FR2912980A1 - Dispositif de controle du groupe motopropulseur d'un vehicule hybride permettant de forcer le mode electrique. - Google Patents
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Abstract
Le système de commande d'une propulsion hybride (8, 9) pour véhicule automobile (1), comprenant au moins un moteur thermique (8), au moins un moteur électrique (9), des moyens de stockage d'énergie électrique (10), et une unité de commande électronique (12), comprend, en outre, des moyens d'activation et désactivation (13), actionnables par le conducteur, pour activer ou désactiver un mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1).
Description
B06/5215 GBR/EVH
Société par Actions Simplifiée dite : RENAULT s.a.s Dispositif de contrôle du groupe motopropulseur d'un véhicule hybride permettant de forcer le mode électrique
Invention de : OUAGUENOUNI Tariq VESPASIEN Jean-Marie
Dispositif de contrôle du groupe motopropulseur d'un véhicule hybride permettant de forcer le mode électrique
La présente invention concerne un système et un procédé de commande d'une propulsion hybride pour véhicule automobile, comprenant au moins un moteur thermique et au moins un moteur électrique. Un véhicule hybride intègre généralement au moins deux moteurs différents, un moteur thermique et un moteur électrique. Ces moteurs présentent des capacités motrices, des émissions polluantes et des besoins en énergie différents. Ils sont généralement pilotés ou commandés par des calculateurs dosant les efforts consentis par chacun des organes moteurs de façon à minimiser les rejets polluants tout en conservant une adéquation de la motricité avec les demandes du conducteur. Le document US 5 982 045 (Toyota) divulgue un système de commande d'une propulsion hybride pour véhicule automobile comprenant des moyens de commande des transitions entre une pluralité de modes de fonctionnement prédéterminés. Plus précisément, l'activation d'un mode de fonctionnement tout électrique est commandée lorsque aucune demande d'activation du moteur thermique n'est reçue par les moyens de commande, qu'il n'y a pas de freinage du conducteur, que la position de la pédale d'accélération est inférieure à un seuil, et que l'état de charge de la batterie est supérieure à un autre seuil. Le document US 5 842 534 (Andrew A. Frank) porte sur un système de commande d'une propulsion hybride pour véhicule automobile, dans lequel des moyens de commande utilisent une cartographie dépendant de l'état de charge de la batterie électrique associée au moteur électrique, et de la vitesse de déplacement du véhicule. Lorsque la vitesse de déplacement du véhicule dépasse une vitesse de seuil, ou que la charge de la batterie passe en dessous d'une charge minimale, les moyens de commande gèrent automatiquement le passage d'un fonctionnement tout électrique à un fonctionnement hybride du véhicule. Le document WO 2005/095141 (RICARDO UK LIMITED) porte également sur un système de commande d'une propulsion hybride pour véhicule automobile, capable de gérer les divers modes de fonctionnement du véhicule, dont le mode tout électrique, de manière automatique. Toutefois, aucun de ces documents ne permet au conducteur de décider et d'imposer le fonctionnement du véhicule dans un mode exclusivement électrique.
En outre, il est des véhicules à propulsion hybride, pour lesquels il existe un fonctionnement en mode d'alimentation exclusivement électrique activé automatiquement par un calculateur, en fonction de paramètres de fonctionnement du véhicule. Toutefois, en fonctionnement exclusivement électrique, lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'accélération de sorte qu'il dépasse une course limite de la pédale pour le fonctionnement exclusivement électrique, le calculateur utilise à nouveau le moteur thermique car il croit déceler une demande élevée de puissance de la part du conducteur. Aussi ce type de fonctionnement exclusivement électrique peut trop facilement être arrêté, pour être ensuite relancé, ce qui implique des soubresauts du véhicule et limite le confort de ses occupants. En outre, il existe des zones géographiques, notamment des zones géographiques à forte densité de population, dans lesquelles les normes antipollution imposent l'absence de rejets polluants de la part des véhicules automobiles, et dans de telles zones, d'incessants arrêt et redémarrage du mode exclusivement électrique implique un manque de respect de ces normes. L'invention a pour but de remédier à ces divers inconvénients cités. En particulier, l'invention vise à limiter les rejets polluants, et à améliorer le confort des passagers du véhicule. Aussi, selon un aspect de l'invention, il est proposé un système de commande d'une propulsion hybride pour véhicule automobile, comprenant au moins un moteur thermique, au moins un moteur électrique, des moyens de stockage d'énergie électrique, et une unité de commande électronique. Le système comprend des moyens d'activation et désactivation, actionnables par le conducteur, pour activer ou désactiver un mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule. Selon un mode de réalisation, ladite unité de commande électronique est adaptée pour détecter le roulage ou l'arrêt du véhicule, et pour comparer la puissance utilisée par le véhicule avec la puissance électrique disponible en mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule. Ainsi, le système de commande de la propulsion hybride du véhicule automobile peut déterminer si le passage en fonctionnement exclusivement électrique du véhicule, demandé par le conducteur, peut être effectué instantanément ou s'il doit être différé. Selon un mode de réalisation, le système comprend des moyens d'information pour informer le conducteur de la prise en compte d'une demande d'activation ou de désactivation du mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule. Le conducteur peut même être informé d'une prise en compte de sa demande d'activation ou de désactivation du mode exclusivement électrique lorsque le système de commande décide de différer sa mise en application par un autre moyen d'information.
