FR2902048A1 - Systeme et procede de commande des efforts appliques aux trains avant et arriere d'un vehicule automobile hybride a quatre roues motrices - Google Patents

Systeme et procede de commande des efforts appliques aux trains avant et arriere d'un vehicule automobile hybride a quatre roues motrices Download PDF

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Abstract

L'invention porte sur un système de commande des efforts appliqués aux trains avant (6) et arrière (7) d'un véhicule automobile (1) hybride à quatre roues motrices (2, 3, 4, 5), le train avant (6) étant entraîné par un moteur thermique (8) et le train arrière (7) par une machine électrique (9) alimentée en énergie électrique par un élément de stockage d'énergie électrique lorsqu'elle fonctionne en moteur, et étant apte à fournir de l'énergie électrique à l'élément de stockage lorsqu'elle fonctionne en générateur. Le système comprend des moyens de commande (13) aptes à commander les efforts appliqués au train arrière du véhicule, lesdits moyens de commande (13) étant adaptés pour limiter les efforts appliqués au train arrière (7) à une valeur de limitation prédéterminée (fsat) lorsque le résultat d'un test est positif. Ledit test vérifie si l'effort longitudinal (Fxav) appliqué au train avant (6) est compris entre deux valeurs prédéterminées (seuil1, seuil2) et si l'effort longitudinal (Fxar) appliqué au train arrière (7) est négatif ou nul.

Description

1 Système et procédé de commande des efforts appliqués aux trains avant et
arrière d'un véhicule automobile hybride à quatre roues motrices La présente invention porte sur un système et un procédé de commande des efforts appliqués aux trains avant et arrière d'un véhicule automobile hybride à quatre roues motrices, et plus particulièrement un véhicule dont le train avant est entraîné par un moteur thermique et le train arrière par un moteur électrique alimenté par un élément de stockage d'énergie électrique. Il existe des systèmes de commande des efforts appliqués aux trains avant et arrière de véhicules automobiles hybrides à quatre roues motrices. Un véhicule automobile hybride à quatre roues motrices est par exemple décrit, de manière générale, dans le document FR 2 799 417 (TOYOTA). De tels véhicules comprennent généralement un dispositif de contrôle de répartition des efforts ou des couples sur les quatre roues motrices en fonction de la situation de conduite. En effet, dans diverses situations de conduite, telle une prise de virage ou une manoeuvre d'évitement, la répartition des efforts sur les quatre roues du véhicule est modifiée de manière à optimiser la stabilité du véhicule en le maintenant dans sa trajectoire de manière à respecter la volonté du conducteur exprimée notamment par la position des pédales d'accélérateur et de frein ainsi que par l'angle de rotation du volant. De tels systèmes utilisent une limitation des efforts appliqués au train arrière telle que des efforts longitudinaux sur le train arrière ne sont pas autorisés tant qu'il n'y en a pas, ou quasiment pas, sur le train avant. En d'autres termes, de tels systèmes ne permettent pas, d'effectuer une récupération d'énergie sur le train arrière s'il n'y a pas, ou quasiment pas, d'effort longitudinal appliqué sur le train avant Aussi, un but de l'invention est d'autoriser une récupération d'énergie sur le train arrière même s'il n'y a pas, ou quasiment pas, d'effort longitudinal appliqué sur le train avant. Ainsi, selon un aspect de l'invention, il est proposé un système de commande des efforts appliqués aux trains avant et arrière d'un véhicule automobile hybride à quatre roues motrices, le train avant étant entraîné par un moteur thermique et le train arrière par une machine électrique alimentée en énergie électrique par un élément de stockage d'énergie électrique lorsqu'elle fonctionne en moteur, et étant apte à fournir de l'énergie électrique à l'élément de stockage lorsqu'elle fonctionne en générateur. Le système comprend des moyens de commande aptes à commander les efforts appliqués au train arrière du véhicule, et adaptés pour limiter les efforts appliqués au train arrière à une valeur de limitation prédéterminée lorsque le résultat d'un test est positif. Ledit test vérifie si l'effort longitudinal appliqué au train avant est compris entre deux valeurs prédéterminées et si l'effort longitudinal appliqué au train arrière est négatif ou nul.
