l'arbre de planétairc 125, peut-êtrc déterminée en utilisant le graphique colinéaire illustré sur la figure 2. En conséquence, à l'étape S130, la vitesse de rotation de consigne NIl* du moto générateur électrique MGI est déterminée par l'expression de calcul
proportionnel introduite par le graphique colinéaire de la figure 2.
Le couple de consigne TI* du moto générateur électrique MG1 est
fondamentalement déterminé par une commande intégrale proportionnelle.
Toutefois, dans ce mode de réalisation, le couple de consigne TI* est déterminé en considérant les autres états. L'ordinogramme du couple de consigne Tl* déterminant le sous-programme du moto générateur électrique MGI, est représenté sur la figure
10.
Dans ce sous-programme, on établit d'abord le couple de consigne Te* du moteur 150. (Etape S150). Ce couple de consigne Te* est la valeur qui a été déterminée à l'étape S120 de la figure 7. La vitesse de rotation Nd de l'arbre de roue 112 est ensuite lue (étape S152). Cette vitesse de rotation Ne peut être lue par le capteur de vitesse de rotation 144 illustré sur la figure 1. Dans ce mode de réalisation, le capteur 144 mesure la vitesse de rotation de l'arbre 126 de couronne dentée. En fait, la vitesse de rotation de l'arbre de roue 112 n'est pas la même que la vitesse de rotation de l'arbre de la couronne dentée 126, car des transmissions à engrenages sont disposées dans la transmission depuis l'arbre de couronne dentée 126 jusqu'à l'arbre de roue 112. Toutefois, la vitesse de rotation Nd de l'arbre de roue 112 est proportionnelle à la valeur mesurée par le capteur 144. Cette valeur peut
ensuite être traitée comme la vitesse de rotation Nd.
Le CPU détermine si la valeur absolue de la vitesse de rotation Nd est inférieure ou non à une valeur ac prédéterminée (étape SI 54). Avec ce traitement, on détermine si l'arbre de roue 112 est bloqué ou non. La valeur prédéterminée a est une valeur de critère pouvant déterminer si l'arbre de roue 112 est bloqué ou non. Cette valeur peut être déterminée en considérant le rapport d'engrenage des engrenages de la transmission. La valeur absolue de Nd est utilisée car elle peut être disponible, non
seulement pour la marche avant du véhicule mais également pour la marche arrière.
3i5 Comme illustré sur la figure 3, la zone dans laquelle la vibration de résonance du moteur se produit présente une certaine marge. En conséquence, il est souhaitable que la valeur prédéterminée a soit déterminée en fonction de la valeur de marge de la zone de vibration de résonance. Dans ce mode de réalisation, le cas o la valeur 16416HISFR DOC - 12juilll I'Y9 - 16/ absolue de la vitesse de rotation Nd est inférieure à la valeur prédéterminée c est appelé blocage de l'arbre de roue 112 par commodité d'explication. Même si l'arbre
de roue 112 tourne à une vitesse de rotation lente, l'état de blocage, tel que défini ci-
dessus, de l'arbre de roue 112, peut se produire en fonction de la valeur cx.
Lorsque la valeur absolue de la vitesse de rotation Nd est inférieure à la valeur prédéterminée., c'est-à-dire lorsque l'arbre de roue 112 est déterminé comme étant bloqué, le couple de consigne TI* du moto générateur électrique MG1 est détermine par la commande intégrale proportionnelle. Ceci est représenté par la commande PI sur la figure 10 (étape S160). La commande intégrale proportionnelle
ou commande PI, est utilisée dans le domaine de la technique de contrôle.
Généralement, dans une boucle d'asservissement à rétroaction dans un dispositif à contrôle automatique, une valeur de rétroaction est contrôlée pour atteindre une valeur de consigne en comparant la valeur de rétroaction et la valeur de consigne, et en considérant la valeur proportionnelle en fonction de la différence entre les deux
a 5 valeurs et la valeur entière des différences.