Dans un mode de réalisation, l'unité de commande électronique est adaptée pour activer instantanément ledit mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule lorsque le véhicule est à l'arrêt, que le conducteur actionne lesdits moyens d'activation et désactivation pour activer ledit mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule, et que la charge des moyens de stockage d'énergie électrique est supérieure à une charge minimale. Selon un mode de réalisation, l'unité de commande électronique est adaptée pour activer instantanément ledit mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule lorsque le véhicule est en roulage, que le conducteur actionne lesdits moyens d'activation et désactivation pour activer ledit mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule, que la charge des moyens de stockage d'énergie électrique est supérieure à ladite charge minimale, et que la puissance utilisée par le véhicule est inférieure ou égale à la puissance électrique disponible en mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule. Dans un mode de réalisation, l'unité de commande électronique est adaptée, lorsque le véhicule est en roulage, que la charge des moyens de stockage d'énergie électrique est supérieure à ladite charge minimale, et que la puissance utilisée par le véhicule est supérieure à la puissance électrique disponible en mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule, pour retarder l'activation dudit mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule et informer le conducteur de la prise en compte de la demande d'activation du mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule par l'intermédiaire desdits moyens d'information. Selon un mode de réalisation, l'unité de commande électronique est adaptée pour désactiver le mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule lorsque les conditions suivantes sont réalisées seules ou en combinaison : - le conducteur actionne lesdits moyens d'activation et désactivation pour désactiver le mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule, - le conducteur déplace la pédale d'accélérateur jusqu'à sa position maximale de course, -le conducteur arrête le fonctionnement du moteur thermique et du moteur électrique du véhicule.
Ainsi le fonctionnement en mode exclusivement électrique présente une stabilité améliorée. Par exemple, le véhicule ne passera pas de ce mode de fonctionnement au mode de fonctionnement hybride si le conducteur appuie un peu trop fort sur la pédale d'accélération, de sorte que la course de la pédale d'accélération dépasse une course utile maximale pour un fonctionnement en mode exclusivement électrique. Dans un mode de réalisation, l'unité de commande électronique est adaptée pour désactiver le mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule lorsque les conditions suivantes sont réalisées seules ou en combinaison : - la charge desdits moyens de stockage est inférieure ou égale à ladite charge minimale, - l'unité de commande électronique détecte un risque d'altération des équipements électriques du véhicule, - le système détecte un risque de tenue de route inférieure à un seuil minimum de tenue de route, - l'unité de commande électronique détecte un freinage supérieur à un seuil maximum de freinage, - l'unité de commande électronique détecte un choc du véhicule avec un élément extérieur.
Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé de commande d'une propulsion hybride pour véhicule automobile, comprenant au moins un moteur thermique et au moins un moteur électrique, dans lequel le conducteur peut actionner des moyens d'activation et désactivation pour activer ou désactiver un mode de fonctionnement exclusivement électrique 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 faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 illustre schématiquement, à titre d'exemple, un véhicule automobile hybride équipé d'un système selon un aspect de l'invention ; et - les figures 2 et 3 illustrent le fonctionnement du système de la figure 1. Sur la figure 1, est représenté un véhicule automobile hybride 1 à quatre roues 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 et un moteur électrique 9 entraîne en rotation le train avant 6 par l'intermédiaire d'une transmission 9a. Le moteur électrique 9 est alimenté par une batterie d'accumulateur électrique 10 par l'intermédiaire d'un élément conducteur 11. Lors d'un fonctionnement en mode de régénération ou de récupération d'énergie, le moteur électrique 9 fonctionnant en générateur, peut fournir de l'énergie électrique à la batterie d'accumulateur électrique 10 par l'intermédiaire de l'élément conducteur 11.
