FR2954257A1 - Groupe motopropulseur hybride. - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un groupe motopropulseur hybride comportant : - un moteur thermique (Mt), - une ou plusieurs batteries (B), - une entité électrique (M/Ge) fonctionnant soit comme moteur en utilisant l'énergie disponible dans les batteries (B), soit comme générateur pour recharger lesdites batteries, - un dispositif (Epi) accouplant le moteur thermique (Mt) et l'entité électrique (M/Ge) pour combiner la puissance dudit moteur et de ladite entité, - une unité de commande (UC) contrôlant le fonctionnement du moteur thermique (Mt) et de l'entité électrique (M/Ge), - ledit groupe fonctionnant en mode hybride ou en mode « tout électrique », se caractérisant par le fait que : - l'unité de commande (UC) est reliée à un moyen (13) pour renseigner un trajet à parcourir, - en fonction des caractéristiques du trajet renseigné, l'unité de commande (UC) contrôle le moteur thermique (Mt) et l'entité électrique (M/Ge) de manière à répartir la puissance dudit moteur thermique et de ladite entité électrique pour que l'énergie disponible dans les batteries (B) atteigne une valeur de décharge souhaitée à l'issue dudit trajet.

Description

Groupe motopropulseur hybride Description Domaine technique de l'invention. L'invention a pour objet un groupe motopropulseur hybride, ainsi qu'un véhicule intégrant un tel groupe. L'invention a également pour objet un procédé permettant de contrôler le fonctionnement d'un groupe motopropulseur hybride.
L'invention concerne le domaine technique des groupes motopropulseurs hybrides comportant un moteur thermique, une ou plusieurs batteries et une entité électrique fonctionnant soit comme moteur en utilisant l'énergie disponible dans lesdites batteries, soit comme générateur pour recharger lesdites batteries. Elle concerne plus spécifiquement les techniques permettant d'optimiser la consommation des ressources embarquées dans de tels groupes motopropulseurs. État de la technique. On connait des groupes motopropulseurs hybrides pour véhicules automobiles et comportant : un moteur thermique ; une ou plusieurs batteries ; une entité électrique fonctionnant soit comme moteur en utilisant l'énergie disponible dans les batteries, soit comme générateur pour recharger lesdites batteries ; un dispositif accouplant le moteur thermique et l'entité électrique pour combiner la puissance dudit moteur et de ladite entité ; une unité de commande 2954257 -2
contrôlant le fonctionnement du moteur thermique et de l'entité électrique. Ces groupes peuvent fonctionner en mode hybride ou en mode « tout électrique ».
Ce type de groupe motopropulseur hybride est par exemple décrit dans 5 les documents brevets suivants : US 2003/0078127 (KRAMER), US 5.713.814 (HARA), FR 2.839.023 (RENAULT), FR 2.828.140 (RENAULT), FR 2.814.989 (RENAULT), EP 1.142.741 (JATCO), JP 9150638 (AISIN), JP 2003011682 (HITACHI), CN 101439664 (TIANJIN).
10 Dans le document US 6.886.648 (HATA), le moteur thermique est activé ou arrêté selon la charge des batteries. Si la charge est faible, alors le moteur thermique est activé. Et si la charge est élevée, alors le moteur thermique est arrêté et seul le moteur électrique est utilisé pour propulser le véhicule.
15 Dans le document US 6.110.066 (NEDUNGADI), le moteur électrique est utilisé pour suppléer le moteur thermique de manière à ce que ce dernier ait une consommation de carburant optimale à une vitesse donnée. Lorsque la vitesse du véhicule et la puissance demandée par le conducteur (dépendant de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur) sont telles qu'il est difficile de 20 maintenir une consommation de carburant optimale, alors le moteur électrique est activé pour décharger le moteur thermique de façon à ce que la consommation de ce dernier retombe à une valeur acceptable.
Dans le document EP 1.655.165 (TOYOTA), le moteur thermique est 25 associé à deux moteurs/générateurs électriques. La propulsion électrique est utilisée seule dans le cas où le moteur thermique aurait un rendement très faible et tant que les batteries ne sont pas déchargées. Le moteur électrique peut également se combiner au moteur thermique lors des besoins importants de puissance (accélérations, fortes côtes...). Le moteur thermique peut fonctionner à une charge légèrement plus élevée que nécessaire, le surplus d'énergie étant utilisé pour recharger les batteries. 2954257 -3 Dans les groupes motopropulseurs hybrides de l'art antérieur, le moteur thermique et le moteur/générateur électrique sont généralement contrôlés de manière à ce qu'à un instant donné, le régime de fonctionnement dudit moteur 5 thermique soit optimal. Le rendement du moteur/générateur électrique est alors sacrifié au profit du rendement du moteur thermique. Il en découle que le rendement général du groupe motopropulseur n'est pas optimal. Les batteries peuvent être totalement déchargées avant l'issue du trajet ou au contraire être encore chargées à l'issue dudit trajet. Dans les deux cas, les batteries et le 10 carburant n'ont pas été correctement exploités.
Face à cet état des choses, le principal objectif que vise à atteindre l'invention est d'améliorer l'exploitation des ressources embarquées (batteries et carburant) permettant de faire fonctionner un groupe motopropulseur hybride. 15 Un autre objectif de l'invention est de proposer un groupe motopropulseur hybride dans lequel la gestion et le rendement du moteur/générateur électrique sont améliorés sur un trajet. Un autre objectif de l'invention est de proposer un groupe motopropulseur hybride dans lequel la consommation de carburant est 20 optimisée sur un trajet, permettant ainsi de réduire les coûts et réaliser des économies.
Divulgation de l'invention. 25 La solution proposée par l'invention est un groupe motopropulseur hybride du type connu de l'art antérieur mais dans lequel l'unité de commande est reliée à un moyen pour renseigner un trajet à parcourir. Et en fonction des caractéristiques du trajet renseigné, l'unité de commande contrôle le moteur 30 thermique et l'entité électrique de manière à répartir la puissance dudit moteur 2954257 -4
thermique et de ladite entité électrique pour que l'énergie disponible dans les batteries atteigne une valeur de décharge souhaitée à l'issue dudit trajet. En fonction du trajet à parcourir, l'unité de commande élabore donc une véritable stratégie permettant d'obtenir une combinaison idéale des puissances 5 motrices qui optimise la consommation des ressources embarquées dans le véhicule. Et le rendement du moteur/générateur électrique est optimal puisque les batteries ne seront totalement déchargées qu'à l'issue du trajet. De fait, la consommation de carburant est diminuée.
10 En principe, l'unité de commande génère des consignes de couple à destination du moteur thermique et/ou de l'entité électrique.
Pour que l'unité de commande ait un maximum d'informations relatives au trajet (longueur, dénivellation, vitesse moyenne, circulation urbaine ou sur 15 voie rapide, ...), le moyen pour renseigner le trajet est préférentiellement un GPS.
Un autre aspect de l'invention concerne un véhicule automobile intégrant un groupe motopropulseur hybride du type connu de l'art antérieur mais dans 20 lequel l'unité de commande est reliée à un moyen pour renseigner un trajet à parcourir. Et en fonction des caractéristiques du trajet renseigné, l'unité de commande contrôle le moteur thermique et l'entité électrique de manière à répartir la puissance dudit moteur thermique et de ladite entité électrique pour que l'énergie disponible dans les batteries atteigne une valeur de décharge 25 souhaitée à l'issue dudit trajet.
Selon un premier mode de réalisation, en mode hybride, l'unité de commande gère la répartition des puissances entre le moteur thermique et l'entité électrique en fonction d'un facteur dont la valeur varie au cours du trajet, 30 ledit facteur dépendant des paramètres suivants pris seuls ou en combinaison : nombre de kilomètres restant à parcourir, niveau d'énergie restant dans les 2954257 -5
batteries, vitesse réelle du véhicule, type de conduite, choix du mode de gestion des puissances.