En se basant sur l'écart entre la vitesse de rotation instantanée du moto générateur électrique MG 1 et la vitesse de rotation de consigne susmentionnée NI *, le couple de consigne Tl* est déterminé. Lorsque la vitesse dc rotation instantanée du moto générateur électrique MGI est inférieure à la vitesse de rotation de consigne NI*, le couple de consigne T1* est déterminé comme étant une valeur positive. Au contraire, lorsque la vitesse de rotation instantanée est supérieure à la vitesse de rotation de consigne, le couple de consigne Tl* est déterminé comme étant une
valeur négative.
Lorsque la valeur absolue de la vitesse de rotation Nd est plus grande que la valeur prédéterminée x, c'est-à-dire lorsque l'arbre de rouc 112 est déterminé comme n'étant pas bloqué, le CPU détermine si le moteur 150 fonctionne ou non (étape S156) et si le moteur 150 est au ralenti ou non (étape S158). Lorsque le moteur 150 est déterminé comme étant arrêté ou au ralenti, le couple de consigne Tl* du moto générateur électrique MGI est déterminé comme étant nul (étape O S162). D'autrc part, lorsque le moteur 150 est déterminé comme n'étant pas arrêté et n'étant pas au ralenti, le couple de consigne T1 * du moto générateur électrique MG1 est déterminé par le contrôle PI (étape S 160). En conséquence, le couple de consigne T[1 * du moto générateur électrique MG I est déterminé une fois et le sous-programme
de détermination de couple de consigne T 1 * se termine et revient au sous-
programme de traitement de contrôle de couple.
En se basant sur le point de fonctionnement du moteur 150 et du moto générateur électrique MGI déterminés par le traitement mentionné cidessus, les points de fonctionnement du moto générateur électrique MG2, la vitesse de 1I4364 ISFRDOC - 12juilIc I')99 - 17/ fonctionnement de consigne N2* et le couple de consigne T2* sont déterminés (étape S200). La vitesse de rotation de consigne N2* du moto générateur électrique MG2 est déterminée en se basant sur le graphique colinéaire de la figure 2. La vitesse de rotation de consigne N2* est égale à la vitesse de rotation de consigne Nd* de l'arbre
i de couronne dentée 126. Le couple de consigne T2* est déterminé par le contrôle PI.
En fonction des points de fonctionnement déterminés par ce traitement, le CPU contrôle les fonctionnements respectifs des moto générateurs électriqucs MG1, MG2 et du moteur 150 (étape S210). Sur les moto générateurs électriques respectifs MGI, MG2, les tensions aux bornes des bobinages triphasés des moto générateurs électriques MGI, MG2 sont appliquées, en fonction de la vitesse de rotation de consigne déterminée et du couple de consigne déterminé et la commutation des transistors dans les circuits de contrôle 191, 192, sont exécutées sur la base des écarts entre les tensions susmentionnées et les tensions. Comme le procédé de contrôle des moteurs synchrones est bien connu de l'homme de l'art, les explications détaillées
1 seront omises dans cette description.
En ce qui concerne le moteur thermique 150, un procédé pour le contrôler à la suite du point de fonctionnement déterminé est également bien connu. Les explications seront ainsi omises. Comme le contrôle du moteur 150 est en fait exécuté par l'EFIECU 170, les informations nécessaires, c'est-à-dire le point de fonctionnement, sont envoyées par le dispositif de contrôle 190 à l'EFIECU 170 à
l'étape de traitement S210 du sous-programme de traitement de contrôle de couple.
En envoyant ces informations, le CPU du dispositif de contrôle 190 contrôle indirectement le fonctionnement du moteur 150. Il faut remarquer que lorsque le moteur 150 se trouve dans l'état de ralenti, la vitesse de rotation de l'état de ralenti est contrôlée pour être maintenue à une vitesse de rotation de ralenti prédéterminée en fonction de la température du moteur 150 dans une plage comprise entre 1000 et
1300 tours/min.
