FR3058697B1 - 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 pourvéhicule automobile à propulsion hybride L'invention concerne le domaine du pilotage des boîtes devitesses robotisées pour véhicule automobile à propulsion hybride.Plus particulièrement, l'invention concerne ce domaine pour desvéhicules automobiles comprenant une machine électrique de tractionet un moteur à combustion interne.
De manière à respecter des exigences sans cesse croissantes entermes d'économies de carburant et de limitation des rejets depolluants, les véhicules automobiles à propulsion hybride sontaujourd'hui de plus en plus répandus. Un véhicule automobile àpropulsion hybride comprend de manière générale deux sourcesdistinctes d'énergie rotative. Par exemple, une première sourced'énergie rotative peut être une machine électrique de traction et uneseconde source d'énergie rotative peut être un moteur à combustioninterne.
Le fait de comprendre plusieurs sources d'énergie rotativeentraîne l’apparition de nouvelles contraintes, et en particulier unecomplexification de la transmission de l'énergie rotative au sein dugroupe motopropulseur par rapport à des transmissions classiques devéhicules traditionnels dotés d'une unique source d’énergie rotative.La complexité de la boîte de vitesses occasionnée notamment par laprésence de plusieurs arbres primaires permet la présence d’un nombrede rapports de vitesses bien plus importants que dans des boîtes devitesses traditionnelles pour véhicules non hybrides.
Pour faire face à cette complexité, les véhicules automobileshybrides sont fréquemment dotés d'une boîte de vitesses à crabotsrobotisée comprenant un arbre primaire associé à chaque sourced'énergie rotative, les arbres primaires coopérant avec un arbresecondaire relié au différentiel du groupe motopropulseur. La boîte devitesses comporte un dispositif de pilotage dont la fonction est degérer le passage des différents rapports de vitesses robotisés.
Une telle boîte de vitesses peut toutefois rencontrer desdifficultés lors de la transition entre deux rapports de vitessesdistincts. En effet, les changements de rapports de vitesses dans detelles boîtes de vitesses peuvent nécessiter de modifier l'état decrabotage de plusieurs pignons fous. Il se produit dans ce cas unerupture du couple fourni aux roues motrices. Il en résulte l'apparitionde divers problèmes tels qu'un moindre confort ou une usureprématurée de la boîte de vitesses.
Pour empêcher l'apparition d’une rupture du couple fourni auxroues motrices, il est généralement proposé de paramétrer le dispositifde pilotage de sorte à modifier l'état de crabotage de seulement unpignon fou à la fois. En conséquence, lorsque le dispositif de pilotagecommande un changement de rapport de vitesses, depuis un rapport devitesses initial vers un rapport de vitesses final, les modifications desétats de crabotage sont mises en œuvre l’une après l’autre, de sorteque des rapports de vitesses intermédiaires peuvent être engagés. Oncrée ainsi des trajets complexes de changement de rapport de vitesses.
Dans toute la présente demande, un trajet de changement derapport de vitesses est dit complexe lorsqu'il implique de modifierl'état de crabotage de plusieurs pignons fous situés sur des arbresdifférents. A l'inverse, un trajet de changement de rapport de vitessesest dit élémentaire lorsqu'il n'est pas complexe, c'est-à-dire lorsqu'ilnécessite de modifier l'état de crabotage d'un seul pignon fou oulorsqu’il nécessite de modifier l’état de crabotage de deux pignonsfous situés sur un même arbre. Pour effectuer un trajet complexe dechangement de rapports de vitesses sans rupture du couple fourni auxroues, il est nécessaire d’effectuer au moins deux trajets élémentairesde changement de vitesses.
Les trajets complexes de changement de rapport de vitessespeuvent toutefois engendrer des trous d’accélération subis par levéhicule, des chocs et des à-coups ou encore des ralentissements oudes effets de saut d’accélération. Ces effets sont ressentis par leconducteur et peuvent s'avérer surprenants voire désagréables. Enoutre, ces effets augmentent l'usure de la boîte de vitesses, la consommation de carburant et les rejets de polluants par le véhiculeautomobile, ainsi que la durée du changement de rapport de vitesses.
En parallèle, la grande diversité des automobilistes renddifficile la compréhension des attentes du conducteur, de sorte qu’ildevient particulièrement difficile de réaliser une boîte de vitessesrobotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride dans lequel lechangement de rapport de vitesses apparaît comme satisfaisant auxyeux de la majorité des conducteurs.
Au vu de ce qui précède, l'invention a pour objet de proposerun dispositif de pilotage d'une boîte de vitesses robotisée pourvéhicule automobile à propulsion hybride palliant les inconvénientsprécités.
