FR3027850A1 - Procede de commande d'une chaine de traction comportant un volant d'inertie - Google Patents

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Abstract

Dans ce procédé de commande d'une chaîne de traction (10) d'un véhicule automobile comportant un moteur thermique (5), un dispositif de stockage (6) d'énergie mécanique, une transmission (8) à variation continue de démultiplication entre un arbre d'entrée (20) et un arbre de sortie (21), un premier moyen (100) de couplage disposé entre le moteur (5) et l'arbre d'entrée (20), l'arbre d'entrée (20) étant lié audit moyen de stockage (6), le procédé comporte une première étape consistant à augmenter la démultiplication de la transmission (8). La première étape consiste en outre à maintenir le premier moyen (100) ouvert et à augmenter le régime du moteur (5) jusqu'à un régime prédéterminé.

Description

PROCEDE DE COMMANDE D'UNE CHAÎNE DE TRACTION COMPORTANT UN VOLANT D'INERTIE La présente invention se rapporte à un procédé de commande d'une chaîne de traction comportant un dispositif de stockage d'énergie par volant d'inertie. L'invention appartient au domaine des chaînes de traction de véhicules automobiles hybrides. Par chaîne de traction d'un véhicule on entend un groupe motopropulseur comportant un moteur et une transmission pour entraîner un ou plusieurs train(s) de roues d'un véhicule. Dans un véhicule hybride, la chaîne de traction comporte un dispositif additionnel permettant de récupérer, stocker et restituer de l'énergie, par exemple sous forme électrique, chimique ou mécanique.
On connaît par exemple du document WO 2010 082 079 un procédé de commande d'une chaîne de traction d'un véhicule hybride comportant un volant d'inertie et un moteur thermique disposés en entrée d'une transmission à variation continue de démultiplication, communément désignée par l'acronyme « CVT » (en anglais « Continuously Variable Transmission »). Un tel procédé ne permet pas la réalisation optimale d'un mode dit de « boost », dans lequel le volant d'inertie apporte une puissance complémentaire au moteur thermique lors d'une phase d'accélération du véhicule.
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. Dans ce but, la présente invention propose un procédé de commande d'une chaîne de traction d'un véhicule automobile comportant un moteur thermique, un dispositif de stockage d'énergie mécanique, une transmission à variation continue de démultiplication entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie, un premier moyen de couplage disposé entre le moteur thermique et l'arbre d'entrée, l'arbre d'entrée étant lié au moyen de stockage, le procédé comportant une première étape consistant à augmenter la démultiplication de la transmission, le procédé étant remarquable en ce que la première étape consiste en outre à : - maintenir le premier moyen de couplage ouvert ; et - augmenter le régime du moteur thermique jusqu'à un régime prédéterminé.
Ainsi, l'invention permet de réaliser un mode boost de façon optimale du point de vue du couple appliqué en sortie de la chaîne de traction. Selon une caractéristique particulière, la chaîne de traction comportant en outre un deuxième moyen de couplage disposé entre le dispositif de stockage et l'arbre d'entrée de la transmission, le procédé comporte en outre une deuxième étape, postérieure à la première, consistant à: - fermer progressivement le premier moyen de couplage ; et - ouvrir progressivement le deuxième moyen de couplage jusqu'à un état complètement ouvert.
Selon une caractéristique particulière, la deuxième étape consiste en outre à augmenter la démultiplication de la transmission. Selon une caractéristique particulière, la deuxième étape débute dès que le régime du moteur thermique atteint le régime prédéterminé défini plus haut.
Selon une caractéristique particulière, le procédé comporte en outre une troisième étape, postérieure à la deuxième, consistant à: - continuer à fermer progressivement le premier moyen de couplage jusqu'à un état complètement fermé ; - maintenir le deuxième moyen de couplage ouvert ; et - diminuer la démultiplication de la transmission. Selon une caractéristique particulière, la troisième étape débute dès que le deuxième moyen de couplage est dans l'état complètement ouvert défini plus haut. Selon une caractéristique particulière, le procédé comporte en outre une quatrième étape, postérieure à la troisième, consistant à: - maintenir le premier moyen de couplage fermé ; - maintenir le deuxième moyen de couplage ouvert ; et - augmenter la démultiplication de la transmission. Selon une caractéristique particulière, la quatrième étape débute dès 30 que le premier moyen de couplage est dans l'état complètement fermé défini plus haut. Selon une caractéristique particulière, le régime prédéterminé défini plus haut correspond au régime de couple maximum ou au régime de puissance maximum du moteur thermique. 35 L'invention porte également sur un véhicule automobile comprenant des moyens de commande adaptés pour mettre en oeuvre un procédé de commande tel que défini précédemment.
