FR3058698A1 - 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) d'une boîte de vitesses (2) robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une machine électrique de traction (8) et un moteur à combustion interne (4), ladite boîte de vitesses (2) permettant deux rapports de vitesses (EV1, EV2) distincts à propulsion purement électrique, comprend des moyens (78) pour mesurer la vitesse (VVEH) du véhicule et une cartographie (52) dans laquelle sont stockées des valeurs d'un rapport de vitesses en fonction de la vitesse (VVEH) du véhicule mesurée et d'un effort (ϵ) à fournir à un différentiel du véhicule. Il comprend en outre un système de configuration (54) de la boîte de vitesses (2) en situation de passage depuis un premier rapport de vitesses (EV1, EV2) à propulsion purement électrique à un second rapport de vitesses (EV2, EV1) à propulsion purement électrique, ledit système de configuration (54) comportant un premier module de pilotage (56) capable de commander la rotation du moteur à combustion interne (4), un deuxième module de pilotage (58) capable d'engager un rapport de vitesses de transition (TH2) dans lequel le moteur à combustion interne (4) est connecté mécaniquement avec ledit différentiel, et un troisième module de pilotage (60) capable de modifier l'alimentation de la machine électrique de traction (8).

Description

058 698
60956 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) © N° d’enregistrement national
COURBEVOIE © Int Cl8 : B 60 W10/11 (2017.01), B 60 W 10/08, 10/06, 30/188, 20/15, 20/10
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
(© Date de dépôt : 14.11.16. (© Demandeur(s) : RENAULT S.A.S Société par actions
(© Priorité : simplifiée — FR et NISSAN MOTOR CO. LTD — JP.
@ Inventeur(s) : MERIENNE LUDOVIC, KETFI-CHE-
RIF AHMED et LE MAO LOÏC.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 18.05.18 Bulletin 18/20.
(56) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux (® Titulaire(s) : RENAULT S.A.S Société par actions sim-
apparentés : plifiée, NISSAN MOTOR CO. LTD.
©) Demande(s) d’extension : © Mandataire(s) : RENAULT SAS.
DISPOSITIF DE PILOTAGE D'UNE BOITE DE VITESSES ROBOTISEE POUR VEHICULE AUTOMOBILE A PROPULSION HYBRIDE.
FR 3 058 698 - A1 (5g) Ce dispositif de pilotage (46) d'une boîte de vitesses tation de la machine électrique de traction (8). (2) robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une machine électrique de traction (8) et un moteur à combustion interne (4), ladite boîte de vitesses (2) permettant deux rapports de vitesses (EV1, EV2) distincts à propulsion purement électrique, comprend des moyens (78) pour mesurer la vitesse (VVEH) du véhicule et une cartographie (52) dans laquelle sont stockées des valeurs d'un rapport de vitesses en fonction de la vitesse (VVEH) du véhicule mesurée et d'un effort (ε) à fournir à un différentiel du véhicule.
II comprend en outre un système de configuration (54) de la boîte de vitesses (2) en situation de passage depuis un premier rapport de vitesses (EV1, EV2) à propulsion purement électrique à un second rapport de vitesses (EV2,
EV1) à propulsion purement électrique, ledit système de configuration (54) comportant un premier module de pilotage (56) capable de commander la rotation du moteur à combustion interne (4), un deuxième module de pilotage (58) capable d'engager un rapport de vitesses de transition (TH2) dans lequel le moteur à combustion interne (4) est connecté mécaniquement avec ledit différentiel, et un troisième module de pilotage (60) capable de modifier l'alimen-
i
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 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. Une partie significative de ces véhicules est dotée d'un groupe motopropulseur comprenant une machine électrique de traction et 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. En particulier, de telles boîtes de vitesses permettent le passage de rapport(s) de vitesses à propulsion purement électrique, dans le(s)quel(s) seule la machine électrique de traction entraîne les roues motrices, de rapport(s) de vitesses à propulsion purement thermique, dans le(s)quel(s) seul le moteur à combustion interne entraîne les roues motrices et de rapport(s) de vitesses hybride(s) dans le(s)quel(s) à la fois la machine électrique de traction et le moteur à combustion interne entraînent les roues motrices.
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.
