FR3105141A1 - Procede de gestion d'une ouverture d'un embrayage d'une chaine de traction de vehicule hybride lors d'un changement de rapport de vitesse - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de pilotage d'une chaîne de traction (10) d'un véhicule automobile comportant: - un moteur thermique (11), - un moteur électrique de traction (12), - une boîte de vitesses (15) automatique ayant plusieurs rapports de vitesses, - un embrayage (16), dit embrayage d'interconnexion moteur, interposé entre le moteur thermique (11) et le moteur électrique de traction (12), - le procédé comportant, alors que l'embrayage d'interconnexion moteur (16) est dans un état fermé: - une étape (101) de demande d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur, - une étape (102) de vérification d'au moins une condition d'autorisation d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur (16) suivant laquelle aucun changement de rapport de vitesse n'est en cours, et - une étape (103) d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur (16) si la condition d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur (16) est vérifiée. Figure 2

Description

PROCEDE DE GESTION D'UNE OUVERTURE D'UN EMBRAYAGE D'UNE CHAINE DE TRACTION DE VEHICULE HYBRIDE LORS D'UN CHANGEMENT DE RAPPORT DE VITESSE
La présente invention porte sur un procédé de gestion d'une ouverture d'un embrayage d'une chaîne de traction de véhicule hybride lors d'un changement de rapport de vitesse.
La demanderesse a développé une chaîne de traction hybride pour un véhicule automobile comportant un moteur thermique et un moteur électrique de traction montés sur un train du véhicule automobile, notamment un train avant. Un embrayage, dit embrayage d'interconnexion moteur, est interposé entre le moteur thermique et un moteur électrique de traction.
Le moteur électrique de traction est connecté à un arbre primaire d'une boîte de vitesses automatique. Un arbre secondaire de la boîte de vitesses est connecté aux roues par l'intermédiaire d'un différentiel.
Lors d'un changement de rapport de vitesse montant du rapport N vers le rapport N+1, la figure 1 montre une évolution en fonction du temps:
- du couple de consigne du moteur thermique Cmth_cns,
- du couple de consigne à l'arbre primaire de la boîte de vitesses Cap_cns,
- du couple de consigne de l’embrayage Cemb_cns,
- du couple de consigne d'un élément de couplage interne sortant Ceis_cns, c’est-à-dire un élément de couplage de la boîte de vitesses, tel qu'un embrayage, qui s'ouvre au cours du changement de rapport de vitesse, et
- du couple de consigne d'un élément de couplage interne entrant Ceie_cns, c’est-à-dire un élément de couplage de la boîte de vitesses, tel qu'un embrayage, qui se ferme au cours du changement de rapport de vitesse.
La figure 1 montre également une évolution en fonction du temps:
- du régime réel du moteur thermique Nmth_r,
- des régimes de synchronisation de l'arbre primaire de la boîte de vitesses du rapport engagé N (Nap_synch_N) et du rapport cible N+1 (Nap_synch_N+1), et
- du régime réel de l'arbre primaire de la boîte de vitesses Nap_r.
On distingue un rapport cible RBVc qui est modifié lors d'une demande de changement de rapport de vitesse et un rapport de vitesse engagé RBVe correspondant au rapport de vitesse réellement en prise avec le moteur thermique.
La durée du changement de rapport est mesurée ou estimée entre l'instant t1 où le changement de rapport de vitesse est demandé (RBVc passe de N à N+1) et l'instant t3 où le changement de rapport est réellement effectué (RBVe passe de N à N+1). Au cours du changement de rapport de vitesse, on observe un croisement de couple entre un élément de couplage interne sortant Ceis_cns et un élément de couplage interne entrant Ceie_cns.
Dans le cas où pendant la durée du changement de rapport, une ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur est commandée à l'instant t2, il existe un risque de choc CH du fait de la chute brusque du régime du moteur thermique Nmth_r. Ce choc CH est notamment observable lorsque les éléments de couplage internes de la boîte de vitesses sollicités lors du changement de rapport ont un circuit hydraulique commun avec l'embrayage d'interconnexion moteur. Cela entraîne un désagrément ressenti par le conducteur.
Cette ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur a une occurrence élevée sur les véhicules hybrides qui fonctionnent souvent dans un mode de roulage électrique pur afin de minimiser les émissions de particules polluantes.
