FR3084043A1 - Procede de pilotage d’un groupe moto-propulseur comprenant un alterno-demarreur - Google Patents
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Abstract
Procédé de pilotage d'un groupe moto-propulseur de véhicule automobile comprenant un moteur thermique et un alterno-démarreur couplé audit moteur thermique, le pilotage étant effectué lors d'une interruption de la production de puissance électrique par l'alterno-démarreur , et comprenant une diminution du couple produit par le moteur thermique, le procédé de pilotage comprenant au moment de ladite interruption une mise en glissement (t10) d'un embrayage piloté du groupe moto-propulseur couplant le moteur thermique à un train de roues motrices du véhicule, puis après ladite diminution du couple une fermeture à nouveau (t12) dudit embrayage piloté.
Description
«PROCEDE DE PILOTAGE D’UN GROUPE MOTO-PROPULSEUR COMPRENANT UN ALTERNO-DEMARREUR» [0001] L’invention s’inscrit dans le domaine de la commande des groupes motopropulseurs de véhicule automobile, par exemple à motorisation hybride, thermique et électrique.
[0002] Un moteur thermique est couramment couplé à un alterno-démarreur qui, quand le moteur thermique tourne, agit comme alternateur et produit de la puissance électrique qui sert à recharger une batterie basse tension (12 V) et alimenter le réseau de bord à courant continu également à basse tension (12 V). En produisant ainsi de la puissance électrique, l’alterno-démarreur prélève un couple sur le moteur thermique, qui doit donc fournir à la fois le couple pour la mobilisation du véhicule et le couple pour la génération de puissance électrique.
[0003] Dans les véhicules à motorisation uniquement thermique, de plus en plus de véhicules thermiques sont équipés d’un système Stop and Start (démarrage-arrêt automatique) qui permet de couper le moteur thermique lors des arrêts (typiquement au feu rouge), et de le redémarrer grâce à l’alterno-démarreur alimenté par une batterie très basse tension ayant un cycle de vie renforcé. Celle-ci est rechargée lors des freinages. Il peut être nécessaire de désactiver la recharge de la batterie par l’alterno-démarreur si la batterie est chargée.
[0004] Dans les véhicule hybrides rechargeables, disposant d’un moteur thermique et d’une ou deux machines électriques, le véhicule embarque aussi une batterie de puissance, dite batterie de traction, souvent au lithium, capable de fournir la puissance électrique pour la mobilisation du véhicule, et capable aussi, accessoirement de fournir la puissance électrique nécessaire pour l’alimentation du réseau de bord pendant des temps prolongés. L’alimentation se fait par l’intermédiaire d’un convertisseur de puissance pour convertir la puissance pour le réseau de bord qui, on l’a dit, est un circuit alimenté en courant continu 12 V.
[0005] Il est donc, dans ces véhicules, possible d’alimenter le réseau de bord de deux manières distinctes : par l’utilisation de l’alterno-démarreur, ou par l’utilisation de la batterie de traction. La transition d’un mode à l’autre n’est pas liée à la demande du conducteur, et en particulier n’est pas liée à sa volonté exprimée en couple de consigne à la roue.
[0006] Or lors de la désactivation de l’alterno-démarreur, pour passer à l’alimentation du réseau de bord par la batterie de traction, le couple fourni par le moteur thermique et prélevé par l’alterno-démarreur devient brutalement disponible, ce qui entraîne une perturbation du couple transmis dans la chaîne de traction jusqu’aux roues, subitement majoré. On précise que la désactivation de l’alterno-démarreur est nécessairement rapide pour éviter toute surtension qui pourrait être transmise au réseau de bord, et elle ne peut pas être compensée, avec une réactivité suffisante, par une modification de la dynamique du moteur thermique, qui réagit avec un délai trop important.
[0007] Il résulte de cette situation que l’agrément de conduite est affaibli par l’observation de perturbations du couple à la roue, lors de la désactivation de l’alternodémarreur (aussi appelée la décharge de l’alterno-démarreur).
[0008] On connaît du document EP2447121_A2 un véhicule à motorisation hybride électrique et thermique comprenant un embrayage piloté capable de glissement.
[0009] Pour résoudre le problème de la perturbation du couple à la roue lors de la désactivation de l’alterno-démarreur, il est proposé un procédé de pilotage d’un groupe moto-propulseur de véhicule automobile comprenant un moteur thermique et un alternodémarreur couplé audit moteur thermique, le pilotage étant effectué lors d’une interruption de la production de puissance électrique par l’alterno-démarreur, et comprenant une diminution du couple produit par le moteur thermique.
