FR2855107A1 - Procede et dispositif de commande d'un groupe motopropulseur en mode rampage en couple avec des controles mecanique et electrique separes - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de commande d'un groupe motopropulseur de véhicule comportant un moteur thermique couplé directement aux roues du véhicule et une transmission infiniment variable à variateur électrique. Le procédé de l'invention consiste :• dans une première étape, en régulant le couple aux roues, à produire un signal de commande mécanique (u0) représentatif de caractéristiques mécaniques estimées ; puis• dans une seconde étape à calculer les couples (Te1# ; Te2#) des première et seconde machines électriques sur la base dudit signal de commande mécanique (u0) et à produire un signal de commande énergétique (uw) régulant le niveau d'énergie ;en exploitant uniquement une mesure du niveau de charge de l'élément tampon d'énergie électrique (Ucapa) et des mesures de régime (ωe1, ωe2) et (Te1, Te2) de couple fournies par les machines électriques (Me1 11, Me2 12).

Description

Procédé et dispositif de commande d'un groupe motopropulseur
en mode rampage en couple avec des contrôles mécanique et électrique séparés.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de 5 commande d'un groupe motopropulseur en mode rampage en couple avec des contrôles mécanique et électrique séparés. Le système concerné est un véhicule équipé d'un moteur thermique et d'une transmission infiniment variable fonctionnant en mode " rampage en couple ".
En mode " rampage en couple ", le conducteur ne fournit pas une intention sur la commande du moteur thermique.
Particulièrement dans le cas d'un véhicule classique, il n'appuie pas sur la pédale d'accélérateur, mais sur la pédale de frein. Le système concerné a pour particularité de ne pas comporter de coupleur, 15 c'est-à- dire qu'une puissance mécanique est toujours échangée entre les roues du véhicule et le groupe motopropulseur.
Particulièrement, un tel système ne comporte pas d'embrayage ni de convertisseur, entre le moteur thermique et les roues motrices du véhicule.
La transmission infiniment variable utilisée dans le système de l'invention est constituée: - de deux machines électriques électriquement reliées par un élément tampon d'énergie et fonctionnant en variateur électrique; - d'une chaîne cinématique disposant de quatre arbres d'entrée/sortie respectivement connectés au moteur thermique, aux roues et aux machines électriques.
Des actionneurs permettent de contrôler l'état de fonctionnement essentiellement du moteur thermique et des deux 30 machines électriques. Ces actionneurs doivent recevoir des signaux de pilotage produits par un superviseur, par exemple implémenté sur un ordinateur de bord.
Dans de précédentes demandes de brevet, le demandeur a déjà défini des architectures permettant de tirer le meilleur parti de ce genre de transmission infiniment variable. Le demandeur cite particulièrement la demande de brevet FR-A-2.818.346 déposée le 5 18 décembre 2000 qui concerne une transmission infiniment variable à dérivation de puissance comportant deux machines électriques montées en série sur une première voie et un accès à l'arbre du moteur thermique sur une seconde voie et avec deux étages de réduction et la demande de brevet FR-A-2.823.156 10 déposée le 06 avril 2001 qui concerne une transmission infiniment variable à dérivation de puissance à deux modes de fonctionnement, la transmission présentant deux voies de dérivation de la puissance mécanique dont l'une des voies comporte deux étages de réduction montés en parallèle et activés selon le mode de fonctionnement 15 choisi.
Dans une demande de brevet français FR-A-2.824.377, déposée le 04 mai 2001 au nom du présent demandeur, on a proposé un procédé de synthèse d'une loi de commande des actionneurs précités qui assure sa robustesse aux perturbations des 20 commandes, aux bruits des mesures, aux erreurs de modélisation, aux saturations des actionneurs et aux commutations des régulateurs qui sont intégrés dans le réseau électrique de bord. La loi de commande envisagée vise aussi à assurer le respect des limitations des organes pour assurer l'asservissement des 25 consignes de commande sur ces limitations.
Cette commande permet de respecter des spécifications de performance et de présenter des propriétés de robustesse aux perturbations et bruits de mesures, tout en assurant une régulation correcte de l'élément tampon d'énergie.
Dans le procédé de synthèse d'une loi de commande des organes d'une transmission infiniment variable défini dans cette demande de brevet, la loi de synthèse est implantée dans une unité centrale électronique de type superviseur à trois niveaux de commande. La loi de synthèse est délivrée au calculateur de contrôle qui pilote le moteur thermique et les machines électriques de la transmission.