L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de pilotage d'une chaîne de traction d'un véhicule automobile comportant:
- un moteur thermique,
- un moteur électrique de traction,
- une boîte de vitesses automatique ayant plusieurs rapports de vitesses,
- un embrayage, dit embrayage d'interconnexion moteur, interposé entre le moteur thermique et le moteur électrique de traction,
- le procédé comportant, alors que l'embrayage d'interconnexion moteur est dans un état fermé:
- une étape de demande d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur,
- une étape de vérification d'au moins une condition d'autorisation d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur suivant laquelle aucun changement de rapport de vitesse n'est en cours, et
- une étape d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur si la condition d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur est vérifiée.
L'invention permet ainsi d'éviter les chocs éventuels en évitant que l'embrayage d'interconnexion moteur soit sollicité en même temps que les éléments de couplage internes de la boîte de vitesse lors d'un changement de rapport de vitesse. L'invention améliore donc l’agrément de conduite.
Selon une mise en œuvre, dans le cas où un changement de rapport de vitesse est en cours, l'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur est commandée à la fin du changement de rapport de vitesse.
Selon une mise en œuvre, ledit procédé comporte une étape de vérification d'une condition supplémentaire d'autorisation d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur suivant laquelle le moteur thermique ne présente pas de risque de calage.
Selon une mise en œuvre, le moteur thermique ne présente pas de risque de calage lorsque son régime dépasse une valeur seuil.
Selon une mise en œuvre, la boîte de vitesses comporte des trains épicycloïdaux ainsi que des éléments de couplage, tels que des embrayages internes, des freins, et une roue libre.
Selon une mise en œuvre, l'embrayage d'interconnexion moteur et les éléments de couplage de la boîte de vitesses partagent un circuit hydraulique commun.
Selon une mise en œuvre, la boîte de vitesses présente huit rapports de vitesses.
Le procédé selon l'invention pourra être mis en œuvre lors d'un changement de rapport de vitesse montant ou lors d'un changement de rapport de vitesse descendant.
L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre d'un procédé de pilotage d'une chaîne de traction d'un véhicule automobile tel que précédemment défini.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
La figure 1, déjà décrite, est une représentation graphique en fonction du temps d'une évolution du couple et du régime des différents organes d'une chaîne de traction hybride observables lorsqu'une ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur est commandée lors d'un changement de rapport de vitesse;
La figure 2 est une représentation schématique d'une chaîne de traction hybride d'un véhicule automobile mettant en œuvre le procédé selon l'invention de gestion de l'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur lors d'un changement de rapport de vitesse;
La figure 3a est une représentation schématique d'un exemple d'une boîte de vitesses pouvant être utilisée dans la chaîne de traction hybride de la figure 2;
La figure 3b est un tableau montrant l'engagement des différents rapports de la boîte de vitesses de la figure 3a en fonction de l'activation des différents éléments de couplage de la boîte de vitesses;
La figure 4 est une représentation graphique en fonction du temps de l'évolution du couple et du régime des différents organes d'une chaîne de traction hybride observables lors d'une mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Plus précisément, la figure 2 montre une chaîne de traction 10 pour un véhicule automobile comportant un moteur thermique 11 et un moteur électrique de traction 12 montés sur un train 13 du véhicule automobile, notamment un train avant muni de roues 14. Le moteur thermique 11 pourra comporter par exemple trois ou quatre cylindres, voire plus de quatre cylindres.
Un embrayage 16, dit embrayage d'interconnexion moteur, est interposé entre le moteur thermique 11 et un moteur électrique de traction 12. Le moteur électrique de traction 12 est connecté à un arbre primaire 15.1 d'une boîte de vitesses 15. Un arbre secondaire 15.2 de la boîte de vitesses est connecté aux roues du véhicule par l'intermédiaire d'un différentiel 17 visible sur la figure 3a. Le moteur électrique de traction 12 pourra être intégré à l'intérieur d'un carter de la boîte de vitesses 15.
L'embrayage d'interconnexion moteur 16 peut passer d'un état ouvert dans lequel le moteur électrique de traction 12 est découplé du moteur thermique 11, à un état fermé dans lequel le moteur électrique de traction 12 est accouplé au moteur thermique 11.
A l'état ouvert, l'embrayage 16 permet d'isoler le moteur électrique de traction 12 par rapport au moteur thermique 11 lorsque le moteur électrique 12 assure une traction du véhicule dans un mode de roulage électrique. L'embrayage 16 est fermé dans un mode de roulage thermique ou un mode de roulage hybride. L'embrayage 16 permet également le décollage par le glissement entre le moteur thermique 11 et la boîte de vitesses 15.