[0010] De manière remarquable, le procédé comprend au moment de ladite interruption une mise en glissement d’un embrayage piloté du groupe moto-propulseur couplant le moteur thermique à un train de roues motrices du véhicule, puis après ladite diminution du couple une fermeture à nouveau dudit embrayage piloté.
[0011] Il résulte de cette manière de faire que les perturbations produites par la décharge de l’alterno-démarreur sont filtrées par le glissement de l’embrayage, et que le surplus de couple libéré n’est pas transmis aux roues. Dès que le couple produit par le moteur thermique a diminué par pilotage, il est possible de refermer l’embrayage.
[0012] Avantageusement, l’embrayage piloté est mis en glissement pour transmettre un couple de valeur égale au couple produit par le moteur thermique avant l’interruption de la production diminué du couple consommé par l’alterno-démarreur également avant l’interruption de la production.
[0013] Selon des variantes :
[0014] - une temporisation d’une durée prédéterminée est utilisée pour retarder la fermeture à nouveau jusqu’à après ladite diminution du couple.
[0015] - un signal indiquant qu’une variation d’un pourcentage prédéterminé du couple produit par le moteur thermique est atteinte est utilisé pour déclencher la fermeture à nouveau.
[0016] L’invention porte aussi sur un groupe moto-propulseur de véhicule automobile comprenant un moteur thermique et un alterno-démarreur couplé audit moteur thermique, ainsi que des moyens de pilotage pour commander le groupe lors d’une interruption de la production de puissance électrique par l’alterno-démarreur par diminution du couple produit par le moteur thermique.
[0017] Il est remarquable, car les moyens de pilotage procèdent au moment de ladite interruption à une mise en glissement d’un embrayage piloté du groupe moto-propulseur couplant le moteur thermique à un train de roues motrices, puis, après ladite diminution à une fermeture à nouveau dudit embrayage piloté.
[0018] Selon des caractéristiques optionnelles :
[0019] - il comprend de plus une batterie de traction et une machine électrique, l’alternodémarreur étant configuré pour alimenter le réseau de bord en électricité.
[0020] - il comprend une batterie pour fonction stop and start, l’alterno-démarreur étant configuré pour recharger la batterie pour fonction stop and start.
[0021] - l’embrayage piloté est un embrayage humide, ou un embrayage sec ;
[0022] - la machine électrique de traction est couplée au moteur thermique par l’intermédiaire de l’embrayage, le train de roues motrices étant couplé à l’embrayage piloté par l’intermédiaire de la machine électrique ;
[0023] - la machine électrique de traction et le moteur thermique forment une chaîne de traction avant, une chaîne de traction arrière du véhicule comprenant de plus une deuxième machine électrique de traction.
[0024] L’invention porte aussi sur un véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon les principes précédents. Il peut être équipé d’un chargeur pour recharger, à l’arrêt, la batterie de traction.
[0025] L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d’exemple illustrant un mode de réalisation de l’invention et dans lesquels :
- La figure 1 montre la structure d’un véhicule dans lequel est appliqué l’invention ;
- la figure 2 montre l’évolution dans le temps des couples dans la chaîne de traction sans application de l’invention ;
- la figure 3 montre l’évolution dans le temps des couples dans la chaîne de traction avec application de l’invention.
[0026] En figure 1 on a représenté la structure d’un véhicule automobile 1 dans lequel sont mis en œuvre les principes de l’invention.
[0027] Le véhicule automobile 1 est équipé d’un train de roues motrices avant TRAV et d’un train de roues motrices arrière TRAR.
[0028] Le véhicule automobile 1 est équipé d’un moteur thermique MTH et il est également équipé d’un embrayage permettant de le coupler à une première machine électrique de traction MEL1. Le véhicule comprend aussi une deuxième machine électrique de traction MEL2. La première machine électrique MEL1 est couplée par l’intermédiaire d’une boîte de vitesses BV au train de roues motrices avant TRAV, et la deuxième est couplée par l’intermédiaire d’un réducteur RED et d’un crabot CR au train de roues motrices arrière TRAR.
[0029] Les machines électriques MEL1 et MEL2 sont alimentées par une batterie de puissance BAT qui peut être rechargée quand le véhicule est en roulage (par application de couple électrique négatif lorsque les régimes sont positifs par exemple) ou quand il est à l’arrêt par un système de recharge CHA.