Le procédé défini dans cette précédente demande de brevet FR-A-2.824.377 consiste à: - modéliser le comportement dynamique du groupe motopropulseur du véhicule selon un modèle dynamique linéaire invariant dans le temps, recevant en entrée des signaux de consigne des actionneurs du groupe motopropulseur qui assurent 10 une consigne de couple sur chacune des machines électriques et du moteur thermique, et des signaux d'état du véhicule comprenant le couple et le régime du moteur thermique, ainsi que le régime des roues du véhicule, pour délivrer le couple de transmission aux roues, ainsi que le couple et le régime du moteur thermique; corriger le modèle dynamique linéaire du groupe motopropulseur par Introduction des incertitudes de dynamique du moteur thermique et des machines électriques et des incertitudes paramétriques sur la résistance à l'avancement et sur la masse du véhicule; - calculer par la méthode de minimisation d'une norme H infini, d'un régulateur robuste en performances qui stabilise tous les systèmes décrits par ledit modèle avec incertitudes.
Dans une demande de brevet français No. 01.16915 déposée le 27 décembre 2001 au nom du présent demandeur, une 25 architecture à trois couches pour un superviseur de groupe motopropulseur a été définie qui permet de rendre le superviseur peu dépendant du type de moteur thermique, des caractéristiques de la transmission infiniment variable et des caractéristiques, tant du comportement routier du véhicule, que du style de conduite du 30 conducteur.
Dans une première couche IVC, le superviseur comporte un premier moyen pour interpréter la volonté du conducteur, tout en tenant compte de l'environnement de conduite du véhicule.
Dans une seconde couche OPF, le superviseur comporte un second moyen qui coopère avec le premier moyen pour déterminer, indépendamment du type de moteur thermique, le point optimal de fonctionnement du groupe motopropulseur pour appliquer une 5 consigne déterminée en fonction de l'interprétation de la volonté du conducteur.
Dans une troisième couche COS, le superviseur comporte un troisième moyen qui coopère avec le second moyen pour déterminer les signaux de commande des actionneurs d'un groupe 10 motopropulseur avec une transmission infiniment variable du type décrit plus haut.
C'est un objet de la présente invention de permettre, au niveau de la troisième couche COS du superviseur, de calculer la commande des deux actionneurs disponibles pour les deux 15 machines électriques permettant de réaliser le point de fonctionnement requis par les couches supérieures de supervision dans le mode " rampage en couple ".
En effet, I'invention concerne un procédé de commande d'un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique couplé 20 directement aux roues du véhicule et une transmission infiniment variable à variateur électrique incluant deux machines électriques, selon lequel le véhicule peut être entraîné par le groupe motopropulseur, freiné par celui-ci, découplé de celui-ci ou maintenu à l'arrêt. Elle n'interpose aucun coupleur séparatif entre le 25 moteur thermique et les roues du véhicule.
Le procédé est du genre qui consiste, dans un mode d'entraînement spécifique du véhicule par le groupe motopropulseur, dans une première étape, en régulant le couple aux roues, à 30 produire un signal de commande mécanique représentatif de caractéristiques mécaniques estimées; puis * dans une seconde étape à calculer les couples des première et seconde machines électriques sur la base dudit signal de commande mécanique et à produire un signal de commande énergétique régulant le niveau d'énergie; en exploitant uniquement une mesure du niveau de charge de l'élément tampon d'énergie électrique et des mesures de régime et de couple fournies par les machines électriques.
Selon un aspect de l'invention, le mode d'entraînement spécifique permet d'annuler le couple fourni par le groupe motopropulseur en dissipant l'énergie fournie par le moteur thermique.
Selon un aspect de l'invention, la première étape du procédé comporte les étapes suivantes: - détermination du couple à la roue et des régimes de machines électriques du variateur, - obtention d'une valeur intermédiaire par régulation du couple à 15 la roue déterminé en fonction d'une valeur de consigne, et - découplage de la valeur intermédiaire en signal de commande mécanique.
Selon un aspect de l'invention, la seconde étape du procédé comporte les étapes suivantes: - calcul d'un signal de commande énergétique sur la base de la mesure de la tension de l'élément tampon d'énergie du variateur électrique; - détermination des couples des première et seconde machines électriques du variateur et de leurs facteurs de correction sur 25 la base de la mesure des couples et des signaux de commande des machines électriques lors d'une période précédente; - découplage énergétique du signal de commande énergétique et du signal de commande mécanique produit lors de ladite 30 première étape sur la base des régimes déterminés et des facteurs de correction des deux machines électriques du variateur.
Selon un aspect de l'invention, dans la première étape, l'étape de détermination exploite le signal de commande énergétique calculé lors de ladite seconde étape dans une période précédente, et l'étape de découplage des signaux intermédiaires exploite des valeurs déterminées de: - régimes des machines électriques, - couple appliqué sur le vilebrequin du moteur thermique, - signal de commande mécanique corrigé lors de l'étape de découplage énergétique à ladite seconde étape dans une période 10 précédente, - facteurs de correction des couples appliqués sur les rotors des machines électriques, - facteurs de correction des couples appliqués sur le vilebrequin et sur les roues.