La boîte de vitesses 15 est une boîte de vitesses automatique ayant plusieurs rapports de vitesse. Suivant un exemple de réalisation montré sur la figure 3a, la boîte de vitesses 15 comporte deux trains épicycloïdaux T1 et T2 ayant chacun des éléments mécaniques connus à savoir au moins un planétaire PL, au moins un porte-satellites PS portant des satellites montés rotatifs par rapport au porte-satellites et une couronne R engrenant entre eux.
Certains éléments PL, PS, R des trains épicycloïdaux T1, T2 sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'embrayages internes C1-C4. Chaque embrayage interne C1-C4 permet de sélectivement lier en rotation ou isoler l'un de l'autre deux éléments distincts des trains épicycloïdaux T1, T2. En outre, des freins B1, B2 associés chacun à un élément d'un train épicycloïdal T1, T2 pourront prendre un état ouvert dans lequel le frein B1, B2 bloque en rotation l'élément du train épicycloïdal T1, T2 correspondant et un état fermé dans lequel le frein B1, B2 libère l’élément du train épicycloïdal de façon à autoriser sa rotation. L'élément F1 correspond à une roue libre.
Par activation sélective de deux éléments de couplage (embrayages internes C1-C4 ou frein B1, B2 ou la roue libre F1) parmi les sept éléments de couplage disponibles, il est possible d'obtenir huit rapports de vitesse différents. Ainsi, comme cela est représenté sur la figure 3b, à chacun des huit rapports de vitesse est associé une combinaison d’activation de deux éléments de couplage parmi les sept disponibles. Les positions P, REV, et N correspondent respectivement à la position "Parking", marche arrière ("Reverse" en anglais), et Neutre.
L'embrayage d'interconnexion moteur 16 et les éléments de couplage C1-C4, B1, B2, F1 de la boîte de vitesses 15 partagent de préférence un circuit hydraulique commun.
En variante, la boîte de vitesse 15 automatique pourra être d'un autre type connu de l'homme du métier.
Une batterie 18 est reliée électriquement au moteur électrique de traction 12. La batterie 18 et le moteur électrique de traction 12 présentent de préférence une tension de fonctionnement de 220 Volts ou une tension supérieure notamment comprise entre 300 Volts et 340 Volts. En variante, la tension de fonctionnement de la batterie 18 et du moteur électrique de traction 12 pourrait toutefois être inférieure, de l'ordre de 48 Volts notamment.
Le moteur électrique de traction 12 est apte à transformer une énergie électrique issue de la batterie 18 en une énergie mécanique pour assurer une traction du véhicule. Le moteur électrique de traction 12 est également apte à fonctionner dans un mode générateur dans lequel le moteur électrique 12 transforme une énergie mécanique en une énergie électrique permettant de recharger la batterie 18, notamment lors d'une phase de freinage récupératif.
La chaîne de traction 10 pourra également comporter au moins une machine électrique réversible 19 accouplée avec le moteur thermique 11 par l’intermédiaire d'un dispositif de transmission de mouvement 20, notamment à poulie et courroie, ou à chaîne. La machine électrique 19 pourra notamment assurer le redémarrage du moteur thermique 11 dans le cadre d'une stratégie d'arrêt et de redémarrage du moteur thermique 11 en fonction des conditions de circulation (système dit "stop and start" en anglais).
Un superviseur 22 assure le pilotage des différents composants de la chaîne de traction 10. Ce superviseur 22, prenant la forme d'un calculateur, comporte une mémoire 23 stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention de gestion d'une ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur 16 lors d'un changement de rapport de vitesse.
La figure 4 illustre la gestion d'une demande d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur 16 au cours d'un changement de rapport de vitesse montant du rapport N vers le rapport N+1, alors que l’embrayage 16 est initialement à l’état fermé.
Au cours de ce changement de rapport de vitesse, la figure 4 montre une évolution en fonction du temps:
- du couple de consigne du moteur thermique Cmth_cns,
- du couple de consigne à l'arbre primaire de la boîte de vitesses Cap_cns,
- du couple de consigne de l’embrayage Cemb_cns,
- du couple de consigne d'un élément de couplage interne sortant Ceis_cns, c’est-à-dire un élément de couplage de la boîte de vitesses qui s'ouvre au cours du changement de rapport de vitesse, et
- du couple de consigne d'un élément de couplage interne entrant Ceie_cns, c’est-à-dire un élément de couplage de la boîte de vitesses qui se ferme au cours du changement de rapport de vitesse.
