FR3058697A1 - Dispositif de pilotage d'une boite de vitesses robotisee pour vehicule automobile a propulsion hybride - Google Patents

Dispositif de pilotage d'une boite de vitesses robotisee pour vehicule automobile a propulsion hybride Download PDF

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Abstract

Ce dispositif de pilotage (46) est prévu pour une boîte de vitesses (2) robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une première source d'énergie rotative (4, 8) et une seconde source d'énergie rotative (8, 4). Ce dispositif (46) comprend un module de détermination d'un rapport de vitesses devant être engagé par la boîte de vitesses (2) et un moyen d'actionnement apte à modifier le rapport mis en œuvre par la boîte de vitesses (2) lorsque le rapport de vitesses déterminé par le module de détermination quitte une valeur initiale de rapport de vitesses pour devenir une valeur finale de rapport de vitesses. Ce dispositif (46) comprend en outre une cartographie (54) contenant des valeurs d'un trajet de changement de rapport de vitesses en fonction de ladite valeur initiale de rapport de vitesses, de ladite valeur finale de rapport de vitesses et d'un mode de conduite du véhicule automobile.

Description

D ispositif de pilotage d’une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride
L'invention concerne le domaine du pilotage des boîtes de vitesses robotisées pour véhicule automobile à propulsion hybride. Plus particulièrement, l'invention concerne ce domaine pour des véhicules automobiles comprenant une machine électrique de traction et un moteur à combustion interne.
De manière à respecter des exigences sans cesse croissantes en termes d'économies de carburant et de limitation des rejets de polluants, les véhicules automobiles à propulsion hybride sont aujourd'hui de plus en plus répandus. Un véhicule automobile à propulsion hybride comprend de manière générale deux sources distinctes d'énergie rotative. Par exemple, une première source d'énergie rotative peut être une machine électrique de traction et une seconde source d'énergie rotative peut être un moteur à combustion interne.
Le fait de comprendre plusieurs sources d'énergie rotative entraîne l’apparition de nouvelles contraintes, et en particulier une complexification de la transmission de l'énergie rotative au sein du groupe motopropulseur par rapport à des transmissions classiques de véhicules traditionnels dotés d'une unique source d’énergie rotative. La complexité de la boîte de vitesses occasionnée notamment par la présence de plusieurs arbres primaires permet la présence d’un nombre de rapports de vitesses bien plus importants que dans des boîtes de vitesses traditionnelles pour véhicules non hybrides.
Pour faire face à cette complexité, les véhicules automobiles hybrides sont fréquemment dotés d'une boîte de vitesses à crabots robotisée comprenant un arbre primaire associé à chaque source d'énergie rotative, les arbres primaires coopérant avec un arbre secondaire relié au différentiel du groupe motopropulseur. La boîte de vitesses comporte un dispositif de pilotage dont la fonction est de gérer le passage des différents rapports de vitesses robotisés.
Une telle boîte de vitesses peut toutefois rencontrer des difficultés lors de la transition entre deux rapports de vitesses distincts. En effet, les changements de rapports de vitesses dans de telles boîtes de vitesses peuvent nécessiter de modifier l'état de crabotage de plusieurs pignons fous. Il se produit dans ce cas une rupture du couple fourni aux roues motrices. Il en résulte l'apparition de divers problèmes tels qu'un moindre confort ou une usure prématurée de la boîte de vitesses.
Pour empêcher l'apparition d’une rupture du couple fourni aux roues motrices, il est généralement proposé de paramétrer le dispositif de pilotage de sorte à modifier l'état de crabotage de seulement un pignon fou à la fois. En conséquence, lorsque le dispositif de pilotage commande un changement de rapport de vitesses, depuis un rapport de vitesses initial vers un rapport de vitesses final, les modifications des états de crabotage sont mises en œuvre l’une après l’autre, de sorte que des rapports de vitesses intermédiaires peuvent être engagés. On crée ainsi des trajets complexes de changement de rapport de vitesses.
Dans toute la présente demande, un trajet de changement de rapport de vitesses est dit complexe lorsqu'il implique de modifier l'état de crabotage de plusieurs pignons fous situés sur des arbres différents. A l'inverse, un trajet de changement de rapport de vitesses est dit élémentaire lorsqu'il n'est pas complexe, c'est-à-dire lorsqu'il nécessite de modifier l'état de crabotage d'un seul pignon fou ou lorsqu’il nécessite de modifier l’état de crabotage de deux pignons fous situés sur un même arbre. Pour effectuer un trajet complexe de changement de rapports de vitesses sans rupture du couple fourni aux roues, il est nécessaire d’effectuer au moins deux trajets élémentaires de changement de vitesses.
Les trajets complexes de changement de rapport de vitesses peuvent toutefois engendrer des trous d’accélération subis par le véhicule, des chocs et des à-coups ou encore des ralentissements ou des effets de saut d’accélération. Ces effets sont ressentis par le conducteur et peuvent s'avérer surprenants voire désagréables. En outre, ces effets augmentent l'usure de la boîte de vitesses, la consommation de carburant et les rejets de polluants par le véhicule automobile, ainsi que la durée du changement de rapport de vitesses.