Le dispositif de pilotage comporte de manière générale une cartographie dans laquelle sont stockées des valeurs d'un rapport de vitesses en fonction de diverses informations relatives au véhicule, tels que la vitesse de déplacement du véhicule et un effort à fournir au différentiel du groupe motopropulseur. Ainsi, le dispositif de pilotage recueille les informations à fournir en entrée de la cartographie, fournit ces informations à la cartographie et recueille une valeur de rapport de vitesses délivrée par la cartographie. De cette manière, le dispositif de pilotage détermine en permanence quel rapport de vitesses doit être engagé et donc détermine si des passages de rapports de vitesses doivent être engagés. Dans ce cas, le dispositif de pilotage commande la boîte de vitesses robotisée de sorte à passer le rapport de vitesses correspondant.
De manière à améliorer encore davantage la qualité de la transmission de l'énergie au sein du groupe motopropulseur, certaines boîtes de vitesses robotisées pour véhicule à propulsion hybride permettent deux rapports de vitesses distincts à propulsion purement électrique. Dans toute la présente description, un rapport de vitesses à propulsion purement électrique s’entend comme un rapport dans lequel seule la machine électrique de traction du groupe motopropulseur est mécaniquement connectée et entraîne le différentiel et les roues motrices du véhicule.
Une telle boîte de vitesses n'apporte toutefois pas pleinement satisfaction. En effet, lors du passage entre deux rapports de vitesses à propulsion purement électrique, l'utilisation de crabots nécessite de passer par une position neutre dans laquelle le couple fourni au différentiel devient nul. Il en résulte une sensation désagréable pour le conducteur, se traduisant par une décélération lorsque que le conducteur demande une accélération et par un manque de freinage lorsque le conducteur lève le pied sur la pédale d'accélération.
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 éviter l'apparition de la sensation désagréable apparaissant lors du passage entre deux rapports de vitesses à propulsion purement électrique, tout en continuant d'optimiser la consommation de carburant et les émissions de polluants par le véhicule automobile et en minimisant l'encombrement au sein du groupe motopropulseur du véhicule.
A cet effet, il est proposé un dispositif de pilotage d’une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une machine électrique de traction et un moteur à combustion interne, ladite boîte de vitesses permettant deux rapports de vitesses distincts à propulsion purement électrique, comprenant des moyens pour mesurer la vitesse du véhicule et une cartographie dans laquelle sont stockées des valeurs d’un rapport de vitesses en fonction de la vitesse du véhicule mesurée et d’un effort à fournir à un différentiel du véhicule.
Selon une de ses caractéristiques générales, ce système de pilotage comprend en outre un système de configuration de la boîte de vitesses en situation de passage depuis un premier rapport de vitesses à propulsion purement électrique à un second rapport de vitesses à propulsion purement électrique, ledit système de configuration comportant un premier module de pilotage capable de commander la rotation d’un arbre du moteur à combustion interne, un deuxième module de pilotage capable d’engager un rapport de vitesses de transition dans lequel l’arbre du moteur à combustion interne est connecté mécaniquement avec ledit différentiel, et un troisième module de pilotage capable de modifier l’alimentation de la machine électrique de traction.
La boîte de vitesses robotisée équipée d'un tel dispositif de pilotage, notamment grâce à l'engagement d'un rapport de vitesses de transition et à un contrôle approprié de l'alimentation de la machine électrique de traction et de la rotation de l’arbre du moteur à combustion interne, permet d'atténuer fortement, voire de supprimer, la sensation désagréable ressentie par le conducteur lors du passage entre deux rapports de vitesses à propulsion purement électrique.
Selon un mode de réalisation, le premier module de pilotage est apte, pour commander la rotation de l’arbre du moteur à combustion interne, à alimenter un alterno-démarreur du véhicule, ledit alternodémarreur étant mécaniquement connecté avec l’arbre du moteur à combustion interne.
En utilisant l'alterno-démarreur pour commander la rotation du moteur à combustion interne, on optimise tout particulièrement la consommation de carburant et les émissions de polluants par le véhicule automobile, tout en évitant d’occasionner un encombrement supplémentaire au sein du groupe motopropulseur du véhicule.