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. Un élément 13 d'activation et désactivation, actionnable par le conducteur, permet d'activer ou désactiver un mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule. Cet élément 13 peut comprendre un bouton poussoir, un bouton à positions, un rotacteur, une pédale, un levier, ou une interface vocale, pour transmettre à l'unité de commande électronique 12 un ordre d'activation ou de désactivation du fonctionnement du véhicule 1 dans un mode tout électrique, ou, en d'autres termes, avec une puissance de fonctionnement fournie exclusivement par le moteur électrique 9 et la batterie d'accumulateur électrique 10. L'élément 13 d'activation et désactivation est relié à l'unité de commande électronique 12 par une connexion 14. L'unité de commande électronique 12 est connectée au moteur électrique 9 par une connexion 15, et au moteur thermique 8 par une connexion 16, permettant à l'unité de commande électronique 12 de gérer le fonctionnement du moteur électrique 9 et du moteur thermique 8. La présence d'un module d'information 17, connecté à l'unité de commande électronique 12 par une connexion 18, permet d'informer le conducteur de la prise en compte d'une demande d'activation ou de désactivation du mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule. Le module d'information peut être réalisé, par exemple, sous forme d'un voyant lumineux ou de toute autre interface visuelle, ainsi que sous forme d'une interface vocale. Par exemple le module d'information 17 peut comprendre un premier voyant qui s'éclaire lorsque le conducteur a demandé l'activation du mode exclusivement électrique par l'élément 13, un deuxième voyant qui s'éclaire lorsque le conducteur a demandé la désactivation du mode exclusivement électrique par l'élément 13, et un troisième voyant restant éclairé tant que le mode exclusivement électrique n'est pas activé, notamment lorsqu'il est nécessaire de temporiser son activation (cf figure 2). En variante, le module d'information 17 peut être réalisé avec plus ou moins de voyants lumineux, ou sous forme d'interface vocale. On va maintenant décrire le fonctionnement du système en se référant à la figure 2. Le procédé débute par une étape 21 de démarrage du véhicule. Puis, lors d'une étape de test 22, on teste si une demande d'activation du mode exclusivement électrique de fonctionnement du véhicule 1 est effectuée par le conducteur au moyen de l'élément 13 d'activation et désactivation. Lorsqu'une demande d'activation du mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule 1 est détectée à l'étape 22, l'unité de commande électronique 12 teste, lors d'une étape 23, si des conditions d'activation du mode exclusivement électrique sont remplies. Ces conditions peuvent comprendre une charge de la batterie d'accumulateur électrique 10 supérieure à une charge minimale, et une absence de détection d'altération de la partie électrique du système. Lorsque les conditions de l'étape 23 sont remplies, l'unité de commande électronique 12 teste, lors d'une étape 24, si la puissance utilisée ou puissance demandée par le véhicule 1 est inférieure ou égale à la puissance électrique disponible.
Lorsque la puissance demandée ou utilisée par le véhicule 1 est inférieure ou égale à la puissance électrique disponible, le mode de fonctionnement exclusivement électrique est activé, lors d'une étape 25. Aussi, l'unité de commande électronique 12 informe le conducteur de la prise en compte de la demande d'activation du mode exclusivement électrique, et réduit la plage active de la course de la pédale d'accélération, lors d'une étape 26. Si durant un roulage en mode exclusivement électrique, l'unité de commande électronique 12 teste, lors d'une étape 27, que le véhicule est arrêté, le conducteur ayant coupé le contact, et, si c'est le cas, l'unité de commande électronique 12 commande la désactivation du mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule 1, lors d'une étape 28. Lorsque le conducteur ne coupe pas le contact, l'unité de commande électronique 12 teste, dans une étape 29, si une désactivation du mode exclusivement électrique est effectuée volontairement par le conducteur ou automatiquement par l'unité de commande électronique 12, et si c'est le cas, l'unité de commande électronique 12 commande la désactivation du mode exclusivement électrique durant une étape 30.
