FR3118615A1 - Procede de commande d’un couple de freinage moteur de vehicule automobile en fonction de deux cartographies de couple - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de commande d’un couple de freinage moteur opéré sous l’action du moteur thermique d’un véhicule automobile. Selon l’invention, le procédé comprend en cas de détection (21) d’un relâchement complet de la pédale d’accélérateur du véhicule, la détermination (22) d’un premier couple de freinage moteur en fonction d’une première (CARTO_FR1) cartographie prédéterminée et en cas de détection (23) d’un relâchement complet de la pédale d’accélérateur simultanément à une consigne de passage de vitesse descendant, la détermination (24) d’un deuxième couple de freinage moteur en fonction d’une deuxième (CARTO_FR2) cartographie prédéterminée. L’invention s’applique aux véhicules à motorisation thermique et à motorisation hybride. Figure 4

Description

PROCEDE DE COMMANDE D’UN COUPLE DE FREINAGE MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE EN FONCTION DE DEUX CARTOGRAPHIES DE COUPLE

Le domaine de l’invention concerne un procédé de commande d’un couple de freinage moteur pour un véhicule automobile.

Des véhicules automobiles à motorisation thermique et motorisation hybride comprennent un groupe motopropulseur muni d’un moteur thermique adapté à opérer un couple de freinage moteur lorsqu’on détecte une situation de décélération durant laquelle le conducteur relâche complètement la pédale d’accélérateur et la pédale de frein. Le freinage moteur est une phase particulière de roulage où le moteur thermique transmet un couple résistant aux roues. La force du freinage moteur dépend des points de fonctionnement du moteur et de la charge résistive appliquée à l’arbre moteur, notamment par les accessoires moteurs.

Dans cette description on définit les accessoires moteurs comme étant les équipements ayant un arbre rotatif entrainé mécaniquement par le vilebrequin du moteur thermique, classiquement via une courroie. Un accessoire est par exemple un système de climatisation du véhicule dont le compresseur est entrainé par l’arbre moteur, ou bien une pompe, ou bien encore un moteur électrique alimentant un réseau de bord électrique du véhicule.

Les constructeurs recherchent à optimiser les performances énergétiques des véhicules en réduisant la consommation de carburant et/ou en optimisant la récupération d’énergie pour le cas des véhicules hybrides.

On connait notamment le document EP0754588A1 décrivant un système de freinage récupératif pour véhicule automobile à transmission automatique consistant à simuler un freinage moteur en fonction de la position de pédale d’accélérateur et du levier de passage de vitesse. Dans ce système, le couple de freinage est opéré par un système de freinage récupératif constitué d’une machine électrique de traction et d’une batterie électrique. La stratégie consiste, lorsque la pédale d’accélérateur est relâchée à consulter une première cartographie pour déterminer le couple de freinage à fournir. De plus, lorsque la pédale d’accélérateur est relâchée et que de surplus le levier de vitesse est actionné, à consulter une deuxième cartographie de freinage délivrant en sortie un couple de freinage supérieur à celui de la première cartographie. Ce système présente néanmoins l’inconvénient d’être limité par la disponibilité du système de freinage récupératif, notamment lorsque la batterie est pleine.

De plus, on connait le document EP3065987A1 décrivant un procédé de freinage récupératif de véhicule électrique ou véhicule hybride dans lequel le couple de freinage récupératif est déterminé en fonction de deux cartographies dépendant d’un couple de correction adapté en fonction de la pente. On connait le document US20130345930A1 décrivant un véhicule automobile où la consommation d’un équipement accessoire du moteur thermique est adapté en fonction de la pente du parcours planifié de manière à améliorer l’agrément de conduite, notamment en montée. En particulier, le procédé enseigne, en amont d’une montée, de réduire la consommation du climatiseur afin d’éviter une altération de l’agrément de conduite lors de la montée.