Selon un aspect de l'invention, l'étape de découplage énergétique de ladite seconde étape comporte: - une étape de calcul de valeurs des couples électromagnétiques après estimation des perturbations sur la base des signaux de commande mécanique et énergétique; - une étape de détermination de nouvelles estimations des couples électromagnétiques et/ou des signaux de commande mécanique ou énergétique en fonction d'intervalles de valeurs permises pour chacune des estimations de couples électromagnétiques lors de l'estimation précédente; - une étape, le cas échéant d'inversion des estimations des couples électromagnétiques pour produire de nouvelles estimations des signaux de commande mécanique et énergétique et, de calcul de valeurs de consignes des couples électromagnétiques sur la base des estimations des perturbations des couples 30 électromagnétiques et des signaux de commande mécanique et énergétique.
L'invention concerne aussi un dispositif de commande des actionneurs d'un groupe motopropulseur avec une transmission infiniment variable en mode " rampage en couple " pour mettre en oeuvre le procédé défini ci-dessus. Le dispositif est du genre comportant: - un premier contrôleur pour interpréter la volonté du conducteur, - un second contrôleur pour déterminer un point de fonctionnement optimal du moteur thermique sur la base de l'interprétation de la volonté du conducteur, et - un troisième contrôleur pour produire des signaux de consigne des actionneurs du groupe motopropulseur sur la base du point 10 de fonctionnement optimal, qui se caractérise en ce que le troisième contrôleur comporte - une unité de contrôle mécanique pour produire un signal de commande mécanique représentatif du respect des objectifs mécaniques; - une unité de contrôle énergétique pour produire des consignes de couple des machines électriques du variateur électrique de la transmission infiniment variable.
La solution proposée par l'invention permet de réaliser une commande du groupe motopropulseur GMP pour atteindre 20 simultanément l'ensemble des objectifs requis, à savoir produire une valeur déterminée de couple aux roues et de niveau d'énergie de l'élément tampon d'énergie. La solution proposée a pour particularité de s'appliquer à un groupe motopropulseur GMP dépourvu de coupleurs entre le moteur thermique et la transmission, 25 comme un embrayage ou un convertisseur.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 est une vue schématique représentant les 30 éléments principaux d'un véhicule dans lequel sont implémentés le procédé et le dispositif de l'invention; - la figure 2 est un organigramme du procédé de l'invention - les figures 3 à 6 sont des vues schématiques représentant des blocs fonctionnels du dispositif de l'invention.
Dans la suite du texte, les notations suivantes ont la signification suivante: - Le terme a ou Aa désigne une estimation de la variable a; - Le terme a* ou le terme a désigne une consigne optimisée de la variable a Le terme a# ou le terme a# désigne une consigne calculée de la variable a; - Le terme a ou le terme a' désigne la variation temporelle de la variable a; - Dans les figures, les lignes épaisses désignent des signaux de type vecteur; - Dans les équations, I'expression " A. B " désigne le produit 15 matriciel des matrices ou vecteurs A et B; - La variable Ts désigne le temps d'échantillonnage de la commande; A la Figure 1, on a représenté un schéma bloc d'un véhicule équipé d'un groupe motopropulseur (GMP). Le groupe 20 motopropulseur GMP est constitué d'un moteur thermique (ICE) 4 commandé en couple et d'une transmission infiniment variable (IVT) 5. Cette transmission est constituée d'une chaîne cinématique 13 comportant quatre voies d'échange de puissance mécanique et d'un variateur électrique 21. Le variateur électrique 21 est lui-même 25 constitué de deux machines électriques Me1, 11 et Me2, 12 commandées en couple et liées électriquement par un élément tampon d'énergie 10. Bien que l'élément de stockage d'énergie 10 du mode de réalisation décrit soit un condensateur, le procédé de commande est également applicable au cas d'une transmission 30 infiniment variable avec un stockage d'énergie de technologie différente telle qu'une batterie ou un super condensateur.
Chaque machine électrique Me1, 11 ou Me2, 12 peut travailler dans les quatre quadrants de caractéristique (c0e, Te), OU autrement dit - comme moteur, mode dans lequel la machine électrique tire de 5 l'énergie électrique sur l'élément tampon d'énergie 10 et délivre de la puissance mécanique par un arbre 17 ou 18 sur la chaîne cinématique à quatre voies, ou - comme générateur, mode dans lequel la machine électrique prélève de la puissance mécanique sur la chaîne cinématique 10 13 et recycle de l'énergie électrique vers l'élément tampon d'énergie 10.