Selon un second mode de réalisation apportant d'avantage de précision, 5 en mode hybride, l'unité de commande gère la répartition des puissances entre le moteur thermique et l'entité électrique en fonction d'un facteur dont la valeur est anticipée lors du renseignement du trajet à parcourir, ledit facteur dépendant des paramètres suivants pris seuls ou en combinaison : nombre de kilomètres à parcourir, niveau initial d'énergie dans les batteries, vitesse 10 moyenne du véhicule évaluée sur le trajet, dénivellation du trajet, poids du véhicule, circulation en ville ou voie rapide, type de conduite, choix du mode de gestion des puissances.
En outre, l'unité de commande peut comporter une zone-mémoire dans 15 laquelle des trajets préenregistrés sont associés à des facteurs de répartition de puissance prédéterminés. Et en mode hybride, lorsque le trajet renseigné correspond à un trajet préenregistré dans la zone-mémoire, l'unité de commande gère la répartition des puissances entre le moteur thermique et l'entité électrique en fonction du facteur de répartition de puissance associé 20 audit trajet.
Lorsque le dispositif de couplage est un train épicycloïdal, en mode hybride et en fonction de la vitesse réelle du véhicule, de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur et du facteur de répartition de puissance, l'unité de 25 commande génère une consigne de vitesse à destination du moteur thermique, et : - si la vitesse réelle du moteur thermique correspond à la vitesse de consigne, alors l'unité de commande génère des consignes de couple à destination dudit moteur thermique et/ou de l'entité électrique de manière à 30 conserver un rapport de couple constant entre ledit moteur thermique et ladite entité électrique, 2954257 -6
- si la vitesse réelle du moteur thermique diffère de la vitesse de consigne, alors l'unité de commande génère des consignes de couple à destination dudit moteur thermique et de l'entité électrique de manière à modifier le rapport de couple entre ledit moteur thermique et ladite entité électrique jusqu'à l'obtention 5 de la vitesse de consigne.
Le groupe motopropulseur peut fonctionner selon plusieurs modes dont un mode « tout électrique » où le moteur thermique est bloqué et un mode hybride où ledit moteur est débloqué. En mode « tout électrique », l'unité de commande génère une consigne de couple à destination de l'entité électrique de manière à ce que cette dernière se comporte soit comme un moteur qui transmet sa puissance aux roues, soit comme un générateur qui recharge les batteries au freinage. 15 Lorsque le dispositif de couplage est un train épicycloïdal, pour passer du mode « tout électrique » au mode hybride, l'unité de commande génère simultanément une consigne pour libérer le blocage du moteur thermique et une consigne de couple négatif à destination de l'entité électrique, le dispositif 20 de couplage étant configuré pour additionner ledit couple négatif au couple disponible dans les roues de par l'énergie cinétique du véhicule, afin de démarrer ledit moteur thermique.
En mode hybride, l'unité de commande détecte une consigne de couple 25 souhaitée par l'intermédiaire de la position de la pédale d'accélérateur, ladite unité étant configurée pour traduire cette consigne de couple souhaitée en une consigne de couple destinée au moteur thermique et une consigne de couple destinée à l'entité électrique qui se comporte comme un moteur électrique.
30 En mode hybride, lorsque l'unité de commande détecte une consigne de couple négatif souhaitée par l'intermédiaire de la position de la pédale de frein, 10 - 7
elle traduit cette consigne en une consigne de couple négatif destinée au moteur thermique correspondant au frein moteur et une consigne de couple négatif destinée à l'entité électrique qui se comporte comme un générateur électrique.
En mode hybride et en fonction de paramètres de fonctionnement du véhicule tels que le niveau des batteries, le nombre de kilomètres restant à parcourir, la vitesse réelle du véhicule et/ou le mode de gestion des puissances, l'unité de commande calcule une vitesse du moteur thermique correspondant à une répartition de puissance optimale pour la réduction des consommations des ressources embarquées.
Lorsque le dispositif de couplage est un train épicycloïdal, pour passer du mode hybride au mode « tout électrique », l'unité de commande est 15 configurée pour envoyer simultanément : - une consigne de couple à destination de l'entité électrique de manière à ce que l'arbre de sortie de cette dernière accélère, - une consigne pour fermer le papillon du moteur thermique de façon à caler ledit moteur sans faire varier la vitesse du véhicule. 20 Lorsque le dispositif de couplage est un train épicycloïdal, en mode hybride et lorsque le niveau des batteries devient inférieur à une valeur seuil, l'unité de commande est configurée pour calculer un rapport de vitesse entre le moteur thermique et l'entité électrique de manière à ce que ladite entité se 25 comporte comme un générateur chargeant lesdites batteries, la puissance dudit moteur thermique se répartissant entre la puissance fournie aux roues et la puissance fournie audit générateur.
Préférentiellement, le dispositif de couplage est un train épicycloïdal 30 comportant : - 8
- un porte-satellite relié à l'arbre du moteur thermique, et éventuellement équipé d'un moyen de blocage en rotation, - un planétaire relié à l'arbre de l'entité électrique, - une couronne externe configurée pour entrainer les roues du véhicule, - des satellites montés mobiles en rotation sur le porte-satellite et qui s'engrènent sur le planétaire et sur la couronne externe.
Un dispositif d'accouplement peut être prévu pour solidariser les arbres du moteur thermique et de l'entité électrique de façon à ce que les deux puissances motrices s'additionnent.
Encore un autre aspect de l'invention concerne un procédé pour contrôler le fonctionnement d'un groupe motopropulseur hybride connu de l'art antérieur, ledit procédé consistant à : - renseigner un trajet à parcourir, - en fonction des caractéristiques du trajet renseigné, contrôler le moteur thermique et/ou l'entité électrique de manière à répartir la puissance dudit moteur thermique et de ladite entité électrique pour que l'énergie disponible dans les batteries atteigne une valeur de décharge souhaitée à l'issue dudit trajet.
Description des figures.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 schématise un groupe motopropulseur conforme à l'invention et son implantation dans un véhicule automobile, - 9
- les figures 2a et 2b sont deux tableaux montrant, pour deux facteurs de répartition de puissance (K) différents, des exemples de consignes de vitesses de rotation du moteur thermique émises par l'unité de commande en fonction de la vitesse réelle du véhicule automobile et de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur, - La figure 3a est un schéma fonctionnel indiquant différentes consignes émises par l'unité de commande lorsque la vitesse réelle du moteur thermique est inférieure à une vitesse de consigne, - La figure 3a est un schéma fonctionnel indiquant différentes consignes émises par l'unité de commande lorsque la vitesse réelle du moteur thermique est égale à la vitesse de consigne, - La figure 4a est un diagramme illustrant la variation de la capacité (SoG) des batteries au cours d'un trajet, - La figure 4b est un diagramme illustrant de manière schématique la variation du facteur de répartition de puissance (K) en fonction de la charge des batteries (SoG), - La figure 5a est un diagramme sur lequel sont représentés en fonction du nombre de kilomètres parcourus et de la dénivellation du trajet (D-M-A) : la variation du facteur de répartition de puissance (K), la consommation des ressources du moteur thermique (Mt) et la consommation des ressources du moteur électrique (Me). La valeur du facteur de répartition de puissance (K) n'étant pas anticipée au départ du trajet. - La figure 5b est un diagramme similaire à celui de la figure 5a mais où la valeur du facteur de répartition de puissance (K) est anticipée au départ du trajet. - La figure 6a est un diagramme sur lequel sont représentés en fonction du nombre de kilomètres parcourus, le trajet consistant en une portion « extra urbaine » (ExtUr) et une portion « intra urbaine » (IntUr) : la variation du facteur de répartition de puissance (K), la consommation des ressources du moteur thermique (Mt) et la consommation des ressources du moteur électrique (Me). 2954257 -10-
La valeur du facteur de répartition de puissance (K) n'étant pas anticipée au départ du trajet. - La figure 6b est un diagramme similaire à celui de la figure 6a mais où la valeur du facteur de répartition de puissance (K) est anticipée au départ du 5 trajet.