Dans le dispositif de sortie motrice expliqué ci-dessus, en commandant le couple de consigne Tl* pour qu'il soit égal à zéro lorsque le moteur 150 s'arrête ou est au repos, le phénomène par lequel le moto générateur électrique MGI parfois tourne ou, à d'autres moments, effectue une régénération, en fonction de la fluctuation de la vitesse de rotation du moto générateur électrique MGI provoquée par la fluctuation de la vitesse de rotation du moteur 150 ou par la vibration du dispositif de sortie motrice, peut être évité. De plus, le phénomène selon lequel l'état de fonctionnement du moteur 150 devient instable en raison de l'interaction entre le contrôle du moteur 150 et le contrôle du moto générateur électrique MG1, peut également être évité. De plus, le phénomène selon lequel la batterie 194 est surchargée ou excessivement déchargée par le fonctionnement du moto générateur 16436BISFR DOC- 12juillet 199 - 18/ électrique MGI1, peut être évité. Il faut remarquer que ces avantages peuvent être obtenus même si la détermination de l'étape 154 de la figure 10, c'est-à-dire le fait
que l'arbre de roue 1 12 soit bloqué ou non, est omise.
Dans ce mode de réalisation, comme représenté sur la figure 10, lorsque lI'arbre de roue 112 est bloqué, le couple du moto générateur électrique MGI est déterminé par le contrôle PI, même si le moteur 150 s'arrête ou est au ralenti (étape S160). Comme représenté sur la figure 3, par exemple, lorsque le véhicule est contrôlé par le moteur 150 au ralenti à la vitesse de rotation Ni, la relation entre les vitesses de rotation des trois arbres rotatifs est fournie par une co-ligne I0 opérationnelle en traits pleins. Lorsque la vitesse de rotation de l'arbre de couronne dentée 126 sc trouve être inférieure, c'est-à-dire par exemple, lorsque les roues sont bloquées, la co-ligne opérationnelle passe immédiatement à la ligne en tirets, comme représente sur la figure 3, si le couple du moto générateur électrique MGI est nul, car l'inertie du moto générateur électrique MGI est relativement grande et sa vitesse de rotation ne peut pas varier rapidement. Dans ces cas, l'état de fonctionnement du dispositif de sortie motrice devient instable, car la vitesse de rotation du moteur 150 entre dans une zone de résonance illustrée sur la figure 3. Dans le dispositif de sortie motrice de ce mode de réalisation, le moto générateur électrique MG1 est contrôlé de manière à délivrer en sortie le couple permettant au moteur 150 de conserver une même vitesse de rotation instantanée constante et le couple est déterminé sur la base du graphique colinéaire de la figure 3. La co-ligne opérationnelle passe ensuite à la ligne en traits mixtes et la vitesse de rotation du moteur 150 conservesensiblement la même valeur. En conséquence, le dispositif de sortie motrice peut fonctionner dans un état stable. De plus, même si la vitesse de rotation du moteur 150 entre dans la zone de résonance, clle sort rapidement et de façon progressive de la zone de résonance. Ces phénomènes de résonance se produisent également lorsque le moteur ne fonctionne pas. Sur la figure 4, la co-ligne opérationnelle en traits pleins montre un cas o la couronne dentée 126 tourne en sens inverse lorsque le moteur 150 ne fonctionne pas. Ceci signifie que le véhicule hybride recule. La ligne en tirets de la figure 4 illustre un cas o la vitesse de rotation de l'arbre de couronne dentée 126 devient nulle. Comme on le comprend d'après la figure 4, la vitesse de rotation
du moteur 150 pourrait entrer dans la zone de résonance car elle augmente.
