FR2943606A3 - Procede et systeme de pilotage d'un groupe motopropulseur bimoteur de vehicule automobile - Google Patents

Procede et systeme de pilotage d'un groupe motopropulseur bimoteur de vehicule automobile Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de pilotage d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un premier moteur et un second moteur, de plus forte puissance que le premier moteur, et un système de transmission reliant lesdits moteurs aux roues motrices du véhicule, ledit procédé comportant la gestion du fonctionnement desdits moteurs et du système de transmission selon une pluralité de modes de fonctionnement prédéterminés. Selon l'invention, le procédé comporte, de façon continue : ▪ l'évaluation (40) de contraintes auxquelles le groupe motopropulseur est soumis ; ▪ la sélection (40), parmi la pluralité de modes de fonctionnement, des modes de fonctionnement permettant la satisfaction desdites contraintes ; ▪ la détermination (42, 44), pour chacun des modes de fonctionnement sélectionnés, de la consommation en carburant pour satisfaire lesdites contraintes ; et ▪ le pilotage (48) des premier et second moteurs et du système de transmission en fonction du mode de fonctionnement présentant la consommation minimale.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE PILOTAGE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR BIMOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention a trait au domaine de la gestion d'énergie de véhicule automobile équipé de deux moteurs de puissances différentes et vise particulièrement à la limitation 10 de la consommation en carburant d'un tel véhicule.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Usuellement les véhicules automobiles équipés d'un moteur thermique unique voient 15 celui-ci surdimensionné par rapport à l'utilisation habituelle du véhicule, essentiellement urbaine, afin de satisfaire au souhait des conducteurs de posséder une motorisation puissante. L'utilisation d'un moteur en deçà de ses capacités, et tout particulièrement en faible charge, induit ainsi une surconsommation de carburant et une émission importante de polluants. 20 Une première solution est apportée à ce problème par les véhicules hybrides. Dans ce type de véhicule, un moteur électrique assiste le moteur thermique pendant les accélérations. Grâce à une telle assistance, il est donc possible de diminuer le dimensionnement du moteur thermique tout en conservant la puissance souhaitée par le 25 conducteur. A niveau de performance égale, un véhicule hybride consomme alors moins qu'un véhicule à motorisation uniquement thermique. Toutefois, une motorisation hybride présente une complexité pénalisante car elle nécessite d'associer deux moteurs de technologies différentes et de prévoir des équipements électriques additionnels tels qu'un générateur électrique, des batteries de puissance ou encore une électronique de puissance. 30 D'où un coût élevé pour ce type de véhicule.
Une autre solution connue pour conserver le niveau de performance tout en diminuant la consommation de carburant est d'équiper le véhicule de deux moteurs thermiques de traction dont les dimensionnements ont été optimisés respectivement pour des 35 fonctionnements continus et pour des fonctionnements transitoires. Typiquement, un moteur de forte puissance, usuellement dénommé booster , est mis en marche uniquement lors de phases transitoires qui ne peuvent être assurées par un moteur de plus faible puissance, dit de base , plus particulièrement lors de phases où un couple de5 traction important est requis, comme par exemple des fortes accélérations demandées par le conducteur, des vitesses très élevées ou encore des franchissements de pentes. Il en résulte que les deux moteurs fonctionnent aux puissances plus en rapport avec leur dimensionnement, ce qui réduit la consommation de carburant, tout en maintenant le niveau de performance requis.
L'emploi de deux moteurs a par ailleurs entraîné la multiplication des modes de fonctionnement en fonction de diverses situations que peut rencontrer le véhicule (démarrage à faible vitesse, forte accélération, alimentation des accessoires du véhicule, franchissement de pente, etc...). De fait, il apparaît que pour une puissance requise dans une situation donnée, il existe plusieurs modes de fonctionnement pouvant satisfaire à ladite puissance.
Il existe ainsi un besoin d'optimiser la consommation de carburant, et donc l'émission de 15 polluants, d'un véhicule bimoteur de manière simple et efficace.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention a ainsi pour objet de proposer un procédé et un système de pilotage d'une 20 telle motorisation qui réduisent la consommation de carburant de façon sensible, et cela même lorsqu'il est prévu une gestion complexe de la puissance de fraction.