En parallèle, la grande diversité des automobilistes rend difficile la compréhension des attentes du conducteur, de sorte qu’il devient particulièrement difficile de réaliser une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride dans lequel le changement de rapport de vitesses apparaît comme satisfaisant aux yeux de la majorité des conducteurs.
Au vu de ce qui précède, l'invention a pour objet de proposer un dispositif de pilotage d'une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride palliant les inconvénients précités.
Plus particulièrement, l'invention vise à améliorer la perception par le conducteur du changement de rapports de vitesses mis en œuvre par la boîte de vitesses, tout en limitant l'usure et le risque de casse de la boîte de vitesses, et en limitant les coûts d’implémentation de l’invention sur des boîtes de vitesses existantes.
A cet effet, il est proposé un dispositif de pilotage d’une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une première source d’énergie rotative et au moins une seconde source d’énergie rotative, ledit dispositif comprenant un module de détermination d’un rapport de vitesses devant être engagé par la boîte de vitesses et un moyen d’actionnement apte à modifier le rapport mis en œuvre par la boîte de vitesses lorsque le rapport de vitesses déterminé par le module de détermination quitte une valeur initiale de rapport de vitesses pour devenir une valeur finale de rapport de vitesses.
Selon une de ses caractéristiques générales, ce dispositif comprend en outre une cartographie contenant des valeurs d’un trajet de changement de rapport de vitesses en fonction de ladite valeur initiale de rapport de vitesses, de ladite valeur finale de rapport de vitesses et d’un mode de conduite du véhicule automobile.
Au moyen d'une telle cartographie, l'invention permet de contrôler le changement de rapport de vitesses en adéquation avec une attente du conducteur, en adaptant de manière simple le dispositif de pilotage intégré à la boîte de vitesses. Il en résulte une meilleure expérience pour la plupart des conducteurs au cours des changements de rapports de vitesses, et ce sans nécessiter de modifier en profondeur la conception mécanique de la boîte de vitesses ni augmenter les risques de casse ou l’usure de la boîte de vitesses.
Selon un mode de réalisation, la cartographie contient une pluralité de trajets élémentaires pondérés d’un poids, ladite cartographie étant apte, pour tout trajet permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale, à décomposer ledit trajet en une séquence de trajets élémentaires, à calculer un poids total dudit trajet, ladite cartographie étant paramétrée pour délivrer une valeur correspondant au trajet permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale présentant le poids total minimal.
La décomposition des trajets complexes en trajets élémentaires pondérés chacun par un poids permet la mise en œuvre d'un calcul simple de manière à obtenir la détermination d'un trajet optimal pour le changement de rapports de vitesses en adéquation avec les attentes du conducteur.
Selon un autre mode de réalisation, la cartographie délivre une valeur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisit en entrée de la cartographie une valeur correspondant à un mode de conduite économique, la valeur délivrée par la cartographie correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale en optimisant la consommation énergétique de l’une au moins des première et seconde sources d’énergie rotative.
De manière avantageuse, la première source d'énergie rotative est une machine électrique de traction et la seconde source d’énergie rotative est un moteur à combustion interne, la valeur délivrée par la cartographie correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale en optimisant la consommation énergétique de la seconde source d’énergie rotative.
Un tel mode de réalisation est notamment avantageux en ce qu'il permet d'optimiser le trajet de changement de rapports de vitesses lorsque le conducteur souhaite que son véhicule adopte un comportement économique.
Selon un autre mode de régulation, la cartographie délivre une valeur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisit en entrée de la cartographie une valeur correspondant à un mode de conduite confortable, la valeur délivrée par la cartographie correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale en limitant les sauts d’accélération subis par le véhicule.
Un tel mode de réalisation est notamment avantageux en ce qu'il permet d'optimiser le trajet lorsque le conducteur souhaite voir adopté un comportement confortable. Le critère consistant à limiter les sauts d'accélération subis peut entraîner l'application d'un critère plus précis, dont les exemples qui suivent constituent des variantes pouvant également être combinées entre elles.
Selon une première variante, la valeur délivrée par la cartographie correspond à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondant à la valeur finale en engageant le moins de rapport de vitesses intermédiaires donnant lieu à une accélération subie par le véhicule dépassant une valeur seuil de préférence comprise entre 2,5 m.s2 et 3 m.s2.
Selon une deuxième variante, la valeur délivrée par la cartographie correspond à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondant à la valeur finale en effectuant le moins de trajets élémentaires donnant lieu à un saut d’accélération dépassant une valeur seuil de préférence comprise entre 0,5 m.s2 et 0,7 m.s'2.
Selon une troisième variante, la valeur délivrée par la cartographie correspond à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondant à la valeur finale en minimisant la moyenne temporelle des sauts d’accélération subis par le véhicule entre le désengagement du rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale et l’engagement du rapport de vitesses correspondant à la valeur finale.
Dans un autre mode de réalisation, la cartographie délivre une valeur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisit en entrée de la cartographie une valeur correspondant à un mode de conduite sportive, la valeur délivrée par la cartographie correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondant à la valeur finale en minimisant le temps entre le désengagement du rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale et l’engagement du rapport de vitesses correspondant à la valeur finale.