Selon un autre mode de réalisation, le système de configuration comporte en outre un quatrième module de pilotage paramétré pour commander une bascule de couple entre la machine électrique de traction et l’arbre du moteur à combustion interne lorsque le premier rapport de vitesses à propulsion purement électrique est engagé en même temps que le rapport de vitesses de transition et/ou lorsque le second rapport de vitesses à propulsion purement électrique est engagé en même temps que le rapport de vitesses de transition.
Grâce à la mise en œuvre d'une telle bascule de couple, une atténuation, voire une disparition de la sensation désagréable ressentie par le conducteur est rendue possible de manière particulièrement simple et fiable. La bascule de couple peut par exemple être mise en œuvre depuis la machine électrique de traction vers le moteur à combustion interne, lorsque celui-ci est en marche, ou bien vers un autre composant, par exemple l’alterno-démarreur, lorsque le moteur à combustion interne est en coupure d’injection.
De manière avantageuse, le quatrième module de pilotage est paramétré pour commander une bascule de couple depuis la machine électrique de traction vers l’arbre du moteur à combustion interne lorsque le premier rapport de vitesses à propulsion purement électrique est engagé en même temps que le rapport de vitesses de transition et pour commander une bascule de couple depuis l’arbre du moteur à combustion interne vers la machine électrique de traction lorsque le second rapport de vitesses à propulsion purement électrique est engagé en même temps que le rapport de vitesses de transition.
Dans un autre mode de réalisation, le premier module de pilotage est apte à calculer une première vitesse de synchronisation correspondant à la vitesse du véhicule mesurée rapportée au moteur à combustion interne et à ajuster la vitesse de rotation du moteur à combustion interne de sorte que celle-ci égale sensiblement la première vitesse de synchronisation.
Dans un autre mode de réalisation, le troisième module de pilotage est apte à calculer une seconde vitesse de synchronisation correspondant à la vitesse du véhicule mesurée rapportée à la machine électrique de traction et à ajuster la vitesse de rotation de la machine électrique de traction de sorte que celle-ci égale sensiblement la seconde vitesse de synchronisation.
De manière avantageuse, ledit premier module de pilotage comprend des moyens pour commander une rotation de l’arbre du moteur à combustion interne en maintenant ledit moteur à combustion interne en coupure d’injection.
De manière avantageuse, le premier module de pilotage est en outre paramétré pour commander une ouverture d’un papillon des gaz et/ou l’actionnement d’un décaleur d’arbre à cames lorsqu’il commande la rotation de l’arbre du moteur à combustion interne en même temps qu’il maintient la coupure d’injection dudit moteur à combustion interne.
Un tel paramétrage permet d'éviter l'apparition de pertes d'énergie par pompage du moteur à combustion interne entraîné en rotation alors qu'il est en coupure d’injection. Il en résulte une meilleure sensation ressentie par le conducteur et une optimisation de la consommation de carburant et d'émissions de polluants par le véhicule.
De préférence, le premier module de pilotage comprend en outre un estimateur capable d’estimer des vibrations engendrées par le moteur à combustion interne et de calculer un terme de compensation en fonction des vibrations estimées.
De manière avantageuse, le premier module de pilotage comprend des moyens matériels et logiciels pour asservir le régime de rotation et/ou le couple de l’arbre du moteur à combustion interne par un système de régulation en boucle fermée.
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 machine électrique de traction et un moteur à combustion interne, ladite boîte de vitesses permettant deux rapports de vitesses distincts à propulsion purement électrique, dans lequel on détecte des conditions d’initialisation d’un pilotage en situation de passage depuis un premier rapport de vitesses à propulsion purement électrique à un second rapport de vitesses à propulsion purement électrique, on commande la rotation d’un arbre du moteur à combustion interne et on engage un rapport de vitesses de transition dans lequel l’arbre du moteur à combustion interne est connecté mécaniquement avec un différentiel du véhicule de sorte à annuler le couple fourni par la machine électrique au cours du passage entre le premier rapport de vitesses à propulsion purement électrique et le second rapport de vitesses à propulsion purement électrique.
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 la cartographie du dispositif de pilotage de la figure 1,
- la figure 3 est une représentation schématique du dispositif de pilotage de la figure 1, et
- la figure 4 illustre un procédé de pilotage d'une boîte de vitesses robotisée pouvant être mis en œuvre au moyen du dispositif de pilotage des figures 1 à 3.