En effet, le conducteur peut volontairement désactiver le mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule, par exemple par une action sur l'élément d'activation et désactivation 13, ou bien en accélérant à fond sur la pédale d'accélération, jusqu'au point dur ("kick down" en langue anglaise) de la pédale d'accélération, ou, en d'autres termes, jusqu'à une position extrême de fin de course de la pédale d'accélération. On entend par point dur de la pédale d'accélération, la position extrême de la pédale, dépassant la position correspondant à la course utile maximale de la pédale pour un fonctionnement en mode hybride du véhicule. La description ultérieure de la figure 3 reviendra plus en détail sur ce cas. L'unité de commande électronique 12 peut également automatiquement désactiver le fonctionnement du véhicule en mode tout électrique, par exemple suite à des prestations demandées par le conducteur et qui seraient impossibles à atteindre en mode exclusivement électrique. L'unité de commande électronique 12 peut également automatiquement désactiver le fonctionnement du véhicule en mode tout électrique pour des raisons de sécurité des passagers du véhicule. Ainsi, l'unité de commande électronique 12 décide de désactiver le fonctionnement en mode exclusivement électrique lorsque la batterie d'accumulateur électrique 12 se décharge en dessous d'un seuil critique ou charge minimale, si l'unité de commande électronique 12 détecte un risque d'altération de l'équipement électrique du véhicule, ou un risque relatif à la tenue de route du véhicule.
En outre, l'unité de commande électronique 12 peut décider de désactiver le fonctionnement du véhicule en mode exclusivement électrique si le véhicule est équipé d'un régulateur de vitesse, activé, et si la consigne de vitesse désirée par le conducteur est impossible à atteindre en mode exclusivement électrique, par exemple si le conducteur impose une vitesse trop importante, ou si les conditions de roulage se modifient, par exemple si le véhicule roulait sur une surface plane, et qu'il roule à présent sur une côte. L'unité de commande électronique 12 peut également commander la désactivation du fonctionnement en mode tout électrique en cas de détection d'un freinage d'urgence, ou en cas de choc, afin de pouvoir alors donner au conducteur la possibilité d'utiliser une puissance supérieure à celle disponible en mode tout électrique, pour améliorer la sécurité des occupants du véhicule. Lorsque les conditions d'activation de l'étape 23 ne sont pas remplies, l'unité de commande électronique 12 commande la désactivation du mode exclusivement électrique, lors d'une étape 31, et le véhicule fonctionne en mode hybride, schématisé par une étape 32. Lorsque le véhicule fonctionne en mode hybride, l'unité de commande électronique 12 teste, lors d'un étape 33, que le véhicule est arrêté et que le conducteur coupe le contact. Si cela est le cas, l'unité de commande électronique 12 commande la désactivation du fonctionnement du véhicule en mode exclusivement électrique, lors de l'étape 28. Si ce n'est pas le cas, l'unité de commande électronique recommence l'étape 22 de test ou détection d'une demande d'activation du mode exclusivement électrique par le conducteur. De même, lors de la désactivation du mode exclusivement électrique de l'étape 30, l'unité de commande électronique 12 recommence l'étape 22.
Si la condition du test de l'étape 24 n'est pas réalisée, l'unité de commande électronique 12, lors d'une étape 34, prend en compte la demande d'activation du mode exclusivement électrique et informe le conducteur de la prise en compte de la demande de passage en mode exclusivement électrique, mais que sa demande n'est pas encore réalisée, au moyen du module d'information 17. En outre, l'unité de commande électronique 12 attend que le conducteur du véhicule 1 demande moins de puissance pour activer le mode exclusivement électrique. La figure 3 illustre la puissance fournie par le groupe motopropulseur hybride lors du fonctionnement en mode hybride, et lors du fonctionnement en mode exclusivement électrique, en fonction de l'enfoncement, ou course effectuée, de la pédale d'accélération, en pourcentage de la course maximale. La courbe C l illustre la puissance fournie lors du fonctionnement en mode hybride, c'est-à-dire lorsque l'énergie est conjointement fournie par le moteur électrique 9 et le moteur thermique 8, et la courbe C2 illustre la puissance fournie par le moteur électrique 9 lorsqu'il fonctionne seul, lors du fonctionnement du système en mode exclusivement électrique.