Un tel paramétrage de la cartographie permet d’adapter le fonctionnement de la boîte de vitesses à des conducteurs qui souhaitent voir adoptée une conduite sportive de leur véhicule.
Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de pilotage d’une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une première source d’énergie rotative et au moins une seconde source d’énergie rotative, dans lequel on détermine un rapport de vitesses devant être mis en œuvre par la boîte de vitesses, puis, lorsque la valeur de rapport de vitesses quitte une valeur initiale de rapport de vitesses pour devenir une valeur finale de rapport de vitesses, on saisit dans une cartographie la valeur initiale de rapport de vitesses, la valeur finale de rapport de vitesses et une valeur de mode de conduite du véhicule automobile et on recueille une valeur de trajet de changement de rapport de vitesses.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement une boîte de vitesses robotisée équipée d'un dispositif de pilotage selon l'invention,
- la figure 2 illustre schématiquement une cartographie du dispositif de pilotage de la figure 1, et
- la figure 3 illustre schématiquement des trajets de changement de rapport de vitesses pouvant être mis en œuvre au moyen de la boîte de vitesses de la figure 1.
En référence à la figure 1, on a schématiquement représenté une boîte de vitesses 2. La boîte de vitesses 2 a pour fonction d'assurer la transmission de l'énergie mécanique échangée au sein d'un groupe motopropulseur (non représenté) d'un véhicule automobile (non représenté) à propulsion hybride.
Le groupe motopropulseur comporte un moteur à combustion interne 4 doté d'un arbre moteur primaire 6 plein. Le groupe motopropulseur comporte par ailleurs une machine électrique de traction 8 capable d'entraîner en rotation un arbre moteur primaire 10 creux. L'arbre primaire 6 plein est inséré à l'intérieur de l'arbre primaire 10 creux de sorte à assurer un guidage satisfaisant et peu encombrant des arbres 6 et 10. On ne sort toutefois pas du cadre de l’invention en envisageant un arbre primaire 10 plein et inséré à l’intérieur d’un arbre primaire 6 creux, ou encore en envisageant deux arbres primaires disposés de manière parallèles grâce à des moyens de guidages différents.
Bien que, dans le mode de réalisation illustré, le groupe motopropulseur soit notamment constitué d'un moteur à combustion interne et d'une machine électrique de traction, on peut envisager, sans sortir du cadre de l'invention, que le groupe motopropulseur comprenne des sources d'énergie rotative différentes, comme par exemple un moteur hydraulique, un moteur à air comprimé...
Le groupe motopropulseur comporte en outre un alternodémarreur 12 relié par l'intermédiaire d'une courroie 14 et d'un arbre de transfert 16 au moteur à combustion interne 4. L’alternodémarreur 12 a pour première fonction d'entraîner la rotation de l'arbre moteur 6, par exemple en vue du démarrage du moteur 4. L’alterno3058697 démarreur 12 a pour deuxième fonction de prélever de l'énergie rotative sur l'arbre moteur 6 lorsque le moteur 4 fonctionne afin de générer de l’énergie électrique pour divers besoins du véhicule automobile.
La boîte de vitesses 2 comporte un arbre secondaire 18. L'arbre secondaire 18 a pour fonction de transmettre l’énergie mécanique des arbres primaires 6 et 10 vers les roues motrices (non représentées) du véhicule. L'arbre secondaire 18 est connecté mécaniquement au moyen d'un pignon de descente (non représenté) avec une couronne de pont (non représentée) d'un différentiel (non représenté). Le différentiel répartit l'énergie mécanique qui lui est fournie entre les roues motrices du véhicule.
L'arbre primaire 6 est doté de deux pignons fous 20 et 22. L'arbre primaire 10 est quant à lui doté de deux pignons fixes 24 et 26. L'arbre secondaire 18 comporte, axialement répartis dans cet ordre, un pignon fixe 28 engrenant avec le pignon fou 20, un pignon fixe 30 engrenant avec le pignon fou 22, un pignon fou 32 engrenant avec le pignon fixe 24 et un pignon fou 34 engrenant avec le pignon fixe 26. L'arbre de transfert 16 comporte un pignon fou 36 engrenant avec le pignon fixe 24 et un pignon fou 38 engrenant avec le pignon fou 20.
Pour engager le passage des différents rapports de vitesses, la boîte de vitesses 2 comporte un premier baladeur à crabots 40 monté sur l'arbre de transfert 16. Le baladeur 40 est capable d'actionner le crabotage des pignons fous 36 et 38 par rapport à l'arbre 16. La boîte de vitesses 2 comporte un deuxième baladeur à crabots 42 monté sur l'arbre primaire 6. Le baladeur 42 est capable d'actionner le crabotage des pignons 20 et 22 de l'arbre 6. La boîte de vitesses 2 comporte un troisième baladeur à crabots 44 monté sur l'arbre secondaire 18. Le baladeur 44 est capable d'actionner le crabotage des pignons fous 32 et 34 de l'arbre 18.