De plus, d'autres cas tel que celui du moteur 150 qui tourne en sens inverse de son sens de rotation normal pourraient se produire. La coligne opérationnelle en traits pleins de la figure 5 montre que l'arbre de couronne dentée 126 tourne dans la direction normale alors que le moteur 150 ne fonctionne pas. Le cas o la vitesse de
rotation de l'arbre de couronne dentée 126 devient nulle dans l'état mentionné ci-
Ih436BISFR DOC 12 uillet 199 - 19/ dessus, est illustrée par la co- ligne opérationnelle en tirets de la figure 5. Comme représenté sur cette figure. la rotation du moteur 150 pourrait diminuer et commencer à s'inverser. Ce phénomène susmentionné peut se produire dans divers types de dispositifs de sortie motrice, non seulement le dispositif de sortie motrice de ce mode de réalisation, mais également dans des dispositifs de sortie motrice o un moteur et un arbre d'entraînement sont mécaniquement connectés et peuvent tourner avec une
certaine relation entre les deux vitesses de rotation.
Comme mentionne ci-dessus, dans le cas o l'arbre dc roue 112 se bloque lorsque le véhicule recule, le moteur étant arrêté (représenté sur la figure 4) ou lorsque le véhicule avance et que l'arbre de roue 112 est bloqué (représenté sur la figure 5), le phénomène selon lequel le moteur 150 entre dans la zone de résonance ou tourne en sens inverse peut être évité en délivrant en sortie le couple du moto générateur électrique MGI. En conséquence, dans un tel cas, lorsque le moteur 150 délivre en sortie un couple sensiblement nul, le dispositif de sortie motrice peut
1 5 réaliser un état de fonctionnement stable.
Dans le sous-programme de détermination de couple de consigne TI* de ce mode de réalisation, lorsque l'arbre de roue 112 est bloqué, un couple prédéterminé est délivré en sortie par le moto générateur électrique MG1 (étape S154, S160). Lorsque le blocage de l'arbre de roue 112 est libéré après avoir été bloqué pendant que le moteur est arrêté ou au ralenti, le couple de consigne Ti* du moto générateur électrique MGI est immédiatement déterminé comme étant nul, D'autre part, un tel procédé est possible lorsque le couple prédéterminé du moto générateur électrique MG1 continue à être délivré en sortie jusqu'à ce qu'il se soit écoulé une durée prédéterminée après le relâchement du blocage de l'arbre de roue 112. Juste après que le blocage soit libéré, il est fortement vraisemblable que l'état de blocage se produise de nouveau. Un état de fonctionnement plus stable est alors réalisé par le procédé mentionné ci-dessus o le couple du moto générateur électrique MGI continue à être délivré en sortie jusqu'à cc que la vitesse de rotation de l'arbre de roue 112 devienne suffisamment stable. Mais si la durée prédéterminée 0 est trop longue, un problème provoqué par le contrôle du moto générateur électrique MG1 peut se produire. La durée prédéterminée est alors décidée sur la base des résultats d'expériences ou d'autres éléments en considérant les possibilités de blocage répété de l'arbre de roue 112 et le problème provoqué par le contrôle du moto générateur électrique MGI1. Il faut remarquer qu'il n'est pas nécessaire que cette durée prédéterminée soit décidée sur la base du temps. Il peut être décidé, par exemple, sur la base du nombre d'étapes d'exécution du sous-programme de
traitement de contrôle de couple.
16436BISFR DOC - 12judllet 1'9) -20/ Dans ce mode de réalisation, la valeur prédéterminée o, c'est-à-dire le critère selon lequel l'arbre de roue 112 est bloqué ou non, est déterminée comme étant constante. Au contraire, la valeur prédéterminée cx peut être variable en fonction de la vitesse du véhicule. Comme illustré sur la figure 3, la détermination du fait que le moteur 150 entre dans la zone de résonance ou non lorsque l'arbre de roue
112 est bloqué, est effectuée en déterminant la vitesse de rotation du planétaire 121.
