FR2934526A1 - Systeme et procede de commande d'un groupe motopropulseur hybride - Google Patents

Systeme et procede de commande d'un groupe motopropulseur hybride Download PDF

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Abstract

Procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride bi-mode à dérivation de puissance (40) comprenant un moteur à combustion interne (1), au moins deux machines électriques (2a, 2b), une transmission infiniment variable (4) à trois trains d'engrenages épicycloïdaux (6, 7, 8) capable de fonctionner selon deux modes mécaniques distincts et une batterie de stockage électrique (3). Dans le cas où un point de fonctionnement demandé peut être atteint par plusieurs types de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride, -on détermine le type de fonctionnement présentant la plus faible consommation de carburant équivalente, -on commande un changement de mode de la transmission infiniment variable en fonction du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride de plus faible consommation équivalente, et -on détermine la vitesse de rotation et le couple du moteur à combustion interne en fonction du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride de plus faible consommation équivalente.

Description

B07-4616FR MSA PJ8578
Société par Actions Simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Système et procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride Invention de : VILLENEUVE Arnaud DAUMARD Alain TIBRI Mehdi DE HARO SACRISTAN Pablo Système et procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride
Le domaine de la présente invention est le contrôle des groupes motopropulseurs hybrides du type bi-mode à dérivation de puissance munis d'une transmission infiniment variable à deux points d'adaptation (parfois appelée HEAT pour High Efficiency Automatic Transmission ) et plus particulièrement la gestion de l'énergie dans de tels systèmes.
Les transmissions infiniment variables ont trouvé un essor particulier avec les véhicules automobiles à propulsion hybride. En effet, les transmissions infiniment variables offrent la possibilité de moduler ou d'augmenter le couple délivré par une source motrice principale en faisant varier les couples délivrés par deux sources motrices secondaires. Dans le cas d'un véhicule automobile à groupe motopropulseur hybride, la source motrice principale est un moteur à combustion interne ou moteur thermique, et les sources motrices secondaires sont généralement des machines électriques pouvant fonctionner en moteur électrique ou en système de freinage récupératif. Ainsi équipé, un groupe motopropulseur hybride est capable de simuler une boîte de vitesses automatique en modulant le couple fourni par le moteur à combustion interne tout en le maintenant à un régime de fonctionnement optimum, généralement un bas régime, afin de limiter les émissions polluantes et la consommation de carburant. Dans l'optique d'une réduction de carburant dans un véhicule hybride, il est généralement fait recours à un fonctionnement majoritairement électrique basé sur l'utilisation conjointe de la batterie et des machines électriques utilisées en tant que moyen de propulsion et en tant que moyen de génération d'énergie lors d'un freinage récupératif. Un tel système hybride électrique et thermique, à dérivation de puissance, permet une importante réduction de consommation de carburant et des émissions de CO2.
Dans une telle architecture hybride, plusieurs types de fonctionnement sont possibles, par exemple avec le moteur thermique seul, avec les moteurs électriques seuls ou encore avec une combinaison hybride du moteur thermique et des moteurs électriques.
Ce choix du type de fonctionnement et des points de fonctionnement du moteur thermique a une influence importante sur la consommation de carburant et les émissions de CO2. Les méthodes de gestion d'énergie connues, appliquées aux architectures hybrides à dérivation de puissance, sont généralement définies pour des architectures à dérivation de puissance mono-mode avec un seul train d'engrenages épicycloïdal. Ce type d'architecture ne permet qu'un type de fonctionnement hybride avec le moteur thermique et une machine électrique et un type de fonctionnement purement électrique dans lequel seule la machine électrique assure la traction du véhicule et la récupération de l'énergie. Ces méthodes connues ne permettent pas d'optimiser convenablement le fonctionnement qui se traduit par des consommations de carburant et des émissions de CO2 relativement importantes. La demande de brevet français FR 2 845 643 décrit un système et un procédé de commande de fonctionnement d'un moteur de véhicule automobile hybride. I1 est proposé dans ce document de comparer la consommation actuelle du véhicule avec une consommation optimisée afin de déterminer le mode de fonctionnement optimal du groupe motopropulseur. L'état de charge de la batterie est également pris en compte. Le brevet américain US 7117964 décrit un système et procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride à dérivation de puissance monomode. Le procédé asservit en boucle fermée les consignes de fonctionnement du groupe motopropulseur afin de minimiser l'écart entre la mesure de la puissance transitant par la batterie et la valeur de consigne de la puissance transitant par la batterie afin de minimiser les cycles de charge et de décharge de ladite batterie. La demande de brevet internationale WO 2007-058330 décrit un système et procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride à dérivation de puissance monomode. Le procédé comprend la détermination d'une plage de vitesses de rotation du moteur à combustion interne en fonction de la puissance transitant par la batterie. Le procédé détermine un point de fonctionnement apte à satisfaire au mieux les requêtes de couple du conducteur en fonction de la plage de vitesses de rotation du moteur thermique. Les machines électriques sont connues pour présenter des couples faibles comparés à ceux des moteurs thermiques. Pour remédier à ces défauts sans augmenter la contribution du moteur à combustion interne, des transmissions infiniment variables du type bi- mode peuvent être employées. Ces transmissions comportent deux modes mécaniques de fonctionnement, un mode présentant des couples élevés pour une vitesse élevée du véhicule, et un mode présentant des couples élevés pour une vitesse faible du véhicule. Les deux modes présentent un recouvrement partiel de leurs domaines de vitesses.