Un effort longitudinal appliqué à un train est dit positif s'il est exercé dans le sens de déplacement du véhicule, et négatif s'il est exercé dans le sens inverse du déplacement du véhicule. Un tel système permet d'autoriser des efforts longitudinaux sur le train arrière, même s'il n'y en a pas sur le train avant, ce qui permet une récupération d'énergie sur le train arrière même s'il n'y a pas, ou quasiment pas, d'effort longitudinal appliqué sur le train avant. Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de commande sont également adaptés, lorsque le résultat dudit test est négatif, pour commander l'application des efforts au train arrière de sorte que la
3 valeur absolue d'un potentiel d'adhérence du train avant est supérieure ou égale à la valeur absolue d'un potentiel d'adhérence du train arrière. Le potentiel d'adhérence du train avant est égal au rapport de l'effort longitudinal et de l'effort vertical appliqués au train avant, et le potentiel d'adhérence du train arrière est égal au rapport de l'effort longitudinal et de l'effort vertical appliqués au train arrière. Les efforts longitudinaux et verticaux ont un signe, positif lorsqu'ils sont appliqués respectivement dans le sens de déplacement du véhicule et vers le haut, et négatif sinon.
Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de commande comprennent des premiers moyens de calcul de ladite valeur de limitation prédéterminée en fonction de paramètres dépendant de la situation de conduite et de l'environnement du véhicule. Ainsi, par exemple, en virage, la valeur de limitation est diminuée pour assurer plus de sécurité. En effet, en virage l'effort de contact du pneumatique est réparti en un effort latéral et un effort longitudinal, et il n'est pas possible de garder un même effort longitudinal en virage sous peine d'une instabilité latérale. Par exemple, lesdits paramètres comprennent la position angulaire du volant, et/ou de la vitesse de lacet du véhicule, et/ou des vitesses angulaires de rotation des roues du véhicule, et/ou d'un paramètre représentatif de l'adhérence de la surface de roulage du véhicule. Selon un mode de réalisation, l'élément de stockage est une batterie d'accumulateurs électriques. Selon un mode de réalisation, les moyens de commande comprennent des deuxièmes moyens de calcul des potentiels d'adhérence des trains avant et arrière respectivement à partir de l'effort longitudinal et l'effort vertical appliqués au train avant, et à
4 partir de l'effort longitudinal et l'effort vertical appliqués au train arrière. Selon un mode de réalisation, les moyens de commande comprennent, en outre, des moyens de comparaison des potentiels d'adhérence des trains avant et arrière calculés par les deuxièmes moyens de calcul. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé de commande des efforts appliqués aux trains avant et arrière d'un véhicule automobile hybride à quatre roues motrices dont le train avant est entraîné par un moteur thermique et le train arrière par un une machine électrique alimentée en énergie électrique par un élément de stockage d'énergie électrique lorsqu'elle fonctionne en moteur, et étant apte à fournir de l'énergie électrique à l'élément de stockage lorsqu'elle fonctionne en générateur. On limite les efforts appliqués au train arrière à une valeur de limitation prédéterminée lorsque le résultat d'un test est positif, ledit test vérifiant si l'effort longitudinal appliqué au train avant est compris entre deux valeurs prédéterminées et si l'effort longitudinal appliqué au train arrière est négatif ou nul.