Si par exemple, la vitesse du véhicule est inférieure et que la vitesse de rotation du planétaire 121 est supérieure à l'état tel que représenté par la ligne en traits pleins de la co-ligne opérationnelle de la figure 3 et que l'arbre de roue 112 est bloqué, la l0 vitesse de rotation du moteur 150 devient inférieure, mais il est possible que le moteur 150 n'entre pas dans la zone de résonance. En conséquence, si une cartographie qui détermine la valeur prédéterminée ca en fonction de la vitesse du véhicule est fournie et si la valeur a est variable en fonction de la vitesse du véhicule, l'état de fonctionnement du véhicule hybride peut être contrôlé de manière
appropriée.
D'autres types de structures divers, à l'exception de la structure illustrée sur la figure 1, peuvent s'appliquer aux véhicules hybrides auxquels s'applique cette invention. Sur la figure 1, le moto générateur électrique MG2 est couplé à l'arbre de couronne dentée 126. Une structure dans laquelle le moto générateur électrique MG2 n'est pas couplé à l'arbre de la couronne dentée 126 est toutefois également appropriée. De plus, une structure dans laquelle le moto générateur électrique MG2 est couplé au vilebrequin 156 du moteur 150 peut également s'appliquer. Un tel exemple est représenté sur la figure 11. Sur cette figure, l'état de couplage du moto générateur électrique MG1, MG2 et du moteur 150 au train d'engrenages
épicycloïdaux 120 est différent de celui du mode de réalisation illustré sur la figure 1.
Du fait que le moto générateur électrique MGI est couplé au planétaire 121 du train d'engrenages épicycloidaux 120 et que le vilebrequin 156 du moteur 150 est couplé au porte-satellites 124. la structure de la figure 11 est la même que celle de la figure 1. Mais il existe une différence entre les deux structures mentionnées ci-dessus. Sur O la figure 11, le moto générateur électrique MG2 n'est pas couplé à la couronne dentée 122, mais il est couplé au vilebrequin 156 du moteur 150 par l'intermédiaire de l'amortisseur 130. Dans cette structure, comme représenté sur la figure 11, la vitesse de rotation du moteur 150 est également modifiée par les fluctuations de la vitesse de rotation de l'arbre de rouc 112. Cette invention peut également être appliquée à cette structure. Il faut remarquer que dans la structure illustrée sur la figure 11, la présente invention peut être appliquée à cette structure par un procédé de détermination du couple du moto générateur électrique MG2 par le même traitement que représenté 1643681ISFRDOC - 12judIela I o -21/ sur la figure 10 et de la même manière en utilisant un procédé de détermination du
couple du moto générateur électrique MG 1.
Bien que la présente invention ait été décrite en référence à ce qui est actuellement considéré comme étant les modes de réalisation préférés de celle-ci, il faut comprendre que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ou structures décrits. Au contraire, l'invention vise à couvrir diverses modifications et agencements équivalents. De plus, bien que les divers éléments de l'invention décrite soient représentés dans diverses combinaisons et configurations, qui sont des exemples, d'autres combinaisons et configurations, y compris un plus grand nombre, un moins grand nombre ou seulement un simple mode de réalisation, se trouvent également à l'intérieur de l'esprit et de la portée de l'invention. Le dispositif de sortie motrice selon les modes de réalisation est également, par exemple, applicable à des moyens de transport tels que des navires, des avions et même des motocycles et à
une diversité d'autres machines industrielles.