La figure 4 montre également une évolution en fonction du temps :
- du régime réel du moteur thermique Nmth_r,
- des régimes de synchronisation de l'arbre primaire de la boîte de vitesses du rapport engagé N (Nap_synch_N) et du rapport cible N+1 (Nap_synch_N+1), et
- du régime réel de l'arbre primaire de la boîte de vitesses Nap_r.
On distingue un rapport cible RBVc qui est modifié lors d'une demande de changement de rapport de vitesse et un rapport de vitesse engagé RBVe correspondant au rapport de vitesse réellement en prise avec le moteur thermique 11.
La durée du changement de rapport est mesurée ou estimée entre l'instant t1 où le changement de rapport de vitesse est demandé (RBVc passe de N à N+1) et l'instant t3 où le changement de rapport est réellement effectué (RBVe passe de N à N+1). Au cours du changement de rapport de vitesse, on observe un croisement de couple entre un élément de couplage interne sortant Ceis_cns et un élément de couplage interne entrant Ceie_cns.
Dans le cas où une demande d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur 16 se produit à l'instant t2 dans une étape 101, le superviseur 22 vérifie, dans une étape 102, une condition d'autorisation d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur 16 suivant laquelle aucun changement de rapport de vitesse n'est en cours.
Etant donné qu'un changement de rapport de vitesse est en cours, l'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur 16 est interdite. On évite ainsi la chute de régime du moteur thermique N_mth_r qui était observable en figure 1. En effet, lors de la mise en œuvre de l'invention, le régime du moteur thermique N_mth_r suit l'évolution du régime de l'arbre primaire Nap_r.
Le superviseur 22 pourra commander, dans une étape 103, l'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur 16 à la fin du changement de rapport de vitesse à l'instant t3.
Autrement dit, le superviseur 22 commande l'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur 16 dès que la condition d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur 16 est vérifiée.
L'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur 16 pourra également être subordonnée à la vérification d'une condition supplémentaire d'autorisation suivant laquelle le moteur thermique 11 ne présente pas de risque de calage. On considère que le moteur thermique 11 ne présente pas de risque de calage lorsque son régime dépasse une valeur seuil, notamment de l'ordre de 1000 tr/min. Par "de l'ordre de", on entend une variation de plus ou moins 10% autour de la valeur cible.
Le procédé a été décrit pour un changement de rapport de vitesse montant N vers N+1 mais il pourra également être mis en œuvre pour un changement de rapport de vitesse descendant N vers N-1.

Claims (10)

  1. Procédé de pilotage d'une chaîne de traction (10) d'un véhicule automobile comportant:
    - un moteur thermique (11),
    - un moteur électrique de traction (12),
    - une boîte de vitesses (15) automatique ayant plusieurs rapports de vitesses,
    - un embrayage (16), dit embrayage d'interconnexion moteur, interposé entre le moteur thermique (11) et le moteur électrique de traction (12),
    caractérisé en ce que le procédé comporte, alors que l'embrayage d'interconnexion moteur (16) est dans un état fermé:
    - une étape (101) de demande d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur (16),
    - une étape (102) de vérification d'au moins une condition d'autorisation d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur (16) suivant laquelle aucun changement de rapport de vitesse n'est en cours, et
    - une étape (103) d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur (16) si la condition d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur (16) est vérifiée.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas où un changement de rapport de vitesse est en cours, l'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur (16) est commandée à la fin du changement de rapport de vitesse.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de vérification d'une condition supplémentaire d'autorisation d'ouverture de l'embrayage d'interconnexion moteur (16) suivant laquelle le moteur thermique (11) ne présente pas de risque de calage.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moteur thermique (11) ne présente pas de risque de calage lorsque son régime dépasse une valeur seuil.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (15) comporte des trains épicycloïdaux (T1, T2) ainsi que des éléments de couplage, tels que des embrayages internes (C1-C4), des freins (B1, B2), et une roue libre (F1).
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'embrayage d'interconnexion moteur (16) et les éléments de couplage (C1-C4, B1, B2, F1) de la boîte de vitesses (15) partagent un circuit hydraulique commun.
  7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (15) présente huit rapports de vitesses.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre lors d'un changement de rapport de vitesse montant.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre lors d'un changement de rapport de vitesse descendant.
  10. Calculateur (22) comportant une mémoire (23) stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre d'un procédé de pilotage d'une chaîne de traction (10) d'un véhicule automobile tel que défini selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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