FR2955548A1 - Procede de motricite curative pour vehicule hybride - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne essentiellement un procédé de motricité curative pour un véhicule hybride comportant un moteur thermique (7) destiné à assurer la traction d'un des trains (2) du véhicule, et une machine (15) électrique destinée à assurer la traction de l'autre train (3) du véhicule. Conformément à l'invention, lorsqu'une contrainte de conduite (liée au système de régulation de freinage ou au système de gestion d'énergie par exemple) impose un couple (Cc) de contrainte inférieur au couple (Ccns_av ; Ccns_ar) de consigne sur un des trains (2, 3) du véhicule, on applique sur l'autre train un couple (Ccomp) de compensation pour compenser la perte de couple sur le train contraint afin de satisfaire la volonté du conducteur.

Description

PROCEDE DE MOTRICITE CURATIVE POUR VEHICULE HYBRIDE [1] L'invention concerne un procédé de motricité curative pour véhicule hybride. L'invention est mise en oeuvre dans des phases de vie critiques du véhicule dans lesquelles la prise en compte d'une contrainte de conduite indépendante de la volonté du conducteur, relative par exemple à l'activation du système de régulation de freinage, empêche le véhicule de fournir au conducteur le couple demandé. [2] On parle de motricité « curative » car l'invention a pour but principal de s'assurer qu'il est quand même possible de respecter la volonté io du conducteur en termes de couple dans ces phases de vie critiques. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des véhicules hybrides comportant des trains mécaniquement indépendants l'un par rapport à l'autre. [3] On connaît des véhicules hybrides comportant un moteur 15 thermique assurant la traction du train avant, ce moteur étant associé mécaniquement à une machine électrique avant. Cette machine électrique de type alterno/démarreur permet notamment de recharger les batteries du véhicule et démarrer le moteur thermique. Dans certaines situations de vie, cette machine peut même participer à la traction du véhicule. 20 [04] Ces véhicules comportent également une machine électrique assurant la traction du train arrière via un réducteur et un dispositif d'accouplement par exemple de type crabot. Par opposition aux véhicules 4x4 traditionnels, la traction du train avant et la traction du train arrière sont indépendantes mécaniquement l'une de l'autre. 25 [05] La machine électrique avant et la machine électrique arrière sont reliées à une batterie haute tension par l'intermédiaire d'un réseau électrique. Cette batterie haute tension est en relation avec un réseau de bord basse tension par l'intermédiaire d'un convertisseur continu/continu. [06] Lors d'une phase de vie normale du véhicule, un couple de 30 consigne global est calculé en fonction notamment de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur et de la vitesse du véhicule. Ce couple de consigne global est ensuite transformé en un couple de consigne avant et un couple de consigne arrière. [07] Le calculateur moteur renvoie par ailleurs des couples maximums applicables sur le train avant et le train arrière du véhicule. Ces couples maximums sont en particulier liés à l'état du système de régulation de freinage du véhicule. Dans le cas d'une conduite normale, sur sol sec notamment, ces couples maximums sont plus élevés que les couples de consigne liés à la volonté du conducteur, de sorte qu'il est possible de respecter ces couples de consigne. io [08] Toutefois, lorsqu'une contrainte de conduite indépendante de la volonté du conducteur impose un couple de contrainte sur un des trains, le couple maximum applicable sur ce train diminue de manière drastique pour atteindre le couple de contrainte imposé. Le couple de contrainte est par exemple lié à l'activation du système de régulation de freinage ou à des 15 impératifs de consommation. Si le couple de contrainte est inférieur au couple de consigne à appliquer sur le train, il n'est plus possible de respecter le couple de consigne sur le train, car le couple réel doit nécessairement respecter le couple de contrainte (on dit que le couple de contrainte qui a priorité sur le couple de consigne « écrase » ce couple de consigne). 