Plus particulièrement, l'invention vise à améliorer la perceptionpar le conducteur du changement de rapports de vitesses mis en œuvrepar la boîte de vitesses, tout en limitant l'usure et le risque de casse dela boîte de vitesses, et en limitant les coûts d’implémentation del’invention sur des boîtes de vitesses existantes. A cet effet, il est proposé un dispositif de pilotage d’une boîtede vitesses robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybridecomprenant une première source d’énergie rotative et au moins uneseconde source d’énergie rotative, ledit dispositif comprenant unmodule de détermination d’un rapport de vitesses devant être engagépar la boîte de vitesses et un moyen d’actionnement apte à modifier lerapport mis en œuvre par la boîte de vitesses lorsque le rapport devitesses déterminé par le module de détermination quitte une valeurinitiale de rapport de vitesses pour devenir une valeur finale derapport de vitesses.
Selon une de ses caractéristiques générales, ce dispositifcomprend en outre une cartographie contenant des valeurs d’un trajetde changement de rapport de vitesses en fonction de ladite valeurinitiale de rapport de vitesses, de ladite valeur finale de rapport devitesses et d’un mode de conduite du véhicule automobile.
Au moyen d'une telle cartographie, l'invention permet decontrôler le changement de rapport de vitesses en adéquation avec une attente du conducteur, en adaptant de manière simple le dispositif depilotage intégré à la boîte de vitesses. Il en résulte une meilleureexpérience pour la plupart des conducteurs au cours des changementsde rapports de vitesses, et ce sans nécessiter de modifier en profondeurla conception mécanique de la boîte de vitesses ni augmenter lesrisques de casse ou l’usure de la boîte de vitesses.
Selon un mode de réalisation, la cartographie contient unepluralité de trajets élémentaires pondérés d’un poids, laditecartographie étant apte, pour tout trajet permettant d’aller depuis lerapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à lavaleur finale, à décomposer ledit trajet en une séquence de trajetsélémentaires, à calculer un poids total dudit trajet, ladite cartographieétant paramétrée pour délivrer une valeur correspondant au trajetpermettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initialeau rapport correspondant à la valeur finale présentant le poids totalminimal.
La décomposition des trajets complexes en trajets élémentairespondérés chacun par un poids permet la mise en œuvre d'un calculsimple de manière à obtenir la détermination d'un trajet optimal pourle changement de rapports de vitesses en adéquation avec les attentesdu conducteur.
Selon un autre mode de réalisation, la cartographie délivre unevaleur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisiten entrée de la cartographie une valeur correspondant à un mode deconduite économique, la valeur délivrée par la cartographiecorrespondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapportcorrespondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeurfinale en optimisant la consommation énergétique de l’une au moinsdes première et seconde sources d’énergie rotative.
De manière avantageuse, la première source d'énergie rotativeest une machine électrique de traction et la seconde source d’énergierotative est un moteur à combustion interne, la valeur délivrée par lacartographie correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuisle rapport correspondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeur finale en optimisant la consommation énergétique de laseconde source d’énergie rotative.
Un tel mode de réalisation est notamment avantageux en cequ'il permet d'optimiser le trajet de changement de rapports de vitesseslorsque le conducteur souhaite que son véhicule adopte uncomportement économique.
Selon un autre mode de régulation, la cartographie délivre unevaleur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisiten entrée de la cartographie une valeur correspondant à un mode deconduite confortable, la valeur délivrée par la cartographiecorrespondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapportcorrespondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeurfinale en limitant les sauts d’accélération subis par le véhicule.
Un tel mode de réalisation est notamment avantageux en cequ'il permet d'optimiser le trajet lorsque le conducteur souhaite voiradopté un comportement confortable. Le critère consistant à limiter lessauts d'accélération subis peut entraîner l'application d'un critère plusprécis, dont les exemples qui suivent constituent des variantes pouvantégalement être combinées entre elles.
Selon une première variante, la valeur délivrée par lacartographie correspond à celui des trajets permettant d’aller depuis lerapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport devitesses correspondant à la valeur finale en engageant le moins derapport de vitesses intermédiaires donnant lieu à une accélérationsubie par le véhicule dépassant une valeur seuil de préférencecomprise entre 2,5 m.s'2 et 3 m.s'2.
Selon une deuxième variante, la valeur délivrée par lacartographie correspond à celui des trajets permettant d’aller depuis lerapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport devitesses correspondant à la valeur finale en effectuant le moins detrajets élémentaires donnant lieu à un saut d’accélération dépassantune valeur seuil de préférence comprise entre 0,5 m.s'2 et 0,7 m.s'2.
Selon une troisième variante, la valeur délivrée par lacartographie correspond à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitesses correspondant à la valeur initiale au rapport devitesses correspondant à la valeur finale en minimisant la moyennetemporelle des sauts d’accélération subis par le véhicule entre ledésengagement du rapport de vitesses correspondant à la valeurinitiale et l’engagement du rapport de vitesses correspondant à lavaleur finale.
Dans un autre mode de réalisation, la cartographie délivre unevaleur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisiten entrée de la cartographie une valeur correspondant à un mode deconduite sportive, la valeur délivrée par la cartographie correspondantà celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitessescorrespondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondantà la valeur finale en minimisant le temps entre le désengagement durapport de vitesses correspondant à la valeur initiale et l’engagementdu rapport de vitesses correspondant à la valeur finale.
