FR3106175A1 - Procede de sur-verrouillage d'un embrayage d'une chaine de traction de vehicule hybride lors d'un changement de rapport de vitesse - Google Patents

Procede de sur-verrouillage d'un embrayage d'une chaine de traction de vehicule hybride lors d'un changement de rapport de vitesse Download PDF

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de pilotage d'une chaîne de traction (10) d'un véhicule automobile comportant, alors que l'embrayage (16) est dans un état fermé: - une étape (101) de demande d'un changement d'un rapport de vitesse d'un rapport de vitesse engagé vers un rapport cible, et - une étape (102) d'ajout d'un surcouple dans une consigne de couple d'embrayage lors du changement de rapport de vitesse, ledit surcouple étant fonction d’une inertie d'un équipage mobile du moteur thermique (11) et de la boîte de vitesses (15), et d'un écart de régime entre un régime de synchronisation d'un arbre primaire (15.1) de la boîte de vitesses du rapport engagé et un régime de synchronisation de l'arbre primaire (15.1) de la boîte de vitesses du rapport cible, - le surcouple étant appliqué pendant une durée d'une phase transitoire de changement de rapport de vitesse. Figure 2

Description

PROCEDE DE SUR-VERROUILLAGE 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 sur-verrouillage 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 piloté 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 de sortie 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, et
- du couple de consigne de l’embrayage Cemb_cns.
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),
- du régime réel de l'arbre primaire de la boîte de vitesses Nap_r,
- du régime de consigne de l'arbre primaire de la boîte de vitesses Nap_cns,
- du régime de consigne de ralenti du moteur thermique Nap_ral.
On distingue RBVc indiquant le rapport de vitesse cible et RBVe indiquant le rapport de vitesse engagé réellement en prise avec le moteur thermique.
Lorsque l’embrayage est dans un état fermé, sa consigne de couple Cemb_cns est égale à la somme du couple de consigne du moteur Cmth_cns et d’un surcouple calibrable Off_A, soit Cemb_cns = Cmth_cns+ Off_A.
Le surcouple Off_A dépend d'un écart de régime entre le régime de consigne de l’arbre primaire Nap_cns et le régime de consigne de ralenti Nap_ral ainsi que du rapport de vitesse engagé RBVe.
Il existe toutefois un risque de mise en glissement de l’embrayage (cf. écart R_gli) lors des changements de rapport et de dissipation d’énergie dans l’embrayage ayant des effets négatifs sur l’agrément.
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 organe de traction,
- une boîte de vitesses automatique ayant plusieurs rapports de vitesses, l'organe de traction étant connecté à un arbre primaire de la boîte de vitesses, et
- un embrayage piloté interposé entre le moteur thermique et l'organe de traction,
- ledit procédé comportant, alors que l'embrayage est dans un état fermé:
- une étape de demande de changement de rapport de vitesse d'un rapport engagé vers un rapport cible, et
- une étape d'ajout d'un surcouple dans une consigne de couple d'embrayage lors du changement de rapport de vitesse, ledit surcouple étant fonction d’une inertie d'un équipage mobile du moteur thermique et de la boîte de vitesses, et d'un écart de régime entre un régime de synchronisation d'un arbre primaire de la boîte de vitesses du rapport engagé et un régime de synchronisation de l'arbre primaire de la boîte de vitesses du rapport cible,
- le surcouple étant appliqué pendant une durée d'une phase transitoire de changement de rapport de vitesse.
L'invention permet ainsi de garantir la fermeture de l'embrayage quel que soit le changement de rapport de vitesse réalisé afin de préserver la performance, l’agrément, et la consommation du véhicule automobile.
Selon une mise en œuvre, le surcouple précité est majoré par un autre surcouple dépendant d'un écart de régime entre une consigne de régime d'un arbre primaire de la boîte de vitesses et un régime de consigne de ralenti, ainsi que d'un rapport de vitesse engagé.
Selon une mise en œuvre, la consigne de couple d'embrayage contient un couple de consigne du moteur thermique.
Selon une mise en œuvre, un surcouple est déterminé à partir d'une cartographie correspondante.
Ledit procédé pourra être mis en œuvre lors d'un changement de rapport montant.
Selon une mise en œuvre, la durée de la phase transitoire de changement de rapport de vitesse est mesurée ou estimée entre un instant où le changement de rapport de vitesse est demandé et un instant où le changement de vitesse est réalisé.
Selon une mise en œuvre, la boîte de vitesses comporte des trains épicycloïdaux ainsi que des embrayages internes et des freins.
Selon une mise en œuvre, la boîte de vitesses présente huit rapports de vitesses.
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 lors d'un changement de rapport de vitesse effectué suivant un procédé selon l'état de la technique;
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 sur-verrouillage d'un embrayage 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 dispositifs 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 piloté 16 est interposé entre le moteur thermique 11 et un moteur électrique de traction 12. Par "embrayage piloté", on entend un embrayage dont l'ouverture et la fermeture ainsi que des positions intermédiaires de mise en glissement peuvent être commandées de façon automatique sans intervention de la part du conducteur.
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.
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 P, 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 contrôlant la rotation du porte-satellites PS du train T1. La roue libre F1 n'est utilisable qu'en première.
Par activation sélective de deux dispositifs de couplage (embrayages internes C1-C4 ou frein B1, B2 ou F1) parmi les sept dispositifs 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 dispositifs 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.
En variante, la boîte de vitesses 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). La machine électrique 19 pourra également participer à la récupération d'énergie lors d'un freinage récupératif.
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 sur-verrouillage de l'embrayage 16 de la chaîne de traction 10 lors d'un changement de rapport de vitesse.
Lors de la mise en œuvre de ce procédé, le superviseur 22 gère, dans une étape 101, une demande de changement de rapport de vitesse montant du rapport engagé N vers le rapport cible N+1 alors que l’embrayage 16 est 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 15.1 de la boîte de vitesses Cap_cns, et
- du couple de consigne de l’embrayage Cemb_cns,
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 15.1 de la boîte de vitesses du rapport engagé N (Nap_synch_N) et du rapport cible N+1 (Nap_synch_N+1),
- du régime réel de l'arbre primaire 15.1 de la boîte de vitesses Nap_r,
- du régime de consigne de l'arbre primaire 15.1 de la boîte de vitesses Nap_cns, et
- du régime de consigne de ralenti du moteur thermique Nap_ral.
On distingue RBVc indiquant le rapport de vitesse cible et RBVe indiquant le rapport de vitesse engagé réellement en prise avec le moteur thermique.
Afin d’éviter la mise en glissement de l’embrayage 16, le superviseur ajoute, dans une étape 102, un surcouple Off_B afin de sur-verrouiller l’embrayage 16.
La consigne de couple Cemb_cns est alors égale à la somme du couple de consigne du moteur Cmth_cns, d’un surcouple calibrable Off_A, et du surcouple calibrable Off_B, soit Cemb = Cmth_cns + Off_A + Off_B
Le surcouple Off_A dépend d'un écart de régime entre le régime de consigne de l’arbre primaire Nap_cns et le régime de consigne de ralenti du moteur thermique Nap_ral ainsi que du rapport de vitesse engagé RBVe.
Le surcouple Off_B dépend d’une inertie de l'équipage mobile du moteur thermique 11 et de la boîte de vitesses 15, et d'un écart de régime Diffn entre le régime de synchronisation de l'arbre primaire 15.1 de la boîte de vitesses du rapport engagé N (Nap_synch_N) et le régime de synchronisation de l'arbre primaire 15.1 de la boîte de vitesses du rapport cible N+1 (Nap_synch_N+1).
L'équipage mobile du moteur thermique 11 est formé notamment par le vilebrequin, le volant moteur, les bielles, les pistons, et la distribution. Les accessoires débrayables de type compresseur de climatisation ne font pas partie de l'équipage mobile du moteur thermique 11.
L’équipage mobile de la boîte de vitesses 15 correspond aux différents composants de la boîte de vitesses 15 formant le rapport de vitesse en prise avec les roues. Les différents composants formant l'équipage mobile de la boîte de vitesses 15 changent en fonction de chaque rapport de vitesse engagé. Ces composants inclus le ou les dispositifs de couplage internes qui ont été activés pour obtenir le rapport de vitesse souhaité (cf. figure 3b).
Le surcouple (Off_B) est appliqué pendant une durée (T_trans) d'une phase transitoire de changement de rapport de vitesse. La durée T_trans de la phase transitoire de changement de rapport est observable entre l'instant t1 où un changement de rapport de vitesse est demandé (RBVc passe de N à N+1) et l'instant t2 où le changement de rapport de vitesse est réalisé (RBVe passe de N à N+1).
Un surcouple Off_A, Off_B pourra être déterminé au moyen d'une cartographie correspondant CA1, CA2 stockée dans la mémoire 23.
En variante, le moteur électrique de traction 12 pourra être remplacé par un autre organe de traction, tel qu'un moteur à hydrogène ou un moteur thermique.