L'invention sera mieux comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple nullement limitatif et en référence aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la figure 1 est une représentation simplifiée d'une architecture fonctionnelle d'une chaîne de traction d'un véhicule permettant de mettre en oeuvre l'invention ; et - la figure 2 est un ensemble de graphiques montrant l'évolution temporelle de paramètres de la chaîne de traction de la figure 1, lors de la mise en oeuvre de l'invention. Sur la figure 1, on présente une chaîne de traction 10 d'un véhicule automobile permettant la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention. La chaîne de traction 10 comprend un moteur thermique 5, un dispositif de stockage 6 d'énergie mécanique par volant d'inertie, une transmission 8 à variation continue de démultiplication (ou « CVT ») et un train de roues 7 du véhicule. La transmission 8 comporte un arbre d'entrée 20 et un arbre de sortie 21.
Le moteur thermique 5 est lié à l'arbre d'entrée 20 par l'intermédiaire d'un premier embrayage 100. Le dispositif de stockage 6 est lié à l'arbre d'entrée 20 par l'intermédiaire d'un deuxième embrayage 200. Un troisième embrayage 300, optionnel, peut être disposé entre l'arbre d'entrée 20 de la transmission 8 et les premier et deuxième embrayages 100 et 200. Le troisième embrayage 300 permet de découpler l'arbre d'entrée 20 de la transmission 8, par exemple pour recharger le dispositif de stockage 6 au moyen du moteur thermique 5 lorsque le véhicule est à l'arrêt, en ouvrant le troisième embrayage 300 et en fermant les premier et deuxième embrayages 100 et 200. On considère dans ce qui suit que le troisième embrayage 300 est maintenu fermé. Par embrayage on entend tout moyen de couplage permettant de connecter et de déconnecter mécaniquement deux arbres, cet embrayage pouvant être sec, humide ou de type à crabot. L'arbre de sortie 21 de la transmission 8 est lié au train de roues 7.
La figure 2 représente par des graphiques l'évolution temporelle de paramètres de la chaîne de traction 10, lors de la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention. On présente de haut en bas sur la figure 2, l'énergie cinétique Ecv stockée par le dispositif de stockage 6, le régime Wmot du moteur thermique 5, la position Em du premier embrayage 100, la position Ev du deuxième embrayage 200, le couple Cmot du moteur thermique 5 et la démultiplication D de la transmission 8. L'énergie cinétique Ecv est généralement exprimée en kilojoules (kJ) ou en kilo-Watt-heure (kW.h) et dépend de l'inertie lv et du régime de rotation Wv du volant d'inertie : Ecv = 1/2. lv. . Wv 2 La position d'un embrayage, par exemple la position respective Em ou Ev des premier et deuxième embrayages, s'exprime généralement en pourcents (°/0) : - la valeur 0% correspondant à une position ouverte pour laquelle aucun couple n'est transmis par l'embrayage ; - la valeur 100% correspond à une position fermée pour laquelle les régimes des arbres liés par l'embrayage sont égaux ; et - les valeurs intermédiaires comprises entre 0 et 100% correspondent à un état intermédiaire, dit état glissant de l'embrayage, pour lequel l'embrayage transmet un couple entre les arbres liés, les régimes de ces arbres n'étant pas nécessairement égaux. La démultiplication D de la transmission 8 s'exprime comme le ratio des régimes de l'arbre de sortie 21 et de l'arbre d'entrée 20; D =W21 /W20 Entre un instant initial tO et un premier instant t1, on considère une situation dans laquelle : - l'énergie cinétique Ecv est élevée, égale à Ecv1 ; - le régime Wmot du moteur thermique est faible, égal à Wmot1 ; - le premier embrayage est ouvert (la position Em vaut 0%) ; - le deuxième embrayage est fermé (la position Ev vaut 100%) ; - le couple Cmot est nul ; - la démultiplication D est faible, égale à Dl.