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.
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. Bien que, dans l’exemple illustré, la transmission mécanique de puissance soit faite au moyen d’une courroie, on peut bien entendu sans sortir du cadre de l’invention utiliser tout autre moyen de transmission mécanique de puissance, par exemple un pignon intermédiaire. 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’alternodémarreur 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 ce 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.
Le dispositif 46 comporte encore une 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.
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 ίο particulier. On ne sort bien sûr pas du cadre de Tinvention 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. Le rapport EV2 ayant un rapport de transmission supérieur à celui du rapport EV1, il est un rapport de vitesses supérieur relativement par rapport au rapport EV1 qui est un rapport de vitesses inférieur.
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.
Le dispositif de pilotage 46 comporte un système de configuration 54 ayant pour fonction de configurer la boîte de vitesses 2 lorsque se produit une situation de passage entre les deux rapports EV1 et EV2, et ce dans les deux sens de passage. Le système de configuration 54 est schématiquement représenté sur la figure 3.
Le système 54 comporte un premier module de pilotage 56, un deuxième module de pilotage 58, un troisième module de pilotage 60 et un quatrième module de pilotage 62.
Le module 56 est capable de contrôler l'alimentation électrique de l’alterno-démarreur 12 de manière à piloter le couple et la vitesse de rotation en sortie de l’alterno-démarreur 12. Connaissant le rapport de réduction constant entre l’alterno-démarreur 12 et l'arbre 6, le module 56 est capable d'entraîner la rotation de l'arbre primaire 6 du moteur 4, le moteur 4 étant en coupure d’injection. En outre, le module 56 est capable de contrôler précisément le couple Τβ et la vitesse de rotation or, de l'arbre primaire 6.
Le module 56 est doté d'un système de gestion 64 des pertes d'énergie par pompage du moteur à combustion interne 4. En effet, l'entraînement en rotation de l'arbre 6 alors que le moteur 4 est à l'arrêt occasionne d'importantes pertes d'énergie par pompage au sein dudit moteur 4. Le système de gestion 64 permet de contrôler précisément le couple Τβ et la vitesse ωβ malgré l'apparition des pertes d'énergie par pompage.
Le système de gestion 64 est relié au moteur à combustion interne 4 de sorte à pouvoir commander une ouverture du papillon des gaz (non représenté) associé au moteur 4. Par ailleurs, le système de gestion 64 est capable de commander l'actionnement d’un décaleur d'arbre à cames (non représenté) du moteur 4 selon une position adaptée pour minimiser les pertes d'énergie par pompage.
Afin d'assurer un contrôle encore plus précis, le système 64 est capable de mettre en œuvre une régulation du couple Τβ et de la vitesse ωβ en boucle fermée. Il en résulte une sensation de confort encore améliorée pour le conducteur. A cet effet, le système 64 peut comporter un estimateur (non représenté) des vibrations engendrées par le moteur 4. Ln tel estimateur peut par exemple comprendre une cartographie dans laquelle sont stockées des valeurs de vibrations en fonction d'une vitesse de rotation de l’alterno-démarreur 12. L'estimateur est en outre capable de calculer un terme de compensation des vibrations engendrées par le moteur 4. Le terme de compensation est recueilli par le module de pilotage 56 qui en tient compte lors de l’élaboration du signal d’alimentation de l’alterno-démarreur 12.
Le deuxième module 58 est capable d'engager un rapport de vitesses de transition lors d’un passage de rapport de vitesses EV1 vers EV2 ou EV2 vers EV1. Dans l’exemple illustré, le même rapport de vitesses de transition est engagé lors du passage de EV1 vers EV2 et lors du passage de EV2 vers EV1. Le rapport de vitesses de transition peut être n'importe quel rapport de vitesses à propulsion purement thermique de la boîte de vitesses 2, c'est-à-dire tout rapport de vitesses dans lequel l'arbre primaire 6 est connecté mécaniquement avec l'arbre secondaire 18. Cela signifie que le deuxième module 58 est capable de contrôler l’actionnement des baladeurs à crabots 40 et 42 en vue du crabotage du pignon fou 38, du pignon 20 ou du pignon fou 22. Dans l’exemple illustré, on choisit comme rapport de vitesses de transition le rapport TH2 assuré par les pignons 22 et 30. Le choix du rapport TH2 permet de minimiser le régime de rotation ωό de l'arbre 6 de sorte à limiter les pertes d'énergie par pompage du moteur à combustion interne 4, ainsi que les éventuelles vibrations engendrées sur la chaîne cinématique.