Claims (9)

  1. Procédé de pilotage d'une chaîne de traction (10) d'un véhicule automobile comportant:
    - un moteur thermique (11),
    - un organe de traction (12),
    - une boîte de vitesses (15) automatique ayant plusieurs rapports de vitesses, l'organe de traction (12) étant connecté à un arbre primaire de la boîte de vitesses (15),
    - un embrayage piloté (16) interposé entre le moteur thermique (11) et l'organe de traction (12),
    caractérisé en ce que le procédé comporte, alors que l'embrayage (16) est dans un état fermé:
    - une étape (101) de demande d'un changement de rapport de vitesse d'un rapport engagé (N) vers un rapport cible (N+1), et
    - une étape (102) d'ajout d'un surcouple (Off_B) dans une consigne de couple d'embrayage (Cemb) lors du changement de rapport de vitesse, ledit surcouple (Off_B) étant fonction d’une inertie d'un équipage mobile du moteur thermique (11) et de la boîte de vitesses (15), d'un écart de régime (Diffn) entre un régime de synchronisation d'un arbre primaire (15.1) de la boîte de vitesses du rapport engagé (Nap_synch _N) et un régime de synchronisation de l'arbre primaire (15.1) de la boîte de vitesses du rapport cible (Nap_synch_N+1),
    - le surcouple (Off_B) étant appliqué pendant une durée (T_trans) d'une phase transitoire de changement de rapport de vitesse.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le surcouple précité (Off_B) est majoré par un autre surcouple (Off_A) dépendant d'un écart de régime entre une consigne de régime d'un arbre primaire de la boîte de vitesses (Nap_cns) et un régime de consigne de ralenti (Nap_ral), ainsi que d'un rapport de vitesse engagé (RBVe).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la consigne de couple d'embrayage (Cemb) contient un couple de consigne du moteur thermique (Cmth_cns).
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un surcouple (Off_A, Off_B) est déterminé à partir d'une cartographie (CA1, CA2) correspondante.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre lors d'un changement de rapport montant.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la durée (T_trans) de la phase transitoire de changement de rapport de vitesse est mesurée ou estimée entre un instant (t1) où le changement de rapport de vitesse est demandé et un instant (t2) où le changement de vitesse est réalisé.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (15) comporte des trains épicycloïdaux (T1, T2) ainsi que des embrayages internes (C1-C4) et des freins (B1, B2).
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (15) présente huit rapports de vitesses.
  9. 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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