[0030] Le moteur thermique MTH peut être couplé à la machine électrique MEL1 par l’intermédiaire d’un embrayage humide multidisques EMB.
[0031] La boîte de vitesses BV est couplée directement au différentiel DIF1 du train de roues avant TRAV et le crabot CR est couplé directement au différentiel DIF2 du train de roues arrière TRAR.
[0032] Le moteur thermique MTH est couplé à un alterno-démarreur 50. Celui-ci peut être utilisé pour démarrer le moteur thermique MTH à l’aide d’énergie électrique disponible dans une batterie 12 V B1. L’alterno-démarreur 50 peut également être utilisé en mode générateur quand le moteur thermique MTH est en fonctionnement, pour générer de l’électricité qui est fournie au réseau de bord RB, par l’intermédiaire d’un commutateur S.
[0033] Le réseau de bord RB peut également être alimenté en électricité par la batterie de traction BAT par l’intermédiaire d’un convertisseur de puissance DCDC.
[0034] L'embrayage EM B est un embrayage humide multidisques piloté de type SSC (synchronous self shifting clutch), un embrayage piloté capable de glissement, et il peut également s'agir d'un embrayage sec, ou encore d'un convertisseur de couple pour lequel il est indiqué ici qu'on muni l'amortisseur d'un système de pontage dit lock up, qui quand il est fermé revient à fournir une fonction équivalente à celle d'en embrayage fermé.
[0035] L’embrayage EM B peut en tout état de cause, quelle que soit sa technologie, glisser.
[0036] Les éléments du groupe moto-propulseur ainsi décrit sont commandés par une unité de contrôle électronique ECU.
[0037] La figure 2 présente un chronographe de l'impact sur l'agrément de conduite de l’arrêt de la charge de la batterie B1 par l'alterno-démarreur 50 compensée par le couple du moteur thermique MTH, le moteur thermique étant en prise directe à la roue (rapport de vitesse enclenché et embrayage fermé).
[0038] En abscisses on a représenté le temps et en ordonnées on a représenté le couple en N.m, la partie inférieure du schéma indiquant également que l'embrayage EMB est toujours fermé (position 1).
[0039] Les couples représentés sont
- la consigne de couple donnée par le pilote CC, qui est constante,
- le couple, référencé CAD, prélevé par l'alterno-démarreur 50 sur le couple fourni par le moteur thermique MTH,
- le couple moteur CMI, total généré à l’aide la puissance du moteur thermique, dont le pilotage de la dynamique permet de compenser le prélèvement de couple par l’alternodémarreur, ou à l’inverse, l’arrêt de ce prélèvement, mais avec une réactivité faible,
- la compensation de couple, référencée CMEL, obtenue par pilotage de la machine électrique de la chaîne de traction avant MEL1, pour compenser transitoirement l’arrêt du prélèvement de couple par l’alterno-démarreur,
- le couple, référencé CV, fourni à la chaîne de traction (au niveau du vilebrequin) par le moteur thermique MTH,
- le couple moteur CME, couple résultant au vilebrequin toutes pertes et compensations déduites,
- le niveau de transmission de couple CE de l’embrayage EMB, qui est dans ce scénario antérieur à l’invention, constant, égal à une valeur de sur-fermeture assurant le verrouillage de l’embrayage ;
- et le couple finalement obtenu CO, fourni à la roue et qui manifestement est perturbé.
[0040] On précise que l’amplitude de la variation du couple moteur OMI est identique, au signe près, à la variation du couple prélevé par l’alterno-démarreur CAD.
[0041] On voit sur la figure qu’initialement, le couple OMI généré par le moteur thermique est élevé, du fait du pilotage du moteur thermique aux fins de fournir un couple pour la mobilisation du véhicule et un couple pour la génération de puissance électrique. A partir d’un instant t1, le couple CAD prélevé par l’alterno-démarreur 50 se rapproche de 0 N.m car l’alterno-démarreur 50 n’est plus utilisé pour générer de la puissance électrique. La modification de la valeur du couple CAD est rapide, et engendre une augmentation rapide du couple au niveau du vilebrequin CV ainsi que du couple moteur CME et du couple finalement obtenu CO. On n’introduit pas de rampe de couple en pilotant l’arrêt de l’alterno-démarreur, car il est nécessaire que son arrêt soit rapide, pour éviter une surtension appliquée au réseau de bord.