On connait également des architectures alternatives de véhicule où le freinage peut être opéré par une pompe attelée à un moteur thermique dans les situations de freinage moteur. Dans le document FR3033613A1 un dispositif de perte de charge de la pompe est prévu pour augmenter le couple résistant à l’arbre du moteur thermique afin d’augmenter les performances des phases de freinage moteur. Ce système est désavantageux car il implique l’intégration d’un dispositif hydraulique spécifique.

Il existe donc un besoin de perfectionner les systèmes de freinage de véhicule automobile pour augmenter les capacités de freinage moteur sans recours à un dispositif spécifique. Un autre objectif de l’invention vise à améliorer l’agrément de conduite, notamment lors des requêtes de freinage moteur exprimées par le conducteur. Un autre objectif de l’invention est de limiter l’usage des freins du véhicule et d’ajouter une fonction additionnelle de pilotage perfectionné du frein moteur.

Plus précisément, l’invention concerne un procédé de commande d’un couple de freinage moteur opéré sous l’action du moteur thermique d’un véhicule automobile muni d’un groupe motopropulseur comprenant également une boite de vitesses et une unité de commande d’un couple moteur transmis aux roues par le moteur thermique en fonction de cartographies prédéterminées, chaque cartographie délivrant une valeur de couple moteur en fonction d’une valeur de la position d’enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule et de la vitesse instantanée du véhicule.

Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes :

- En cas de détection d’un relâchement complet de la pédale d’accélérateur du véhicule, la détermination d’un premier couple de freinage moteur en fonction d’une première desdites cartographies prédéterminées,

- En cas de détection d’un relâchement complet de la pédale d’accélérateur simultanément à une consigne de passage de vitesse descendant de ladite boite de vitesse, la détermination d’un deuxième couple de freinage moteur en fonction d’une deuxième desdites cartographies prédéterminées.

Selon une variante, le procédé comporte en outre la commande d’une consigne d’au moins un accessoire du moteur thermique pour le pilotage du deuxième couple de freinage moteur.

Selon une variante, la commande de la consigne dudit accessoire est une commande de la vitesse de rotation d’un compresseur de système de climatisation du véhicule.

Selon une variante, chaque cartographie prédéterminée délivre des valeurs de couple moteur en fonction d’une unique valeur de la position d’enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule.

On envisage également un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant un moteur thermique, une unité de commande du couple moteur transmis aux roues par le moteur thermique en fonction de cartographies prédéterminées et une boite de vitesses, chaque cartographie délivrant une valeur de couple moteur en fonction d’une valeur de la position d’enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule et de la vitesse instantanée du véhicule. Selon l’invention, l’unité de commande est configurée en mémoire par au moins une première et une deuxième cartographie délivrant chacune des valeurs de couple de freinage moteur pour la position de relâchement complet de la pédale d’accélérateur et en fonction de la vitesse instantanée du véhicule, et dans lequel l’unité de commande est configurée pour mettre en œuvre spécifiquement le procédé de commande d’un couple de freinage moteur selon l’un quelconque des modes de réalisation précédent.

Selon une variante, le groupe motopropulseur comporte en outre au moins un accessoire relié mécaniquement en rotation à l’arbre moteur du moteur thermique et l’unité de commande est configurée pour piloter une consigne dudit accessoire pour le pilotage du deuxième couple de freinage moteur.

Selon une variante au moins un accessoire est un compresseur de système de climatisation du véhicule, ledit compresseur étant entrainé mécaniquement en rotation par l’arbre moteur du moteur thermique.

L’invention prévoit un véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents dans lequel le groupe motopropulseur est à motorisation thermique, ou est à motorisation hybride.

Grâce à l’invention, le conducteur dispose d’une fonction additionnelle permettant de contrôler le niveau de freinage moteur par une action sur une palette de commande de rapport de vitesse ou un levier de vitesse. On améliore ainsi l’agrément de conduite du véhicule, tout en réduisant l’usage des freins du véhicule. Dans le cas d’un véhicule hybride, cette fonction permet en outre d’augmenter le niveau de freinage moteur lorsque le système de batterie est indisponible pour une phase de récupération d’énergie, par exemple à batterie pleine.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :

représente schématiquement un groupe motopropulseur de véhicule automobile apte à mettre en œuvre le procédé selon l’invention.

représente schématiquement les blocs fonctionnels d’une unité de commande du groupe motopropulseur pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention.

représente schématiquement un exemple de cartographies prédéterminées enregistrées en mémoire de l’unité de commande conformément à l’invention.

représente un exemple d’un algorithme du procédé de commande d’un couple de freinage moteur selon l’invention.