IM3416ISFR.DOC - 12.1ulle 19) - 22

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de sortie motrice comprenant un moteur à combustion interne (150) avec un arbre de sortie (156). un moto générateur électrique (MG1, MG2) pour genérer et recevoir une puissance électrique et pour faire tourner un arbre de rotation (125, 126), un arbrc d'entraînement (127) connecté mécaniquement à l'arbre de sortie (156) dudit moteur à combustion interne (150) et à l'arbre de rotation (125, 126) dudit moto générateur électrique (MGI. MG2) pour tourner à la même vitesse de rotation ou à une vitesse de rotation différente de celle de l'arbre de sortie (156); et une batterie (194) pour délivrer une puissance électrique audit moto générateur électrique (MGI1, MG2) et pour stocker une puissance électrique provenant dudit moto générateur électrique (MGI, MG2), dans lequel le dispositif de sortie motrice comporte: - un organe de détermination de couple (190) pour déterminer le couple de sortie dudit moteur à combustion interne (150) et pour asservir le couple de sortie à une puissance demandée, - un contrôleur de moto générateur électrique (190) qui contrôle par rétroaction ledit moto générateur électrique (MG1, MG2) de façon que la puissance de sortie dudit arbre d'entraînement (127) soit égale à la puissance demandée; et - un deuxième contrôleur dc moto générateur électrique (190) qui contrôle ledit moto générateur électrique (MG1, MG2) de façon que le couple de sortie dudit moto générateur électrique (MGI1, MG2) soit sensiblement nul lorsque le
couple de sortie dudit moteur à combustion interne (150) est sensiblement nul.
2. Dispositif dc sortie motrice selon la revendication 1, comprenant en outre un dispositif de détermination de prévention (190) qui détermine si un état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne (150) doit ou non être évité en se basant sur l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne (150), dudit moto générateur électrique (MGI, MG2) et dudit arbre d'entraînement (127), dans lequel le deuxième contrôleur de moto générateur électrique (190) contrôle ledit moto générateur électrique (MG I, MG2) de façon que le couple de sortie dudit moto générateur électrique (MG1. MG2) soit sensiblement nul lorsque le couple de sortie dudit moteur à combustion interne (150) est sensiblement nul et qu'il n'est pas
nécessaire d'éviter l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne (150).
3. Dispositif de sortie motrice selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de détermination de prévention (190) comporte des moyens de mesure de rotation destinés à mesurer la vitesse de rotation dudit arbre 16436BISFR DOC - 12 juilleI 1999)- 23/ d'entraînement (127) et des moyens de détermination de prévention destinés à déterminer si un état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne (150) doit être évité ou non, en se basant sur la vitesse de fonctionnement dudit moteur à
combustion interne (150).
4. Dispositif de sortie motrice selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de détermination de prévention (190) détermine l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne (150) à éviter jusqu'à ce qu'une durée prédéterminée se soit écoulée après que la vitesse de rotation dudit moteur à combustion interne (150) s'est écartée de la vitesse de rotation à éviter lorsque l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne (150) est déterminé comme
devant être évité.
5. Dispositif de sortie motrice selon la revendication 1, comprenant en outre un train d'engrenages épicycloïdaux (120) reliant mécaniquement ensemble l'arbre de sortie (156) dudit moteur à combustion interne (150), l'arbre de rotation (125, 126) dudit moto générateur électrique (MG1, MG2) et ledit arbre
d'entraînement (127).
6. Procédé de contrôle d'un dispositif de sortie motrice comprenant un moteur à combustion interne (150) avec un arbre de sortie (156): un moto générateur électrique (MG1, MG2) pour générer et recevoir une puissance électrique et pour faire tourner un arbre de rotation (125, 126); un arbre d'entraînement (127) mécaniquement connecté à l'arbre de sortie (156) dudit moteur à combustion interne (156) et à l'arbre de rotation (125, 126) dudit moto générateur électrique (MGI, MG2) pour tourner à la même vitesse de rotation ou à une vitesse de rotation différente de celle de l'arbre de sortie (156); et une batterie (194) pour délivrer une puissance électrique audit moto générateur électrique (MGI, MG2) et pour stocker la puissance électrique provenant dudit moto générateur électrique (MG 1, MG2), dans lequel le procédé comporte les étapes consistant: - à déterminer le couple de sortie dudit moteur à combustion interne (150) et à asservir le couple de sortie à une puissance requise (Pe*); - à contrôler par rétroaction ledit moto générateur électrique (MG1, MG2), de façon que la puissance de sortie dudit arbre d'entraînement (127) soit égale à la puissance requise (Pe*); et - à contrôler ledit moto générateur électrique (MG I, MG2) de façon que le couple de sortie dudit moto générateur électrique (MGI, MG2) soit sensiblement 164216BISFR DOC 12 luIlel 1999 - 24/ nul lorsque le couple de sortie dudit moteur à combustion interne (150) est
sensiblement nul.