A cet effet, l'invention a pour objet Procédé de pilotage d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un premier moteur et un second moteur, de plus forte 25 puissance que le premier moteur, et un système de transmission reliant lesdits moteurs aux roues motrices du véhicule, ledit procédé comportant la gestion du fonctionnement desdits moteurs et du système de transmission selon une pluralité de modes de fonctionnement prédéterminés
30 Selon l'invention, le procédé comporte, de façon continue : ^ l'évaluation de contraintes auxquelles le groupe motopropulseur est soumis ; ^ la sélection, parmi la pluralité de modes de fonctionnement, des modes de fonctionnement permettant la satisfaction desdites contraintes ; ^ la détermination, pour chacun des modes de fonctionnement sélectionnés, de la 35 consommation en carburant pour satisfaire lesdites contraintes ; et ^ le pilotage des premier et second moteurs et du système de transmission en fonction du mode de fonctionnement présentant la consommation minimale.
En d'autres termes, le procédé consiste, à chaque instant, à évaluer quels sont les modes aptes à satisfaire des contraintes, par exemple de couple de traction demandé par le conducteur, à déterminer lequel parmi ces modes consomme le moins de carburant et à piloter le véhicule selon ce mode. Cette gestion en temps réelle de la consommation de carburant permet ainsi des économies substantielles d'énergie.
Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : ^ les contraintes comprennent le couple aux roues demandé par le conducteur ; ^ les modes de fonctionnement comprennent au moins un mode de patinage, et les contraintes comprennent le décollage du véhicule à faible vitesse ; ^ au moins un mode de fonctionnement présente une pluralité d'états permettant la satisfaction des contraintes, et la détermination de la consommation en carburant pour ce au moins un mode de fonctionnement comprend la détermination de l'état de celui-ci correspondant à la consommation minimale ; ^ le au moins un mode de fonctionnement présentant une pluralité d'états est un mode dans lequel les premier et deuxième moteurs sont aptes à fournir ensemble de la puissance aux roues motrices ; et ^ le au moins un mode de fonctionnement présentant une pluralité d'états est mode dans lequel plusieurs rapports de transmission sont aptes à être engagés.
L'invention a également pour objet un système de pilotage d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un premier moteur et un second moteur, de plus forte puissance que le premier moteur, et un système de transmission reliant lesdits moteurs aux roues motrices du véhicule, ledit procédé comportant la gestion du fonctionnement desdits moteurs et du système de transmission selon une pluralité de modes de fonctionnement prédéterminés.
Selon l'invention, ce système comporte une unité de commande des premier et second 30 moteurs et du système de transmission, ladite unité comprenant : ^ des moyens d'évaluation de contraintes auxquelles le groupe motopropulseur est soumis ; ^ des moyens de sélection, parmi la pluralité de modes de fonctionnement, des modes de fonctionnement permettant la satisfaction desdites contraintes ; 35 ^ des moyens de détermination, pour chacun des modes de fonctionnement sélectionnés, de la consommation en carburant pour satisfaire lesdites contraintes ; et ^ des moyens de pilotage des premier et second moteurs et du système de transmission en fonction du mode de fonctionnement présentant la consommation minimale.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec les dessins annexés dans lesquels : ^ la figure 1 est une vue schématique d'une motorisation bimoteur de l'état de la technique ; et ^ la figure 2 est un organigramme du procédé de gestion de l'énergie de la motorisation de la figure 1.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Sur la figure 1, un groupe motopropulseur bimoteur 10 de véhicule automobile est illustré de façon schématique. Ce groupe motopropulseur 10 comprend un moteur thermique propulseur 12, ou booster , un moteur thermique principal 14, ou moteur de base , de plus faible puissance que le booster 1, ainsi qu'un système de transmission 16. 20 Ce système de transmission 16 comporte : ^ un arbre primaire 18 lié au moteur de base 12 via un embrayage 20 ; ^ un arbre primaire 22 lié au booster 14 via un embrayage 24 ; ^ un arbre secondaire 26 comprenant des trains de pignon 28, 30 et de 25 synchronisateurs liés en rotation avec l'arbre secondaire 26 et coopérant avec une couronne 32 d'un différentiel 34, le différentiel 34 étant relié mécaniquement avec les roues motrices du véhicule (non représentées) ; ^ un mécanisme de transmission 36 de mouvement entre les arbres 18, 22, 26.