Ainsi, selon le domaine de vitesse requis par le conducteur, il est possible d'activer l'un ou l'autre des modes de la transmission infiniment variable afin d'optimiser le couple disponible. La charge de la batterie doit être surveillée de façon à éviter les états extrêmes, une charge maximale impliquant une perte d'énergie, un état minimal ne permettant pas d'assurer l'alimentation en énergie des machines électriques. La charge de la batterie peut également être optimisée pour éviter l'apparition d'hystérésis diminuant la capacité totale et la durée de vie de la batterie. Cependant, il n'est pas fait mention dans l'état de la technique d'une prise en compte de la recharge de la batterie. En effet, bien que ne consommant pas de carburant, un mode de fonctionnement au moins partiellement électrique nécessite une recharge périodique de la batterie, malgré l'énergie générée lors des freinages récupératifs. De tels rechargements peuvent être réalisés lors du fonctionnement hybride du véhicule par prélèvement d'une partie de la puissance motrice du moteur à combustion interne par les machines électriques, ou par rechargement externe au véhicule. Ainsi, la charge de la batterie représente un coût, pouvant être assimilé à une consommation de carburant et qui n'est généralement pas pris en compte dans les procédés de gestion de l'énergie de véhicules automobiles. Une approche plus globale de la consommation de carburant, et donc d'énergie, du véhicule implique cependant de prendre en compte le coût énergétique de la batterie.
L'objet de la présente invention est un système de gestion de l'énergie permettant de prendre en compte le coût de la charge de la batterie. Un autre objet de la présente invention est un système de gestion de l'énergie permettant de déterminer le mode de fonctionnement le plus économique en carburant d'un groupe motopropulseur comportant une architecture hybride bi-mode à dérivation de puissance à deux points d'adaptation. Selon un aspect de l'invention, on définit un procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride bi-mode à dérivation de puissance comprenant un moteur à combustion interne, au moins deux machines électriques, une transmission infiniment variable à trois trains d'engrenages épicycloïdaux capable de fonctionner selon deux modes mécaniques distincts, et une batterie de stockage électrique. Dans le cas où un point de fonctionnement demandé peut être atteint par plusieurs types de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride, on détermine le type de fonctionnement présentant la plus faible consommation de carburant équivalente, et on commande un changement de mode de la transmission infiniment variable en fonction du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride de plus faible consommation équivalente. On détermine ensuite la vitesse de rotation et le couple du moteur à combustion interne en fonction du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride de plus faible consommation équivalente.
On peut déterminer une consommation équivalente pour chaque type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride, en fonction de la vitesse du véhicule, de l'enfoncement des pédales d'accélérateur et de frein, et de l'état de charge de la batterie.
On peut estimer un paramètre de consommation équivalente de carburant en fonction de l'état de charge de la batterie, de préférence comme étant proportionnel à l'inverse de l'état de charge de la batterie. On peut déterminer la consommation équivalente pour un type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride d'après le paramètre de consommation équivalente, la vitesse du véhicule et la consigne de couple. On peut déterminer la vitesse de rotation et le couple du moteur à combustion interne pour un type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride d'après le paramètre de consommation équivalente, la vitesse du véhicule et la consigne de couple. Selon un autre aspect, on définit un système de commande d'un groupe motopropulseur hybride bi-mode à dérivation de puissance comprenant un moteur à combustion interne, au moins deux machines électriques, une transmission infiniment variable à trois trains d'engrenages épicycloïdaux capable de fonctionner selon deux modes mécaniques distincts, une batterie de stockage électrique, et des capteurs de l'état du véhicule et de la batterie. Le système de commande comprend des moyens de détermination du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride de plus faible consommation équivalente en fonction des signaux reçus des capteurs, et des moyens de détermination des points de fonctionnement du moteur à combustion interne en fonction du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride de plus faible consommation équivalente. Le système de commande peut comprendre un module de détermination de la requête de couple apte à déterminer le couple requis par le conducteur en fonction des signaux reçus des capteurs.