La boîte de vitesses 2 est robotisée, c'est-à-dire que son fonctionnement est celui d'une boîte manuelle mais que les passages de rapports de vitesses sont automatisés. En d'autres termes, les baladeurs 40, 42 et 44 sont déplacés au moyen d’actionneurs mécaniques automatisés, tels que par exemple des fourchettes d'actionnement robotisées.
Un dispositif de pilotage 46 est prévu pour assurer le pilotage de la boîte de vitesses 2. Plus particulièrement, le dispositif de pilotage 46 est apte à contrôler les actionneurs des baladeurs 40, 42 et 44. De cette manière, le dispositif de pilotage 46 est apte à commander le passage des rapports de vitesses par la boîte de vitesses 2.
Le dispositif de pilotage 46 est capable de déterminer le rapport de vitesses devant être engagé par la boîte de vitesses 2 dans les conditions de roulage et de fonctionnement du véhicule à tout instant. Pour ce faire, le dispositif 46 comporte un détecteur 48 de la vitesse Vveh de déplacement du véhicule automobile et un détecteur 50 d'un effort ε à fournir au différentiel du groupe motopropulseur. L'effort ε peut, de manière alternative, être exprimé sous la forme d'une force (en Newton) devant être exercée par les dents du pignon de descente (non représenté), ou sous la forme d'un couple (en Newtonmètre) à fournir à la couronne de différentiel. Les détecteurs 48 et 50 sont avantageusement couplés à un dispositif de contrôle moteur du véhicule, qui recueille les informations de vitesse Vveh et d’effort ε. Par exemple, le dispositif de contrôle moteur ou le détecteur 50 peut tenir compte d’une pression du conducteur sur la pédale d'accélérateur ou d'un taux d'enfoncement Tacc% de la pédale d'accélérateur.
Le dispositif 46 comporte encore une première cartographie 52 dans laquelle sont stockées des valeurs d'un rapport de vitesses en fonction d'une vitesse Vveh et d'un effort ε. Lorsqu'on saisit en entrée les informations Vveh et ε, la cartographie 52 délivre une valeur de rapport de vitesses appropriée aux conditions de roulage et de fonctionnement correspondant aux valeurs saisies. Autrement dit, la valeur de rapport de vitesses délivrée correspond au rapport devant être engagé par la boîte de vitesses 2 afin d'assurer un fonctionnement optimal du véhicule dans les conditions de roulage et de fonctionnement.
ίο
On a représenté sur la figure 2 un graphique illustrant un exemple de cartographie 52 pour le dispositif de pilotage 46. La cartographie 52 est schématiquement représentée sous la forme d'un graphique comprenant un axe d'abscisses correspondant à différentes valeurs d'une vitesse Vveh et un axe des ordonnées correspondant à différentes valeurs d'un effort ε.
Le graphique comporte une pluralité de courbes délimitant des régions correspondant respectivement à un rapport de vitesses particulier. On ne sort bien sûr pas du cadre de l’invention en envisageant une cartographie présentant des courbes différentes et des régions différentes.
La région EV1 correspond à un rapport de vitesses EV1 dans lequel le pignon fou 34 est craboté. Ainsi, seul l’arbre primaire 10 est connecté mécaniquement avec l’arbre secondaire 18. En d’autres termes, le rapport de vitesses EV1 est un rapport de vitesses à propulsion purement électrique.
La région EV2 correspond à un rapport de vitesses EV2 qui est lui aussi à propulsion purement électrique. Selon le rapport EV2, le pignon fou 32 est craboté.
Quel que soit le couple (i,j), la région HEVij correspond à un rapport de vitesses hybride HEVij dans lequel à la fois l’arbre primaire 10 et l’arbre primaire 6 sont connectés mécaniquement avec l’arbre secondaire 18. Le rapport HEVij correspond à un rapport de vitesses dans lequel, si i = 2, le pignon fou 22 est craboté, si i = 3, le pignon fou 38 est craboté et, si i = 4, le pignon fou 20 est craboté. Par ailleurs, si j = 1, le pignon fou 34 est craboté et, si j = 2, le pignon fou 32 est craboté.
Ainsi, par exemple, le rapport HEV21 correspond à un rapport de vitesses dans lequel les pignons fous 22 et 34 sont crabotés respectivement au moyen des baladeurs 42 et 44.
En outre, la boîte de vitesses permet l’engagement de trois rapports de vitesses à propulsion purement thermique TH2, TH3 et TH4, dans lesquels seul le moteur à combustion interne 4 est mécaniquement connecté aux roues motrices du véhicule.
La boîte de vitesses 2 permet au total l'engagement de six rapports de transmission distincts dont il résulte quinze rapports de vitesses possibles. Bien entendu, l’invention ne se limite pas à une boîte de vitesses permettant quinze rapports de vitesses. On comprendra aisément qu’on peut sans sortir du cadre de l’invention envisager une boîte de vitesses selon l’invention, présentant un nombre de rapports de vitesses possibles supérieur ou inférieur à cette valeur donnée à titre d’exemple non limitatif. Comme cela est visible sur la figure 2, sur les quinze rapports de vitesses possibles, deux rapports de vitesses à propulsion purement électrique et cinq rapports de vitesses à propulsion hybride sont effectivement utilisés.