30 Les deux embrayages 20, 24 peuvent être actionnés sélectivement pour commander le raccordement de chacun des deux moteurs 12, 14 au système de transmission 16. Ainsi, la présence de ces deux embrayages 20, 24 permet d'assurer la synchronisation des deux moteurs 12, 14, d'une part pour répartir au mieux la puissance en fonction de la volonté du conducteur, traduite par exemple par l'action exercée sur une pédale d'accélérateur, et, 35 d'autre part, pour transmettre au mieux le moment de force vers le système de transmission 16.15 Pour le fonctionnement mécanique du groupe motopropulseur 10, on se reportera avantageusement à la demande de brevet française publiée sous le numéro FR 2 899 663.
Le groupe motopropulseur 10 est conçu pour fonctionner selon plusieurs modes de fonctionnement en fonction de diverses contraintes, comme par exemple la puissance demandée par le conducteur, matérialisée par l'enfoncement de la pédale d'accélérateur, les conditions de roulage du véhicule, comme par exemple une chaussée en pente ou un démarrage à faible vitesse.
Le groupe motopropulseur 10 est apte à fonctionner selon trois principaux modes de fonctionnement, à savoir : ^ un premier mode principal, dans lequel le moteur de base 14 est en marche et le booster 12 à l'arrêt, toute la puissance pour la traction et l'alimentation des accessoires du véhicule (pompes, climatisations, etc...) étant fournie pour le moteur 15 de base 14 ; ^ un deuxième mode principal, dans lequel le moteur de base 14 tourne au ralenti et assure uniquement l'entrainement des accessoires du véhicule, le booster 12 fournissant le couple pour la traction ; et ^ un troisième mode principal, dans lequel les deux moteurs 12, 14 sont en marche et 20 fournissent chacun une partie du couple demandé pour la traction.
Le groupe motopropulseur 10 est également apte à fonctionner dans des modes supplémentaires, comme par exemple deux modes dit de patinage nécessaires pour assurer les décollages du véhicule à faible vitesse, à savoir : 25 ^ un premier mode de patinage, dans lequel le moteur de base 14 est seul en fonctionnement, le système de transmission 16 étant sur son rapport de boite de vitesse le plus court, l'embrayage 24 en patinage et le régime du moteur de base 14 choisi pour assurer la demande en couple du conducteur traduite par l'enfoncement de la pédale d'accélérateur ; et 30 ^ un deuxième mode de patinage, dans lequel les deux moteurs 12 et 14 sont en marche et leurs embrayages respectifs patinent.
Le figure 2 est un organigramme du procédé de pilotage du groupe motopropulseur 10, par exemple mise en oeuvre dans l'unité électronique en charge par ailleurs du pilotage 35 des moteurs 12 et 14, comme cela est connu en soi.
Dans une première étape 40, la demande du conducteur en puissance, traduite de l'enfoncement de la pédale d'accélération, ainsi que des informations sur l'état du véhicule, comme sa vitesse par exemple, ou sur la situation routière, comme une chaussée en pente par exemple, sont analysées et une consigne de couple aux roues déterminée, d'une manière connue en soi de l'état de la technique.
Toujours en 40, ces données sont également analysées pour déterminer si certains modes seulement sont aptes à répondre à la situation du véhicule. Ainsi par exemple, dans le cas d'une demande de décollage en faible vitesse, seuls les modes de patinage sont aptes à répondre de manière appropriée à la demande de puissance du conducteur et sont donc sélectionnés.
Lors de l'étape 40, les demandes du conducteur et la situation du véhicule sont donc analysées pour déterminer un ensemble de contraintes auquel le groupe motopropulseur 10 sera soumis, notamment en termes de couple aux roues.
Dans un mode de réalisation préféré, le couple aux roues demandé est lissé afin de gérer l'agrément de conduite et éviter des commutations trop busques entre les modes de fonctionnement.
Dans une étape 42 suivante, la consommation minimale en carburant du groupe 20 motopropulseur pour chacun des modes sélectionnés lors de l'étape 40 est calculée pour satisfaire aux contraintes.
Pour chaque mode de fonctionnement, la consommation de carburant dépend du couple aux roues demandé, de la vitesse du véhicule, du rapport de la transmission engagé, et le 25 cas échéant pour le troisième mode principal de fonctionnement et le deuxième mode de patinage, de la répartition des couples entre les deux moteurs 12, 14. Ainsi, il peut exister plusieurs modes permettant de satisfaire les contraintes, notamment la contrainte de couple aux roues demandé. De même pour un rapport de la transmission donnée, un premier mode peut consommer moins qu'un deuxième mode alors que l'inverse se vérifie 30 pour un autre rapport de transmission.