La représente un groupe motopropulseur de véhicule automobile équipé d’un module de traction avant relié mécaniquement au train de roues. Le module de traction comporte un moteur thermique 1, un dispositif de transmission de couple 2 reliant le moteur thermique 1 à une transmission mécanique 3 équipée d’une boite de vitesses dont l’arbre de de sortie est relié mécaniquement au train de roues avant.

Le dispositif de transmission de couple 2 est dans ce mode de réalisation un embrayage, éventuellement un embrayage robotisé. Ainsi, le moteur thermique 1 est apte à transmettre sélectivement un couple moteur aux roues. Lorsque le couple moteur transmis aux roues déplace le véhicule, le couple moteur est positif. Lorsque le couple moteur est un couple de freinage, le couple moteur est négatif et constitue un couple résistif.

La transmission mécanique 3 est de préférence une transmission à boite de vitesse automatique, ou semi-automatique. La rupture de couple du dispositif d’embrayage 2 est pilotée automatiquement par une unité de commande du groupe motopropulseur, et les passages de rapports peuvent être totalement automatisés ou être pilotés séquentiellement par le conducteur par une commande de passage de rapport montant et descendant, par exemple au moyen d’une interface de l’habitacle de type palette de commande, bouton de levier de vitesse, écran tactile, ou tout moyen de commande d’une interface homme machine.

De plus, le groupe motopropulseur comporte un (ou plusieurs) accessoire(s) moteur 5 relié(s) mécaniquement en rotation à l’arbre moteur du moteur thermique 1 par un dispositif de transmission mécanique 4, par exemple par un dispositif à courroie d’accessoires. Dans cet exemple, un accessoire est par exemple un dispositif de climatisation comprenant un compresseur agencé pour être entrainé en rotation par le moteur thermique 1. Un accessoire peut être une machine électrique, par exemple un alternateur, agencé pour être entrainé en rotation par le moteur thermique 1 pour fournir une tension à un réseau électrique embarqué, classiquement le réseau de bord du véhicule de tension 12V. Ou bien encore un accessoire peut être une pompe hydraulique apte à être entrainée par le moteur thermique 1. Chaque accessoire 5 peut être piloté de sorte à prélever du couple à l’arbre moteur en fonction d’une consigne de couple.

Dans le cadre de l’invention, lors d’une phase de décélération du véhicule on prévoit de piloter de manière contrôlée le couple moteur de freinage du moteur thermique 1. Le procédé permet au conducteur de commander l’intensité du freinage moteur selon au moins deux niveaux d’intensité pilotés par une commande de passage de vitesse descendant de la boite de vitesse automatique. La commande de passage de vitesse détermine la cartographie de couple du moteur thermique et le pilotage d’un (ou de plusieurs) accessoire(s) pour fournir le couple de freinage moteur associé à la cartographie. Le freinage moteur est actif lors d’une phase de décélération du véhicule et lorsque la pédale d’accélérateur et la pédale de frein sont complètement relâchées, c’est-à-dire une position de pédale à 0%.

Le procédé de commande selon l’invention s’applique à d’autres technologies de groupe motopropulseur, tels des groupes motopropulseurs à motorisation hybride à un ou plusieurs modules de traction. L’invention s’applique aux groupes motopropulseurs hybrides rechargeables. De préférence, le procédé s’applique aux véhicules à boite de vitesses semi-automatisée et pilotable séquentiellement par le conducteur.