L'instant t1 correspond par exemple à la prise en compte d'une demande de puissance élevée, dite de « boost », émanant du conducteur du véhicule.
Dans une première étape du procédé de commande, appelée phase de décharge du dispositif de stockage, la démultiplication D de la transmission 8 est augmentée d'une valeur Dl à une valeur D2, de manière à transférer une partie de l'énergie cinétique Ec du dispositif de stockage 6 vers le train de roues 7. Au cours de la première étape, le premier embrayage 100 est ouvert (Em vaut 0%) et le deuxième embrayage 200 est fermé (Ev vaut 100%). Le couple Cr transmis au train de roues 7 peut être calculé en fonction de l'inertie lv et du régime Wv du dispositif de stockage 6, de la démultiplication D de la transmission 8 et du régime Wr du train de roues 7, par l'équation suivante : Cr = lv / D3. [ (dWv / dt) . D - (dD / dt) . Wr ] Ainsi, l'énergie cinétique Ecv contenue dans le dispositif de stockage 6 décroît au cours de la première étape, entre la valeur Ecv1 à l'instant t1 et une valeur Ecv2 à l'instant t2. Conformément à l'invention, dans la première étape du procédé de commande, le premier embrayage 100 est maintenu ouvert et le régime Wmot du moteur thermique 5 est augmenté jusqu'à un régime prédéterminé Wmot 2. Le couple Cmot du moteur thermique est nul durant la première étape. Le régime Wmot2 est défini de façon à correspondre, soit au régime de couple maximum du moteur thermique 7 (régime pour lequel il est en capacité de délivrer son couple maximum), soit au régime de puissance maximum (régime pour lequel il est en capacité de délivrer sa puissance maximum). On peut visualiser l'effet de cette première étape sur la figure 2, entre les instants t1 et t2 : la position Em du premier embrayage 100 est maintenue à 0% et le régime Wmot augmente de la valeur Wmot1 jusqu'à la valeur Wmot2.
A la suite de la première étape, lorsqu'à l'instant t2, le régime Wmot atteint le régime prédéterminé Wmot2, une deuxième étape du procédé de commande est effectuée. La deuxième étape du procédé de commande est appelée phase de mise en charge du moteur thermique. Cette étape consiste à fermer progressivement le premier embrayage 100 et à ouvrir progressivement le deuxième embrayage 200. Ainsi, les embrayages 100 et 200 sont dans un état glissant et du couple est transmis par ces embrayages.
Au cours de la deuxième étape, le premier embrayage 100 étant glissant, il transmet un couple Ct à l'arbre d'entrée 20 de la transmission 8. Le couple Cr transmis au train de roues 7 peut être calculé par l'équation suivante : Cr = lv / D3 . [ (dWv / dt) . D - (dD / dt) . Wr ] + Ct / D L'énergie cinétique Ecv contenue dans le dispositif de stockage 6 continue donc de décroître lors de la deuxième étape, de la valeur Ecv2 à l'instant t2, jusqu'à une valeur Ecv3 à l'instant t3. Le régime Wmot du moteur thermique est maintenu constant, égal à 10 Wmot2 durant la deuxième étape et son couple Cmot augmente, depuis la valeur 0 à l'instant t2, jusqu'à une valeur Cmot3 à l'instant t3. Le régime Wmot étant constant, le couple Ct transmis par le premier embrayage 100 est donc égal au couple Cmot. A la suite de la deuxième étape, lorsque le deuxième embrayage est 15 totalement ouvert à l'instant t3, une troisième étape du procédé est effectuée. La troisième étape, nommée phase de commutation de la transmission, consiste à poursuivre la fermeture progressive du premier embrayage 100, à maintenir le deuxième embrayage 200 ouvert et à diminuer la démultiplication D de la transmission 8. 20 Aucun couple n'étant transmis par le deuxième embrayage 200 (ouvert), l'énergie cinétique Ecv contenue dans le dispositif de stockage 6 reste sensiblement constante, égale à la valeur Ecv3. Le régime Wmot du moteur thermique continue d'être maintenu constant, égal à Wmot2 durant la troisième étape. 25 Le régime Wmot étant constant, le couple Ct transmis par le premier embrayage 100 est donc égal au couple Cmot. Au cours de la troisième étape, le deuxième embrayage 200 étant ouvert, il ne transmet plus de couple à l'arbre d'entrée 20 de la transmission 8. Le couple Cr transmis au train de roues 7 peut donc être calculé par 30 l'équation suivante : Cr = Ct / D La démultiplication D diminuant, le couple Cmot diminue lui aussi en proportion pour maintenir une valeur du couple Cr sensiblement constante. Le couple Cmot diminue donc depuis la valeur Cmot3 à l'instant t3, jusqu'à 35 une valeur Cmot4 à l'instant t4.