Le module 60 est capable de contrôler l'alimentation électrique de la machine électrique de traction 8. Ce faisant, le module 60 est capable de contrôler précisément le couple Tio et la vitesse de rotation ωιο de l'arbre moteur 10.
Le module 62 comprend des moyens matériels et logiciels pour commander une bascule du couple entre les arbres moteurs 6 et 10. En d'autres termes, le module 62 est capable de modifier l’alimentation fournie par le module 60 à la machine électrique de traction 8 de sorte à modifier le couple Tio, corrélativement à une modification de l’alimentation fournie par le module 56 à l’alterno-démarreur 12 de sorte à modifier le couple Tô. Plus précisément, le module 62 est capable de faire varier simultanément le couple Tio et le couple Tô tout en maintenant un couple total Tô + Tio constant.
Au moyen du dispositif 46, on peut mettre en œuvre le procédé de pilotage de la boîte de vitesses 2 qui va être détaillé par la suite en référence à la figure 4.
L'exemple illustré en figure 4 est un procédé de pilotage de la boîte de vitesses 2 lors du passage depuis le rapport EV1 vers le rapport EV2 ou lors du passage depuis le rapport EV2 vers le rapport EV1. En d’autres termes, on met en œuvre le même procédé, en particulier on utilise le même rapport de vitesses de transition dans les deux sens de passage. Toutefois, on ne sort pas du cadre de l'invention en envisageant un procédé de pilotage différent selon le sens du passage entre les rapports EV1 et EV2.
Au début du procédé, la machine électrique de traction 8 est alimentée en électricité de sorte que l’arbre primaire 10 est entraîné en rotation à une vitesse ωιο et à un couple Tio. Un rapport EV1 ou EV2 est engagé. Le moteur à combustion interne 4 et l’alterno-démarreur 12 sont à l’arrêt, les arbres 6 et 16 étant immobiles et désolidarisés de l’arbre secondaire 18.
Le procédé comprend une première étape E01 de test de détection des conditions d'initialisation d'un pilotage en situation de passage depuis un premier rapport de vitesses à propulsion purement électrique à un second rapport de vitesses à propulsion électrique. Au cours de l'étape E01, on détecte plus particulièrement si le dispositif de pilotage 46 est sur le point de commander un passage du rapport EV1 vers EV2 ou un passage du rapport EV2 vers EV1. Les conditions d'initialisation sont donc considérées comme détectées dès lors que la valeur délivrée par la cartographie 52 quitte la valeur EV1 pour prendre la valeur EV2, ou quitte la valeur EV2 pour prendre la valeur EV1. Tant que la condition d'initialisation n'est pas détectée, on répète l'étape de test E01. Dès que les conditions d'initialisation sont détectées, on passe à l'étape E02.
Dans la description qui va suivre, on suppose que la valeur délivrée par la cartographie 52 quitte la valeur EV1 pour devenir la valeur EV2. Au cours de l'étape E02 qui suit, le module 56 alimente électriquement l’alterno-démarreur 12. Il s'ensuit le début de la rotation de l'arbre moteur 6 du moteur à combustion interne 4. Pendant ce temps, le moteur à combustion interne 4 est maintenu arrêté.
Le procédé comprend ensuite une étape E03 de calcul d'une première vitesse de synchronisation cûi-sync. La vitesse cûi-sync serait le régime de rotation de l'arbre 6 si le rapport de vitesses de transition était engagé. Comme indiqué précédemment, le rapport de vitesses de transition est assuré par le pignon fou 22 et le pignon fixe 30, qui correspond à un rapport de transmission Rth2. La vitesse cûi-sync peut être calculée à partir de la vitesse Vveh de déplacement du véhicule ou de la vitesse ωιο de l’arbre primaire 10. Dans ce dernier cas, la vitesse coi-sync est calculée par application de la formule suivante :
^i-sync “no ,, 'jH 2
Le procédé comprend une étape E04 dans laquelle le module 56 modifie l'alimentation de l’alterno-démarreur 12 de telle sorte que l'arbre moteur 6 soit entraîné à une vitesse de rotation égale à la vitesse cûi-sync. En d'autres termes, l’alterno-démarreur 12 est alimenté de sorte à obtenir : cûô = cûi-sync. L’étape E04 s’arrête dès que la valeur cûô égale la vitesse cûi-sync à une tolérance de + /- 50 tours par minute. A l'issue de l'étape E04, le couple Τβ est sensiblement nul.