Modes de réalisation préférés de l'invention.
10 Le groupe motopropulseur hybride objet de l'invention est particulièrement, mais non exclusivement, destiné à être implanté dans un véhicule automobile en remplacement des moteurs thermiques existants.
Le groupe motopropulseur est susceptible d'utiliser deux sources 15 d'énergie différentes, une provenant d'un moteur thermique Mt classique alimenté en carburant (essence et/ou gaz) et autre provenant d'une entité électrique M/Ge fonctionnant soit comme moteur électrique soit comme un générateur électrique. Une ou plusieurs batteries B sont reliées à l'entité électrique M/Ge. Lorsque cette dernière fonctionne en moteur électrique, elle 20 utilise l'énergie disponible dans les batteries B. Et lorsqu'elle fonctionne en générateur électrique, elle recharge les batteries B. Lorsque le véhicule automobile n'est pas utilisé, les batteries B peuvent être reliées à un chargeur 17 branché sur le réseau électrique au moyen d'une prise 18. De cette manière, avant d'effectuer un trajet, la charge des batteries B est maximale. 25 Un inverseur 10 permet de contrôler l'entité électrique M/Ge pour la faire fonctionner soit comme moteur, soit comme générateur. L'inverseur 10 convertit le courant continu des batteries B en courant alternatif pour entraîner l'entité électrique M/Ge. D'autre part, il transforme le courant alternatif venant 30 de l'entité électrique M/Ge en courant continu pour recharger les batteries B. 2954257 -11- 1) Le dispositif de couplage. Le moteur thermique Mt et l'entité électrique M/Ge sont accouplés de manière à combiner leur puissance pour transmettre un mouvement de rotation 5 aux roues R du véhicule. Selon un mode préféré de réalisation représenté sur la figure 1, le dispositif de couplage est un train épicycloïdal Epi comportant : - un porte-satellite 1 relié à l'arbre du moteur thermique Mt ; le porte-satellite 1 est pourvu d'un moyen de blocage 7, de type frein, permettant de bloquer sa rotation ainsi que celle du moteur thermique Mt, 10 - un planétaire 2 relié à l'arbre de l'entité électrique M/Ge, - une couronne externe 3 reliée aux roues motrices R via des pignons relais 5 et un pont différentiel 6, - des satellites 4 montés mobiles en rotation sur le porte-satellite et qui s'engrènent sur le planétaire 2 et sur la couronne externe 3. 15 L'homme du métier peut toutefois prévoir une autre configuration de train épicycloïdal ou d'autres dispositifs de couplage, par exemple un simple réducteur, une boîte de vitesse ou tout autre type de chaine cinématique.
L'arbre rotatif du porte-satellite 1 est susceptible de transmettre la 20 puissance du moteur thermique Mt à la couronne 3 via les satellites 4. La couronne 3 transmet alors sa puissance aux roues R via les pignons relais 5 et le pont différentiel 6. L'arbre rotatif du porte-satellite 1 est également susceptible de transmettre une partie de la puissance du moteur thermique Mt au planétaire 2 25 via les satellites 4. Le planétaire 2 peut alors entraîner l'entité électrique M/Ge fonctionnant en générateur afin de transformer une partie de la puissance du moteur thermique Mt en électricité.
L'arbre rotatif du planétaire 2 est susceptible de transmettre la puissance 30 de l'entité électrique M/Ge à la couronne 3 via les satellites 4. La couronne 3 transmet alors sa puissance (issue du moteur thermique et de l'entité 2954257 -12-
électrique) aux roues R via les pignons relais 5 et le pont différentiel 6. En bloquant la rotation du porte-satellite 1, la couronne 3 transmet uniquement la puissance issue de l'entité électrique M/Ge aux roues R. L'arbre rotatif du planétaire 2 est également susceptible de transmettre 5 une partie de la puissance de l'entité électrique M/Ge au porte-satellite 1 via les satellites 4. Le porte-satellite 1 peut alors entraîner le moteur thermique Mt pour le démarrer. Lors du freinage du véhicule, la couronne 3 est susceptible de transmettre une partie de la puissance de freinage au planétaire 2 via les 10 satellites 4. Le planétaire 2 peut alors entraîner l'entité électrique M/Ge fonctionnant en générateur afin de transformer une partie de la puissance du freinage en électricité.
Le train épicycloïdal Epi implique un équilibre entre le couple du moteur 15 thermique Mt et le couple de l'entité électrique M/Ge. Cet équilibre est issu de l'équation (eq1) suivante : CM/Ge = CMt x [-Zp/(2x(Zp+Zs))] (eq 1) Où: - CM/Ge = couple de l'entité électrique M/Ge ; 20 - CMt = couple du moteur thermique Mt ; - Zp = nombre de dents du planétaire 2 ; - Zs = nombre de dents des satellites 4.
Un dispositif d'accouplement 70, du type embrayage ou crabot, peut 25 relier le planétaire 2 au porte-satellite 1. Lorsqu'il est actionné, ce dispositif 70 permet de solidariser la couronne 3, l'arbre du moteur thermique Mt et l'arbre de l'entité électrique M/Ge (engrenage de raison 1) de façon à ce que les deux puissances motrices s'additionnent. On obtient ainsi un véhicule ayant davantage de reprise. Un résultat similaire est obtenu en solidarisant le porte- 30 satellite 1 et la couronne 3 ou le planétaire 2 et la couronne 3 ou en bloquant les satellites 4. 2954257 -13- 2) L'unité de commande. Une unité de commande UC contrôle le fonctionnement du moteur 5 thermique Mt et de l'entité électrique M/Ge. En pratique, cette unité UC se présente sous la forme d'un ou plusieurs processeurs ou microprocesseurs configurés pour exécuter un ou plusieurs programmes, sous-programmes, microprogrammes ou tous autres types de software équivalents, afin de gérer le fonctionnement du groupe motopropulseur et en particulier la stratégie 10 d'hybridation, la répartition des puissances, les couples du moteur thermique Mt et de l'entité électrique M/Ge.
Le groupe motopropulseur peut fonctionner selon plusieurs modes de gestion, dont un mode « économique » dans lequel l'unité de commande UC 15 s'efforce d'économiser la puissance de l'entité électrique M/Ge et un mode « normal » dans lequel l'unité de commande UC gère de manière similaire la puissance de l'entité électrique M/Ge et celle du moteur thermique Mt.