Le système de commande peut comprendre un module de détermination de l'équivalent énergétique de la batterie de stockage électrique, par exemple sous la forme d'un paramètre de consommation équivalente en fonction de l'inverse de l'état de charge de la batterie.
Les moyens de détermination du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride peuvent comprendre des cartographies de commandes mémorisées du fonctionnement du groupe motopropulseur hybride en fonction du paramètre de consommation équivalente, de la vitesse du véhicule, et de la requête de couple du conducteur. On peut prévoir également un comparateur des consommations équivalentes des différents types de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride, apte à déterminer le mode de fonctionnement de plus faible consommation équivalente.
Les moyens de détermination des points de fonctionnement du moteur à combustion interne peuvent comprendre des cartographies mémorisées des points de fonctionnement du moteur à combustion interne pour les types de fonctionnement hybrides du groupe motopropulseur hybride en fonction du paramètre de consommation équivalente, de la vitesse du véhicule, et de la requête de couple du conducteur. Les cartographies mémorisées peuvent être remplacées par des approximations analytiques mises en oeuvre par des blocs de calcul, dans le cas où la taille des cartographies serait trop importante pour leur intégration dans le calculateur embarqué sur le véhicule. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemples non limitatifs et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 illustre schématiquement un groupe motopropulseur avec architecture hybride à dérivation de puissance comprenant une transmission infiniment variable à deux modes mécaniques et deux points d'adaptation ; - la figure 2 est un graphique illustrant l'évolution du couple à la roue en fonction de la vitesse du véhicule pour le groupe motopropulseur de la figure 1 ; - la figure 3 est un graphique illustrant les domaines de points de fonctionnement couple/vitesse accessibles en fonction des types de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride ; - la figure 4 illustre un mode de réalisation des principaux éléments des moyens de détermination du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride ; -la figure 5 illustre un mode de réalisation des principaux éléments des moyens de détermination des points de fonctionnement du moteur à combustion interne. Tel qu'illustré à titre d'exemple sur la figure 1, un groupe motopropulseur hybride 40 pour véhicule automobile comprend un moteur à combustion interne 1, une première machine électrique 2a, une deuxième machine électrique 2b, une batterie de stockage électrique 3 et une transmission infiniment variable 4 comportant trois trains d'engrenages épicycloïdaux 6, 7 et 8, un premier coupleur 9, un deuxième coupleur 10, et un frein 19.
Le premier train d'engrenages épicycloïdal 6 est relié par sa couronne C au moteur à combustion interne 1 par la liaison 14, par son planétaire P à la première machine électrique 2a par la liaison 15, et par son porte-satellite PS au planétaire P du deuxième train d'engrenages épicycloïdal 7 par la liaison 16. Le porte-satellite PS du deuxième train d'engrenages épicycloïdal 7 est relié à l'une des bornes du premier coupleur 9 par la connexion 17 et à la couronne C du troisième train d'engrenages épicycloïdal 8 par l'intermédiaire de la liaison 22, d'un réducteur 11, et de la liaison 23. Le premier coupleur 9 est relié par son autre borne au frein 19 par la liaison 18. Une liaison 20, connectée entre le premier coupleur 9 et le deuxième train épicycloïdal 7, est reliée à l'une des bornes du deuxième coupleur 10. L'autre borne du deuxième coupleur 10 est connectée à la couronne C du deuxième train épicycloïdal 7 par l'intermédiaire d'une liaison 21. La liaison 21 est connectée à la liaison 22 entre le deuxième train épicycloïdal 7 et le réducteur 11. Le planétaire P du troisième train épicycloïdal 8 est connecté au moteur à combustion interne 1 par l'intermédiaire de la liaison 13. La couronne C du troisième train épicycloïdal 8 est reliée à la deuxième machine électrique 2b par l'intermédiaire de la liaison 24, d'un réducteur 12 et de la liaison 25. La liaison 24 est branchée sur la liaison 23. Le porte-satellite PS du troisième train épicycloïdal 8 est relié par une liaison 26, à un premier réducteur 27 relié lui-même à un deuxième réducteur 29 par une liaison 28. Le réducteur 29 est relié à un système de liaison 30 relié aux roues motrices 31 d'un véhicule automobile non représenté. La première machine électrique 2a et la deuxième machine électrique 2b sont connectées à la batterie 3 par