La représente schématiquement les modules fonctionnels 11 à 15 de l’unité de commande 10 du groupe motopropulseur, couramment désignée par l’acronyme anglais ECU pour « Electronic Control Unit ». L’unité de commande 10 est munie d’un calculateur à circuits intégrés et de mémoires électroniques, le calculateur et les mémoires étant configurés pour exécuter le procédé de commande du couple de freinage moteur selon l’invention. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le calculateur pourrait être externe à l’unité de commande 10, tout en étant couplé à cette dernière 10. Dans ce dernier cas, il peut être lui-même agencé sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, l’unité de commande, selon l’invention, peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels.

Le module 11 est un module de cartographies de couple du moteur thermique et délivre une valeur de sortie représentative d’une valeur de consigne de couple CR (en N.m) à fournir par le moteur thermique et à transmettre aux roues, en particulier pour délivrer le couple de frein moteur conformément au procédé selon l’invention. Les cartographies délivrent la valeur de couple à partir d’au moins deux données d’entrées, une première donnée est représentative des valeurs de position d’enfoncement de la pédale d’accélérateur (en %) et une deuxième donnée est représentative des valeurs de la vitesse instantanée du véhicule (km/h). Les cartographies sont prédéterminées, c’est-à-dire enregistrées en mémoire et élaborées en conception du véhicule.

En particulier, le module 11 comporte des moyens pour, en cas de détection d’un relâchement complet de la pédale d’accélérateur du véhicule, déterminer un premier couple de freinage moteur en fonction d’une première desdites cartographies prédéterminées, et, en cas de détection d’un relâchement complet de la pédale d’accélérateur simultanément à une consigne de passage de vitesse descendant de la boite de vitesse, déterminer un deuxième couple de freinage moteur en fonction d’une deuxième desdites cartographies prédéterminées. Le module 11 permet au conducteur de contrôler l’intensité du freinage moteur.

Le module 12 est un module d’interprétation de la volonté du conducteur, en particulier il a pour fonction d’estimer la valeur de la position de la pédale d’accélérateur CS1 du véhicule. Ce module 12 reçoit un signal de capteur de la position de la pédale représentative de l’enfoncement de la pédale, en pourcentage, entre 0% et 100%. A une valeur de 0%, le module 12 détecte un relâchement complet de la pédale. Le module 12 permet de sélectionner spécifiquement les cartographies de couple de frein moteur parmi les cartographies enregistrées en mémoire de l’unité de commande 10.

Le module 13 a pour fonction de détecter un passage de vitesse descendant commandé spécifiquement par le conducteur pour intensifier le freinage moteur. Le module 13 délivre un signal CS2 dont la valeur est représentative d’un passage descendant. Le module 13 coopère avec un actionneur d’habitacle de passage de vitesse, une palette de commande, un levier de vitesse ou tout actionneur d’interface homme machine spécialement prévu pour la commande de passage de vitesse, avec le calculateur de commande de la boite de vitesse, ou avec un réseau de données du véhicule apte à informer d’une requête du conducteur demandant un passage descendant.

Le module 14 a pour fonction d’estimer la valeur instantanée de la vitesse du véhicule et délivre un signal D1 dont la valeur est représentative de ladite vitesse (km/h).

Le module 15 a pour fonction de piloter les actionneurs du moteur thermique à partir de la consigne de couple moteur CR issu du module de cartographie 11. En particulier, en réponse à une consigne CR de couple de frein moteur, le module 15 délivre les consigne CS3 à destination notamment des actionneurs de pilotage de l’injection carburant, le débit d’entrée d’air, le débit de sortie d’air, etc.

La illustre schématiquement des cartographies de couple enregistrées en mémoire de l’unité de commande du moteur thermique. On a représenté à titre d’exemple non limitatif six cartographies CARTO_X0%, CARTO_X1%, CARTO_X2%, CARTO_X3%, CARTO_FR1 et CARTO_FR2 de pilotage du couple moteur du moteur thermique. Chaque cartographie est une courbe qui associe des valeurs de couple moteur CR (N.m) en fonction de la valeur V de vitesse instantanée du véhicule (km/h) et d’une valeur d’enfoncement de la pédale d’accélérateur (en %). Chaque courbe est associée à une unique valeur d’enfoncement pédale ou à une plage restreinte de valeurs d’enfoncement pédale.