[0042] Une compensation, pilotée via la machine électrique MEL1 et le moteur thermique MTH avec inévitablement du retard apparaît quelques instants ensuite sur les courbes OMI du couple généré par le moteur thermique et CMEL du couple fourni par la machine électrique MEL1. Grâce à ces compensations, le couple finalement obtenu CO oscille autour de la valeur de consigne CC, puis la rejoint, la compensation menée à l’aide de la machine électrique MEL1 étant stoppée, une fois la compensation menée à l’aide du moteur thermique MTH suffisante.
[0043] Au final, on voit que le couple finalement obtenu aux roues CO est perturbé, d’où un inconfort pour le conducteur. Il ressent une perturbation d’accélération du véhicule, car la décharge brutale de l’alterno-démarreur n’est pas parfaitement compensée par la dynamique de couple du moteur thermique, même aidée par le pilotage de la machine électrique, notamment car il est impossible pour le moteur thermique d’avoir une dynamique aussi rapide que celle de la décharge de l’alterno-démarreur.
[0044] Ce problème apparaît sur des architectures hybrides rechargeables car il est possible de solliciter l’alterno-démarreur 50 pour fournir de la tension au réseau de bord à la place du convertisseur de tension DCDC, de manière séquencée. Des coupures de charge par l’alterno-démarreur 50 sont donc observées fréquemment.
[0045] En figure 3 on a représenté un chronogramme similaire mais avec l'application des principes de l'invention. La figure présente la commande de couple fournie par le conducteur CC, constante comme précédemment.
[0046] L'embrayage EM B initialement fermé en position 1 est basculé vers une position glissante G à partir de l'instant t10 (comme visible sur la courbe CE représentant le niveau de couple transmis) juste avant l'arrêt de l’alterno-démarreur 50, à l’instant t11, et en tout cas au moment de l’interruption de la production de la puissance électrique.
[0047] Le niveau de transmission de couple CE par l’embrayage EM B est alors amené vers une valeur intermédiaire - légèrement en dessous du couple CME, ou encore à une valeur égale à la valeur du couple moteur CMI diminuée de la valeur du couple prélevé par l’alterno-démarreur CAD avant l’interruption de sa production de puissance électrique, afin de générer le glissement-, qui est atteinte en quelques instants avant l’instant t11. L’état de l’embrayage EMB est figuré passé de 1 à G entre les instants t10 et t11, à partir de l’instant où la courbe CE se stabilise à une valeur constante.
[0048] Le couple prélevé par l’alterno-démarreur CAD se rapproche de zéro à partir de l'instant t11, comme en figure 2. On mène à partir de ce moment-là une temporisation pour permettre au moteur thermique de diminuer le couple total généré CMI.
[0049] Du fait de la mise en position glissante de l'embrayage EMB, le couple obtenu CO est constamment quasiment égal à la consigne de couple CC, puisque le couple transmis alors est le couple CE, EMB étant glissant, et non plus le couple CME du MTH.
[0050] Le moteur thermique MTH est piloté de la même manière que dans le scénario de la figure 2, et il n'est pas nécessaire d'effectuer une compensation par la machine électrique.
[0051] Dès que le moteur thermique MTH a pu adapter son rythme à l’extinction de l'alterno-démarreur 50, à partir de l’instant t12, l'embrayage EMB peut être rebasculé en position 1, c'est-à-dire être fermé non glissant. Une temporisation d’une durée prédéterminée est utilisée pour retarder la fermeture à nouveau jusqu’à la diminution du couple CMI, c’est-à-dire l’adaptation du rythme du moteur thermique MTH. Alternativement, un signal indiquant qu’une variation d’un pourcentage prédéterminé du couple produit par le moteur thermique est atteinte (par exemple 90% ou 95%) est utilisé pour déclencher la fermeture à nouveau de l’embrayage piloté.
[0052] Ainsi, le niveau de couple transmis par l'embrayage CE revient à une valeur élevée (la valeur de sur-fermeture assurant le verrouillage de l’embrayage) à partir de l'instant t13, et le couple obtenu CO n'a été perturbé à aucun moment. L’agrément de conduite n’est donc pas affecté par la décharge de l’alterno-démarreur 50.