La chaîne cinématique 13 comporte quatre arbres d'échange de puissance mécanique qui sont: - Un arbre 15 pour échanger de la puissance mécanique avec le 15 vilebrequin du moteur thermique 4 qui peut travailler en moteur ou en frein moteur; - Un arbre 16 pour échanger de la puissance mécanique avec les roues 6 du véhicule; - Des arbres 17 et 18 pour échanger de la puissance mécanique 20 avec les rotors des deux machines électriques 11 et 12.
Le moteur thermique 4 est contrôlé en couple par un contrôleur 3 et les machines électriques 11 et 12 sont respectivement contrôlées par un contrôleur 19 et par un contrôleur 20. La chaîne cinématique 13 de la transmission IVT 5 comporte 25 ainsi qu'il est connu des coupleurs comme des embrayages et des freins qui sont commandés par un contrôleur de mode de transmission qui n'est ni décrit ni représenté dans la présente demande mais qui est défini dans les précédentes demandes de brevet précitées du demandeur.
Le mode de fonctionnement du groupe motopropulseur GMP concerné par la présente invention est un mode appelé mode " rampage en couple " au cours duquel le moteur thermique fournit un couple de ralenti à la transmission. Au cours de ce mode, le seul objectif mécanique poursuivi par le procédé de l'invention est la régulation du couple aux roues. L'objectif énergétique poursuivi par le procédé de l'invention est la régulation de la tension du condensateur.
Dans la suite de la description, on exploitera les grandeurs désignées par les notations: À el régime de la première machine électrique 11, . e2: régime de la seconde machine électrique 12, Tde: couple de perturbation appliqué sur le couple fourni par la 10 première machine électrique Me 1 1, Tde2: couple de perturbation appliqué sur le couple fourni par la seconde machine électrique Me2 12, Te#: consigne de couple pour la première machine électrique Me, 15. Te2# consigne de couple pour la seconde machine électrique Me2 coio: régime du moteur thermique ice 4, Tice: couple du moteur thermique ice appliqué sur le vilebrequin 8, Tdice: couple de perturbation appliqué sur le vilebrequin du moteur 20 thermique 4, Tce#: consigne de couple pour le moteur thermique 4, To: couple appliqué aux roues par le groupe motopropulseur GMP, * Tdwh: couple de perturbation appliqué sur le couple aux roues, W: niveau d'énergie du condensateur, (p(Tei, Te2, Q)el, (0e2) : cette fonction scalaire est définie par la puissance échangée par le condensateur 10 avec les machines électriques, ainsi que l'ensemble des pertes du variateur électrique comprenant les deux machines électriques Me, et Me2 et leur condensateur de stockage, 30. PdW: puissance de perturbation appliquée sur la dynamique du condensateur. 1 1
Les variables décrivant l'état du système sont divisées en deux listes unidimensionnelles ou vecteurs Xl et X2, ici représentées sous leur forme vectorielle transposée Xl = [We1, coel, Tice, Tdwh, Tdice, Tdel, Tde2] (8) X2 = [W, PdW] (9) Le vecteur d'état X1 comporte * des valeurs de régime du variateur électrique * des valeurs de couple moteur thermique; * des valeurs de perturbation des signaux de couple. 10 Le vecteur d'état X2 comporte: * au moins une valeur décrivant l'état énergétique de l'élément tampon d'énergie dans le variateur de vitesses; * au moins une valeur de perturbation de cet état énergétique.
Le dispositif de commande 2 de l'invention reçoit en entrée un 15 vecteur V de trois groupes de paramètres d'état du variateur électrique 21 qui sont: - l'état de puissance électrique (Tel, COel) de la machine électrique Me 1 1 par une ligne 22 issue du contrôleur 19; - l'état de puissance électrique (Te2, (0e2) de la machine électrique 20 Me2 12 par une ligne 23 issue du contrôleur 20; - l'état de charge électrique (Ucapa) de l'élément tampon d'énergie 10.
En réponse, et en appliquant le procédé de l'invention, le dispositif de commande 2 retourne des signaux de contrôle émis par 25 des lignes 8 et 9 à destination des contrôleurs du variateur électrique 21 qui permet d'atteindre l'objectif de régulation de couple à la roue To.
Dans un mode préféré de réalisation, le signal de contrôle émis par des lignes 8 et 9 est une paire de signaux de commande 30 de couple Tel# et Te2# respectivement transmis à des entrées convenables des contrôleurs 19 et 20 des machines électriques Mei 1 1 et Me2 12.
Le procédé de l'invention est basé sur la structure de commande multivariable à trois consignes présentée dans la demande de brevet FR 01.16915 déposé au nom du présent demandeur. L'objet de la présente invention est de construire la 5 couche intermédiaire de commande (COS) dans le mode " rampage en couple " au cours duquel le moteur thermique n'est pas commandé par les deux couches supérieures, mais travaille en régime de ralenti sans être découplé de la transmission infiniment variable. Dans cette situation, le véhicule se déplace à une faible 10 vitesse et le système de freinage peut être activé. La cible mécanique est alors un couple à la roue qui réduit la vitesse du véhicule.