Les entrées de l'unité de commande UC sont avantageusement : la 20 vitesse réelle du véhicule mesurée au moyen d'un capteur 20 disposé sur l'arbre d'entrainement des roues R ; la vitesse de rotation réelle du moteur thermique Mt mesurée grâce au capteur moteur d'origine par l'intermédiaire du calculateur moteur 14 d'origine ; la vitesse de rotation réelle de l'entité électrique M/Ge ; le niveau 12 des batteries B et d'autres informations telles 25 que la tension par exemple ; le niveau de carburant ; la position de la pédale d'accélérateur 15 ; la position de la pédale de frein 16 ; des informations relatives au trajet à parcourir par l'intermédiaire d'un moyen de renseignement 13 (ci-après dénommé « dash-board ») ; le mode de gestion choisi par le conducteur (« économique » ou « normal ») ; l'enclenchement d'une marche 30 avant ou d'une marche arrière. 2954257 - 14 -
Toutes ces entrées ne sont pas nécessaires et des entrées supplémentaires peuvent évidemment être prévues par l'homme du métier. En particulier, l'unité de commande UC est reliée au calculateur moteur 14 d'origine. Ce dernier permet notamment de calculer la quantité de carburant à 5 injecter en fonction du régime et de l'angle d'ouverture du papillon 21. Il permet aussi le calcul de l'avance à l'allumage suivant ces mêmes données. Son rôle est le contrôle des paramètres du moteur thermique tandis que l'unité de commande UC règle la charge dudit moteur par l'intermédiaire de l'ouverture du papillon 21. 10 Les sorties de l'unité de commande UC sont avantageusement : une consigne de couple au moteur thermique Mt par l'intermédiaire d'une consigne d'angle d'ouverture du papillon d'admission 21 ; une consigne de couple à l'entité électrique M/Ge ; l'actionnement du moyen de blocage 7 ; 15 l'avertissement du passage « tout électrique »/hybride ou du passage hybride/« tout électrique » ; l'affichage du mode de gestion choisi par le conducteur (« économique » ou « normal ») ; l'actionnement du dispositif d'accouplement 70. Toutes ces sorties ne sont pas nécessaires et des sorties supplémentaires peuvent évidemment être prévues par l'homme du métier. 20 Conformément à l'invention, l'unité de commande UC est reliée au dashboard 13 pour renseigner un trajet à parcourir. Et en fonction des caractéristiques du trajet renseigné, l'unité de commande UC va contrôler le moteur thermique Mt et/ou l'entité électrique M/Ge de manière à répartir la 25 puissance dudit moteur thermique et de ladite entité électrique pour que l'énergie disponible dans les batteries B atteigne une valeur de décharge souhaitée à l'issue dudit trajet. La répartition des puissances dépend d'un facteur K défini ci-après. En fonction du trajet à parcourir, l'unité de commande UC va donc combiner idéalement la puissance issue du moteur thermique Mt et 30 celle issue de l'entité électrique M/Ge afin d'optimiser la consommation des batteries B et du carburant. 2954257 -15-
De manière équivalente, on peut prévoir qu'en fonction des caractéristiques du trajet renseigné, l'unité de commande UC contrôle le moteur thermique Mt et/ou l'entité électrique M/Ge de manière à répartir la puissance dudit moteur thermique et de ladite entité électrique pour que la quantité de 5 carburant consommée par le moteur thermique Mt soit minimale à l'issue dudit trajet.
En pratique, l'unité de commande UC génère des consignes de couple à destination du moteur thermique Mt et/ou de l'entité électrique M/Ge. La 10 puissance d'un moteur est donnée par l'équation (eq2) suivante : P = C x V (eq2) Où: - P = puissance du moteur ; - C = couple du moteur ; 15 - V = vitesse de rotation du moteur.
En contrôlant le rapport des vitesses du moteur thermique Mt et de l'entité électrique M/Ge, l'unité de commande UC peut alors répartir les puissances motrices en utilisant le train épicycloïdal Epi. Un résultat similaire 20 est obtenu lorsque l'unité de commande UC génère des consignes de vitesse à destination du moteur thermique Mt et/ou de l'entité électrique M/Ge.
3) Le facteur de répartition de puissance. Le facteur de répartition de puissance K intervient en mode hybride. Il 25 permet de répartir la puissance du moteur thermique Mt et de l'entité électrique pour que la consommation de carburant et des batteries soit optimale : la consommation de carburant doit être minimale et celle des batteries maximale. Selon l'invention, l'objectif à atteindre est que l'énergie disponible dans les batteries B atteigne une valeur de décharge souhaitée à l'issue d'un trajet. 30 Typiquement, on souhaite que les batteries B soient totalement déchargées ou qu'elles atteignent un taux de décharge limite acceptable. Par exemple, dans 2954257 -16-
un souci de durée de vie, pour des batteries au lithium, la décharge ne doit pas être inférieure à 10 % au risque d'être détériorées trop rapidement.
La valeur du facteur K peut par exemple être comprise entre 1 et 12 5 Selon l'invention, si le facteur K augmente, alors l'utilisation de la puissance du moteur thermique Mt sera favorisée pour la propulsion par rapport à celle de l'entité électrique M/Ge. Et inversement, si le facteur K diminue, alors la puissance de l'entité électrique M/Ge sera d'avantage utilisée que celle du moteur thermique Mt. La répartition de la consommation des ressources 10 embarquées est donc proportionnelle à la valeur du facteur K.
Exemple N°1 : les batteries B permettent une autonomie de 75 km et la distance à parcourir par le véhicule est de 100 km. La valeur du facteur K pourra être relativement basse car les batteries B permettent de couvrir la 15 grande majorité du trajet. Une faible quantité de carburant sera utilisée. Par exemple, en choisissant K=4, la consommation des batteries sera égale à 6,6 KW.H/100 Km et la consommation de carburant sera égale à 2,8 L/100 Km. Exemple N°2 : la distance à parcourir par le véhicule est de 400 km. La valeur du facteur K pourra être d'avantage élevée car les batteries B n'ont pas 20 la capacité suffisante pour assurer le trajet. Une quantité importante de carburant devra donc être utilisée. Par exemple, en choisissant K=8, la consommation des batteries sera égale à 1,1 KW.H/100 Km et la consommation de carburant sera égale à 3,8 L/100 Km.
25 La figure 4a est un diagramme illustrant la variation de la capacité SoG des batteries B au cours d'un trajet. Idéalement, l'unité de commande UC fait en sorte que la décharge théorique SoGth suive une tendance sensiblement linéaire au cours du trajet : elle est de 100 % au départ du trajet et à l'issue dudit trajet elle doit atteindre une valeur de décharge souhaitée (par exemple 30 20 %). La variation réelle SoGrel est au contraire fluctuante entre une valeur maximale SoGmax et une valeur minimale SoGmin. Cette fluctuation est 2954257 -17-
principalement due aux accélérations, aux freinages, aux dénivellations du trajet, ..., qui nécessitent une consommation plus ou moins importante des batteries B. En fonction des caractéristiques du trajet, l'unité de commande UC 5 définit un facteur de répartition de puissance théorique Kth pour que l'énergie disponible dans les batteries B atteigne une valeur de décharge souhaitée à l'issue d'un trajet. En se rapportant à la figure 4b, lorsque le niveau réel d'énergie disponible SoGrell est supérieur au niveau théorique SoGth (c'est-à-dire que la quantité d'énergie disponible dans les batteries B est supérieure à 10 celle attendue) alors l'unité de commande UC va diminuer la valeur du facteur K1 pour que le groupe motopropulseur utilise d'avantage l'énergie disponible dans les batteries B. Sinon, la charge des batteries B à l'issue du trajet risque d'être supérieure à la valeur de décharge souhaitée, ce qui conduirait à un moins bon rendement du groupe motopropulseur. Et le niveau réel d'énergie 15 disponible SoGrel2 est inférieur au niveau théorique SoGth (c'est-à-dire que la quantité d'énergie disponible dans les batteries B est inférieure à celle attendue), la valeur du facteur K2 va augmenter pour que le groupe motopropulseur sollicite d'avantage le moteur thermique Mt. Sinon, la valeur de décharge souhaitée des batteries B serait atteinte avant la fin du trajet, ce qui 20 conduirait ici encore à un moins bon rendement.