Le procédé comprend une étape E05 d'engagement du rapport de vitesses de transition TH2. Au cours de l'étape E05, le module 58 commande l’actionnement du baladeur 42 de sorte faire craboter le pignon fou 22. Le crabotage se fait facilement grâce aux étapes E03 et E04 de calcul d’une vitesse de synchronisation et de synchronisation de l’arbre 6. A l'issue de l'étape E05, les rapports EV1 et TH2 sont engagés ou, en d’autres termes, à la fois l'arbre primaire 6 et l’arbre primaire 10 sont en prise avec l'arbre secondaire 18.
Le procédé comprend ensuite une étape E06 de bascule du couple entre les arbres primaires 6 et 10. Au cours de l'étape E06, le module de pilotage 62 commande la modification de l'alimentation électrique de la machine électrique de traction 8, de sorte que le couple T10 diminue. Dans l'exemple illustré, le module 62 commande une diminution du couple T10 à partir d'un instant ti selon un taux de • · dTw variation a = —— constant. À l'instant t2, le couple T10 atteint une dt valeur nulle. Toujours dans l'étape E06, le module 62 commande la modification de l'alimentation électrique de l’alterno-démarreur 12 de sorte à augmenter le couple Τβ. Plus précisément, le module 62 commande une augmentation du couple Τβ à partir de l'instant ti selon , . . dTw un taux de variation constant -a-—— de valeur exactement opposée dt au taux de variation du couple Tio. Ainsi, au cours de l'étape E06, le couple Tio exercé par la machine électrique de traction 8 est progressivement basculé sur l'arbre moteur 6 au moyen de l’alternodémarreur 12. A la fin de l'étape E06, le couple Tio est sensiblement nul.
Le procédé comporte une étape E07 de désengagement du rapport EV1. Au cours de cette étape, le dispositif de pilotage 46 contrôle le baladeur 44 de sorte à désengager le crabotage du pignon fou 34. A l'issue de l'étape E07, le rapport EV1 n’est plus engagé et l'arbre moteur 10 n'est plus en prise avec l'arbre secondaire 18.
Le procédé comprend une étape E08 de calcul d'une seconde vitesse de synchronisation cû2-sync. La vitesse cû2-sync serait le régime de rotation de l'arbre 10 si le rapport de vitesses EV2 était engagé. Le rapport de vitesses EV2 est assuré par les pignons 24 et 32 et assure un rapport de transmission Rev2. La vitesse cû2-sync peut être calculée à partir de la vitesse Vveh de déplacement du véhicule ou de la vitesse me de l’arbre primaire 6. Dans ce dernier cas, la vitesse cû2-sync peut être calculée par application de la formule suivante :
ο = co * — ^l-SYNC ,, ^KV2
Le procédé comprend une étape E09 au cours de laquelle le module de pilotage 60 modifie l'alimentation de la machine électrique de traction 8 de telle sorte que la vitesse de rotation ωιο de l'arbre 10 soit égale à la vitesse cû2-sync. L’étape E09 s’arrête dès que la valeur ωιο égale la vitesse cû2-sync à une tolérance de + /- 50 tours par minute.
Il s’ensuit alors une étape E10 d'engagement du second rapport de vitesses à propulsion purement électrique, en l’espèce du rapport de vitesses EV2. Pour ce faire, le dispositif 46 commande l'actionnement du baladeur 44 de sorte à obtenir le crabotage du pignon fou 32. A l'issue de l'étape E10, les rapports TH2 et EV2 sont engagés ou, en d’autres termes, à la fois l'arbre primaire 10 et l’arbre primaire 6 sont en prise avec l'arbre secondaire 18. Le couple Tio est sensiblement nul.