les connexions 3a et 3b. Un élément de conversion continu-continu peut être inséré entre les connexions 3a et 3b et l'élément de stockage 3. Des éléments de conversion continu-alternatif peuvent être insérés entre la connexion 3a et la première machine électrique 2a et entre la connexion 3b et la deuxième machine électrique 2b. Ces différents éléments de conversion ne sont pas représentés sur la figure 1. La transmission infiniment variable 4 illustrée sur la figure 1 comporte deux modes mécaniques de fonctionnement grâce à l'existence des trois trains d'engrenages épicycloïdaux 6, 7 et 8. Le changement de mode mécanique est assuré par le premier coupleur 9 et le deuxième coupleur 10. Un coupleur est un élément mécanique comprenant deux bornes. D'une manière générale, lors de la fermeture d'un coupleur, les vitesses de rotation à ses bornes sont égales. Si on applique cette restriction au cas de la transmission infiniment variable à deux modes mécaniques, on doit tenir compte du fait que le premier coupleur 9 est relié par une de ses bornes au frein 19. Lorsque l'on veut fermer le premier coupleur 9, la borne reliée au deuxième train épicycloïdal 7 et au deuxième coupleur 10 doit présenter une vitesse de rotation égale à celle de la borne reliée au frein 19. Ainsi, on en déduit que les vitesses de rotation aux bornes du premier coupleur 9 doivent être nulles lors de sa fermeture.
De même, le deuxième coupleur 10 est relié par une de ses bornes à la deuxième machine électrique 2b et par son autre borne au premier coupleur 9. Lorsque l'on souhaite fermer le deuxième coupleur 10, les vitesses à ses bornes doivent être égales. Les vitesses de rotation de la deuxième machine électrique 2b et d'une borne du premier coupleur 9 doivent donc être égales. Le premier mode mécanique est obtenu lorsque le premier coupleur 9 est fermé et le deuxième coupleur 10 est ouvert. En prenant en compte les conditions de fermeture du premier coupleur 9, on en déduit que la vitesse de rotation de la deuxième machine électrique 2b, et du frein 19 doivent être égales. Un frein ayant une vitesse de rotation nulle par définition, il en découle que la vitesse de rotation de la deuxième machine électrique 2b doit présenter une vitesse de rotation nulle afin de pouvoir fermer le premier coupleur 9. De plus, lorsque le premier coupleur 9 est fermé, le couple aux bornes du coupleur 10 est proportionnel au couple de la première machine électrique 2a. Afin de pouvoir ouvrir le coupleur 10 alors fermé, il est nécessaire de réduire le couple à une valeur nulle ou proche de zéro. Le deuxième mode mécanique est obtenu lorsque le premier coupleur 9 est ouvert et le deuxième coupleur 10 est fermé. Dans ce cas, la vitesse de rotation de la deuxième machine électrique 2b dicte la vitesse de rotation aux bornes du deuxième coupleur 10. Les coupleurs utilisés peuvent être de différents types. Les principaux types sont les coupleurs multi-disques ou les coupleurs à crabots. Les coupleurs multi-disques requièrent un système hydraulique maintenant une pression. Les coupleurs à crabots utilisent une complémentarité de forme et ne nécessitent pas de système actif pour les maintenir en place. Ils permettent de réaliser ainsi un gain de consommation d'énergie. Dans un véhicule hybride énergétiquement économe, l'utilisation de coupleurs à crabots est donc préférentiellement retenue. Le fonctionnement des coupleurs à crabots requiert un couple nul à leurs bornes lors d'un engagement ou désengagement. En intégrant ce paramètre dans les précédentes conditions de fonctionnement, on comprend que, dans le premier mode mécanique, le couple de la première machine électrique 2a doit être maintenu à zéro avant le changement de mode, puisque le couple aux bornes des coupleurs est proportionnel au couple de la première machine électrique 2a.
Dans le deuxième mode mécanique, le couple aux bornes du deuxième coupleur 10 en position fermée est proportionnel au couple de la machine électrique 2a. I1 apparaît alors que le couple de la machine 2a doit être maintenu à zéro lors du changement de mode. La figure 2 montre l'évolution du couple à la roue en fonction de la vitesse du véhicule pour les quatre différents types de fonctionnement de la transmission infiniment variable et du moteur à combustion interne. Un premier type de fonctionnement 41 permet d'obtenir un couple maximum Tl à basse vitesse et décroissant rapidement avec des vitesses croissantes jusqu'à la vitesse V1. Ce premier type de fonctionnement 41 correspond au premier mode de la transmission infiniment variable 4 couplé à un fonctionnement purement électrique, c'est-à-dire que le moteur à combustion interne 1 ne participe pas à la propulsion du véhicule.