20 [09] L'invention permet de respecter le couple de consigne global même en cas d'écrasement d'un des couples de consignes du train avant ou arrière par un couple de contrainte imposé. [10] A cet effet, l'invention prévoit de compenser la différence de couple entre le couple de contrainte imposé et le couple de consigne à réaliser en 25 appliquant un couple de compensation sur l'autre train du véhicule (le train non contraint). Ce couple de compensation a une valeur égale à la différence entre la valeur du couple de consigne et le couple de contrainte. [11] De préférence, pour éviter les à-coups, le couple de compensation appliqué sur le train arrière est filtré par un gradient de couple de manière à 30 être appliqué de manière progressive. [012] L'invention concerne donc un procédé de motricité curative pour un véhicule hybride muni d'un train avant et d'un train arrière comprenant : - un moteur thermique destiné à assurer la traction d'un des trains du véhicule, - une machine électrique destinée à assurer la traction de l'autre train (3) du véhicule, caractérisé en ce que - un couple correspondant à la volonté du conducteur étant initialement réparti en un couple de consigne sur le train avant et un couple de consigne io sur le train arrière, il comporte les étapes suivantes : - lorsqu'une contrainte de conduite impose un couple de contrainte inférieur au couple de consigne sur un des trains du véhicule, - on applique sur l'autre train un couple de compensation pour compenser la perte de couple sur le train contraint afin de satisfaire la volonté du 15 conducteur. [13] Selon une mise en oeuvre, le couple de compensation est égal à la différence entre le couple de contrainte et le couple de consigne du train contraint. [14] Selon une mise en oeuvre, le couple de contrainte est imposé par 20 le système de contrôle de freinage lors de son activation. [15] Selon une mise en oeuvre, le couple de contrainte est appliqué par un système de gestion d'énergie du véhicule. [16] Selon une mise en oeuvre, le couple de compensation est filtré par un gradient de manière à être appliqué progressivement sur le train du 25 véhicule. [17] Selon une mise en oeuvre, le gradient de couple est de l'ordre de 1000Nm/s à l'essieu. [18] Selon une mise en oeuvre, le moteur thermique est destiné à assurer la traction du train avant du véhicule, et la machine électrique est 30 destinée à assurer la traction du train arrière du véhicule. [19] Selon une mise en oeuvre, le couple de contrainte est appliqué sur le train avant tandis que le couple de compensation est appliqué sur le train arrière par la machine électrique. [20] Selon une mise en oeuvre, le couple de compensation est appliqué si le couple maximal applicable sur le train non contraint est supérieur à la somme du couple de consigne appliqué initialement sur le train non contraint et du couple de compensation. [21] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont io données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : [22] Figure 1 : une représentation schématique d'un véhicule hybride mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ; [23] Figure 2: une représentation schématique de l'évolution des 15 couples appliqués sur les trains du véhicule lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [24] Les éléments identiques conservent la même référence d'une figure à l'autre. [25] La Figure 1 montre un véhicule 1 hybride mettant en oeuvre le 20 procédé selon l'invention comportant un train 2 avant et un train 3 arrière indépendants mécaniquement l'un de l'autre. [26] Un groupe moto-propulseur 5 classique assure la traction du train 2 avant du véhicule. Plus précisément, ce groupe 5 comporte un moteur 7 thermique en relation avec une boîte 8 de vitesses manuelle pilotée (BVMP) 25 par l'intermédiaire d'un embrayage 10 classique par exemple un embrayage à garniture sec ou humide. Cette boîte 8 de vitesses est reliée au train 2 avant par l'intermédiaire d'une descente de pont (non représentée). En variante, le groupe 5 moto-propulseur pourrait comporter une boîte 8 de vitesses automatique. [027] Par ailleurs, une machine 11 électrique est associée mécaniquement au moteur 7 thermique. Cette machine 11 assure la recharge des batteries du véhicule, le démarrage du moteur 7 et s'il y a lieu la traction du train 2 avant en fournissant du couple (mode boost). [028] Un starter 13 est utilisé pour démarrer le moteur 7 en cas de températures très basses dans le cas où la machine avant 11 n'est pas capable d'assurer cette fonction. Si besoin, un système 14 de climatisation est relié mécaniquement au moteur 7 et à la machine avant 11. [029] En outre, une machine 15 électrique assure la traction du train 3 io arrière du véhicule. A cet effet, la machine 15 est reliée au train 3 arrière par l'intermédiaire d'un embrayage 16 et d'un ensemble 17 de démultiplication. Cet embrayage 16 prend par exemple la forme d'un crabot, tandis que l'ensemble 17 de démultiplication est à rapport unique, même s'il pourrait en variante présenter plusieurs rapports. 