La valeur du facteur K peut varier au cours du trajet, ledit facteur dépendant des paramètres suivants pris seuls ou en combinaison : nombre de kilomètres restant à parcourir, niveau d'énergie restant dans les batteries, 25 vitesse réelle du véhicule, type de conduite, choix du mode de gestion des puissances, consommation moyenne observée. Il s'agit d'une gestion « instantanée » dépendant principalement de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur 15 ou de frein 16. Ce mode de gestion peut être illustré par la figure 5a. Le trajet à 30 parcourir D-M-A est de 100 Km. Une première portion D-M de 50 Km est en montée (dénivellation HD-HM, HM>HD) et la seconde portion M-A de 50 Km est 2954257 -18-
en descente (dénivellation HM-HA, HM>HA). Au départ, le véhicule contient 30 L de carburant et l'énergie stockée dans les batteries est de 6 KW.H. Les batteries B permettent une autonomie de 75 km. En indiquant simplement le nombre de kilomètres à parcourir, sans préciser la dénivellation, l'unité de 5 commande UC va initialement définir un facteur K=5 permettant d'obtenir 50 % de décharge des batteries B après 50 Km (portion D-M) puis 80 % à l'arrivée (portion M-A). Dans la première portion D-M en montée, le conducteur va avoir tendance à enfoncer d'avantage la pédale d'accélérateur 15. Le niveau réel 10 d'énergie disponible dans les batteries B va être inférieur au niveau théorique initialement défini par l'unité de commande UC. La valeur du facteur K va donc augmenter (par exemple jusqu'à K=8) pour que le groupe motopropulseur sollicite d'avantage le moteur thermique Mt et qu'au milieu du trajet (point M), l'énergie stockée dans les batteries soit de 3 KW.H. Et sur cette première 15 portion D-M, 10 L de carburant auront été consommés. Dans la seconde portion M-A en descente, le conducteur va avoir tendance à moins solliciter la pédale d'accélérateur 15. Le niveau réel d'énergie disponible dans les batteries B va alors être supérieur au niveau théorique défini au point M par l'unité de commande UC. La valeur du facteur K va donc 20 diminuer (par exemple jusqu'à K=5) pour que le groupe motopropulseur sollicite d'avantage l'entité électrique M/Ge et qu'à l'arrivée (point A), l'énergie stockée dans les batteries soit de 1 KW.H. Et sur cette seconde portion M-A, 5 L de carburant auront tout de même été consommés du fait qu'au point M, la valeur du facteur K était relativement élevée. 25 Dans une variante de réalisation, la valeur du facteur K est anticipée lors du renseignement du trajet à parcourir, ledit facteur dépendant des paramètres suivants pris seuls ou en combinaison : nombre de kilomètres à parcourir, niveau initial d'énergie dans les batteries, vitesse moyenne du véhicule évaluée 30 sur le trajet, dénivellation du trajet, poids du véhicule, circulation en ville ou voie 2954257 -19-
rapide, type de conduite, choix du mode de gestion des puissances. Il s'agit d'une gestion « anticipée » illustrée par la figure 5b. Le trajet à parcourir D-M-A ainsi que la quantité des ressources embarquées sont similaires à ceux évoqués au paragraphe précédent en 5 référence à la figure 5a. Le nombre de kilomètres à parcourir ainsi que la dénivellation sont initialement renseignés. L'unité de commande UC va alors définir un facteur K moyen, par exemple K=3, permettant d'obtenir 75 % de décharge des batteries B après 50 Km (portion D-M) puis 80 % à l'arrivée (portion M-A). En effet, l'unité de commande UC peut prévoir que lors de la 10 seconde portion du trajet M-A en descente, les batteries B vont être peu sollicitées et qu'une décharge de 5 % va être suffisante. D'autant plus qu'en descente, l'entité électrique M/Ge peut fonctionner comme générateur pour recharger les batteries B. Dans la première portion D-M, le groupe motopropulseur va solliciter 15 d'avantage l'entité électrique M/Ge pour qu'au milieu du trajet (point M), l'énergie stockée dans les batteries soit de 1,5 KW.H. Et sur cette première portion D-M, seulement 5 L de carburant auront été consommés. Dans la seconde portion M-A en descente, le groupe motopropulseur continue à solliciter l'entité électrique M/Ge pour que l'énergie stockée dans les 20 batteries B atteigne 1 KW.H. Sur cette portion, la décharge des batteries B est toutefois plus faible car le conducteur sollicite moins la pédale d'accélérateur 15. Et sur cette seconde portion M-A, 1 L de carburant aura tout de même été consommé car les batteries B n'ont pas une capacité suffisante pour assurer l'ensemble de cette portion de trajet. 25 D'autres exemples de gestion des ressources embarquées sont illustrés sur les figures 6a et 6b. La figure 6a illustre une gestion « instantanée ». Le trajet à parcourir est de 100 Km. Une première portion ExtUr de 50 Km correspond à une circulation 30 « extra-urbaine » (voie rapide ou autoroute) et la seconde portion IntUr de 50 Km correspond à une circulation « intra-urbaine ». Au départ, le véhicule 2954257 - 20 -
contient 30 L de carburant et l'énergie stockée dans les batteries est de 6 KW.H. Les batteries B permettent une autonomie de 75 km. En indiquant simplement le nombre de kilomètres à parcourir, l'unité de commande UC va initialement définir un facteur K=5 permettant d'obtenir 50 % de décharge des 5 batteries B après 50 Km puis 80 % à l'arrivée. Dans la première portion ExtUr, des vitesses élevées sont autorisées. Le conducteur va donc avoir tendance à enfoncer davantage la pédale d'accélérateur 15. Le niveau réel d'énergie disponible dans les batteries B va être inférieur au niveau théorique initialement défini par l'unité de commande 10 UC. La valeur du facteur K va donc augmenter (par exemple jusqu'à K=7) pour que le groupe motopropulseur sollicite davantage le moteur thermique Mt et qu'au milieu du trajet, l'énergie stockée dans les batteries soit de 3 KW.H. Et sur cette première portion D-M, 10 L de carburant auront été consommés. Dans la seconde portion IntUr, la vitesse du véhicule va sensiblement 15 diminuer. Des phases d'accélération, de freinage et d'arrêt vont se succéder. Le niveau réel d'énergie disponible dans les batteries B va alors être supérieur au niveau théorique défini à mi-parcours (et en « extra-urbain »), par l'unité de commande UC. La valeur du facteur K va donc diminuer (par exemple jusqu'à K=5) pour que le groupe motopropulseur sollicite davantage l'entité électrique 20 M/Ge et qu'à l'arrivée (point A), l'énergie stockée dans les batteries soit de 1 KW.H. Et sur cette seconde portion IntUr, 10 L de carburant auront tout de même été consommés du fait qu'à mi-parcours, la valeur du facteur K était relativement élevée et que les phases d'accélération, de freinage et d'arrêt nécessitent une consommation accrue des ressources embarquées. 25 La figure 6b illustre une gestion « anticipée ». Le trajet à parcourir ainsi que la quantité des ressources embarquées sont similaires à ceux évoqués au paragraphe précédent en référence à la figure 6a. Le nombre de kilomètres à parcourir, les portions «extra-urbaine » et « intra-urbaine » et éventuellement 30 les vitesses moyennes autorisées sur ces portions sont initialement renseignés. Sur la première portion ExtUr, l'unité de commande UC va définir un facteur K 2954257 - 21 -
moyen relativement élevé, par exemple K=7, permettant d'obtenir juste 25 % de décharge des batteries B après 50 Km. Sur la seconde portion IntUr, l'unité de commande UC va ensuite définir un autre facteur K moyen plus faible, par exemple K=2, permettant d'obtenir 80 % de décharge des batteries B à 5 l'arrivée. En effet, l'unité de commande UC peut prévoir que lors de la seconde portion IntUr du trajet M, les batteries B vont être davantage sollicitées et qu'une décharge de 55 % va être nécessaire pour essayer de circuler en mode « tout électrique » et limiter au maximum la consommation de carburant. D'autant plus qu'en phase de freinage, l'entité électrique M/Ge peut fonctionner 10 comme générateur pour recharger les batteries B. Dans la première portion ExtUr, le groupe motopropulseur va solliciter davantage le moteur thermique Mt pour qu'au milieu du trajet, l'énergie stockée dans les batteries soit de 4,5 KW.H. Et sur cette première portion, 15 L de carburant auront été consommés. 15 Dans la seconde portion IntUr, le groupe motopropulseur sollicite davantage, voire exclusivement, l'entité électrique M/Ge pour que l'énergie stockée dans les batteries B soit de 1 KW.H. Et sur cette seconde portion, entre 0 L et 1 L de carburant pourront tout de même être consommés si les batteries B n'ont pas une capacité suffisante pour assurer l'ensemble du trajet. 20 En résumé, la décharge des batteries B est identique en gestion « anticipée » et en gestion « instantanée ». Par contre, la consommation finale de carburant en gestion « anticipée » est inférieure à celle obtenue en gestion « instantanée », car la décharge des batteries B est mieux répartie en fonction 25 des caractéristiques du trajet. Le rendement global du groupe motopropulseur est donc meilleur en gestion « anticipée » qu'en gestion « instantanée ».