Un deuxième type de fonctionnement 42 correspond au deuxième mode de la transmission infiniment variable 4 également couplé à un fonctionnement purement électrique dans lequel le moteur à combustion interne 1 ne participe pas à la propulsion. Le deuxième type de fonctionnement 42 permet d'obtenir un couple maximum T2 inférieur à Tl à basse vitesse et décroissant avec des vitesses croissantes, jusqu'à la vitesse V2. Les courbes des couples en fonction de la vitesse pour les premier et deuxième types de fonctionnement présentent une large plage de couples en commun. A basse vitesse, c'est-à-dire pour des valeurs de rapport de transmission inférieurs à la plage de couples en commun, les couples accessibles dans le premier type de fonctionnement 41 sont supérieurs aux couples accessibles dans le deuxième type de fonctionnement 42. Au delà de la plage de couples en commun, la situation s'inverse et les couples accessibles dans le deuxième type de fonctionnement 42 sont supérieurs aux couples accessibles dans le premier type de fonctionnement 41. La plage de couples en commun représente un ensemble de valeurs privilégiées de rapports de transmission pour un changement de mode avec conservation du meilleur couple à la roue. Ainsi, pour le premier type 41, on voit que l'on dispose à faible vitesse d'un couple plus important que le couple dans le deuxième type 42. Par ailleurs, à plus haute vitesse (supérieure à V1), le deuxième type 42 permet d'obtenir un couple là où le premier type 41 n'est plus en mesure de fournir un couple à la roue. Un troisième type de fonctionnement 43 permet d'obtenir un couple maximum T3 à basse vitesse et décroissant avec des vitesses croissantes jusqu'à la vitesse V3. T3 est inférieur à Tl mais supérieur à T2. V3 est inférieure à Vz mais supérieure à V1. Le troisième type de fonctionnement 43 correspond au premier mode de la transmission infiniment variable 4 couplé à un fonctionnement hybride, c'est-à-dire que le moteur à combustion interne participe à la propulsion du véhicule avec les machines électriques 2a et 2b. Un quatrième type de fonctionnement 44 permet d'obtenir un couple maximum T4 à basse vitesse et décroissant avec des vitesses croissantes jusqu'à la vitesse V4. T4 est inférieur à T2 et V4 est supérieure à V2. Les courbes des couples en fonction du rapport de transmission pour les troisième et quatrième types de fonctionnement présentent une étroite plage de couples en commun. A basse vitesse, c'est-à-dire pour des valeurs de rapport de transmission inférieurs à la plage de couples en commun, les couples accessibles dans le troisième type 43 sont supérieurs aux couples accessibles dans le quatrième type 44. Au delà de la plage de couples en commun, la situation s'inverse et les couples accessibles dans le quatrième type 44 sont supérieurs aux couples accessibles dans le troisième type 43. Ainsi, on comprend que la plage de couples en commun représente également dans ce cas une plage privilégiée de rapports de transmission pour un changement de mode avec conservation du meilleur couple à la roue.
Dans le troisième type de fonctionnement 43, on dispose à faible vitesse d'un couple plus important que le couple dans le quatrième type de fonctionnement 44. Par ailleurs, à plus haute vitesse supérieure à V3, le quatrième type 44 permet d'obtenir un couple là où le troisième type 43 n'est plus en mesure de fournir un couple à la roue. I1 est à noter que l'existence d'une plage de couples en commun ne saurait être limitative. En effet, il est possible que cette plage de couples en commun soit réduite à un point selon les spécificités de la transmission et des différents éléments moteurs. Cela ne saurait restreindre le mode de mise en oeuvre de la présente invention. Sur la figure 3, on a illustré différents domaines définis par les courbes de la figure 2 représentant l'évolution du couple en fonction de la vitesse du véhicule pour les quatre types de fonctionnement 41, 42, 43 et 44. Le domaine 45 n'est accessible que si le groupe motopropulseur fonctionne selon le troisième type 43. Le domaine 46 n'est accessible que si le groupe motopropulseur fonctionne selon le quatrième type 44. Le domaine 47 est accessible lorsque le groupe motopropulseur fonctionne selon le troisième type 43 ou le quatrième type 44. Enfin, le domaine 48 est accessible si le groupe motopropulseur fonctionne selon l'un quelconque des types 41, 42, 43 ou 44.