Le procédé comprend ensuite une nouvelle étape Eli de bascule du couple. Par rapport à l’étape E06, la bascule de couple se fait en sens inverse avec les mêmes taux de variations. Autrement dit, au cours de l'étape Eli, le module de pilotage 62 commande simultanément l’augmentation du couple Tio selon un taux de variation -a et la diminution du couple Tô selon un taux de variation a. L'étape Eli s’arrête dès que le couple Tô est sensiblement nul.
Le procédé comprend une étape E12 de désengagement du rapport de vitesses de transition TH2. Au cours de cette étape, le module 58 commande le baladeur 42 de sorte que le pignon 22 ne soit plus craboté. A l’issue de l’étape E12, seul le rapport EV2 est engagé, l’arbre 6 continuant de tourner à la vitesse cûi-sync.
Le procédé comprend une étape E13 d'arrêt de la rotation de l'arbre moteur 6. Au cours de l’étape E13, le module 56 diminue progressivement l'alimentation électrique de l’alterno-démarreur 12 de sorte à diminuer progressivement le régime de rotation ûjô jusqu'à une valeur nulle. De préférence, on régule le régime ωό en contrôlant le couple fourni par l’alterno-démarreur 12 afin d'obtenir un arrêt rapide de la rotation de l'arbre 6 sans vibration.
A l'issue de l'étape E13, le rapport EV2 est seul engagé et l'arbre moteur 6 du moteur à combustion interne 4 est immobile.
Au cours du procédé qui vient d’être décrit, il n’a pas été engagé de rapport de point mort au cours du passage entre les rapports EV1 et EV2. En outre, l’accélération ressentie par le conducteur reste toujours positive. Dans le cas d’un passage de EV2 vers EV1, l’engagement du rapport de vitesses de transition aurait eu le même effet d’éviter l’engagement d’un rapport de point mort, de sorte que l’accélération ressentie par le conducteur reste toujours négative lorsque le conducteur lève le pied sur la pédale d’accélérateur.
Ainsi, grâce au dispositif et au procédé qui viennent d'être décrits, il est possible d’engager un passage entre deux rapports de vitesses à propulsion purement électrique sans entraîner l’apparition d'une sensation désagréable pour le conducteur. Ceci sera vérifié lors du passage du rapport inférieur EV1 vers un rapport supérieur EV2, dans lequel le conducteur ne ressentira pas une sensation de décélération alors qu'il demande une accélération. Cela sera tout aussi vrai lors du passage depuis un rapport supérieur EV2 vers un rapport inférieur EV1, dans lequel le conducteur ne se ressentira pas une sensation de manque de freinage alors qu'il lève le pied sur l'accélérateur.
En outre, cette amélioration du ressenti conducteur est rendue possible sans mettre en marche le moteur à combustion interne, ce qui permet de conserver une bonne optimisation de la consommation de carburant et des émissions de polluants par le véhicule automobile.
En outre, l'invention ne nécessite pas l'incorporation d’un composant mécanique supplémentaire, et n’occasionne donc pas un encombrement supplémentaire au sein du groupe motopropulseur et du compartiment moteur du véhicule.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de pilotage (46) d’une boîte de vitesses (2) robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une machine électrique de traction (8) et un moteur à combustion interne (4), ladite boîte de vitesses (2) permettant deux rapports de vitesses (EV1, EV2) distincts à propulsion purement électrique, comprenant des moyens (78) pour mesurer la vitesse (Vveh) du véhicule et une cartographie (52) dans laquelle sont stockées des valeurs d’un rapport de vitesses en fonction de la vitesse (Vveh) du véhicule mesurée et d’un effort (ε) à fournir à un différentiel du véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un système de configuration (54) de la boîte de vitesses (2) en situation de passage depuis un premier rapport de vitesses (EV1, EV2) à propulsion purement électrique à un second rapport de vitesses (EV2, EV1) à propulsion purement électrique, ledit système de configuration (54) comportant un premier module de pilotage (56) capable de commander la rotation d’un arbre (6) du moteur à combustion interne (4), un deuxième module de pilotage (58) capable d’engager un rapport de vitesses de transition (TH2) dans lequel l’arbre (6) du moteur à combustion interne (4) est connecté mécaniquement avec ledit différentiel, et un troisième module de pilotage (60) capable de modifier l’alimentation de la machine électrique de traction (8).