15 [030] Les deux machines 11 et 15 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un réseau électrique. Plus précisément, les machines 11 et 15 sont reliées à une batterie 19 haute tension par l'intermédiaire d'un onduleur 21 capable de hacher la tension continue de la batterie 19 pour alimenter les machines 11 et 15 électriques lorsque ces dernières 20 fonctionnent en mode moteur. Lorsque ces machines électriques 11 et 15 fonctionnent en mode générateur pour recharger la batterie 19, l'onduleur 21 est capable de transformer la tension alternative produite par les machines 11 et 15 en tension continue appliquée sur les bornes de la batterie 19. [31] La batterie 19 est connectée à un convertisseur 20 continu/continu 25 qui transforme la tension continue haute tension de la batterie 19 en une tension acceptable par le starter 13 et par une batterie 22 basse tension connectée au réseau 24 de bord du véhicule. [32] De préférence, le véhicule 1 est équipé d'un système 25 de régulation de freinage classique de type ESP ou ABS permettant de gérer les 30 efforts de freinage en cas de freinage d'urgence, afin d'assurer le contrôle de la trajectoire du véhicule et/ou d'éviter le blocage des roues. [33] Un calculateur 28 commande les différents organes du véhicule pour effectuer notamment la répartition du couple demandé entre le train avant 2 et le train arrière 3. [34] La Figure 2 montre un diagramme d'évolution des couples appliqués aux roues lors de l'activation du système 25 de régulation de freinage. Les courbes Cmax_av et Cmax_ar correspondent respectivement aux couples maximums applicables sur le train avant 2 et le train arrière 3 renvoyés par le système 25 de régulation de freinage au calculateur 28. Les courbes Ccns_av et Ccns_ar correspondent respectivement aux couples de io consigne à appliquer sur les trains avant 2 et arrière 3 envoyés par le calculateur 28 vers les organes 7, 11, 15 de traction. Les courbes Creel_av et Creel_ar correspondent respectivement aux couples appliqués réellement sur le train avant 2 et sur le train arrière 3. [35] Lors d'une situation de vie normale, sur sol sec, entre tO et t1, le 15 calculateur 28 répartit le couple de consigne global Cv demandé par le conducteur entre le couple Cns_av de consigne avant et le couple Ccns_ar de consigne arrière. Dans l'exemple, afin d'optimiser la consommation énergétique, le couple de consigne arrière Ccns_ar est quasi-nul, de sorte que tout le couple de consigne est appliqué sur le train avant 2. Etant donné 20 le couple maximum Cmax_av applicable sur le train avant 2 est supérieur au couple de consigne Ccns_av, le véhicule n'a aucun mal pour satisfaire la demande du conducteur : le couple réel Creel_av correspond alors sensiblement exactement au couple de consigne Ccns_av. [36] A l'instant t1, le système de régulation 25 de freinage étant activé, 25 le couple maximum Cmax_av diminue pour atteindre le couple de contrainte Cc imposé par le système 25 de régulation. Lorsque le couple maximum Cmax_av devient inférieur au couple de consigne Ccns_av, il n'est plus possible de satisfaire la demande du conducteur. [37] Pour éviter ce problème, un couple de compensation Ccomp est 30 appliqué en même temps que le couple de contrainte Cc sur le train arrière 3 pour compenser la perte de couple sur le train avant 2. Ce couple de compensation Ccomp est égal à la différence entre le couple de consigne Ccns_av du train avant moins le couple réellement appliqué Creel_av c'est- à-dire le couple de contrainte Cc (Ccomp=Ccns_av-Cc). De préférence, le couple de compensation Ccomp est appliqué si le couple maximum Cmax_ar applicable sur le train arrière 3 est supérieur à la