L'unité de commande UC peut en outre comporter une zone-mémoire dans laquelle des trajets préenregistrés sont associés à des facteurs K 30 prédéterminés, par exemple évalués ou réévalués à l'issue d'un trajet. Et en mode hybride, lorsque le trajet renseigné correspond à un trajet préenregistré 2954257 - 22 -
dans la zone-mémoire, l'unité de commande UC gère la répartition des puissances entre le moteur thermique Mt et l'entité électrique M/Ge fonction du facteur K associé audit trajet.
5 Pour que l'unité de commande UC ait un maximum d'informations relatives au trajet (longueur, dénivellation, vitesse moyenne, circulation urbaine ou sur voie rapide, ...), le dash-board 13 est préférentiellement un GPS. Toutefois, un simple tableau équipé d'un écran et d'un clavier pour renseigner le nombre de kilomètres à parcourir, pourrait suffire à l'homme du métier, selon 10 la précision souhaitée.
Les différentes modes de fonctionnement du groupe motopropulseur vont maintenant être décrits plus en détail.
15 4) Phase de préparation. L'utilisateur renseigne via le dash-board 13 le nombre de kilomètres à parcourir et éventuellement d'autres caractéristiques associées au trajet (dénivellation, vitesse moyenne, ...). L'objectif étant de décharger entièrement les batteries sur le trajet souhaité. 20 Pour une meilleur répartition des puissances dans le cas où le trajet est plus important que celui initialement prévu, un mode « économique » peut par exemple être choisi lorsqu'après avoir renseigné un trajet, l'utilisateur modifie sa route (détour, déviation, ...). Il peut alors être avantageux de préserver les batteries B pour qu'elle dure plus longtemps que ce qui était initialement prévu. 25 En pratique, l'unité de commande UC va augmenter la valeur du facteur K.
5) Mode « tout électrique ». 5.1) Phase d'accélération : Le moteur thermique Mt est arrêté. Il est bloqué en rotation par le moyen 30 de blocage 7. L'unité de commande UC détecte une position de la pédale d'accélérateur 15 et envoie une consigne de couple associée à l'inverseur 10 2954257 - 23 -
qui régule autour de la consigne le couple de l'entité électrique M/Ge qui se comporte comme un moteur et qui transmet sa puissance aux roues R.
5.2) Phase de ralentissement : 5 L'unité de commande UC détecte une position de la pédale de frein 16 et envoie la consigne de couple de freinage associée à l'inverseur 10 qui régule autour de la consigne le couple de l'entité électrique M/Ge qui se comporte comme un générateur et qui recharge les batteries B au freinage. 10 6) Mode transition « tout électrique »/hybride. En fonction de plusieurs paramètres tels que la vitesse réelle du véhicule, la position de la pédale d'accélérateur 15, le facteur de répartition de puissance K, l'unité de commande UC envoie un signal au dash-board 13 15 informant le conducteur du passage en hybride. L'unité de commande UC génère simultanément une consigne pour libérer le blocage 7 du moteur thermique Mt et une consigne de couple négatif à à l'inverseur 10 afin de freiner l'entité électrique M/Ge. Le dispositif de couplage Epi permet alors d'additionner le couple négatif au couple disponible dans les 20 roues R de par l'énergie cinétique du véhicule, afin de démarrer ledit moteur thermique.
7) Mode Hybride. 7.1) Phase d'accélération : 25 L'unité de commande UC détecte la consigne de couple souhaitée par le conducteur par l'intermédiaire de la position de la pédale d'accélérateur 15. L'unité de commande UC traduit cette consigne de couple souhaitée en une consigne de couple destinée au moteur thermique Mt (convertie par un angle d'ouverture du papillon d'admission 21) et/ou une consigne de couple destinée 30 à l'entité électrique M/Ge issue de l'équation (eq1) qui se comporte comme un moteur électrique. Le respect de cette équation est nécessaire pour que 2954257 - 24 -
l'intégralité des couples du moteur thermique Mt et de l'entité électrique M/Ge (qui dans cette phase se comporte en moteur) soit transmise aux roues R.
En mode hybride et en fonction de paramètres de fonctionnement dudit 5 véhicule tels que le niveau des batteries, le nombre de kilomètres restant à parcourir, la vitesse réelle du véhicule et/ou le mode de gestion des puissances, l'unité de commande UC calcule une vitesse du moteur thermique Mt correspondant à une répartition de puissance optimale pour la réduction des consommations des ressources embarquées. 10 En pratique, l'unité de commande UC calcule un rapport de vitesse entre le moteur thermique Mt et l'entité électrique M/Ge. Pour atteindre ce rapport de vitesse, l'unité de commande UC envoie une consigne de couple au moteur thermique Mt et/ou une consigne de couple à l'entité électrique M/Ge ne respectant pas l'équation (eq1). Ceci aura pour effet, d'accélérer le moteur 15 thermique Mt et de freiner l'entité électrique M/Ge, ou vice versa, sans modifier la vitesse du véhicule. Une fois que le nouveau rapport de vitesse entre le moteur thermique Mt et l'entité électrique M/Ge est atteint, les consignes de couple de ladite entité électrique et dudit moteur thermique dépendent à nouveau de l'équation (eq1). Cet état des choses est illustré par les figures 3a 20 et 3b.