7. Procéde de contrôle d'un dispositif de sortie motrice selon la revendication 6. comprenant en outre les étapes consistant: - à détecter ou mesurer un paramètre indiquant l'état de fonctionnement dudit dispositif de sortie motrice; - à déterminer si un état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne (150) doit ou non être évité sur la base dudit paramètre; l o - à contrôler ledit moto générateur électrique (MG 1, MG2) de façon que le couple de sortie dudit moto générateur électrique (MGI, MG2) soit sensiblement nul lorsque le couple de sortie dudit moteur à combustion interne (150) est sensiblement nul et qu'il ne soit pas nécessaire d'éviter un état de fonctionnement
dudit moteur à combustion interne (150).
8. Véhicule hybride avec au moins un arbre de roue (1 12) actionné par un dispositif de sortie motrice comprenant un moteur à combustion interne (150) avec un arbre de sortie (156); un moto générateur électrique (MGI, MG2) pour générer et recevoir une puissance électrique et pour faire tourner un arbre de rotation (125, 126); un arbre d'entraînement (127) connecté audit arbre de roue (112) et mécaniquement connecté à l'arbre de sortie dudit moteur à combustion interne (150) et à l'arbre de rotation (125, 126) dudit moto générateur électrique (MG 1, MG2) pour tourner à la même vitesse de rotation ou à une vitesse de rotation différente de celle de l'arbre de sortie (156); une batterie (194) pour délivrer une puissance électrique audit moto générateur électrique (MGI, MG2) et stocker une puissance électrique provenant dudit moto générateur électrique (MGI, MG2), dans lequel le véhicule hybride comporte: - un organe de détermination de couple (190) pour déterminer le couple de sortie dudit moteur à combustion interne (150) et pour asservir le couple de sortie à une puissance demandée (Pe*); - un contrôleur de moto générateur électrique (190) qui contrôle par rétroaction ledit moto générateur électrique (MGI, MG2) de façon que la puissance de sortie dudit arbre d'entraînement (127) soit égale à la puissance demandée: - un organe de détermination de blocage (190) qui détermine si ledit arbre de roue (112) est bloqué ou non; et - un deuxième contrôleur de moto générateur électrique (190) qui contrôle ledit moto générateur électrique (MGI, MG2) de façon que le couple de 16436BISFR.DOC - 12.uille 1999 - 25/ sortie dudit moto générateur électrique (MGI, MG2) soit sensiblement nul lorsque le
couple de sortie dudit moteur à combustion interne (150) est sensiblement nul.
9. Véhicule hybride avec au moins un arbre de roue (112) actionné par un dispositif de sortie motrice selon la revendication 8, comprenant en outre un organe de détermination de prévention (190) qui détermine si un état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne (150) doit être évité ou non sur la base de l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne (150), dudit moto générateur électrique (MG 1, MG2) et dudit arbre d'entraînement (127), dans lequel le deuxième contrôleur de moto générateur électrique (190) contrôle ledit moto générateur électrique (MG1, MG2) de façon que le couple de sortie dudit moto générateur électrique (MGl, MG2) soit sensiblement nul lorsque le couple de sortie dudit moteur à combustion interne (150) est sensiblement nul et qu'il ne soit pas nécessaire
d'éviter l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne (1 50).
lt436BISFR DOC - 12julillet I'99 - 26/
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