Un tel paramétrage de la cartographie permet d’adapter lefonctionnement de la boîte de vitesses à des conducteurs quisouhaitent voir adoptée une conduite sportive de leur véhicule.
Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de pilotaged’une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile àpropulsion hybride comprenant une première source d’énergie rotativeet au moins une seconde source d’énergie rotative, dans lequel ondétermine un rapport de vitesses devant être mis en œuvre par la boîtede vitesses, puis, lorsque la valeur de rapport de vitesses quitte unevaleur initiale de rapport de vitesses pour devenir une valeur finale derapport de vitesses, on saisit dans une cartographie la valeur initialede rapport de vitesses, la valeur finale de rapport de vitesses et unevaleur de mode de conduite du véhicule automobile et on recueille unevaleur de trajet de changement de rapport de vitesses. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'inventionapparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquementà titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessinsannexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une boîte de vitessesrobotisée équipée d'un dispositif de pilotage selon l'invention, - la figure 2 illustre schématiquement une cartographie dudispositif de pilotage de la figure 1, et - la figure 3 illustre schématiquement des trajets dechangement de rapport de vitesses pouvant être mis en œuvre aumoyen de la boîte de vitesses de la figure 1.
En référence à la figure 1, on a schématiquement représentéune boîte de vitesses 2. La boîte de vitesses 2 a pour fonction d'assurerla transmission de l'énergie mécanique échangée au sein d'un groupemotopropulseur (non représenté) d'un véhicule automobile (nonreprésenté) à propulsion hybride.
Le groupe motopropulseur comporte un moteur à combustioninterne 4 doté d'un arbre moteur primaire 6 plein. Le groupemotopropulseur comporte par ailleurs une machine électrique detraction 8 capable d'entraîner en rotation un arbre moteur primaire 10creux. L'arbre primaire 6 plein est inséré à l'intérieur de l'arbreprimaire 10 creux de sorte à assurer un guidage satisfaisant et peuencombrant des arbres 6 et 10. On ne sort toutefois pas du cadre del’invention en envisageant un arbre primaire 10 plein et inséré àl’intérieur d’un arbre primaire 6 creux, ou encore en envisageant deuxarbres primaires disposés de manière parallèles grâce à des moyens deguidages différents.
Bien que, dans le mode de réalisation illustré, le groupemotopropulseur soit notamment constitué d'un moteur à combustioninterne et d'une machine électrique de traction, on peut envisager, sanssortir du cadre de l'invention, que le groupe motopropulseurcomprenne des sources d'énergie rotative différentes, comme parexemple un moteur hydraulique, un moteur à air comprimé...
Le groupe motopropulseur comporte en outre un alterno-démarreur 12 relié par l'intermédiaire d'une courroie 14 et d'un arbrede transfert 16 au moteur à combustion interne 4. L’alterno-démarreur 12 a pour première fonction d'entraîner la rotation de l'arbremoteur 6, par exemple en vue du démarrage du moteur 4. L’alterno- démarreur 12 a pour deuxième fonction de prélever de l'énergierotative sur l'arbre moteur 6 lorsque le moteur 4 fonctionne afin degénérer de l’énergie électrique pour divers besoins du véhiculeautomobile.
La boîte de vitesses 2 comporte un arbre secondaire 18. L'arbresecondaire 18 a pour fonction de transmettre l’énergie mécanique desarbres primaires 6 et 10 vers les roues motrices (non représentées) duvéhicule. L'arbre secondaire 18 est connecté mécaniquement au moyend'un pignon de descente (non représenté) avec une couronne de pont(non représentée) d'un différentiel (non représenté). Le différentielrépartit l'énergie mécanique qui lui est fournie entre les roues motricesdu 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, unpignon fixe 28 engrenant avec le pignon fou 20, un pignon fixe 30engrenant avec le pignon fou 22, un pignon fou 32 engrenant avec lepignon 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 lepignon fixe 24 et un pignon fou 38 engrenant avec le pignon fou 20.
Pour engager le passage des différents rapports de vitesses, laboîte de vitesses 2 comporte un premier baladeur à crabots 40 montésur l'arbre de transfert 16. Le baladeur 40 est capable d'actionner lecrabotage des pignons fous 36 et 38 par rapport à l'arbre 16. La boîtede vitesses 2 comporte un deuxième baladeur à crabots 42 monté surl'arbre primaire 6. Le baladeur 42 est capable d'actionner le crabotagedes pignons 20 et 22 de l'arbre 6. La boîte de vitesses 2 comporte untroisième baladeur à crabots 44 monté sur l'arbre secondaire 18. Lebaladeur 44 est capable d'actionner le crabotage des pignons fous 32et 34 de l'arbre 18.
La boîte de vitesses 2 est robotisée, c'est-à-dire que sonfonctionnement est celui d'une boîte manuelle mais que les passages derapports de vitesses sont automatisés. En d'autres termes, lesbaladeurs 40, 42 et 44 sont déplacés au moyen d'actionneurs mécaniques automatisés, tels que par exemple des fourchettesd'actionnement robotisées.