En phase d'accélération et en se rapportant au schéma fonctionnel de la figure 3a, l'unité de commande UC compare la vitesse réelle du moteur thermique VreIMt, avec la vitesse de consigne VconSMt. Cette dernière est donnée 25 par des tables ou des graphiques préenregistrés dans la zone mémoire de l'unité de commande UC. Les figures 2a et 2b donnent des exemples de tables pour différentes valeurs du facteur de répartition de puissance K. Dans le tableau de la figure 2a, K=4. Les vitesses de consigne du moteur thermique VconSMt sont définies en 30 fonction de la vitesse réelle du véhicule VrelVehicule et de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur %pédaleacc. Par exemple, pour une vitesse réelle de 2954257 - 25 -
véhicule = 100 Km/H et pour un enfoncement de la pédale d'accélérateur de 80 %, la vitesse de consigne du moteur thermique est de 1200 tr/min. En se rapportant au tableau de la figure 2b, pour K=8, la vitesse de consigne du moteur thermique sera de 2700 tr/min. La valeur du facteur K peut varier au 5 cours du trajet selon que la gestion est « anticipée » ou « instantanée » comme cela est explicité au §3. Dans le cas de la figure 3a, la vitesse réelle du moteur thermique VreiMt=1000 tr/min est inférieure à la vitesse de consigne VconsMt=1500 tr/min. Il y a donc un écart de vitesse de 500 tr/min correspondant à un couple CA=20 N.m. 10 Des tables connues de l'homme du métier permettent d'associer un couple à une variation de la vitesse de rotation. Concernant la vitesse réelle du moteur thermique VreiMt=1000 tr/min, le couple associé est de 80 N.m. L'unité de commande UC multiplie ce couple par le coefficient d'enfoncement de la pédale 15, 16 (entre [0, 1] pour la pédale 15 d'accélérateur 15 et entre [-1, 0] pour la pédale de frein 16). Dans l'exemple de la figure 3a, le coefficient d'enfoncement est de 0,75. Le couple réel du moteur thermique CreIMt est donc de 0,75x80=60 N.m. La consigne de couple transmise au moteur thermique est donnée par l'équation suivante CconsMt = CreIMt+ CA= 80 N.m. 20 Pour la consigne de couple transmise au moteur thermique CconsM/Ge, l'unité de commande UC effectue la soustraction CreIMt - CA = 40 N.m pour calculer le couple associé au moteur thermique, puis de par l'équation (eq1) en déduit CconsM/Ge = 40 x [-Zp/(2x(Zp+Zs))]. Dans l'exemple de la figure 3a, [-Zp/(2x(Zp+Zs))] = 0.375, d'où CconsM/Ge = 15 N.m. 25 Sur le schéma fonctionnel de la figure 3b, lorsque l'équilibre est atteint, alors puisque VreIMt = VconsMt. Etant donné que CA = 0, on obtient CconsMt = 67,5 N.m et CconsM/Ge = 25,3 N.m. 30 2954257 - 26 -
7.2) Phase de ralentissement : L'unité de commande UC détecte la consigne de couple négatif souhaitée par l'utilisateur par l'intermédiaire de la position de la pédale de frein 16. Connaissant le couple résistant du moteur thermique Mt pour une vitesse 5 donnée (renseigné par des tables connues de l'homme du métier), l'unité de commande UC traduit cette consigne souhaitée en une consigne de couple négatif à destination de l'entité électrique M/Ge issue de l'équation (eq1). Dans cette phase, l'unité de commande UC commande l'inverseur 10 pour que l'entité électrique M/Ge se comporte en générateur et recharge les batteries B. 10 7.3) Mode de transition hybride/ « tout électrique » : En fonction des différents paramètres tels que la position de la pédale d'accélérateur 15, la vitesse réelle du véhicule, le niveau des batteries B, l'unité de commande UC envoie brièvement une consigne de couple élevée à l'entité 15 électrique M/Ge si bien que l'arbre de sortie de cette dernière accélère. L'unité de commande UC envoie simultanément une consigne pour fermer l'ouverture du papillon 21 du moteur thermique Mt, ce qui a pour effet de caler ledit moteur sans faire varier la vitesse du véhicule. Le moyen de blocage 7 va alors bloquer la rotation du moteur thermique Mt. 20 7.4) Mode hybride régénération : Lorsque le niveau des batteries B est trop bas ou inférieur à une valeur seuil, l'unité de commande UC calcule un rapport de vitesse entre le moteur thermique Mt et l'entité électrique M/Ge telle que la vitesse de ladite entité 25 électrique soit inversée. L'équation (eq1) est toujours respectée mais la vitesse de l'entité électrique M/Ge étant négative, la puissance (eq2) devient négative. De fait, l'entité électrique M/Ge se comporte comme un générateur apte à recharger les batteries B. La puissance du moteur thermique Mt se répartit alors entre la puissance fournie aux roues R et la puissance fournie au générateur. 30 2954257 - 27 -
7.5) Mode hybride « puissance » : Dans le cas où le conducteur a besoin d'un regain de puissance instantanée (cas d'une reprise ou d'une accélération brusque), l'unité de commande UC active le dispositif de blocage 70 pour solidariser l'arbre du 5 moteur thermique Mt et l'arbre de l'entité électrique M/Ge et combiner les puissances motrices.

Claims (20)

  1. Revendications1. Groupe motopropulseur hybride comportant : - un moteur thermique (Mt), - une ou plusieurs batteries (B), - une entité électrique (M/Ge) fonctionnant soit comme moteur en utilisant l'énergie disponible dans les batteries (B), soit comme générateur pour recharger lesdites batteries, - un dispositif (Epi) accouplant le moteur thermique (Mt) et l'entité électrique (M/Ge) pour combiner la puissance dudit moteur et de ladite entité, - une unité de commande (UC) contrôlant le fonctionnement du moteur thermique (Mt) et de l'entité électrique (M/Ge), - ledit groupe fonctionnant en mode hybride ou en mode « tout électrique », se caractérisant par le fait que : - l'unité de commande (UC) est reliée à un moyen (13) pour renseigner un trajet à parcourir, - en fonction des caractéristiques du trajet renseigné, l'unité de commande (UC) contrôle le moteur thermique (Mt) et l'entité électrique (M/Ge) de manière à répartir la puissance dudit moteur thermique et de ladite entité électrique pour que l'énergie disponible dans les batteries (B) atteigne une valeur de décharge souhaitée à l'issue dudit trajet.
  2. 2. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, dans lequel l'unité de commande (UC) génère des consignes de couple à destination du moteur thermique (Mt) et/ou de l'entité électrique (M/Ge). 2954257 - 29 -
  3. 3. Groupe motopropulseur selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le moyen (13) pour renseigner le trajet est un GPS.
  4. 4. Véhicule automobile intégrant un groupe motopropulseur hybride 5 comportant : - un moteur thermique (Mt), - une ou plusieurs batteries (B), - une entité électrique (M/Ge) fonctionnant soit comme moteur en utilisant l'énergie disponible dans les batteries (B), soit comme générateur pour 10 recharger lesdites batteries, - un dispositif (Epi) accouplant le moteur thermique (Mt), l'entité électrique (M/Ge) et les roues (R) du véhicule pour combiner la puissance dudit moteur, de ladite entité et desdites roues, - une unité de commande (UC) contrôlant le fonctionnement du moteur 15 thermique (Mt) et de l'entité électrique (M/Ge), - ledit groupe fonctionnant en mode hybride ou en mode « tout électrique », se caractérisant par le fait que : - l'unité de commande (UC) est reliée à un moyen (13) pour renseigner un 20 trajet à parcourir, - en fonction des caractéristiques du trajet renseigné, l'unité de commande (UC) contrôle le moteur thermique (Mt) et l'entité électrique (M/Ge) de manière à répartir la puissance dudit moteur thermique et de ladite entité électrique pour que l'énergie disponible dans les batteries (B) atteigne une 25 valeur de décharge souhaitée à l'issue dudit trajet.
  5. 5. Véhicule selon la revendication 4, dans lequel en mode hybride l'unité de commande (UC) gère la répartition des puissances entre le moteur thermique (Mt) et l'entité électrique (M/Ge) en fonction d'un facteur (K) dont 30 la valeur varie au cours du trajet, ledit facteur dépendant des paramètres suivants pris seuls ou en combinaison : nombre de kilomètres restant à 2954257 - 30 - parcourir, niveau d'énergie restant dans les batteries, vitesse réelle du véhicule, type de conduite, choix du mode de gestion des puissances.
  6. 6. Véhicule selon la revendication 4, dans lequel en mode hybride 5 l'unité de commande (UC) gère la répartition des puissances entre le moteur thermique (Mt) et l'entité électrique (M/Ge) en fonction d'un facteur (K) dont la valeur est anticipée lors du renseignement du trajet à parcourir, ledit facteur dépendant des paramètres suivants pris seuls ou en combinaison : nombre de kilomètres à parcourir, niveau initial d'énergie dans les batteries, 10 vitesse moyenne du véhicule évaluée sur le trajet, dénivellation du trajet, poids du véhicule, circulation en ville ou voie rapide, type de conduite, choix du mode de gestion des puissances.