somme du couple de consigne initial Ccns_ar et du couple de compensation Ccomp, ce qui est bien le cas ici. [38] De préférence, pour éviter les à-coups, le couple de contrainte Cc et le couple de compensation Ccomp sont filtrés par un gradient de couple exprimé en N.m/s de manière à être appliqués progressivement sur les différents trains. Dans un exemple, ce gradient est de l'ordre de 1000Nm/s à io l'essieu. En variante, le couple de contrainte Cc et le couple de compensation Ccomp sont filtrés par des gradients différents. [39] A l'instant t2, on sort de la régulation imposée par le système 25 de freinage. Le couple maximal Cmax_av qui n'est plus contraint pas le couple de contrainte Cc redevient alors supérieur au couple de consigne 15 Ccns_av, de sorte que le couple réel Creel_av peut satisfaire de nouveau le couple de consigne avant Ccns_av demandé par le calculateur 28. [40] Pour éviter les à-coups, le couple maximal Cmax_av est filtré par un gradient de couple exprimé en N.m/s, de sorte que le couple Creel_av réellement appliqué sur le train avant 2 passe progressivement du couple Cc 20 au couple de consigne Ccns_av. Le couple de compensation Ccomp filtré de préférence par le même gradient diminue progressivement pour passer du couple Ccomp au couple nul. [41] En variante, on applique un couple de contrainte Cc sur le train arrière 3 et le couple de compensation Ccomp sur le train avant 2. 25 [042] En variante, le couple de contrainte Cc est appliqué par le système de gestion de l'énergie du véhicule qui impose par exemple un couple de contrainte Cc sur le train arrière 3 pour limiter la puissance consommée par la machine arrière 15 et sauvegarder ainsi l'énergie de la batterie 19.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de motricité curative pour un véhicule hybride muni d'un train avant (2) et d'un train arrière (3) comprenant : - un moteur thermique (7) destiné à assurer la traction d'un des trains (2) du véhicule, - une machine (15) électrique destinée à assurer la traction de l'autre train (3) du véhicule, caractérisé en ce que io - un couple (Cv) correspondant à la volonté du conducteur étant initialement réparti en un couple (Ccns_av) de consigne sur le train avant (2) et un couple (Ccns_ar) de consigne sur le train arrière (3), il comporte les étapes suivantes : - lorsqu'une contrainte de conduite impose un couple (Cc) de 15 contrainte inférieur au couple (Ccns_av ; Ccns_ar) de consigne sur un des trains (2, 3) du véhicule, - on applique sur l'autre train un couple (Ccomp) de compensation pour compenser la perte de couple sur le train contraint afin de satisfaire la volonté du conducteur. 20
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couple (Ccomp) de compensation est égal à la différence entre le couple (Cc) de contrainte et le couple (Ccns_av ; Ccns_ar) de consigne du train contraint. 25
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le couple (Cc) de contrainte est imposé par le système (25) de contrôle de freinage lors de son activation.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 30 le couple (Cc) de contrainte est appliqué par un système de gestion d'énergie du véhicule.
  5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le couple (Cc) de compensation est filtré par un gradient de manière à être 35 appliqué progressivement sur le train du véhicule.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le gradient de couple est de l'ordre de 1000Nm/s à l'essieu.
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que - le moteur thermique (7) est destiné à assurer la traction du train avant (2) du véhicule, et - la machine (15) électrique est destinée à assurer la traction du train arrière (3) du véhicule.
  8. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le couple (Cc) de contrainte est appliqué sur le train avant (2) tandis que le couple (Ccomp) de compensation est appliqué sur le train arrière (3) par la machine électrique (15).
  9. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le couple (Ccomp) de compensation est appliqué si le couple maximal (Cmax_av ; Cmax ar) applicable sur le train non contraint est supérieur à la somme du couple de consigne appliqué initialement sur le train non contraint et du couple (Ccomp) de compensation.
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