Le superviseur ou contrôleur IVC fournit à l'entrée du contrôleur de troisième couche COS une consigne de couple aux 15 roues. On dispose par ailleurs d'une consigne de tension du condensateur qui sert le plus souvent d'élément tampon d'énergie pour le variateur électrique. A partir de ces deux consignes et des mesures disponibles décrivant l'environnement du véhicule, comme la vitesse du véhicule ou la pente dans laquelle il est engagé, le 20 contrôleur COS génère les consignes de couple pour les deux principaux actionneurs du GMP, à savoir les deux machines électriques (Me1 et Me2) dans le mode " rampage en couple " concerné par l'invention.
A la figure 2, on a représenté la séquence des opérations 25 principales effectuées par le procédé de commande de l'invention.
Après une opération de début de commande lors d'une étape SO au cours de laquelle le dispositif de commande de l'invention est configuré puis initialisé, et ultérieurement uniquement initialisé sauf lors d'opérations de maintenance, le contrôle passe à une étape Sl 30 au cours de laquelle un signal de commande mécanique u0 est calculé sur la base d'un vecteur de mesure Z. Selon une caractéristique de l'invention, le vecteur de mesure Z est composé de la mesure des couples fournis par les deux machines électriques Tel, Te2, de leurs régimes coel, c)e2 ainsi que de la tension Ucapa aux bornes de l'élément de stockage d'énergie.
Préférentiellement, cependant, la valeur de tension Ucapa aux bornes de l'élément tampon d'énergie électrique n'est pas exploitée 5 lors de l'étape S1. L'étape S1 se caractérise par le fait que seul l'objectif de régulation mécanique est pris en compte et aucune commande en découle pour le moteur thermique qui est alors indirectement commandé par un contrôleur de ralenti.
Dans la première étape, le procédé de l'invention consiste à 10 produire un signal intermédiaire de commande u0. Pour effectuer cette étape de contrôle mécanique, le procédé de l'invention consiste à tenir compte des estimations des couples des machines électriques du variateur, ainsi que de la valeur précédente du signal de commande mécanique estimée au pas précédent de calcul ainsi 15 que d'un signal de commande énergétique uw.
Puis, dans une seconde étape S2, le procédé de l'invention consiste à produire un signal de commande énergétique uw, une correction du signal de commande mécanique uo(n), des estimations des couples des machines électriques du variateur ATel et ATe2 ainsi 20 que des signaux de consigne des couples des machines électriques Tel# et Te2# qui seront réellement appliqués aux contrôleurs 14 et 15. Pour effectuer cette étape de contrôle énergétique, le procédé de l'invention consiste à tenir compte, en plus des signaux de mesure des grandeurs mesurées dans le vecteur Z (Figure 1) des 25 capteurs du système, du signal intermédiaire de commande u0, calculé lors de l'étape de contrôle mécanique précédente.
Lors d'une étape S3, on réalise un test de fin de boucle pour déterminer si le contrôle de l'invention se termine lorsqu'une décision de fin de mode d'entraînement en mode " rampage en 30 couple " a été prise.
Si le test est " OUI ", une étape de Fin S5 est exécutée pour relâcher le contrôle.
Si le test S3 est " NON ", le contrôle reste dans la boucle et une nouvelle mise à jour (étape S4) du vecteur de mesure Z = (Tel, Te2, oel, coe2, Ucapa) est effectuée et le contrôle reprend le début de la boucle à l'étapeS1.
Dans un mode préféré de réalisation, l'étape S1 est subdivisée en trois étapes successives qui sont: - une étape Sll au cours de laquelle on acquiert les estimations du couple de sortie du groupe motopropulseur ATo et des régimes des deux machines électriques soit A^oel et 10 Acoe2; - une étape S12 de production d'une valeur (v2) qui est obtenue en appliquant une fonction de régulation prédéterminée, qui peut être réalisée à l'aide des fonctions de régulation disponibles dans l'état de la technique selon une relation de la 15 forme: (v2) = Regul(To*), qui dépend de la valeur mesurée du couple de sortie To; - une étape S13 de production d'une valeur (u0) qui est obtenue en appliquant une fonction de découplage prédéterminée, qui peut être réalisée à l'aide des fonctions de découplage 20 disponibles dans l'état de la technique selon une relation de la forme: (u0) = Découplage (v2) qui dépend de la valeur v2 calculée à l'étape S12.