Le dispositif de pilotage 46 comporte un système de détermination 53 d'un mode de conduite du véhicule automobile. Le système de détermination 53 comprend des moyens matériels et logiciels pour déterminer un mode de conduite que le conducteur souhaite voir adopté par son véhicule automobile. Dans l'exemple illustré, le système 53 est apte à détecter trois modes de conduite distincts :
- un mode économique, dans lequel le conducteur souhaite minimiser la consommation de carburant et les émissions de polluants par le véhicule automobile,
- un mode de conduite confortable, dans lequel le conducteur souhaite une conduite la plus souple possible, et
- un mode de conduite sportif, dans lequel le conducteur souhaite voir maximiser les performances de son véhicule.
Dans l’exemple illustré, le système 53 est couplé à une interface de saisie (non représentée) du véhicule. Le système 53 peut être directement couplé à l’interface, ou indirectement, comme par exemple par l’intermédiaire de l’ordinateur de bord. L'interface de saisie peut être constituée par un écran tactile ou un bouton de sélection accessible au conducteur.
En variante, le système 53 peut être couplé à un système d'interprétation (non représenté) de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Un tel système d'interprétation a pour fonction de déterminer un mode de conduite souhaité par le conducteur en fonction de divers paramètres comme en particulier la pression ou le taux d'enfoncement de la pédale d'accélérateur.
Dans une autre variante, le système 53 recueille à la fois des signaux provenant d'une interface de contrôle et des signaux provenant d'un système d'interprétation. Le système 53 combine par la suite ces signaux pour déterminer un mode de conduite souhaité par le conducteur.
Le dispositif de pilotage 46 est doté d’une seconde cartographie 54 dans laquelle sont stockées des valeurs de trajet de changement de rapports de vitesses en fonction d'une valeur initiale de rapport de vitesses, d'une valeur finale de rapport de vitesses et d'un mode de conduite du véhicule automobile.
La figure 3 est une représentation schématique illustrant le fonctionnement de la cartographie 54. Sur la figure 3, on a représenté des rapports de vitesses pouvant être mis en œuvre par la boîte de vitesses 2. Sur la figure 3, on a plus spécifiquement représenté dans des cadres ovales les rapports de vitesses à propulsion hybride et dans des cadres rectangulaires les rapports de vitesses à propulsion purement électrique. Les rapports de vitesses neutres et à propulsion purement thermique ont volontairement été omis pour une meilleure compréhension de l’invention.
Comme indiqué précédemment, il existe un trajet élémentaire dès lors que le changement de rapport de vitesses correspondant ne nécessite de modifier l'état de crabotage que d'un seul pignon fou. En conséquence, il existe trente trajets élémentaires de changement de rapport de vitesses entre les huit rapports électriques ou hybrides de la boîte de vitesses 2. Les trajets élémentaires sont schématiquement représentés sur la figure 3 par des flèches.
Par exemple, deux flèches 56 et 58 relient les cadres ovales représentant schématiquement les rapports de vitesses HEV21 et HEV41. Cela signifie qu'il existe entre les rapports HEV21 et HEV41 deux trajets élémentaires de changement de rapport de vitesses :
- le premier, schématiquement représenté par la flèche 56, six consiste en un arrêt du crabotage du pignon fou 20 suivi d’un crabotage du pignon fou 22, tout en maintenant le crabotage du pignon fou 34, et
- le second, schématiquement représenté par la flèche 58, correspondant aux actions inverses du premier.
En d’autres termes, le premier trajet élémentaire consiste en un désengagement du rapport HEV21 suivi d’un engagement du rapport HEV41, le rapport EV1 restant engagé pendant le temps de transition.
Quel que soit un trajet complexe de changement depuis un premier rapport de vitesses vers un second rapport de vitesses, la cartographie 54 est capable de décomposer le trajet complexe une pluralité de séquences de trajets élémentaires de changement de rapport de vitesses.
La cartographie 54 contient une valeur de poids associé à chaque trajet élémentaire de changement de rapport de vitesses en fonction de paramètres de roulage du véhicule choisis parmi une vitesse du véhicule, un taux d’enfoncement de la pédale d’accélérateur, une masse du véhicule, un mode de conduite déterminé par le système de détermination 53.
On va maintenant décrire, au moyen de la figure 3, le fonctionnement du dispositif de pilotage 46 et de la seconde cartographie 54, lorsqu'un changement de rapport de vitesses impliquant un trajet complexe est mis en œuvre. On suppose, par exemple, que la valeur délivrée par la première cartographie 52 est modifiée à un instant to et passe d'une valeur initiale correspondant au rapport EV1 à une valeur finale correspondant au rapport HEV32. On suppose par ailleurs, qu’à l’instant tO, la vitesse Vveh est de 70 km/h et le taux Tacc% de 50%.
Selon le rapport EV1, seul le pignon fou 34 est craboté. Selon le rapport HEV32, les pignons fous 32 et 38 sont crabotés. Le changement de vitesses impliquant de modifier l’état de crabotage de plusieurs pignons fous, le trajet EV1 HEV32 est donc bien un trajet complexe de changement de rapport de vitesses.