Le procédé et le système de commande du groupe motopropulseur de l'invention ont pour objet de permettre le meilleur choix du type de fonctionnement, pour les cas où le point de fonctionnement se situe dans un domaine qui est accessible avec plusieurs types de fonctionnement. C'est donc le cas pour les domaines 47 et 48. Dans un mode de réalisation illustré sur les figures 4 et 5, le système de commande du groupe motopropulseur hybride comprend des moyens 50 de détermination du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride (figure 4) et des moyens 100 de détermination des points de fonctionnement du moteur à combustion interne (figure 5), agissant en synergie afin de minimiser la consommation de carburant. Tels qu'ils sont illustré sur la figure 4, les moyens 50 de détermination des types de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride comprennent un module 51 de détermination de la requête de couple et un module 52 de détermination de l'équivalent énergétique de la batterie de stockage électrique 3. Quatre cartographies en 3 dimensions référencées 53, 54, 55 et 56 sont mémorisées dans les moyens 50 et permettent de déterminer la consommation équivalente dans chacun des types de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride. La cartographie 53 détermine la consommation équivalente dans le premier type de fonctionnement correspondant à la courbe 41 de la figure 2 qui correspond au premier mode mécanique de la transmission 4 associé à un fonctionnement hybride pour lequel le moteur à combustion interne 1 participe à la propulsion avec les machines électriques 2a, 2b. La deuxième cartographie 54 permet la détermination de la consommation équivalente pour le deuxième type de fonctionnement qui correspond à la courbe 42 de la figure 2. Dans ce type de fonctionnement, la transmission 4 se trouve dans le deuxième mode mécanique et le fonctionnement du groupe motopropulseur est du type hybride, le moteur à combustion interne 1 participant à la traction en association avec les deux machines électriques 2a, 2b.
La troisième cartographie 55 correspond au troisième type de fonctionnement illustré par la courbe 43 sur la figure 2. La transmission 4 est dans le premier mode mécanique et le fonctionnement est purement électrique, le moteur à combustion interne ne participant pas à la traction. La quatrième cartographie 56 correspond au troisième type de fonctionnement qui est illustré par la courbe 44 de la figure 2. Dans ce cas, la transmission est dans le deuxième mode mécanique et le fonctionnement est purement électrique.
Un comparateur 57 permet de comparer les consommations équivalentes des différents types de fonctionnement tels que déterminés par les cartographies 53 à 56, et d'en déduire le choix approprié du type de fonctionnement. Le comparateur peut avantageusement tenir compte de différentes contraintes d'agrément de conduite du véhicule. Le comparateur pourra par exemple tenir compte de temporisations interdisant l'arrêt du moteur à combustion interne en deçà d'une durée minimale. On pourra également limiter la fréquence des changements de types de fonctionnement.
Un bloc de capteurs, référencé 70 dans son ensemble, est placé à l'entrée des moyens de détermination 50. Les différents capteurs comprennent en particulier un capteur de vitesse du véhicule dont le signal est amené par la connexion 59 au module 51 de détermination de la requête de couple. Ce module reçoit également par la connexion 60, le signal d'un capteur d'enfoncement de la pédale de l'accélérateur et par la connexion 61 le signal d'un capteur d'enfoncement de la pédale de frein. Le module 51 de détermination de la requête de couple émet un signal de couple sur sa sortie 63, qui est amené à l'entrée des différentes cartographies 53 à 56 par les connexions respectives 64, 65, 66 et 67. Le module 52 de détermination de l'équivalent énergétique de la batterie 3 reçoit par la connexion 62 un signal correspondant à l'état de charge de la batterie 3. Le module 52 émet un signal de sortie qui correspond à un paramètre P de consommation équivalente de carburant. Ce paramètre P peut être considéré comme l'équivalent d'un coût en carburant de la charge de la batterie électrique 3. Si le paramètre P est faible, la batterie va se décharger. Si le paramètre P est grand, la batterie va se charger. Le paramètre P est de préférence lié inversement proportionnellement à l'état de charge de la batterie afin de privilégier la charge de la batterie quand l'état de charge est faible, et sa décharge quand l'état de charge est important. Le signal de sortie du module 52 correspondant au paramètre P est amené sur les entrées respectives des cartographies 53 à 56 par les connexions respectives 68, 69, 70 et 71.
Les cartographies 53 à 56 reçoivent en outre sur l'une de leurs entrées le signal émis par le capteur de vitesse du véhicule. A cet effet, le bloc capteur 70 est relié aux différentes cartographies 53 à 56 par les connexions respectives 72, 73, 74 et 75.