Un dispositif de pilotage 46 est prévu pour assurer le pilotagede la boîte de vitesses 2. Plus particulièrement, le dispositif depilotage 46 est apte à contrôler les actionneurs des baladeurs 40, 42et 44. De cette manière, le dispositif de pilotage 46 est apte àcommander le passage des rapports de vitesses par la boîte devitesses 2.
Le dispositif de pilotage 46 est capable de déterminer lerapport de vitesses devant être engagé par la boîte de vitesses 2 dansles conditions de roulage et de fonctionnement du véhicule à toutinstant. Pour ce faire, le dispositif 46 comporte un détecteur 48 de lavitesse Vveh de déplacement du véhicule automobile et un détecteur 50d'un effort ε à fournir au différentiel du groupe motopropulseur.L'effort ε peut, de manière alternative, être exprimé sous la formed'une force (en Newton) devant être exercée par les dents du pignon dedescente (non représenté), ou sous la forme d'un couple (en Newton-mètre) à fournir à la couronne de différentiel. Les détecteurs 48 et 50sont avantageusement couplés à un dispositif de contrôle moteur duvéhicule, qui recueille les informations de vitesse Vveh et d’effort ε.Par exemple, le dispositif de contrôle moteur ou le détecteur 50 peuttenir compte d’une pression du conducteur sur la pédale d'accélérateurou d'un taux d'enfoncement Tacc% de la pédale d'accélérateur.
Le dispositif 46 comporte encore une première cartographie 52dans laquelle sont stockées des valeurs d'un rapport de vitesses enfonction d'une vitesse Vveh et d'un effort ε. Lorsqu'on saisit en entréeles informations Vveh et ε, la cartographie 52 délivre une valeur derapport de vitesses appropriée aux conditions de roulage et defonctionnement correspondant aux valeurs saisies. Autrement dit, lavaleur de rapport de vitesses délivrée correspond au rapport devantêtre engagé par la boîte de vitesses 2 afin d'assurer un fonctionnementoptimal du véhicule dans les conditions de roulage et defonctionnement.
On a représenté sur la figure 2 un graphique illustrant unexemple de cartographie 52 pour le dispositif de pilotage 46. Lacartographie 52 est schématiquement représentée sous la forme d'ungraphique comprenant un axe d'abscisses correspondant à différentesvaleurs d'une vitesse Vveh et un axe des ordonnées correspondant àdifférentes valeurs d'un effort ε.
Le graphique comporte une pluralité de courbes délimitant desrégions correspondant respectivement à un rapport de vitessesparticulier. On ne sort bien sûr pas du cadre de l’invention enenvisageant une cartographie présentant des courbes différentes et desrégions différentes.
La région EV1 correspond à un rapport de vitesses EV1 danslequel le pignon fou 34 est craboté. Ainsi, seul l’arbre primaire 10 estconnecté mécaniquement avec l’arbre secondaire 18. En d’autrestermes, le rapport de vitesses EV1 est un rapport de vitesses àpropulsion purement électrique.
La région EV2 correspond à un rapport de vitesses EV2 qui estlui aussi à propulsion purement électrique. Selon le rapport EV2, lepignon fou 32 est craboté.
Quel que soit le couple (i,j), la région HEVij correspond à unrapport de vitesses hybride HEVij dans lequel à la fois l’arbreprimaire 10 et l’arbre primaire 6 sont connectés mécaniquement avecl’arbre secondaire 18. Le rapport HEVij correspond à un rapport devitesses dans lequel, si i = 2, le pignon fou 22 est craboté, si i = 3, lepignon fou 38 est craboté et, si i = 4, le pignon fou 20 est craboté. Parailleurs, si j = 1, le pignon fou 34 est craboté et, si j = 2, le pignonfou 32 est craboté.
Ainsi, par exemple, le rapport HEV21 correspond à un rapportde vitesses dans lequel les pignons fous 22 et 34 sont crabotésrespectivement au moyen des baladeurs 42 et 44.
En outre, la boîte de vitesses permet l’engagement de troisrapports de vitesses à propulsion purement thermique TH2, TH3et TH4, dans lesquels seul le moteur à combustion interne 4 estmécaniquement connecté aux roues motrices du véhicule.
La boîte de vitesses 2 permet au total l'engagement de sixrapports de transmission distincts dont il résulte quinze rapports devitesses possibles. Bien entendu, l’invention ne se limite pas à uneboîte de vitesses permettant quinze rapports de vitesses. Oncomprendra aisément qu’on peut sans sortir du cadre de l’inventionenvisager une boîte de vitesses selon l’invention, présentant unnombre de rapports de vitesses possibles supérieur ou inférieur à cettevaleur donnée à titre d’exemple non limitatif. Comme cela est visiblesur la figure 2, sur les quinze rapports de vitesses possibles, deuxrapports de vitesses à propulsion purement électrique et cinq rapportsde vitesses à propulsion hybride sont effectivement utilisés.