Selon un mode de mise en oeuvre, lorsque le résultat dudit test est négatif, on applique des efforts au train arrière de sorte que la valeur absolue d'un potentiel d'adhérence du train avant est supérieure ou égale à la valeur absolue d'un potentiel d'adhérence du train arrière. Le potentiel d'adhérence du train avant est égal au rapport de l'effort longitudinal et de l'effort vertical appliqués au train avant, et le potentiel d'adhérence du train arrière est égal au rapport de l'effort longitudinal et de l'effort vertical appliqués au train arrière. Selon un mode de mise en oeuvre, ladite valeur de limitation prédéterminée est une fonction de paramètres dépendant de la situation de conduite et de l'environnement du véhicule. Par exemple, lesdits paramètres comprennent la position 5 angulaire du volant, et/ou de la vitesse de lacet du véhicule, et/ou des vitesses angulaires de rotation des roues du véhicule, et/ou d'un paramètre représentatif de l'adhérence de la surface de roulage du véhicule. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, de quelques exemples nullement limitatifs, et faisant référence aux dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 représente un mode de réalisation d'un système selon un aspect de l'invention ; et -la figure 2 illustre un procédé selon un aspect de l'invention. Sur la figure 1, est représenté un véhicule automobile hybride 1 à quatre roues motrices 2, 3, 4 et 5. Le train avant, référencé de manière générale 6, comprend la roue avant gauche 2 et la roue avant droite 3. Le train arrière, référencé de manière générale 7, comprend la roue arrière gauche 4 et la roue arrière droite 5. Un moteur thermique 8 entraîne en rotation le train avant 6, et un moteur électrique 9 entraîne en rotation le train arrière 7. La machine électrique 9 est alimentée par une batterie d'accumulateurs électriques 10 par l'intermédiaire d'un élément conducteur 11. Lors d'un fonctionnement en mode de régénération ou de récupération d'énergie, la machine électrique 9 fonctionnant en générateur, peut fournir de l'énergie électrique à la batterie d'accumulateurs électriques 10 par l'intermédiaire de l'élément conducteur 11. En effet, l'application d'un effort longitudinal négatif sur la machine électrique 9 fonctionnant en générateur permet de récupérer de l'énergie cinétique sous forme d'énergie électrique dans la batterie d'accumulateurs électriques 10, lors de phases de freinages. De même, lors d'une phase de régénération, l'effort longitudinal appliqué sur le train avant est suffisant pour faire avancer le véhicule 1 malgré l'effort de traînée (freinage) appliqué sur le train arrière par l'intermédiaire de la machine électrique 9 fonctionnant en générateur servant à recharger la batterie d'accumulateurs électriques 10. Une unité de commande électronique 12 permettant de commander de nombreux dispositifs embarqués à bord du véhicule 1, est connectée à de nombreux éléments du véhicule 1, et reçoit de nombreuses informations par l'intermédiaire de capteurs, non représentés sur la figure 1. L'unité de commande électronique 12 comprend un module de commande 13 pour commander les efforts appliqués au train arrière 7 du véhicule 1. Le module de commande 13 comprend un premier module de calcul 14 d'une limitation ou saturation prédéterminée en fonction d'une position angulaire a du volant, et/ou de la vitesse de lacet Ijr. du véhicule 1, et/ou des vitesses angulaires w2, (03, (04, (05 des roues 2, 3, 4, 5 du véhicule 1, et/ou d'un paramètre représentatif de l'adhérence de la surface de roulage du véhicule 1. Tous ces paramètres sont mesurés par des capteurs non représentés sur la figure 1.
En variante, ces paramètres peuvent être estimés par des estimateurs. Le module de commande 13 comprend, en outre, un deuxième module de calcul 15 des potentiels d'adhérence ar des trains avant 6 et arrière 7, respectivement à partir de l'effort longitudinal Fxav et de l'effort vertical Fza, appliqués au train avant 6, et à partir de l'effort longitudinal Fxar et de l'effort vertical Fzar appliqués au train arrière 7 du véhicule 1. Le deuxième module de calcul 15 utilise les formules suivantes : ar = Ces différents efforts appliqués sont estimés par des estimateurs embarqués à bord du véhicule, et non représentés sur la figure 1, à partir des couples estimés respectivement par le moteur thermique et le moteur électrique. En outre, le module de commande 13 comprend un module de comparaison 16 connecté au premier module de calcul 14 et au deuxième module de calcul 15, respectivement par des connexions 17 et 18.