  7. 7. Véhicule selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel : 15 - l'unité de commande (UC) comporte une zone-mémoire dans laquelle des trajets préenregistrés sont associés à des facteurs de réparation de puissance (K) prédéterminés, - en mode hybride et lorsque le trajet renseigné correspond à un trajet préenregistré dans la zone-mémoire, l'unité de commande (UC) gère la 20 répartition des puissances entre le moteur thermique (Mt) et l'entité électrique (M/Ge) en fonction du facteur de répartition de puissance (K) associé audit trajet.
  8. 8. Véhicule selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel le 25 dispositif de couplage (Epi) est un train épicycloïdal et dans lequel en mode hybride et en fonction de la vitesse réelle du véhicule, de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur (15) et du facteur de répartition de puissance (K), l'unité de commande (UC) génère une consigne de vitesse à destination du moteur thermique(Mt), et : 30 - si la vitesse réelle du moteur thermique (Mt) correspond à la vitesse de consigne, alors l'unité de commande (UC) génère des consignes de couple 2954257 - 31 - à destination dudit moteur thermique et de l'entité électrique (M/Ge) de manière à conserver un rapport de couple constant entre ledit moteur thermique et ladite entité électrique, - si la vitesse réelle du moteur thermique (Mt) diffère de la vitesse de 5 consigne, alors l'unité de commande (UC) génère des consignes de couple à destination dudit moteur thermique et/ou de l'entité électrique (M/Ge) de manière à modifier le rapport de couple entre ledit moteur thermique et ladite entité électrique jusqu'à l'obtention de la vitesse de consigne. 10
  9. 9. Véhicule selon l'une des revendications 4 à 8, dans lequel le moteur thermique (Mt) est bloqué (7) en mode « tout électrique » et débloqué en mode hybride.
  10. 10. Véhicule selon l'une des revendications 4 à 9, dans lequel en 15 mode « tout électrique », l'unité de commande (UC) génère une consigne de couple à destination de l'entité électrique (M/Ge) de manière à ce que cette dernière se comporte soit comme un moteur qui transmet sa puissance aux roues (R), soit comme un générateur qui recharge les batteries (B) au freinage. 20
  11. 11.Véhicule selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel le dispositif de couplage (Epi) est un train épicycloïdal et dans lequel pour passer du mode « tout électrique » au mode hybride, l'unité de commande (UC) génère simultanément une consigne pour libérer le blocage (7) du 25 moteur thermique (Mt) et une consigne de couple négatif à destination de l'entité électrique (M/Ge), le dispositif de couplage (Epi) étant configuré pour additionner ledit couple négatif au couple disponible dans les roues (R) de part l'énergie cinétique du véhicule, afin de démarrer ledit moteur thermique. 30
  12. 12.Véhicule selon l'une des revendications 4 à 11, dans lequel en mode hybride, l'unité de commande (UC) détecte une consigne de couple 2954257 - 32 - souhaitée par l'intermédiaire de la position de la pédale d'accélérateur (15), ladite unité étant configurée pour traduire cette consigne de couple souhaitée : - en une consigne de couple destinée au moteur thermique (Mt), 5 - et en une consigne de couple destinée à l'entité électrique (M/Ge) qui se comporte comme un moteur électrique.
  13. 13.Véhicule selon l'une des revendications 4 à 12, dans lequel en mode hybride, l'unité de commande (UC) détecte une consigne de couple 10 négatif souhaitée par l'intermédiaire de la position de la pédale de frein (16), ladite unité étant configurée pour traduire cette consigne de couple souhaitée : - en une consigne de couple négatif destinée au moteur thermique (Mt) correspondant au frein moteur, 15 - et une consigne de couple négatif destinée à l'entité électrique (M/Ge) qui se comporte comme un générateur électrique.
  14. 14.Véhicule selon l'une des revendications 4 à 13, dans lequel en mode hybride et en fonction de paramètres de fonctionnement dudit véhicule 20 tels que le niveau des batteries, le nombre de kilomètres restant à parcourir, la vitesse réelle du véhicule et/ou le mode de gestion des puissances, l'unité de commande (UC) calcule une vitesse du moteur thermique (Mt) correspondant à une répartition de puissance optimale pour la réduction des consommations des ressources embarquées. 25
  15. 15.Véhicule selon l'une des revendications 4 à 14, dans lequel le dispositif de couplage (Epi) est un train épicycloïdal et dans lequel pour passer du mode hybride au mode « tout électrique », l'unité de commande (UC) est configurée pour envoyer simultanément : 30 - une consigne de couple à destination de l'entité électrique (M/Ge) de manière à ce que l'arbre de sortie de cette dernière accélère, 2954257 - 33 - - une consigne pour fermer le papillon (21) du moteur thermique (Mt) de façon à caler ledit moteur sans faire varier la vitesse du véhicule.
  16. 16.Véhicule selon l'une des revendications 4 à 15, dans lequel le 5 dispositif de couplage (Epi) est un train épicycloïdal et dans lequel en mode hybride et lorsque le niveau des batteries (B) devient inférieur à une valeur seuil, l'unité de commande (UC) est configurée pour calculer un rapport de vitesse entre le moteur thermique (Mt) et l'entité électrique (M/Ge) de manière à ce que ladite entité se comporte comme un générateur chargeant 10 lesdites batteries, la puissance dudit moteur thermique se répartissant entre la puissance fournie aux roues (R) et la puissance fournie audit générateur.
  17. 17. Véhicule selon l'une des revendications 4 à 16, dans lequel le dispositif de couplage (Epi) est un train épicycloïdal comportant : 15 - un porte-satellite (1) relié à l'arbre du moteur thermique (Mt), - un planétaire (2) relié à l'arbre de l'entité électrique (M/Ge), - une couronne externe (3) configurée pour entrainer les roues (R) du véhicule, - des satellites (4) montés mobiles en rotation sur le porte-satellite (1) et 20 qui s'engrènent sur le planétaire (2) et sur la couronne externe (3).
  18. 18.Véhicule selon la revendication 17, dans lequel le porte-satellite (1) est équipé d'un moyen (7) de blocage en rotation. 25
  19. 19.Véhicule selon l'une des revendications 4 à 18, dans lequel un dispositif d'accouplement permet de solidariser les arbres du moteur thermique (Mt) et de l'entité électrique (M/Ge) de façon à ce que les deux puissances motrices s'additionnent. 30
  20. 20. Procédé pour contrôler le fonctionnement d'un groupe motopropulseur hybride comportant : un moteur thermique (Mt), une ou 2954257 - 34 - plusieurs batteries (B), une entité électrique (M/Ge) fonctionnant soit comme moteur en utilisant l'énergie disponible dans lesdites batteries soit comme générateur pour recharger lesdites batteries, un dispositif (Epi) permettant de coupler ledit moteur thermique et ladite entité électrique pour transmettre 5 la puissance dudit moteur et de ladite entité, une unité de commande (UC) contrôlant le fonctionnement du moteur thermique (Mt) et de l'entité électrique (M/Ge), ledit groupe fonctionnant en mode hybride ou en mode « tout électrique », ledit procédé consistant à : - renseigner un trajet à parcourir, 10 - en fonction des caractéristiques du trajet renseigné, contrôler le moteur thermique (Mt) et/ou l'entité électrique (M/Ge) de manière à répartir la puissance dudit moteur thermique et de ladite entité électrique pour que l'énergie disponible dans les batteries atteigne une valeur de décharge souhaitée à l'issue dudit trajet. 15
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