Le dispositif de pilotage 46 comporte un système dedétermination 53 d'un mode de conduite du véhicule automobile. Lesystème de détermination 53 comprend des moyens matériels etlogiciels pour déterminer un mode de conduite que le conducteursouhaite voir adopté par son véhicule automobile. Dans l'exempleillustré, le système 53 est apte à détecter trois modes de conduitedistincts : - un mode économique, dans lequel le conducteur souhaiteminimiser la consommation de carburant et les émissions de polluantspar le véhicule automobile, - un mode de conduite confortable, dans lequel le conducteursouhaite une conduite la plus souple possible, et - un mode de conduite sportif, dans lequel le conducteursouhaite voir maximiser les performances de son véhicule.
Dans l’exemple illustré, le système 53 est couplé à uneinterface de saisie (non représentée) du véhicule. Le système 53 peutêtre directement couplé à l’interface, ou indirectement, comme parexemple par l’intermédiaire de l’ordinateur de bord. L'interface desaisie peut être constituée par un écran tactile ou un bouton desélection accessible au conducteur.
En variante, le système 53 peut être couplé à un systèmed'interprétation (non représenté) de l'enfoncement de la pédaled'accélérateur. Un tel système d'interprétation a pour fonction de déterminer un mode de conduite souhaité par le conducteur en fonctionde divers paramètres comme en particulier la pression ou le tauxd'enfoncement de la pédale d'accélérateur.
Dans une autre variante, le système 53 recueille à la fois dessignaux provenant d'une interface de contrôle et des signaux provenantd'un système d'interprétation. Le système 53 combine par la suite cessignaux pour déterminer un mode de conduite souhaité par leconducteur.
Le dispositif de pilotage 46 est doté d’une secondecartographie 54 dans laquelle sont stockées des valeurs de trajet dechangement de rapports de vitesses en fonction d'une valeur initiale derapport de vitesses, d'une valeur finale de rapport de vitesses et d'unmode de conduite du véhicule automobile.
La figure 3 est une représentation schématique illustrant lefonctionnement de la cartographie 54. Sur la figure 3, on a représentédes rapports de vitesses pouvant être mis en œuvre par la boîte devitesses 2. Sur la figure 3, on a plus spécifiquement représenté dansdes cadres ovales les rapports de vitesses à propulsion hybride et dansdes cadres rectangulaires les rapports de vitesses à propulsionpurement électrique. Les rapports de vitesses neutres et à propulsionpurement thermique ont volontairement été omis pour une meilleurecompréhension de l’invention.
Comme indiqué précédemment, il existe un trajet élémentairedès lors que le changement de rapport de vitesses correspondant nenécessite de modifier l'état de crabotage que d'un seul pignon fou. Enconséquence, il existe trente trajets élémentaires de changement derapport de vitesses entre les huit rapports électriques ou hybrides de laboîte de vitesses 2. Les trajets élémentaires sont schématiquementreprésentés sur la figure 3 par des flèches.
Par exemple, deux flèches 56 et 58 relient les cadres ovalesreprésentant schématiquement les rapports de vitesses HEV21 etHEV41. Cela signifie qu'il existe entre les rapports HEV21 et HEV41deux trajets élémentaires de changement de rapport de vitesses : - le premier, schématiquement représenté par la flèche 56, sixconsiste en un arrêt du crabotage du pignon fou 20 suivi d’uncrabotage du pignon fou 22, tout en maintenant le crabotage du pignonfou 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 undésengagement du rapport HEV21 suivi d’un engagement du rapportHEV41, le rapport EV1 restant engagé pendant le temps de transition.
Quel que soit un trajet complexe de changement depuis unpremier rapport de vitesses vers un second rapport de vitesses, lacartographie 54 est capable de décomposer le trajet complexe unepluralité de séquences de trajets élémentaires de changement derapport de vitesses.
La cartographie 54 contient une valeur de poids associé àchaque trajet élémentaire de changement de rapport de vitesses enfonction de paramètres de roulage du véhicule choisis parmi unevitesse du véhicule, un taux d’enfoncement de la pédaled’accélérateur, une masse du véhicule, un mode de conduite déterminépar le système de détermination 53.
On va maintenant décrire, au moyen de la figure 3, lefonctionnement du dispositif de pilotage 46 et de la secondecartographie 54, lorsqu'un changement de rapport de vitessesimpliquant un trajet complexe est mis en œuvre. On suppose, parexemple, que la valeur délivrée par la première cartographie 52 estmodifiée à un instant to et passe d'une valeur initiale correspondant aurapport EV1 à une valeur finale correspondant au rapport HEV32. Onsuppose par ailleurs, qu’à l’instant tO, la vitesse Vveh est de 70 km/het le taux Tacc% de 50%.
Selon le rapport EV1, seul le pignon fou 34 est craboté. Selonle rapport HEV32, les pignons fous 32 et 38 sont crabotés. Lechangement de vitesses impliquant de modifier l’état de crabotage deplusieurs pignons fous, le trajet EV1 HEV32 est donc bien un trajetcomplexe de changement de rapport de vitesses.