On détermine dans un premier temps plusieurs séquences de trajets élémentaires de changement rapport de vitesses qui peuvent être envisagées pour effectuer le trajet complexe EV1 HEV32. Afin de limiter le nombre de séquences envisagées, on ne considère que les séquences impliquant l’engagement de deux rapports de vitesses intermédiaires, au plus.
Dans cet exemple, cinq séquences peuvent être envisagées :
- séquence 1 : EV1 HEV21 HEV22 HEV32,
- séquence 2 : EV1 HEV3 1 HEV32,
- séquence 3 : EV1 HEV41 HEV42 HEV32,
- séquence 4 : EV1 HEV41 HEV3 1 HEV32, et
- séquence 5 : EV1 EV2 HEV32.
Pour sélectionner une séquence qui soit la plus appropriée, on recueille le mode de pilotage déterminé par le système de détermination 53.
Si le mode de conduite est le mode confortable CONFORT, la cartographie 54 choisit une séquence présentant la variation d'accélération la plus faible.
On va détailler par la suite la manière dont est construite la cartographie 54, dans le cadre de cet exemple, lorsque la valeur saisie de mode de conduite est le mode confortable.
En mode de conduite confortable, la cinquième séquence peut être exclue d'emblée à cause du fait qu’elle implique le trajet élémentaire de changement de rapports de vitesses EV1 EV2. Ce trajet élémentaire engendre en effet une rupture du couple fourni aux roues motrices, ce qui n'est pas acceptable pour fournir un confort satisfaisant.
On détermine alors l'accélération longitudinale du véhicule pour les différents rapports de vitesses engagés lors de la mise en œuvre de chaque séquence.
L'accélération longitudinale G du véhicule peut être calculée à partir de la force Frouês fournie aux roues motrices et de la masse M du véhicule, par la formule :
_ Roues
M
Dans l’exemple illustré, les accélérations subies par le véhicule lors de l'engagement des différents rapports de vitesses sont les suivantes :
Tableau 1 : Accélérations en fonction des rapports de vitesses
Rapport EV1 HEV21 HEV22 HEV31 HEV32 HEV41 HEV42
Accélération (m.s'2) 1,21 3,14 3,14 2,4 2,416 2,12 2,139
Dans le mode de réalisation illustré, la sélection d’une séquence en mode confortable se fait par application successive de trois critères.
Le premier critère consiste à éliminer les séquences dans lesquelles est engagé un nombre excessif de rapports de vitesses imposant une accélération longitudinale supérieure à un seuil Sacc dépendant de la vitesse du véhicule et du taux d’enfoncement de la pédale d’accélération. Dans le mode de réalisation illustré, pour une vitesse du véhicule de 70 km/h et un taux d’enfoncement de la pédale d’accélérateur de 50%, on a : Sacc = 2,75 m.s2.
Avec les valeurs indiquées ci-dessus, la première séquence implique l’engagement des rapports HEV21 et HEV22 pour lesquels le véhicule subit une accélération de 3,14 m.s2. La première séquence doit par conséquent être éliminée. A l’inverse, les deuxième, troisième et quatrième séquences satisfont le premier critère.
Le deuxième critère consiste à éliminer les séquences impliquant trop souvent un dépassement de la variation absolue de l’accélération du véhicule par rapport à un seuil S varacc de variation absolue de l’accélération du véhicule. Dans ce mode de réalisation et pour les conditions de cet exemple, on a : Svar_acc = 0,6 m.s'2.
Avec les valeurs indiquées ci-dessus, la seconde séquence implique le trajet EV1->HEV31 présentant une variation absolue d’accélération de 1,19 m.s2. La troisième séquence et la quatrième séquence impliquent toutes deux le trajet EV1->HEV41 présentant une variation absolue d’accélération de 0,91 m.s2. Ainsi, dans les conditions de l’exemple, le deuxième critère ne permet pas d’affiner la sélection d’une séquence.
Le troisième critère consiste à déterminer la moyenne temporelle des variations absolues d'accélération entre le désengagement du rapport EV1 et l'engagement du rapport HEV32. On sélectionne ensuite le trajet complexe présentant la moyenne temporelle des variations la plus faible.
La séquence finalement sélectionnée est la troisième séquence : EV1 HEV41 HEV42 HEV32.
Si le mode de conduite est le mode économique ECO, la cartographie 54 choisit une séquence présentant la consommation CONSO4 du moteur à combustion interne 4 la plus faible.
On va détailler par la suite la manière dont est construite la cartographie 54, dans le cadre de cet exemple, lorsque la valeur saisie de mode de conduite est le mode économique. On suppose toujours vérifiées les conditions de l’exemple, c'est-à-dire Vveh = 70 km/h et Tacc% = 50 %.
En mode de conduite économique, la cinquième séquence est exclue d'emblée pour les mêmes raisons qu’en mode de conduite confortable.
La consommation CONSO4 par le moteur 4 est notamment due à la puissance mécanique fournie par le moteur 4 lorsqu'on modifie le rapport de transmission entre l'arbre primaire 10 et l'arbre secondaire 18. En effet, lors de ce changement de rapport de transmission, le moteur 4 fournit toute la puissance mécanique nécessaire pour assurer la propulsion du véhicule telle que demandée par le conducteur. Dans le mode de réalisation illustré, l'alternodémarreur 12 est capable de fournir une puissance mécanique additionnelle de l'ordre de 20 kW pour assister le moteur 4.