L'étape 42 consiste ainsi à calculer à la fois la consommation minimale de carburant et l'état des moteurs (marche, arrêt, répartition des couples) et de la transmission (rapport de transmission, état des embrayages 20, 24, régimes moteur en sortie des arbres primaires 35 18, 22) pour ladite consommation minimale et pour satisfaire aux contraintes, notamment en couple.
Par exemple, ce calcul peut être réalisé ou pré-calculé dans des conditions standards de température du groupe motopropulseur et mémorisé sous forme de cartographie contenant d'une part la consommation minimale, et d'autres part les couples demandés à chaque moteur. Ce calcul en ligne ou cette évaluation de cartographie est ainsi réalisé en fonction de la vitesse du véhicule et du couple aux roues demandé et a pour résultat l'état des moteurs et du système de transmission pour la consommation minimale de carburant.
10 Le procédé se poursuit alors par la sélection, en 44, du mode de fonctionnement présentant la consommation de carburant la plus faible parmi les consommations calculées.
Une stratégie de commutation entre le mode en cours d'utilisation et le mode sélectionné 15 lors de l'étape 44 est alors mise en oeuvre lors d'une étape 46 afin notamment de préserver l'agrément de conduite et donc éviter les commutations de mode trop rapides.
Dans une étape 48 suivante, les états des moteurs et du système de transmission calculés lors de l'étape 42 sont alors appliqués pour obtenir une consommation de carburant 20 optimale. L'étape 48 boucle alors sur l'étape 40 pour un nouveau cycle de sélection du mode de fonctionnement optimal.5

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de pilotage d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un premier moteur (14) et un second moteur (12), de plus forte puissance que le premier moteur (14), et un système de transmission (16) reliant lesdits moteurs aux roues motrices du véhicule, ledit procédé comportant la gestion du fonctionnement desdits moteurs et du système de transmission selon une pluralité de modes de fonctionnement prédéterminés, caractérisé en ce qu'il comporte, de façon continue : ^ l'évaluation (40) de contraintes auxquelles le groupe motopropulseur est soumis ; ^ la sélection (40), parmi la pluralité de modes de fonctionnement, des modes de fonctionnement permettant la satisfaction desdites contraintes ; ^ la détermination (42, 44), pour chacun des modes de fonctionnement sélectionnés, de la consommation en carburant pour satisfaire lesdites contraintes ; et ^ le pilotage (48) des premier et second moteurs et du système de transmission en fonction du mode de fonctionnement présentant la consommation minimale.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les contraintes comprennent le couple aux roues demandé par le conducteur.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les modes de fonctionnement comprennent au moins un mode de patinage, et en ce que les contraintes comprennent le décollage du véhicule à faible vitesse.
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un mode de fonctionnement présente une pluralité d'états permettant la satisfaction des contraintes, et en ce que la détermination (42, 44) de la consommation en carburant pour ce au moins un mode de fonctionnement comprend la détermination de l'état de celui-ci correspondant à la consommation minimale.
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le au moins un mode de fonctionnement présentant une pluralité d'états est un mode dans lequel les premier et deuxième moteurs sont aptes à fournir ensemble de la puissance aux roues motrices.
  6. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le au moins un mode de fonctionnement présentant une pluralité d'états est mode dans lequel plusieurs rapports de transmission sont aptes à être engagés.
  7. 7. Système de pilotage d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un premier moteur et un second moteur, de plus forte puissance que le premier moteur, et un système de transmission reliant lesdits moteurs aux roues motrices du véhicule, ledit procédé comportant la gestion du fonctionnement desdits 10 moteurs et du système de transmission selon une pluralité de modes de fonctionnement prédéterminés, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande des premier et second moteurs et du systèmes de transmission, ladite unité comprenant : ^ des moyens d'évaluation de contraintes auxquelles le groupe motopropulseur est soumis ; ^ des moyens de sélection, parmi la pluralité de modes de fonctionnement, des modes de fonctionnement permettant la satisfaction desdites contraintes ; ^ des moyens de détermination, pour chacun des modes de fonctionnement sélectionnés, de la consommation en carburant pour satisfaire lesdites contraintes ; et ^ des moyens de pilotage des premier et second moteurs et du système de transmission en fonction du mode de fonctionnement présentant la consommation minimale. 15 20 25
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