On détermine dans un premier temps plusieurs séquences detrajets élémentaires de changement rapport de vitesses qui peuvent êtreenvisagées pour effectuer le trajet complexe EV1 HEV32. Afin delimiter le nombre de séquences envisagées, on ne considère que lesséquences impliquant l’engagement de deux rapports de vitessesintermédiaires, au plus.
Dans cet exemple, cinq séquences peuvent être envisagées :
Pour sélectionner une séquence qui soit la plus appropriée, onrecueille le mode de pilotage déterminé par le système dedétermination 53.
Si le mode de conduite est le mode confortable CONFORT, lacartographie 54 choisit une séquence présentant la variationd'accélération la plus faible.
On va détailler par la suite la manière dont est construite lacartographie 54, dans le cadre de cet exemple, lorsque la valeur saisiede mode de conduite est le mode confortable.
En mode de conduite confortable, la cinquième séquence peutêtre exclue d'emblée à cause du fait qu’elle implique le trajetélémentaire de changement de rapports de vitesses EV1 EV2. Cetrajet élémentaire engendre en effet une rupture du couple fourni auxroues motrices, ce qui n'est pas acceptable pour fournir un confortsatisfaisant.
On détermine alors l'accélération longitudinale du véhiculepour les différents rapports de vitesses engagés lors de la mise enœuvre de chaque séquence. L'accélération longitudinale G du véhicule peut être calculée àpartir de la force Frouês fournie aux roues motrices et de la masse M duvéhicule, par la formule :
Dans l’exemple illustré, les accélérations subies par le véhiculelors de l'engagement des différents rapports de vitesses sont lessuivantes :
Tableau 1 : Accélérations en fonction des rapports de vitesses
Dans le mode de réalisation illustré, la sélection d’uneséquence en mode confortable se fait par application successive detrois critères.
Le premier critère consiste à éliminer les séquences danslesquelles est engagé un nombre excessif de rapports de vitessesimposant une accélération longitudinale supérieure à un seuil Saccdépendant de la vitesse du véhicule et du taux d’enfoncement de lapédale d’accélération. Dans le mode de réalisation illustré, pour unevitesse du véhicule de 70 km/h et un taux d’enfoncement de la pédaled’accélérateur de 50%, on a : Sacc = 2,75 m.s'2.
Avec les valeurs indiquées ci-dessus, la première séquenceimplique l’engagement des rapports HEV21 et HEV22 pour lesquels levéhicule subit une accélération de 3,14 m.s'2. La première séquencedoit par conséquent être éliminée. A l’inverse, les deuxième, troisièmeet quatrième séquences satisfont le premier critère.
Le deuxième critère consiste à éliminer les séquencesimpliquant trop souvent un dépassement de la variation absolue del’accélération du véhicule par rapport à un seuil S varacc de variationabsolue de l’accélération du véhicule. Dans ce mode de réalisation etpour les conditions de cet exemple, on a : Svar acc = 0,6 m.s'2.
Avec les valeurs indiquées ci-dessus, la seconde séquenceimplique le trajet EVI->HEV3I présentant une variation absolued’accélération de 1,19 m.s'2. La troisième séquence et la quatrièmeséquence impliquent toutes deux le trajet EVI->HEV4I présentant une
variation absolue d’accélération de 0,91 m.s'2. Ainsi, dans lesconditions de l’exemple, le deuxième critère ne permet pas d’affiner lasélection d’une séquence.
Le troisième critère consiste à déterminer la moyennetemporelle des variations absolues d'accélération entre ledésengagement du rapport EV1 et l'engagement du rapport HEV32. Onsélectionne ensuite le trajet complexe présentant la moyennetemporelle des variations la plus faible.
La séquence finalement sélectionnée est la troisième séquence :
Si le mode de conduite est le mode économique ECO, lacartographie 54 choisit une séquence présentant la consommationCONSO4 du moteur à combustion interne 4 la plus faible.
On va détailler par la suite la manière dont est construite lacartographie 54, dans le cadre de cet exemple, lorsque la valeur saisiede mode de conduite est le mode économique. On suppose toujoursvérifiées les conditions de l’exemple, c'est-à-dire Vveh = 70 km/h etTacc% = 50 %.
En mode de conduite économique, la cinquième séquence estexclue d'emblée pour les mêmes raisons qu’en mode de conduiteconfortable.
La consommation CONSO4 par le moteur 4 est notamment dueà la puissance mécanique fournie par le moteur 4 lorsqu'on modifie lerapport de transmission entre l'arbre primaire 10 et l'arbresecondaire 18. En effet, lors de ce changement de rapport detransmission, le moteur 4 fournit toute la puissance mécaniquenécessaire pour assurer la propulsion du véhicule telle que demandéepar le conducteur. Dans le mode de réalisation illustré, l’alterno-démarreur 12 est capable de fournir une puissance mécaniqueadditionnelle de l'ordre de 20 kW pour assister le moteur 4.
Pour déterminer la séquence la plus appropriée en mode deconduite économique, on calcule la puissance maximale pouvant êtrefournie par le moteur 4 et la puissance fournie par la machineélectrique 8 avant le changement du rapport de transmission associé à
la machine électrique 8. On détermine en parallèle une puissance detraction nécessaire en fonction de la vitesse Vveh et du taux Tacc%.