Pour déterminer la séquence la plus appropriée en mode de conduite économique, on calcule la puissance maximale pouvant être fournie par le moteur 4 et la puissance fournie par la machine électrique 8 avant le changement du rapport de transmission associé à la machine électrique 8. On détermine en parallèle une puissance de traction nécessaire en fonction de la vitesse Vveh et du taux Tacc%.
La séquence sélectionnée en mode économique doit permettre de minimiser la consommation CONSO4 tout en satisfaisant au mieux la puissance nécessaire de traction au cours du changement de rapport de transmission associé à la machine électrique 8.
On a représenté dans le tableau suivant les paramètres de la boîte de vitesses 2 et du groupe motopropulseur au cours des changements du rapport de transmission associé à la machine électrique 8.
Tableau 2 : Données relatives au changement de rapport électrique
Séquence 1 2 3
Changement de rapport HEV21^ HEV31^ HEV41^
électrique HEV22 HEV32 HEV42
ω6 357,43 217,13 163,01
P4 38,28 22,78 7,56
Pb 22,9 38,4 53,62
Pl2 20 20 20
P traction 61,18 61,18 61,18
P dispo 58,28 42,78 27,56
Par « changement de rapport électrique », on entend le changement rapport de transmission associé à la machine électrique 8, c'est-à-dire le changement de vitesses de la boîte 2 relatif à au moins l’un des crabots 32 et 34. Les autres variables sont définies comme suit :
- me : vitesse de rotation de l’arbre 6,
- P4 : puissance maximale pouvant être fournie par le moteur 4 dans les conditions du changement de rapport électrique de la séquence correspondante,
- Ps : puissance mécanique délivrée par la machine électrique 8 avant d’engager le changement de rapport électrique,
- P12 : puissance mécanique pouvant être fournie par l’alternodémarreur 12,
Ptraction : puissance requise pour la propulsion du véhicule,
- Pdispo : puissance pouvant être fournie par le groupe motopropulseur lors du changement de rapport électrique.
Il apparaît au vu du tableau 2 que les deuxième, troisième et quatrième séquences impliquent une puissance disponible Pdispo très inférieure à la puissance de traction Ptraction requise. Ces séquences ne permettront donc pas de satisfaire la puissance nécessaire de traction au cours du changement de rapport électrique.
Seule la première séquence permet un changement de rapport électrique tout en continuant de fournir aux roues motrices une puissance proche de la puissance requise par le conducteur.
Toutefois, pour un moindre enfoncement de la pédale d'accélérateur, la puissance Ptraction serait moins importante, de sorte qu'une séquence différente aurait pu être choisie à la place de la première séquence. Par exemple, la deuxième ou la quatrième séquence aurait été choisie pour un taux d’enfoncement faible de la pédale d’accélérateur. La troisième séquence aurait été choisie pour un taux d'enfoncement encore plus faible.
Si le mode de conduite déterminé par le système 53 est le mode sportif SPORT, on cherche à minimiser le temps de passage, c’est à dire le temps s'écoulant entre le désengagement du rapport EV1 et l'engagement du rapport HEV32.
Dans ce mode de conduite, la cinquième séquence n'a plus de raison d'être exclue. Par exemple, afin de rendre le changement de vitesses impliquant une rupture de couple plus confortable, on peut démarrer le moteur 4 lors du changement de rapport de transmission électrique, au moyen de l’alterno-démarreur 12 et de maintenir le moteur 4 sur son régime ralenti sans injection. On limite ce faisant également l’usure et le risque de casse des éléments constitutifs de la boîte de vitesses 2.
Tableau 3 : Temps de passage des trajets complexes
Séquence 1 2 3 4 5
Temps de passage (ms) 1843 558 558 558 436
La cinquième séquence est donc la plus appropriée.
En résumé, on a construit la cartographie 54 de telle sorte que celle-ci délivre, lorsqu’on saisit en entrée une valeur initiale de rapport de vitesses EV1 et une valeur finale de rapport de vitesses HEV32:
- en mode CONFORT : EV1 HEV41 HEV42 HEV32,
- en mode ECO : EV1 HEV21 HEV22 HEV32, et
- en mode SPORT : EV1 EV2 HEV32.
De cette manière, la cartographie 54 détermine un trajet de changement de rapports de vitesses devant être mis en œuvre par la boîte de vitesses 2 en fonction de la valeur initiale de rapport de vitesses, ici EV1, de la valeur finale de rapport de vitesses, ici HEV32 et du mode de conduite attendu par le conducteur.
La cartographie 54 peut également être configurée pour tenir compte d’autres données d’entrée, comme par exemple Vveh et Tacc%, afin de modifier les valeurs des seuils Sacc et Svar_acc et de la puissance de traction P traction en fonction de ces données.
La cartographie 54 délivre ensuite un signal de commande recueilli par le dispositif de pilotage 46 qui actionne les baladeurs 40, 42, 44 de sorte à mettre en œuvre la séquence de trajets élémentaires déterminée par la cartographie 54.