[0053] Dans un mode de réalisation alternatif, le groupe moto-propulseur ne comprend pas de machine électrique. Le véhicule est un véhicule à moteur thermique, dont le groupe moto-propulseur comprend un moteur thermique, un alterno-démarreur, et un embrayage piloté couplant le moteur thermique à un train de roues motrices, par l’intermédiaire d’un moyen de démultiplication tel qu’une boîte de vitesses. Il n’y a pas de batterie de traction, et l’alterno-démarreur recharge une batterie très basse tension adaptée à être sollicitée régulièrement pour redémarrer le moteur thermique, via l’alterno-démarreur.
[0054] La batterie est rechargée par l’alterno-démarreur alors que le véhicule roule grâce au couple fourni par le moteur thermique, et à un moment donné l’alterno-démarreur ne doit plus être sollicité, car la batterie est rechargée. Le procédé décrit permet d’éviter que l’agrément de conduite soit dégradé du fait des perturbations que cela peut produire dans le couple transmis aux roues par le groupe moto-propulseur.
Claims (10)
1. Procédé de pilotage d’un groupe moto-propulseur de véhicule automobile comprenant un moteur thermique (MTH) et un alterno-démarreur (50) couplé audit moteur thermique (MTH), le pilotage étant effectué lors d’une interruption de la production de puissance électrique par l’alterno-démarreur (50), et comprenant une diminution du couple (CMI) produit par le moteur thermique (MTH), caractérisé en ce que le procédé de pilotage comprend au moment de ladite interruption une mise en glissement (t10) d’un embrayage piloté (EMB) du groupe moto-propulseur couplant le moteur thermique (MTH) à un train de roues motrices (TRAV) du véhicule, puis après ladite diminution du couple (CMI) produit par le moteur thermique (MTH) une fermeture à nouveau (t12) dudit embrayage piloté (EMB).
2. Procédé de pilotage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’embrayage piloté est mis en glissement pour transmettre un couple de valeur égale au couple (CMI) produit par le moteur thermique avant (t10) l’interruption de la production de puissance électrique, diminué du couple consommé (CAD) par l’alterno-démarreur également avant (t10) l’interruption de la production.
3. Procédé de pilotage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu’une temporisation d’une durée prédéterminée (t11 ) est utilisée pour retarder la fermeture à nouveau (t12) jusqu’à après ladite diminution du couple (CMI).
4. Procédé de pilotage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu’un signal indiquant qu’une variation d’un pourcentage prédéterminé du couple (CMI) produit par le moteur thermique est atteinte est utilisé pour déclencher ladite fermeture à nouveau (t12).
5. Groupe moto-propulseur de véhicule automobile comprenant un moteur thermique (MTH) et un alterno-démarreur (50) couplé audit moteur thermique (MTH), ainsi que des moyens de pilotage (ECU) pour commander le groupe lors d’une interruption de la production de puissance électrique par l’alterno-démarreur (50) par diminution du couple (CMI) produit par le moteur thermique (MTH), caractérisé en ce que les moyens de pilotage (ECU) procèdent au moment de ladite interruption à une mise en glissement d’un embrayage piloté (EMB) du groupe moto-propulseur couplant le moteur thermique (MTH) à un train de roues motrices (TRAV), puis, après de ladite diminution à une fermeture à nouveau dudit embrayage piloté (EMB).
6. Groupe moto-propulseur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comprend de plus une batterie de traction (BAT) et une machine électrique de traction (MEL1), l’alternodémarreur étant configuré pour alimenter le réseau de bord en électricité.
7. Groupe moto-propulseur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comprend 5 une batterie pour fonction démarrage-arrêt automatique, l’alterno-démarreur étant configuré pour recharger la batterie pour fonction démarrage-arrêt automatique.
8. Groupe moto-propulseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la machine électrique de traction (MEL1) est couplée au moteur thermique (MTH) par l’intermédiaire de l’embrayage piloté (EMB), le train de roues motrices (TRAV) étant couplé à
10 l’embrayage piloté (EMB) par l’intermédiaire de la machine électrique (MEL1).
9. Groupe moto-propulseur selon l’une des revendications 6 ou 8, caractérisé en ce que la machine électrique de traction (MEL1) et le moteur thermique (MTH) forment une chaîne de traction avant, une chaîne de traction arrière du véhicule comprenant de plus une deuxième machine électrique de traction (MEL2).
15
10. Véhicule automobile (1) comprenant un groupe moto-propulseur selon l’une des revendications 6, 8 ou 9, équipé d’un chargeur (CHA) pour recharger, à l’arrêt, la batterie de traction (BAT).
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