La séquence sélectionnée en mode économique doit permettrede minimiser la consommation CONSO4 tout en satisfaisant au mieuxla puissance nécessaire de traction au cours du changement de rapportde transmission associé à la machine électrique 8.
On a représenté dans le tableau suivant les paramètres de laboîte de vitesses 2 et du groupe motopropulseur au cours deschangements du rapport de transmission associé à la machineélectrique 8.
Tableau 2 : Données relatives au changement de rapport électrique
Par « changement de rapport électrique », on entend lechangement rapport de transmission associé à la machine électrique 8,c'est-à-dire le changement de vitesses de la boîte 2 relatif à au moinsl’un des crabots 32 et 34. Les autres variables sont définies commesuit : - me : vitesse de rotation de l’arbre 6, - P4 : puissance maximale pouvant être fournie par le moteur 4dans les conditions du changement de rapport électrique de laséquence correspondante, - P8 : puissance mécanique délivrée par la machineélectrique 8 avant d’engager le changement de rapport électrique, - P12 : puissance mécanique pouvant être fournie par l’alterno-démarreur 12,
Ptraction : puissance requise pour la propulsion du véhicule, - Pdispo : puissance pouvant être fournie par le groupemotopropulseur lors du changement de rapport électrique.
Il apparaît au vu du tableau 2 que les deuxième, troisième etquatrième séquences impliquent une puissance disponible Pdispo trèsinférieure à la puissance de traction Ptraction requise. Ces séquences nepermettront donc pas de satisfaire la puissance nécessaire de tractionau cours du changement de rapport électrique.
Seule la première séquence permet un changement de rapportélectrique tout en continuant de fournir aux roues motrices unepuissance proche de la puissance requise par le conducteur.
Toutefois, pour un moindre enfoncement de la pédaled'accélérateur, la puissance Ptraction serait moins importante, de sortequ'une séquence différente aurait pu être choisie à la place de lapremière séquence. Par exemple, la deuxième ou la quatrième séquenceaurait été choisie pour un taux d’enfoncement faible de la pédaled’accélérateur. La troisième séquence aurait été choisie pour un tauxd'enfoncement encore plus faible.
Si le mode de conduite déterminé par le système 53 est le modesportif SPORT, on cherche à minimiser le temps de passage, c’est àdire le temps s'écoulant entre le désengagement du rapport EV1 etl'engagement du rapport HEV32.
Dans ce mode de conduite, la cinquième séquence n'a plus deraison d'être exclue. Par exemple, afin de rendre le changement devitesses impliquant une rupture de couple plus confortable, on peutdémarrer le moteur 4 lors du changement de rapport de transmissionélectrique, au moyen de l’alterno-démarreur 12 et de maintenir lemoteur 4 sur son régime ralenti sans injection. On limite ce faisantégalement l’usure et le risque de casse des éléments constitutifs de laboîte de vitesses 2.
Tableau 3 : Temps de passage des trajets complexes
La cinquième séquence est donc la plus appropriée.
En résumé, on a construit la cartographie 54 de telle sorte quecelle-ci délivre, lorsqu’on saisit en entrée une valeur initiale derapport de vitesses EV1 et une valeur finale de rapport de vitessesHEV32: - 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 dechangement de rapports de vitesses devant être mis en œuvre par laboîte de vitesses 2 en fonction de la valeur initiale de rapport devitesses, ici EV1, de la valeur finale de rapport de vitesses, ici HEV32et du mode de conduite attendu par le conducteur.
La cartographie 54 peut également être configurée pour tenircompte 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 puissancede traction P traction en fonction de ces données.
La cartographie 54 délivre ensuite un signal de commanderecueilli par le dispositif de pilotage 46 qui actionne les baladeurs40, 42, 44 de sorte à mettre en œuvre la séquence de trajetsélémentaires déterminée par la cartographie 54.
Par exemple, si la cartographie délivre la séquenceEV1 HEV41 HEV42 HEV32, le dispositif de pilotage 46actionne dans un premier temps le crabotage du pignon fou 20,engageant ainsi le rapport intermédiaires HEV41, puis arrête lecrabotage du pignon fou 34 et actionne ensuite le crabotage du pignonfou 32, engageant le rapport HEV42, puis arrête le crabotage dupignon fou 20 et actionne le crabotage du pignon fou 38, engageantfinalement le rapport de vitesses HEV32.
Au vu de ce qui précède, l'invention permet de mettre en œuvreun pilotage de la boîte de vitesses 2 dans lequel les trajets complexesde changement de rapport de vitesses sont contrôlés de manière àcorrespondre au mieux à une attente du conducteur.