Dans un mode préféré de réalisation, l'étape S2 est subdivisée en trois étapes successives qui sont: - une étape S21 de production d'un signal intermédiaire de commande énergétique uw sur la base d'une fonction prédéterminée f() enregistrée ou programmée au préalable et qui dépend de la tension mesurée aux bornes de l'élément tampon d'énergie selon une relation de la forme uw = 30 f(Ucapa); - une étape S22 au cours de laquelle un vecteur d'estimation des couples positifs ou négatifs présents sur les arbres de rotation des deux machines électriques ainsi qu'une estimation de leurs perturbations est déterminée sur la base d'une fonction prédéterminée g() enregistrée ou programmée au préalable et qui dépend des consignes et des valeurs mesurées de couples des machines électriques selon une 5 relation de la forme (^Tel, ATe2, ATdel, ATde2) = g(Tel#, Te2#, Tel, Te2); - une étape S23 au cours de laquelle un vecteur de valeurs de consigne des couples des machines électriques du variateur est calculé sur la base d'une fonction prédéterminée 10 Découplage_Energ() enregistrée ou programmée au préalable qui réalise la fonction connue de l'homme de métier de découplage mais qui l'exécute seulement dans l'objectif de régulation énergétique à la différence de la fonction Découplage() de l'étape S13, et qui dépend du signal de 15 commande énergétique uw calculé lors de l'étape S21, du signal de commande mécanique u0, calculé lors de l'étape précédente S13, et des estimations des régimes et des perturbations de couples des deux machines électriques du variateur selon une relation de la forme: (Tel#, Te2#) = 20 Decouplage_Energ(uw, uO, Aceel, Acoe2, ATdel, ATde2).
Le contrôleur de troisième niveau, partie du dispositif de commande 2 (voir figure 1) et qui est représenté à la figure 3, comporte: - une unité de contrôle mécanique 100 25 - une unité de contrôle énergétique 101.
L'unité de contrôle mécanique 100 comporte cinq portes d'entrée qui sont respectivement: - une porte b qui reçoit une valeur indicatrice du couple moteur optimal To*; - une porte c connectée qui reçoit la mesure des vitesses de rotation des machines électriques coel et C e2; - une porte d connectée à l'unité de contrôle énergétique 101 pour recevoir le signal de commande énergétique uw, - une porte e connectée à l'unité de contrôle énergétique 101 pour recevoir une valeur précédente du signal de commande mécanique u0(n); - une porte f connectée à l'unité de contrôle énergétique 101 5 pour recevoir les estimations des couples des machines électriques ATe, et ATe2.
L'unité de contrôle mécanique 100 comporte deux portes de sortie qui sont respectivement: - une porte S2 pour fournir le signal de commande mécanique 10 u0 à destination de l'unité de contrôle énergétique 101; une porte S3 qui fournit les estimations des régimes des deux machines électriques Aoeel et Acoe2 à destination de l'unité de contrôle énergétique 101.
L'unité de contrôle énergétique 101 comporte quatre portes 15 d'entrée qui sont respectivement: - une porte a connectée à la sortie S2 de l'unité de contrôle mécanique 100; - une porte b qui reçoit la mesure des couples des machines électriques Tel et Te2; - une porte c connectée à la sortie S3 de l'unité de contrôle mécanique 100 pour recevoir la mesure des estimations des régimes des machines électriques AOel et A()e2; - une porte d quireçoit la mesure de la tension aux bornes de l'élément tampon d'énergie du variateur électrique de la 25 transmission.
L'unité de contrôle énergétique 101 comporte quatre portes de sortie qui sont respectivement: - une porte SI qui fournit les consignes de couple des machines électriques Tel# et Te2#; - une porte S2 connectée à la porte d'entrée d de l'unité de contrôle mécanique 100 qui lui fournit le signal de commande énergétique uw; - une porte S3 connectée à la porte d'entrée e de l'unité de contrôle mécanique 100 pour lui fournir une correction du signal de commande mécanique u0; - une porte S4 connectée à la porte d'entrée f de l'unité de 5 contrôle mécanique 100 pour lui fournir une estimation des valeurs de couple des machines électriques ATe, et ATe2.
A la Figure 4, on a représenté un mode particulier de réalisation des principales unités composant l'unité de contrôle mécanique 100 du contrôleur 2 (Figure 1) de troisième niveau COS 10 qui sont: - une unité de détermination 36 des variables décrivant l'état du système, - une unité de régulation 34, et - une unité de découplage 35.
Le paramétrage de ces unités repose sur un modèle de comportement du véhicule, de conception suffisamment simple pour être directement exploitable, et suffisamment complexe pour traduire l'ensemble des phénomènes physiques pertinents. Son choix a été conduit sur la base de nombreuses déterminations 20 théoriques d'une part et d'essais pratiques permettant d'atteindre les objectifs précités, tels que décrits à l'aide des figures 1 et 2.