  2. 2. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 1, dans lequel le premier module de pilotage (56) est apte, pour commander la rotation de l’arbre (6) du moteur à combustion interne (4), à alimenter un alterno-démarreur (12) du véhicule, ledit alterno-démarreur (12) étant mécaniquement connecté avec l’arbre (6) du moteur à combustion interne (4).
  3. 3. Dispositif de pilotage (2) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le système de configuration (54) comporte en outre un quatrième module de pilotage (62) paramétré pour commander une bascule de couple entre la machine électrique de traction (8) et l’arbre (6) du moteur à combustion interne (4) lorsque le premier rapport de vitesses (EV1, EV2) à propulsion purement électrique est engagé en même temps que le rapport de vitesses (TH2) de transition et/ou lorsque le second rapport de vitesses (EV2, EV1) à propulsion purement électrique est engagé en même temps que le rapport de vitesses (TH2) de transition.
  4. 4. Dispositif de pilotage (46) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le premier module de pilotage (56) est apte à calculer une première vitesse (coi-sync) de synchronisation correspondant à la vitesse (Vveh) du véhicule mesurée rapportée au moteur à combustion interne (4) et à ajuster la vitesse de rotation (cûô) du moteur à combustion interne (4) de sorte que celle-ci égale sensiblement la première vitesse de synchronisation (coi-sync).
  5. 5. Dispositif de pilotage (46) selon l’une quelconque des revendication 1 à 4, dans lequel le troisième module de pilotage (60) est apte à calculer une seconde vitesse de synchronisation (cû2-sync) correspondant à la vitesse (Vveh) du véhicule mesurée rapportée à la machine électrique de traction (8) et à ajuster la vitesse de rotation (ωιο) de la machine électrique de traction (8) de sorte que celle-ci égale sensiblement la seconde vitesse de synchronisation (cû2-sync).
  6. 6. Dispositif de pilotage (46) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit premier module de pilotage (56) comprend des moyens pour commander une rotation de l’arbre (6) du moteur à combustion interne (4) en maintenant ledit moteur à combustion interne (4) en coupure d’injection.
  7. 7. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 6, dans lequel ledit premier module de pilotage (56) est en outre paramétré pour commander une ouverture d’un papillon des gaz et/ou l’actionnement d’un décaleur d’arbre à cames lorsqu’il commande la rotation de l’arbre (6) du moteur à combustion interne (4) en même temps qu’il maintient la coupure d’injection dudit moteur à combustion interne (4).
  8. 8. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel ledit premier module de pilotage (56) comprend en outre un estimateur capable d’estimer des vibrations engendrées par le moteur à combustion interne (4) et de calculer un terme de compensation en fonction des vibrations estimées.
  9. 9. Dispositif de pilotage (46) selon la revendication 8, dans lequel ledit premier module de pilotage (56) comprend des moyens matériels et logiciels pour asservir le régime de rotation (cûô) et/ou le couple (Tô) de l’arbre (6) du moteur à combustion interne (4) par un système de régulation en boucle fermée.
  10. 10. Procédé de pilotage d’une boîte de vitesses (2) robotisée pour véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une machine électrique de traction (8) et un moteur à combustion interne (4), ladite boîte de vitesses (2) permettant deux rapports de vitesses (EV1, EV2) distincts à propulsion purement électrique, dans lequel on détecte des conditions d’initialisation d’un pilotage en situation de passage depuis un premier rapport de vitesses (EV1, EV2) à propulsion purement électrique à un second rapport de vitesses (EV2, EV1) à propulsion purement électrique, on commande la rotation d’un arbre (6) du moteur à combustion interne (4) et on engage un rapport de vitesses de transition (TH2) dans lequel l’arbre (6) du moteur à combustion interne (4) est connecté mécaniquement avec un différentiel du véhicule de sorte à annuler le couple (Tio) fourni par la machine électrique au cours du passage entre le premier rapport de vitesses (EV1, EV2) à propulsion purement électrique et le second rapport de vitesses (EV2, EV1) à propulsion purement électrique.
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