En outre, l'invention peut s’appliquer sur toute transmissionautomatique indépendamment de son architecture organique intégrée,ce qui élimine la dépendance du dispositif de pilotage de la boîte devitesses par rapport à la structure de la mécanique interne.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de pilotage (46) d’une boîte de vitesses (2)robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenantune première source d’énergie rotative (4, 8) et une seconde sourced’énergie rotative (8, 4), ledit dispositif (46) comprenant un module dedétermination d’un rapport de vitesses devant être engagé par la boîtede vitesses (2) et un moyen d’actionnement apte à modifier le rapportmis en œuvre par la boîte de vitesses (2) lorsque le rapport de vitessesdéterminé par le module de détermination quitte une valeur initiale derapport de vitesses pour devenir une valeur finale de rapport devitesses, caractérisé en ce qu’il comprend en outre unecartographie (54) contenant des valeurs d’un trajet de changement derapport de vitesses en fonction de ladite valeur initiale de rapport devitesses, de ladite valeur finale de rapport de vitesses et d’un mode deconduite du véhicule automobile, la cartographie (54) délivrant unevaleur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisiten entrée de la cartographie (54) une valeur correspondant à un modede conduite économique, la valeur délivrée par la cartographie (54)correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapportcorrespondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeurfinale en optimisant la consommation énergétique de l’une au moinsdes première et seconde sources (4, 8) d’énergie rotative.
  2. 2. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 1, danslequel la cartographie (54) contient une pluralité de trajetsélémentaires pondérés d’un poids, ladite cartographie (54) étant apte,pour tout trajet permettant d’aller depuis le rapport correspondant à lavaleur initiale au rapport correspondant à la valeur finale, àdécomposer ledit trajet en une séquence de trajets élémentaires, àcalculer un poids total dudit trajet, ladite cartographie (54) étantparamétrée pour délivrer une valeur correspondant au trajet permettant d’aller depuis le rapport correspondant à la valeur initiale au rapportcorrespondant à la valeur finale présentant le poids total minimal.
  3. 3. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 1 ou 2,dans lequel la première source (8) d’énergie rotative est une machineélectrique de traction et la seconde source (4) d’énergie rotative estun moteur à combustion interne, la valeur délivrée par la cartographiecorrespondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapportcorrespondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeurfinale en optimisant la consommation énergétique de la secondesource (4) d’énergie rotative.
  4. 4. Dispositif de pilotage (46) selon l’une quelconque desrevendications 1 à 3, dans lequel la cartographie (54) délivre unevaleur de trajet de changement de rapport de vitesses lorsqu’on saisiten entrée de la cartographie (54) une valeur correspondant à un modede conduite confortable, la valeur délivrée par la cartographie (54)correspondant à celui des trajets permettant d’aller depuis le rapportcorrespondant à la valeur initiale au rapport correspondant à la valeurfinale en limitant les sauts d’accélération subis par le véhicule.
  5. 5. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 4, danslequel la valeur délivrée par la cartographie (54) correspond à celuides trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitessescorrespondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondantà la valeur finale en engageant le moins de rapport de vitessesintermédiaires donnant lieu à une accélération subie par le véhiculedépassant une première valeur seuil, de préférence compriseentre 2,5 m.s'2 et 3 m.s'2.
  6. 6. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 4 ou 5,dans lequel la valeur délivrée par la cartographie correspond à celuides trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitessescorrespondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondantà la valeur finale en effectuant le moins de trajets élémentairesdonnant lieu à un saut d’accélération dépassant une seconde valeurseuil, de préférence comprise entre 0,5 m.s'2 et 0,7 m.s"2.
  7. 7. Dispositif (46) selon l’une quelconque des revendications 4à 6, dans lequel la valeur délivrée par la cartographie (54) correspondà celui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitessescorrespondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondantà la valeur finale en minimisant la moyenne temporelle des sautsd’accélération subis par le véhicule entre le désengagement du rapportde vitesses correspondant à la valeur initiale et l’engagement durapport de vitesses correspondant à la valeur finale.
  8. 8. Dispositif (46) selon l’une quelconque des revendications 1à 7, dans lequel la cartographie (54) délivre une valeur de trajet dechangement de rapport de vitesses lorsqu’on saisit en entrée de lacartographie (54) une valeur correspondant à un mode de conduitesportive, la valeur délivrée par la cartographie (54) correspondant àcelui des trajets permettant d’aller depuis le rapport de vitessescorrespondant à la valeur initiale au rapport de vitesses correspondantà la valeur finale en minimisant le temps entre le désengagement durapport de vitesses correspondant à la valeur initiale et l’engagementdu rapport de vitesses correspondant à la valeur finale.
  9. 9. Procédé de pilotage d’une boîte de vitesses (2) robotiséepour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant unepremière source (4, 8) d’énergie rotative et une seconde source (8, 4)d’énergie rotative, dans lequel on détermine un rapport de vitessesdevant être mis en œuvre par la boîte de vitesses (2), puis, lorsque lavaleur de rapport de vitesses quitte une valeur initiale de rapport devitesses pour devenir une valeur finale de rapport de vitesses, on saisitdans une cartographie (54) la valeur initiale de rapport de vitesses, lavaleur finale de rapport de vitesses et une valeur de mode de conduitedu véhicule automobile et on recueille une valeur de trajet dechangement de rapport de vitesses.
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