De surcroît, le module de commande 13 comprend un module 21 de détermination d'un effort longitudinal total Fxiotarr à partir de valeurs de paramètres comprenant notamment la vitesse de rotation du moteur, et la position de la pédale d'accélération. Le module de commande 13 est connecté au moteur électrique 9 25 par une connexion 22, et l'unité de commande électronique 12 est connectée au moteur thermique 8 par une connexion 23.
8 Les efforts longitudinaux Fxa,, et Fxar appliqués sur les trains avant 6 et arrière 7 peuvent, par exemple, être obtenus par mesure de capteurs, ou par estimation par estimateur, ainsi que les efforts verticaux FZa, et FZar appliqués sur les trains avant et arrière du véhicule 1. Par exemple, les efforts longitudinaux Fxa,, et Fxar peuvent être estimés respectivement à partir du couple exercé par le moteur thermique et du rapport de boîte pour l'effort longitudinal avant, et à partir du couple exercé par le moteur électrique et du rapprot de réduction associé. Par exemple, les efforts verticaux Fzav et Fzar peuvent être estimés à partir de mesures par des capteurs d'accélération latérale et d'accélération longitudinale, ou à partir des estimations des efforts longitudinaux Fxa,, et Fxar limités selon l'invention.
Tel qu'illustré sur la figure 2, le procédé débute par une étape de tests 30 durant laquelle le module de commande 13 teste si l'effort longitudinal Fxa,, appliqué au train avant 6 est compris entre deux seuils prédéterminés, seuil1 et seuil2, et l'effort longitudinal Fxar appliqué au train arrière 7 est négatif ou nul. Les seuils prédéterminés seuil1 et seuil2 sont respectivement négatif et positif, pour définir un intervalle de valeurs autour de zéro pour l'effort longitudinal Fxav appliqué au train avant 6. Si les conditions de l'étape de test 30 sont réalisées, alors le module de commande 13 limite les efforts appliqués au train arrière 7 à une fonction de saturation prédéterminée fsat calculée par le premier module de calcul 14, lors d'une étape 31. Si les conditions de l'étape de test 30 ne sont pas réalisées, le module de commande 13 commande l'application des efforts au train arrière 7, de sorte que la valeur absolue du potentiel d'adhérence a,,
9 du train avant 6 soit toujours supérieur ou égale à la valeur absolue du potentiel d'adhérence ar du train arrière 7, lors d'une étape 32. Le calcul des potentiels d'adhérence av et ar des trains avant 6 et arrière 7 sont effectués par le deuxième module de calcul 15, et leur comparaison est effectuée par le module de comparaison 16. L'application de la limitation est telle que : F < + F = F Fconducteur xav xar xtotal xtotal Un tel système permet de gérer la saturation de couple ou d'effort sur le train arrière d'un véhicule automobile, en fonction de la situation de conduite

Claims (11)

REVENDICATIONS
1. Système de commande des efforts appliqués aux trains avant (6) et arrière (7) d'un véhicule automobile (1) hybride à quatre roues motrices (2, 3, 4, 5), le train avant (6) étant entraîné par un moteur thermique (8) et le train arrière (7) par une machine électrique (9) alimentée en énergie électrique par un élément de stockage d'énergie électrique lorsqu'elle fonctionne en moteur, et étant apte à fournir de l'énergie électrique à l'élément de stockage lorsqu'elle fonctionne en générateur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande (13) aptes à commander les efforts appliqués au train arrière du véhicule, lesdits moyens de commande (13) étant adaptés pour limiter les efforts appliqués au train arrière (7) à une valeur de limitation prédéterminée (fsat) lorsque le résultat d'un test est positif, ledit test vérifiant si l'effort longitudinal (Fxav,) appliqué au train avant (6) est compris entre deux valeurs prédéterminées (seuils, seuil2) et si l'effort longitudinal (Fxar) appliqué au train arrière (7) est négatif ou nul.
2. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de commande sont également adaptés, lorsque le résultat dudit test est négatif, pour commander l'application des efforts au train arrière (7) de sorte que la valeur absolue d'un potentiel d'adhérence (pa,,) du train avant (6) est supérieure ou égale à la valeur absolue d'un potentiel d'adhérence (par) du train arrière (7), le potentiel d'adhérence (pav) du train avant (6) étant égal au rapport de l'effort longitudinal (Fxav) et de l'effort vertical (Fza,) appliqués au train avant (6), et le potentiel d'adhérence (pav,) du train arrière (7) étant égal au rapport de l'effort longitudinal (Fxar) et de l'effort vertical (Fzar) appliqués au train arrière.
3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens de commande (13) comprennent des premiers moyens de calcul (14) de ladite valeur de limitation prédéterminée (fsat) en fonction de paramètres dépendant de la situation de conduite et de l'environnement du véhicule.
4. Système selon la revendication 3, dans lequel lesdits paramètres comprennent la position angulaire du volant (a), et/ou de la vitesse de lacet (r) du véhicule (1), et/ou des vitesses angulaires (w2, w3, w4, w5) de rotation des roues (2, 3, 4,
5) du véhicule (1), et/ou d'un paramètre ( ) représentatif de l'adhérence de la surface de roulage du véhicule (1). 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'élément de stockage est une batterie d'accumulateurs électriques (10).
6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de commande (13) comprennent des deuxièmes moyens de calcul (15) des potentiels d'adhérence ( a,,, ar) des trains avant (6) et arrière (7) respectivement à partir de l'effort longitudinal (Fxav) et l'effort vertical (Fzay) appliqués au train avant (6), et à partir de l'effort longitudinal (Fxar) et l'effort vertical (Fz,ar) appliqués au train arrière (7).
7. Système selon la revendication 6, dans lequel les moyens de commande (13) comprennent, en outre, des moyens de comparaison (16) des potentiels d'adhérence ( a,,, Ilar) des trains avant (6) et arrière (7) calculés par les deuxièmes moyens de calcul (15).
8. Procédé de commande des efforts appliqués aux trains avant (6) et arrière (7) d'un véhicule automobile (1) hybride à quatre roues motrices (2, 3, 4, 5) dont le train avant (6) est entraîné par un moteur thermique (8) et le train arrière (7) par un une machine électrique (9) alimentée en énergie électrique par un élément de stockage d'énergie électrique lorsqu'elle fonctionne en moteur, et étant apte à fournir de l'énergie électrique à l'élément de stockage lorsqu'elle fonctionne en générateur, caractérisé en ce que l'on limite les efforts appliqués au train arrière (7) à une valeur de limitation prédéterminée (fsat) lorsque le résultat d'un test est positif, ledit test vérifiant si l'effort longitudinal (Fxav) appliqué au train avant (6) est compris entre deux valeurs prédéterminées (seuils, seuil2) et si l'effort longitudinal (FXar) appliqué au train arrière (7) est négatif ou nul.
9. Procédé selon la revendication 9, dans lequel lorsque le résultat dudit test est négatif, on applique des efforts au train arrière (7) de sorte que la valeur absolue d'un potentiel d'adhérence (gay,) du train avant (6) est supérieure ou égale à la valeur absolue d'un potentiel d'adhérence ( ar) du train arrière (7), le potentiel d'adhérence ( a,,) du train avant (6) étant égal au rapport de l'effort longitudinal (FXav) et de l'effort vertical (Fzav) appliqués au train avant (6), et le potentiel d'adhérence ( a,,) du train arrière (7) étant égal au rapport de l'effort longitudinal (FXar) et de l'effort vertical (Fzar) appliqués au train arrière.
10. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ladite valeur de limitation prédéterminée (fsat) est une fonction de paramètres dépendant de la situation de conduite et de l'environnement du véhicule.
11. Procédé selon la revendication 11, dans lequel lesdits paramètres comprennent la position angulaire du volant (a), et/ou de la vitesse de lacet (W) du véhicule (1), et/ou des vitesses angulaires (col, 0)3, 0)4, (os) de rotation des roues (2, 3, 4, 5) du véhicule (1), et/ou d'un paramètre ( ) représentatif de l'adhérence de la surface de roulage du véhicule (1).30
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