Le fonctionnement en mode exclusivement électrique correspond à un roulage à vitesse peu élevée, notamment en zone à forte densité de population. Aussi, seule une plage, correspondant au début de la course de la pédale d'accélération, est active, et à partir d'un pourcentage A d'enfoncement de la pédale d'accélération, la puissance fournie en mode exclusivement électrique reste constante, égale à la puissance maximale pouvant être délivrée en fonctionnement tout électrique. La pédale d'accélération présente un point dur ou "kickdown", en langue anglaise, correspondant à un enfoncement de la pédale d'accélération supérieur à l00 % de la plage active de la course de la pédale d'accélération en mode hybride. En d'autres termes la course maximale de la pédale d'accélération est supérieure à l00% de la course utile maximale de la pédale d'accélération, cette course utile maximale correspondant au fonctionnement du véhicule en mode hybride. En fonctionnement exclusivement électrique, la course maximale utile est de A% de cette course utile maximale. Aussi, lorsque le véhicule fonctionne en mode tout électrique, le conducteur du véhicule, peut volontairement désactiver le fonctionnement du véhicule en mode exclusivement électrique, lors de l'étape 29, par exemple en enfonçant la pédale d'accélération jusqu'au point dur, au-delà de la course active maximale de la pédale d'accélération en mode hybride, ce qui est interprété par l'unité de commande électronique 12 comme une demande de désactivation volontaire du mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule 1. La présente invention permet ainsi à un conducteur de véhicule muni d'une propulsion hybride, d'activer ou désactiver un mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule selon sa volonté. En outre, la présente invention permet au conducteur du véhicule, lorsqu'il est en roulage en mode exclusivement électrique, de ne pas quitter ce mode de roulage de manière intempestive, ce qui améliore sensiblement la stabilité du fonctionnement en mode exclusivement électrique du véhicule.
Claims (9)
1. Système de commande d'une propulsion hybride (8, 9) pour véhicule automobile (1), comprenant au moins un moteur thermique (8), au moins un moteur électrique (9), des moyens de stockage d'énergie électrique (10), et une unité de commande électronique (12), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'activation et désactivation (13), actionnables par le conducteur, pour activer ou désactiver un mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1).
2. Système selon la revendication 1, dans lequel ladite unité de commande électronique (12) est adaptée pour détecter le roulage ou l'arrêt du véhicule (1), et pour comparer la puissance utilisée par le véhicule (1) avec la puissance électrique disponible en mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1).
3. Système selon la revendication 2, comprenant des moyens d'information (17) pour informer le conducteur de la prise en compte d'une demande d'activation ou de désactivation du mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1).
4. Système selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'unité de commande électronique (12) est adaptée pour activer instantanément ledit mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1) lorsque le véhicule est à l'arrêt, que le conducteur actionne lesdits moyens d'activation et désactivation (13) pour activer ledit mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1), et que la charge des moyens de stockage (10) d'énergie électrique est supérieure à une charge minimale.
5. Système selon les revendications 3 ou 4, dans lequel l'unité de commande électronique (12) est adaptée pour activer instantanément ledit mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1) lorsque le véhicule (1) est en roulage, que le conducteur actionne lesdits moyens d'activation et désactivation (13) pour activer ledit mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1), que la charge des moyens de stockage (10) d'énergie électrique est supérieure à ladite charge minimale, et que la puissance utilisée par le véhicule (1) est inférieure ou égale à la puissance électrique disponible en mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1).
6. Système selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel l'unité de commande électronique (12) est adaptée, lorsque le véhicule (1) est en roulage, que la charge des moyens de stockage (10) d'énergie électrique est supérieure à ladite charge minimale, et que la puissance utilisée par le véhicule (1) est supérieure à la puissance électrique disponible en mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1), pour retarder l'activation dudit mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1) et informer le conducteur de la prise en compte de la demande d'activation du mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1) par l'intermédiaire desdits moyens d'information (17).
7. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité de commande électronique (12) est adaptée pour désactiver le mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1) lorsque le conducteur actionne lesdits moyens d'activation et désactivation (13) pour désactiver le mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1), et/ou lorsque le conducteur déplace la pédale d'accélérateur jusqu'à sa position maximale de course, et/ou lorsque le conducteur arrête le fonctionnement du moteur thermique (8) et du moteur électrique (9) du véhicule (1).
8. Système selon l'une des revendications 3 à 7, dans lequel l'unité de commande électronique (12) est adaptée pour désactiver le mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1) lorsque la charge desdits moyens de stockage est inférieure ou égale à ladite charge minimale, et/ou lorsque l'unité de commande électronique (12) détecte un risque d'altération des équipements électriques du véhicule, et/ou lorsque le système détecte un risque de tenue de route inférieure à un seuil minimum de tenue de route, et/ou lorsque l'unité de commande électronique (12) détecte un freinage supérieur à un seuil maximum de freinage, et/ou lorsque l'unité de commande électronique (12) détecte un choc du véhicule avec un élément extérieur.
9. Procédé de commande d'une propulsion hybride (8, 9) pour véhicule automobile (1), comprenant au moins un moteur thermique (8) et au moins un moteur électrique (9), caractérisé en ce que le conducteur peut actionner des moyens d'activation et désactivation (13) pour activer ou désactiver un mode de fonctionnement exclusivement électrique du véhicule (1).
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