En particulier, l’invention prévoit au moins deux cartographies, chacune étant associée spécifiquement à la position d’enfoncement de 0% (relâchement complet) de la pédale d’accélérateur. La première cartographie CARTO_FR1 délivre des premières valeurs de couple de frein moteur (couple négatif) à la position d’enfoncement pédale de 0%. La deuxième cartographie CARTO_FR2 délivre des deuxièmes valeurs de couple frein moteur à la position d’enfoncement pédale de 0% et si simultanément on détecte une requête de passage de rapport de vitesse descendant déclenchée manuellement par le conducteur. Les valeurs de couple de la CARTO_FR2 sont inférieures aux valeurs de la CARTO_FR1, c’est à dire qu’elles commandent un freinage moteur plus intense.

Grâce à la cartographie CARTO_FR2, l’unité de commande est apte à piloter les accessoires du moteur thermique de manière à ce que lesdits accessoires apportent temporairement le couple résistif nécessaire pour augmenter le couple de freinage moteur, par exemple par une requête d’augmentation de la puissance du système de climatisation.

La représente schématiquement un mode de réalisation du procédé de commande du freinage moteur selon l’invention. L’unité de commande du moteur thermique est configurée spécialement pour mettre en œuvre ledit procédé de commande.

A une première étape 20, le véhicule est en situation de déplacement en phase de décélération.

A une deuxième étape 21, en cas détection d’un relâchement complet de la pédale d’accélérateur (X=0%), le procédé de commande du freinage moteur comporte une étape 22 durant laquelle l’unité de commande détermine le couple de freinage moteur en fonction d’une première desdites cartographies prédéterminées, CARTO_FR1 en référence à la . Le véhicule est freiné par le frein moteur du moteur thermique.

A une troisième étape 23, en cas de détection du relâchement complet de la pédale d’accélérateur (X=0%) simultanément à une consigne de passage de vitesse descendant de ladite boite de vitesse (PAL ‘-‘), le procédé de commande du freinage moteur comporte une étape 24 durant laquelle l’unité de commande détermine le couple de freinage moteur en fonction d’une deuxième desdites cartographies prédéterminées, CARTO_FR2 en référence à la . La consigne de passage de vitesse descendant est déclenchée par le conducteur au moyen d’une palette de commande, le levier de vitesse ou tout autre actionneur prévu à cet effet, éventuellement un bouton dédié à la fonction d’augmentation du freinage moteur pour le procédé.

A l’étape 23, le procédé détecte donc une volonté du conducteur d’augmenter le freinage moteur, et à cet effet, l’unité de commande autorise une augmentation du potentiel de freinage par une séquence de changement de cartographie de couple moteur et l’utilisation de la deuxième cartographie délivrant des valeurs de couple de freinage supérieures en valeur absolues (inférieures en valeurs négatives).

Durant cette étape 24, le moteur thermique délivre le couple de freinage moteur estimé par la deuxième cartographie. Le moteur thermique est donc relié mécaniquement en rotation avec les roues du véhicule, l’embrayage est fermé, et la boite de vitesse est en transmission de couple. Le véhicule est freiné. De plus, optionnellement les actionneurs du moteur thermique sont pilotés en conséquence pour augmenter l’intensité du couple de freinage moteur. Le pilotage des points de fonctionnement du moteur thermique peut être adapté par exemple pour augmenter les pertes de pompage et augmenter le couple résistif de l’arbre moteur sans action spécifique des accessoires.

Toutefois, le procédé commande préférentiellement en outre un pilotage des accessoires moteur spécifiquement à l’effet d’augmenter le couple résistif de l’arbre moteur, par exemple par une augmentation temporaire des limites de prélèvement de couple des accessoires, par une augmentation de la puissance de fonctionnement du système de climatisation, ou bien encore par l’augmentation d’un débit d’une pompe accessoire.