Le comparateur 57 reçoit les sorties respectives des quatre cartographies 53 à 56 par les connexions respectives 76, 77, 78 et 79. L'une des sorties du comparateur 57 est reliée par la connexion 80 à la transmission 4 de façon à commander celle-ci pour la placer dans le mode mécanique correspondant à la plus faible consommation énergétique telle que déterminée par le comparateur 57. La deuxième sortie 80a du comparateur 57 est reliée à la commande d'arrêt et de mise en marche du moteur à combustion interne 1. Les quatre cartographies 53 à 56 sont des cartographies à 3 dimensions qui fournissent un renseignement dépendant de la vitesse du véhicule, du couple demandé sur les roues et du paramètre P de consommation équivalente de carburant. Chacune des cartographies fournit une consommation corrigée de carburant pour le type de fonctionnement respectif. Cette consommation corrigée prend en compte les pertes des différents composants et notamment les pertes des machines électriques, les pertes ohmiques dans la batterie ainsi que les pertes dans la transmission, et ce pour chacun des types de fonctionnement. Ces cartographies de commandes optimales peuvent avoir des tailles importantes, ce qui peut poser le problème de leur intégration dans la mémoire d'un calculateur embarqué sur un véhicule. On peut envisager de réduire la taille des cartographies à condition d'accepter une consommation minimale sur différents types de cycles de roulage. Alternativement, il est possible de remplacer ces cartographies par des approximations au moyen d'expressions analytiques correspondant à chacun des types de fonctionnement.
Lorsque le comparateur 57 émet un signal de sortie entraînant la mise en marche du moteur à combustion interne 1, il convient encore de déterminer les points de fonctionnement du moteur à combustion interne.
La figure 5 illustre un mode de réalisation possible de moyens de détermination des points de fonctionnement du moteur à combustion interne 1, ces moyens étant référencés 100 dans leur ensemble sur la figure 5. Une partie des organes et éléments illustrés sur la figure 5 est identique à ceux déjà illustrés sur la figure 4 et utilisés dans les moyens 50 de détermination du type de fonctionnement. Ces organes et éléments identiques portent les mêmes références que sur la figure 4. I1 s'agit en particulier du bloc de capteurs 70 et des modules 51 et 52. Deux cartographies 81 et 82 à trois dimensions permettent de fournir les points de fonctionnement du moteur à combustion interne respectivement pour le premier type et le deuxième type de fonctionnement du groupe motopropulseur. C'est ainsi que la cartographie 81 correspond au premier type de fonctionnement, qui est un fonctionnement hybride dans lequel la transmission se trouve dans le premier mode mécanique. La deuxième cartographie 82 correspond au deuxième type de fonctionnement qui est un fonctionnement hybride dans lequel la transmission se trouve dans le deuxième mode mécanique. Les deux cartographies 81 et 82 reçoivent sur leurs trois entrées respectivement, le signal issu du capteur de vitesse du véhicule par les connexions 86 et 87, le signal de sortie du module 51 de détermination de la requête de couple par les connexions 88 et 89, et enfin le paramètre P déterminé par le module 52 qui est connecté aux deux cartographies 81 et 82 par les connexions 90 et 91. Un bloc de sélection 85 est activé par le signal provenant de la sortie 80a des moyens 50 de détermination du type de fonctionnement. Lorsque le signal reçu par cette connexion indique que le moteur à combustion interne doit être mis en marche, le sélecteur 85 est activé et peut déterminer les points de fonctionnement optimisés pour le moteur à combustion interne. Le sélecteur 85 reçoit à cet effet par les connexions 94 et 95 les points de fonctionnement provenant des cartographies 81 et 82 qui correspondent aux premier et deuxième types de fonctionnement. Le bloc de sélection 85 émet sur sa sortie 96 un signal correspondant aux points de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 pour le type de fonctionnement préalablement w déterminé par les moyens 50, en vue d'une consommation optimale. Ce signal est amené sur la commande du moteur 1 comme symbolisé sur la figure 5. On notera qu'une fois le type de fonctionnement choisi par le moyen de détermination 50, les points de fonctionnement cibles pour la vitesse de rotation wi et le couple Ti du moteur à combustion interne sont directement fournis par l'une des cartographies 81, 82 dont les sorties dépendent de la vitesse du véhicule Wo, du couple aux roues To et de l'état de charge de la batterie. Les vitesses de rotation et les couples cibles des deux machines électriques 2a, 2b respectivement GJa, Ta et Wb, Tb, sont également connus car ils dépendent linéairement des vitesses Wo et wi ainsi que du couple aux roues To et du couple du moteur à combustion interne Ti selon les équations suivantes : /Ta A C (Ti Tb / B D \ T \ o /coi \ A B ((Da C D