L'unité de régulation 34 comporte deux portes d'entrée: - Une porte d'entrée c recevant un signal représentatif de la valeur optimale de couple aux roues To*; - Une porte d'entrée d recevant un signal représentatif d'une estimation de la valeur de couple aux roues ATo.
L'unité de régulation 34 comporte une porte de sortie S2 de signal de commande intermédiaire v2.
L'unité de découplage 35 comporte trois portes d'entrée - Une porte d'entrée b recevant le signal de commande intermédiaire v2 issu de la sortie S2 de l'unité de régulation 34; - Une porte d'entrée c recevant la correction du signal de commande mécanique uO(n); - une porte d'entrée e recevant un signal d'estimation d'un vecteur de contrôle Xf.
L'unité de découplage 35 comporte une porte de sortie S1 qui fournit un signal de commande mécanique uO.
Un mode particulier de réalisation de l'unité de découplage 35 a été représenté à la figure 5 qui sera décrite plus loin.
L'unité de détermination 36 de l'estimation AXf a pour rôle de construire le signal d'estimation AXf contenant les principales variables décrivant l'état du système.
L'unité de détermination 36 comporte deux portes d'entrée - Une porte d'entrée d recevant un vecteur caractérisant l'état électrique des machines électriques (Oe1, ce2, Tel, Te2; - Une porte d'entrée e recevant un signal de commande énergétique Uw.
L'unité de détermination 36 comporte trois portes de sortie qui sont: Une porte de sortie S1 qui produit un signal d'estimation sous forme d'un vecteur AXf transmis à la porte d'entrée e de l'unité de découplage 35; Une porte de sortie S4 qui produit une estimation du couple à la roue ATo, transmis à la porte d'entrée d de l'unité de régulation 34; - Une porte de sortie S3 qui produit des valeurs d'estimation des régimes des machines électriques.
A la figure 5, on a représenté un mode particulier de réalisation d'un circuit permettant de réaliser le calcul du signal de commande mécanique uO.
Le circuit 35 de découplage de la commande mécanique comporte un premier circuit 110 qui exécute l'opération d'inversion 30 du modèle par dérivations successives. Le circuit 110 reçoit trois paramètres d'entrée qui sont respectivement: - le signal de commande intermédiaire v2 I'estimation AXf du vecteur Xf; - la valeur antérieure du signal de commande mécanique uO(n).
Le circuit 110 produit de la manière qui a été rappelée cidessus le signal intermédiaire de commande ul qui est fourni à 5 lI'entrée d'un circuit intégrateur discret 111 pour produire le signal de commande mécanique uO.
À la figure 6, on a représenté un mode particulier de réalisation d'une unité de contrôle énergétique 101 telle qu'elle est représentée à la figure 3.
Le procédé de l'invention, ainsi qu'il a été défini ci-dessus, comporte une étape de calcul d'un signal de commande énergétique uw qui s'exécute en trois étapes successives.
Dans une première étape, une unité de calcul énergétique 120 produit une première estimation du signal de commande énergétique 15 uw sur la base de la tension mesurée aux bornes de l'élément tampon d'énergie Ucapa.
Dans une seconde étape 121, on estime les couples Tel et Te2 des machines électriques et leurs perturbations.
Dans une troisième étape 122, qui doit être réalisée après 20 I'exécution des première et seconde étapes 120 et 121, le procédé de l'invention consiste à réaliser un découplage énergétique. Le découplage énergétique est effectué par un algorithme particulier, sur la base de la première estimation du signal de commande énergétique uw produite lors de l'étape 120, des estimations des 25 perturbations ATdel et ATde2 des couples des machines électriques, des estimations des vitesses de rotation des machines électriques et du signal de commande mécanique. L'opération de découplage énergétique produit en sortie: - un signal de commande mécanique corrigé uO 30 - un signal de commande énergétique uw; - des consignes de couple des machines électriques Tel#, Te2#.