Par exemple, si la cartographie délivre la séquence EV1 HEV41 HEV42 HEV32, le dispositif de pilotage 46 actionne dans un premier temps le crabotage du pignon fou 20, engageant ainsi le rapport intermédiaires HEV41, puis arrête le crabotage du pignon fou 34 et actionne ensuite le crabotage du pignon fou 32, engageant le rapport HEV42, puis arrête le crabotage du pignon fou 20 et actionne le crabotage du pignon fou 38, engageant finalement le rapport de vitesses HEV32.
Au vu de ce qui précède, l'invention permet de mettre en œuvre un pilotage de la boîte de vitesses 2 dans lequel les trajets complexes de changement de rapport de vitesses sont contrôlés de manière à correspondre au mieux à une attente du conducteur.
En outre, Tinvention peut s’appliquer sur toute transmission automatique indépendamment de son architecture organique intégrée, ce qui élimine la dépendance du dispositif de pilotage de la boîte de vitesses par rapport à la structure de la mécanique interne.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de pilotage (46) d’une boîte de vitesses (2) robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une première source d’énergie rotative (4, 8) et une seconde source d’énergie rotative (8, 4), ledit dispositif (46) comprenant un module de détermination d’un rapport de vitesses devant être engagé par la boîte de vitesses (2) et un moyen d’actionnement apte à modifier le rapport mis en œuvre par la boîte de vitesses (2) lorsque le rapport de vitesses déterminé par le module de détermination quitte une valeur initiale de rapport de vitesses pour devenir une valeur finale de rapport de vitesses, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une cartographie (54) contenant des valeurs d’un trajet de changement de rapport de vitesses en fonction de ladite valeur initiale de rapport de vitesses, de ladite valeur finale de rapport de vitesses et d’un mode de conduite du véhicule automobile.
  2. 2. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 1, dans lequel la cartographie (54) contient une pluralité de trajets élémentaires pondérés d’un poids, ladite cartographie (54) étant apte, pour tout trajet permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale, à décomposer ledit trajet en une séquence de trajets élémentaires, à calculer un poids total dudit trajet, ladite cartographie (54) étant paramétrée pour délivrer une valeur correspondant au trajet permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale présentant le poids total minimal.
  3. 3. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la cartographie (54) délivre une valeur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisit en entrée de la cartographie (54) une valeur correspondant à un mode de conduite économique, la valeur délivrée par la cartographie (54) correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale en optimisant la consommation énergétique de l’une au moins des première et seconde sources (4, 8) d’énergie rotative.
  4. 4. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 3, dans lequel la première source (8) d’énergie rotative est une machine électrique de traction et la seconde source (4) d’énergie rotative est un moteur à combustion interne, la valeur délivrée par la cartographie correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale en optimisant la consommation énergétique de la seconde source (4) d’énergie rotative.
  5. 5. Dispositif de pilotage (46) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la cartographie (54) délivre une valeur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisit en entrée de la cartographie (54) une valeur correspondant à un mode de conduite confortable, la valeur délivrée par la cartographie (54) correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale en limitant les sauts d’accélération subis par le véhicule.
  6. 6. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 5, dans lequel la valeur délivrée par la cartographie (54) correspond à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondant à la valeur finale en engageant le moins de rapport de vitesses intermédiaires donnant lieu à une accélération subie par le véhicule dépassant une première valeur seuil, de préférence comprise entre 2,5 m.s2 et 3 m.s2.
  7. 7. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la valeur délivrée par la cartographie correspond à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondant à la valeur finale en effectuant le moins de trajets élémentaires donnant lieu à un saut d’accélération dépassant une seconde valeur seuil, de préférence comprise entre 0,5 m.s2 et 0,7 m.s'2.
  8. 8. Dispositif (46) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la valeur délivrée par la cartographie (54) correspond à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondant à la valeur finale en minimisant la moyenne temporelle des sauts d’accélération subis par le véhicule entre le désengagement du rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale et l’engagement du rapport de vitesses correspondant à la valeur finale.
  9. 9. Dispositif (46) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la cartographie (54) délivre une valeur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisit en entrée de la cartographie (54) une valeur correspondant à un mode de conduite sportive, la valeur délivrée par la cartographie (54) correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondant à la valeur finale en minimisant le temps entre le désengagement du rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale et l’engagement du rapport de vitesses correspondant à la valeur finale.
  10. 10. Procédé de pilotage d’une boîte de vitesses (2) robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une première source (4, 8) d’énergie rotative et une seconde source (8, 4) d’énergie rotative, dans lequel on détermine un rapport de vitesses devant être mis en œuvre par la boîte de vitesses (2), puis, lorsque la valeur de rapport de vitesses quitte une valeur initiale de rapport de vitesses pour devenir une valeur finale de rapport de vitesses, on saisit dans une cartographie (54) la valeur initiale de rapport de vitesses, la valeur finale de rapport de vitesses et une valeur de mode de conduite du véhicule automobile et on recueille une valeur de trajet de changement de rapport de vitesses.
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