A B où la matrice c D est la matrice des relations cinématiques 20 de la transmission infiniment variable 4. La transmission infiniment variable comportant deux modes mécaniques de fonctionnement, il existe une matrice de relations cinématiques pour chaque mode mécanique. Le procédé et le système de commande qui viennent d'être 25 décrits permettent d'effectuer un choix approprié entre différents types de fonctionnement possibles d'un groupe motopropulseur hybride bimode à dérivation de puissance de façon à réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2 du véhicule équipé de ce groupe motopropulseur.15 Bien que la description ait été faite à partir d'une architecture à dérivation de puissance bi-mode généralement appelée HEAT, elle peut également être appliquée à la même architecture hybride avec une machine électrique supplémentaire sur le train arrière du véhicule, ce qui permet d'obtenir un véhicule à quatre roues motrices du type à propulsion hybride.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride bi-mode à dérivation de puissance (40) comprenant un moteur à combustion interne (1), au moins deux machines électriques (2a, 2b), une transmission infiniment variable (4) à trois trains d'engrenages épicycloïdaux (6, 7, 8) capable de fonctionner selon deux modes mécaniques distincts et une batterie de stockage électrique (3), caractérisé par le fait que, dans le cas où un point de fonctionnement demandé peut être atteint par plusieurs types de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride, - on détermine le type de fonctionnement présentant la plus faible consommation de carburant équivalente, - on commande un changement de mode de la transmission infiniment variable en fonction du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride de plus faible consommation équivalente, et - on détermine la vitesse de rotation et le couple du moteur à combustion interne en fonction du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride de plus faible consommation équivalente.
  2. 2. Procédé de commande selon la revendication 1 dans lequel on détermine une consommation équivalente pour chaque type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride, en fonction de la vitesse du véhicule, de l'enfoncement des pédales d'accélérateur et de frein, et de l'état de charge de la batterie.
  3. 3. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on estime un paramètre de consommation équivalente de carburant en fonction de l'état de charge de la batterie.
  4. 4. Procédé de commande selon la revendication 3, dans lequel on estime le paramètre de consommation équivalente de carburant comme étant proportionnel à l'inverse de l'état de charge de la batterie.
  5. 5. Procédé de commande selon l'une des revendications 3 à 4, dans lequel on détermine la consommation équivalente pour un type defonctionnement du groupe motopropulseur hybride d'après le paramètre de consommation équivalente de carburant la vitesse du véhicule et la consigne de couple.
  6. 6. Procédé de commande selon l'une des revendications 3 à 4, dans lequel on détermine la vitesse de rotation et le couple du moteur à combustion interne pour un type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride d'après le paramètre de consommation équivalente de carburant, la vitesse du véhicule et la consigne de couple.
  7. 7. Système de commande d'un groupe motopropulseur hybride bi-mode à dérivation de puissance (40) comprenant un moteur à combustion interne (1), au moins deux machines électriques (2a, 2b), une transmission infiniment variable (4) à trois trains épicycloïdaux (6, 7,
  8. 8), capable de fonctionner selon deux modes mécaniques distincts, une batterie de stockage électrique (3), et des capteurs (70) de l'état du véhicule et de la batterie, caractérisé par le fait qu'il comprend : - des moyens (50) de détermination du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride (40) de plus faible consommation équivalente en fonction des signaux reçus des capteurs (70), et - des moyens (100) de détermination des points de fonctionnement du moteur à combustion interne (1) en fonction du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride de plus faible consommation équivalente. 8. Système de commande selon la revendication 7, comprenant un module de détermination (51) de la requête de couple apte à déterminer le couple requis par le conducteur en fonction des signaux reçus des capteurs (70),
  9. 9. Système de commande selon l'une des revendications 7 ou 8, comprenant un module de détermination (52) d'un paramètre de consommation équivalente en fonction de l'inverse de l'état de charge de l'élément de la batterie (3).
  10. 10. Système de commande selon la revendication 9 dans lequel les moyens de détermination du type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride comprennent -des cartographies de commandes (53-56) pour chaque type de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride en fonction du paramètre de consommation équivalente, de la vitesse du véhicule, et de la requête de couple du conducteur, et un comparateur (57) des consommations équivalentes des différents types de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride, apte à déterminer le mode de fonctionnement de plus faible consommation équivalente.
  11. 11. Système de commande selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel les moyens de détermination des points de fonctionnement du moteur à combustion interne (1) comprennent : -des cartographies (81, 82) des points de fonctionnement du moteur à combustion interne (1) pour les types de fonctionnement hybrides du groupe motopropulseur hybride (40) en fonction du paramètre de consommation équivalente, de la vitesse du véhicule, et de la requête de couple du conducteur.
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