L'unité de découplage énergétique 122 comporte un moyen pour produire un vecteur de commande des couples des machines électriques tout en assurant l'absence de perturbation du contrôle énergétique par le contrôle mécanique. Ce moyen d'isolement des contrôles mécanique et énergétique est réalisé par une unité de calcul de la relation: Te# = AA. u - ^Tde dans laquelle: Te# est un vecteur qui rassemble les deux consignes de couple des machines électriques représenté par I[ ; AA est une matrice carrée qui est représentée par: _ el _)e2 2 2 We21 + 0),2 Q matrice dans laquelle Q est un paramètre de _- )e2 Oel 2 2 L tel + 0)e2 réglage obtenue par essais sur véhicule u est un vecteur qui rassemble les deux signaux de consigne mécanique et énergétique représenté par: [uw] LUo Tde est un vecteur qui rassemble les deux estimations des 15 variations de couple des machines électriques, représenté par Td, ]

Claims (6)

REVENDICATIONS
1 - Procédé de commande d'un groupe motopropulseur de véhicule comportant un moteur thermique couplé directement aux roues du véhicule et une transmission infiniment variable à variateur 5 électrique incluant deux machines électriques, selon lequel le véhicule peut être entraîné par le groupe motopropulseur, freiné par celui-ci, découplé de celui-ci ou maintenu à l'arrêt, caractérisé en ce qu'il consiste, dans un mode d'entraînement spécifique du véhicule par le groupe motopropulseur, * dans une première étape, en régulant le couple aux roues, à produire un signal de commande mécanique (u0) représentatif de caractéristiques mécaniques estimées; puis * dans une seconde étape à calculer les couples (Tel#; Te2#) des première et seconde machines électriques sur la base dudit 15 signal de commande mécanique (u0) et à produire un signal de commande énergétique (uw) régulant le niveau d'énergie en exploitant uniquement une mesure du niveau de charge de l'élément tampon d'énergie électrique (Ucapa) et des mesures de régime (coe, Oee2) et (Tel, Te2) de couple fournies par les machines 20 électriques (Me 11l, Me2 12).
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mode d'entraînement spécifique permet d'annuler le couple fourni par le groupe motopropulseur en dissipant l'énergie fournie par le moteur thermique.
3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première étape du procédé comporte les étapes suivantes - détermination du couple à la roue (To) et des régimes de machines électriques du variateur (21), - obtention d'une valeur intermédiaire (v2) par régulation du 30 couple à la roue déterminé en fonction d'une valeur de consigne, et découplage de la valeur intermédiaire (v2) en signal de commande mécanique (uO).
4 - Procédé de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la seconde étape du procédé comporte les étapes suivantes: - calcul d'un signal de commande énergétique (uw) sur la base 5 de la mesure de la tension de l'élément tampon d'énergie du variateur électrique (21); détermination des couples (ATel; ATe2) des première et seconde machines électriques du variateur (21) et de leurs facteurs de correction (ATdel, ATde2) sur la base de la 10 mesure des couples et des signaux de commande (Tel#, Te2#) des machines électriques lors d'une période précédente; découplage énergétique du signal de commande énergétique (uw) et du signal de commande mécanique (uO) produit lors de 15 ladite première étape sur la base des régimes déterminés et des facteurs de correction des deux machines électriques du variateur (21).
- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans la première étape, l'étape de détermination exploite le signal 20 de commande énergétique (uw) calculée lors de ladite seconde étape dans une période précédente, et l'étape de découplage des signaux intermédiaires exploite des valeurs déterminées de: - régimes (Oel, Cfe2) des machines électriques (Mei, 11; Me2, 12), - couple appliqué (Tjce) sur le vilebrequin du moteur thermique (4), - signal de commande mécanique (uo(n)) corrigé lors de l'étape de découplage énergétique à ladite seconde étape dans une période précédente, - facteurs de correction des couples appliqués sur les rotors des machines électriques, - facteurs de correction des couples appliqués sur le vilebrequin et sur les roues.
6 - Dispositif de commande des actionneurs d'un groupe motopropulseur avec une transmission infiniment variable en mode "rampage en couple " pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes, le dispositif étant du genre comportant: - un premier contrôleur (20) pour interpréter la volonté du conducteur, - un second contrôleur (22) pour déterminer un point de fonctionnement optimal du moteur thermique, et - un troisième contrôleur (25) pour produire des signaux de commande des actionneurs du groupe motopropulseur, caractérisé en ce que le troisième contrôleur (25) comporte - une unité de contrôle mécanique (100) pour produire un signal de commande mécanique (u0) représentatif de caractéristiques 15 mécaniques; - une unité de contrôle énergétique (101) connectée à l'unité de contrôle mécanique pour produire des consignes de couple des machines électriques du variateur électrique de la transmission infiniment variable.
7 - Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de découplage (35) de l'unité de contrôle mécanique (100) comporte: - un module (110) de découplage non linéaire recevant au moins l'un des signaux suivants: - des valeurs estimées (AXf) d'état du groupe motopropulseur, - la valeur d'un signal de commande intermédiaire (v2) obtenue par régulation sur la base d'un point de consigne du couple aux roues (To*) et d'estimation de ladite valeur de consigne; - une valeur calculée d'un signal de commande mécanique 30 (uO(n)) lors d'une étape précédente lors de l'établissement d'un signal de commande énergétique; ledit module (110) produisant un signal intermédiaire (ul) dérivé de commande mécanique; - un module (111) appliquant au signal dérivé (ul) une intégration discrète pour produire une valeur de signal de commande mécanique (uO).
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