A cet effet, le procédé comporte en outre durant l’étape 24, la commande d’une consigne d’au moins un accessoire du moteur thermique pour le pilotage du couple de freinage moteur délivré par la deuxième cartographie. Par exemple, la commande de la consigne de l’accessoire est une commande de la vitesse de rotation d’un compresseur de système de climatisation du véhicule. Cette commande augmente la vitesse de rotation du compresseur pour augmenter le couple résistif exercé sur l’arbre moteur. Toutes les commandes pilotant les accessoires permettant l’augmentation du couple résistif sont envisageables.

Le procédé s’applique pour les motorisations thermiques et les motorisations hybrides à transmission automatique de couple de véhicule automobile. Classiquement, le procédé s’applique aux véhicules munis d’une boite de vitesse automatique.

Claims (9)

1. Procédé de commande d’un couple de freinage moteur opéré sous l’action du moteur thermique (1) d’un véhicule automobile muni d’un groupe motopropulseur comprenant également une boite de vitesses (3) et une unité de commande (10) d’un couple moteur transmis aux roues par le moteur thermique (1) en fonction de cartographies prédéterminées (11), chaque cartographie délivrant une valeur de couple moteur (CR) en fonction d’une valeur de la position d’enfoncement de la pédale d’accélérateur (CS1) du véhicule et de la vitesse instantanée (D1) du véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :

   • En cas de détection (21) d’un relâchement complet de la pédale d’accélérateur du véhicule, la détermination (22) d’un premier couple de freinage moteur en fonction d’une première (CARTO_FR1) desdites cartographies prédéterminées (11),
   • En cas de détection (23) d’un relâchement complet de la pédale d’accélérateur simultanément à une consigne de passage de vitesse descendant de ladite boite de vitesse, la détermination (24) d’un deuxième couple de freinage moteur en fonction d’une deuxième (CARTO_FR2) desdites cartographies prédéterminées (11).
2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte en outre la commande d’une consigne d’au moins un accessoire (5) du moteur thermique (1) pour le pilotage du deuxième couple de freinage moteur.
3. Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la commande de la consigne dudit accessoire (5) est une commande de la vitesse de rotation d’un compresseur de système de climatisation du véhicule.
4. Procédé de commande selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque cartographie prédéterminée délivre des valeurs de couple moteur (CR) en fonction d’une unique valeur de la position d’enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule (CS1).
5. Groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant un moteur thermique (1), une unité de commande (10) du couple moteur (CR) transmis aux roues par le moteur thermique (1) en fonction de cartographies prédéterminées (11) et une boite de vitesses (3), chaque cartographie délivrant une valeur de couple moteur (CR) en fonction d’une valeur de la position d’enfoncement de la pédale d’accélérateur (CS1) du véhicule et de la vitesse instantanée (D1) du véhicule, caractérisé en ce que l’unité de commande (10) est configurée en mémoire par au moins une première (CARTO_FR1) et une deuxième cartographie (CARTO_FR2) délivrant chacune des valeurs de couple de freinage moteur (CR) pour la position de relâchement complet de la pédale d’accélérateur et en fonction de la vitesse instantanée du véhicule, et dans lequel l’unité de commande (10) est configurée pour mettre en œuvre spécifiquement le procédé de commande d’un couple de freinage moteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.
6. Groupe motopropulseur selon la revendication 5 dans lequel au moins un accessoire (5) est relié mécaniquement en rotation à l’arbre moteur du moteur thermique (1) et dans lequel l’unité de commande (10) est configurée pour piloter une consigne dudit accessoire (5) pour le pilotage du deuxième couple de freinage moteur.
7. Groupe motopropulseur selon la revendication 6 dans lequel au moins un accessoire (5) est un compresseur de système de climatisation du véhicule, ledit compresseur étant entrainé mécaniquement en rotation par l’arbre moteur du moteur thermique.
8. Véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications 5 à 7 dans lequel le groupe motopropulseur est à motorisation thermique.
9. Véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications 5 à 7 dans lequel le groupe motopropulseur est à motorisation hybride.