A la suite de la troisième étape, lorsqu'à l'instant t4 le premier embrayage 100 est totalement fermé, une quatrième étape du procédé, appelée phase de propulsion thermique, est effectuée. La quatrième étape consiste à maintenir le premier embrayage 100 5 fermé et le deuxième embrayage 200 ouvert et à augmenter la démultiplication D. Comme dans la troisième étape, aucun couple n'est transmis par le deuxième embrayage 200 (ouvert), l'énergie cinétique Ecv contenue dans le dispositif de stockage 6 reste sensiblement constante, égale à la valeur 10 Ecv3. Le régime Wmot du moteur thermique continue lui aussi d'être maintenu constant, égal à Wmot2 durant la quatrième étape. Le régime Wmot étant constant, le couple Ct transmis par le premier embrayage 100 est là encore égal au couple Cmot.
15 De même, le deuxième embrayage 200 étant ouvert, il ne transmet plus de couple à l'arbre d'entrée 20 de la transmission 8. Le couple Cr transmis au train de roues 7 peut donc être calculé par la même équation que lors de la troisième étape. Ainsi, la démultiplication D augmentant, le couple Cmot augmente lui 20 aussi en proportion pour maintenir une valeur du couple Cr sensiblement constante. Ainsi, la mise en oeuvre d'un procédé de commande tel que précédemment décrit permet de réaliser un mode boost de la chaîne de traction de façon optimale du point de vue du couple appliqué en sortie de la 25 chaîne de traction.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'une chaîne de traction (10) d'un véhicule automobile comportant un moteur thermique (5), un dispositif de stockage (6) d'énergie mécanique, une transmission (8) à variation continue de démultiplication entre un arbre d'entrée (20) et un arbre de sortie (21), un premier moyen (100) de couplage disposé entre ledit moteur (5) et ledit arbre d'entrée (20), ledit arbre d'entrée (20) étant lié audit moyen de stockage (6), ledit procédé comportant une première étape consistant à augmenter la démultiplication (D) de ladite transmission (8), ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite première étape consiste en outre à: - maintenir ledit premier moyen (100) ouvert ; et - augmenter le régime (Wmot) dudit moteur (5) jusqu'à un régime prédéterminé (Wmot2).
  2. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, ladite chaîne de traction comportant en outre un deuxième moyen (200) de couplage disposé entre ledit dispositif de stockage (6) et ledit arbre d'entrée (20), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre une deuxième étape, postérieure à la première, consistant à: - fermer progressivement ledit premier moyen (100) ; et - ouvrir progressivement ledit deuxième moyen (200) jusqu'à un état complètement ouvert.
  3. 3. Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite deuxième étape consiste en outre à augmenter ladite démultiplication (D).
  4. 4. Procédé de commande selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite deuxième étape débute dès que le régime (Wmot) dudit moteur (5) atteint ledit régime prédéterminé (Wmot2).
  5. 5. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une troisième étape, postérieure à la deuxième, consistant à: - continuer à fermer progressivement ledit premier moyen (100) jusqu'à un état complètement fermé ; - maintenir ledit deuxième moyen (200) ouvert ; et - diminuer ladite démultiplication (D).
  6. 6. Procédé de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite troisième étape débute dès que ledit deuxième moyen (200) est dans ledit état complètement ouvert.
  7. 7. Procédé de commande selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une quatrième étape, postérieure à la troisième, consistant à: - maintenir ledit premier moyen (100) fermé ; - maintenir ledit deuxième moyen (200) ouvert ; et - augmenter ladite démultiplication (D).
  8. 8. Procédé de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite quatrième étape débute dès que ledit premier moyen (100) est dans ledit état complètement fermé.
  9. 9. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit régime prédéterminé (Wmot2) correspond 15 au régime de couple maximum ou au régime de puissance maximum dudit moteur (5).
  10. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande adaptés pour mettre en oeuvre un procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes. 20
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