WO2009044073A2 - Systeme de commande pour la gestion de l'energie electrique transitant par un element de stockage dans un groupe motopropulseur hybride equipe d'une transmission infiniment variable - Google Patents

Systeme de commande pour la gestion de l'energie electrique transitant par un element de stockage dans un groupe motopropulseur hybride equipe d'une transmission infiniment variable Download PDF

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Ahmed Ketfi-Chetif
Michel Mensler
Philippe Pognant-Gros
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Renault S.A.S.
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Definitions

  • Control system for the management of electrical energy passing through a storage element in a hybrid powertrain equipped with an infinitely variable transmission
  • the present invention relates to hybrid propulsion systems and more particularly to the management of the electrical energy storage element in a vehicle equipped with infinitely variable transmission.
  • Hybrid propulsion systems include an electrical energy storage element for powering the electric motors. This element for storing electrical energy also makes it possible to store the energy resulting from regenerative braking processes. In the case of hybrid propulsions with infinitely variable transmission, electric motors are used to regulate the motive power supplied to the wheels. According to the user 's requests, the energy can be removed or deposited in the electrical energy storage element. Since electrical energy storage elements can store only a limited amount of energy, it is necessary to ensure the management of energy flows so as not to exhaust the available energy and not to damage the energy element. storage of electrical energy by a flow of energy greater than the absorbable quantity.
  • Patent applications FR2847015, FR2847014 and FR2847321 disclose infinitely variable electric drive power-through transmission systems which may comprise one or two compound trains.
  • the described transmission systems comprise two power paths on which the elements are distributed.
  • One of the two channels comprises a reduction stage and control means for regulating the distribution of power between the two channels.
  • These three patent applications describe transmission systems comprising at least one compound train making it possible to immobilize at least one of the inputs of the transmission system. transmission. None of these applications provides a system for starting the internal combustion engine when the vehicle is running and without the use of a starter.
  • the patent application FR2859669 discloses an infinitely variable power transmission system with two-mode electrical dimming with three planetary gear trains, allowing a continuous variation of a reverse gear ratio to a forward gear ratio.
  • the present invention relates to a system and method for managing energy in a hybrid vehicle with infinitely variable transmission.
  • the present invention also relates to a system and a method for regulating the electrical energy passing through the battery to avoid the situations of discharge or overload.
  • a hybrid power drive control system with a power bypass for a motor vehicle having at least two driving wheels comprising an electrical energy storage element, an electronic control means, a powertrain control means, an internal combustion engine, two electrical machines mechanically connected to the drive wheels and to the internal combustion engine, state sensors of the electrical energy storage element capable of transmitting at least one signal to the electronic control means , sensors of the power passing through the two electrical machines, a sensor of the rotational speed of the internal combustion engine.
  • the electronic control means further comprises means for detecting saturation of the electrical power measured by the power sensors passing through the electrical machines, means for determining a corrected range of set values of the electrical power passing through the electric energy storage element according to the detection of saturation, means for calculating a set value of the electrical power passing through the electrical machines according to said corrected range of setpoints, said electronic control means being able to control the internal combustion engine and the two electric machines in order to regulate the electric power passing through the electric energy storage element according to the calculated setpoint.
  • the electronic control means comprises means capable of detecting a discharge or an overload. of the storage element and to determine new operating instructions of the hybrid powertrain for regulating the electrical energy passing through the electrical storage element and the electrical machinery of said powertrain, in order to move the element away from electrical energy storage of the discharging or overload situation detected.
  • the means for detecting the saturation of the electric power measured by the power sensors passing through the electrical machines can receive as input a measurement of the electric power passing through the electrical machines, an estimate of the power that can be received by the power supply element. storage of electrical energy and an estimate of the power that can be provided by the electric energy storage element, the detection means being capable of outputting a saturation signal of the measured electrical power passing through the electrical machines depending on the detection of saturation.
  • the means for determining a corrected range of set values of the electric power passing through the electrical energy storage element can receive as input the saturation signal of the measured electric power passing through the electrical machines, an estimation of the power that can be received by the electric energy storage element and an estimate of the power that can be provided by the electric energy storage element, the determining means being capable of outputting a corrected range of instructions for the electrical power passing through the electrical energy storage element.
  • the control system may comprise a memory for storing set values, the means for calculating a set value of the electrical power passing through the electrical machines that can receive at the input, a corrected range of setpoints of the electrical power passing through the electric energy storage element and a set value of the electric power passing through the electric energy storage element, the computing means being capable of outputting a value of setpoint of the electrical power passing through the electrical machines.
  • the powertrain control means can receive as input the set value of the electrical power passing through the electrical machines, a measurement of the engine rotation speed from the rotational speed sensor of the internal combustion engine, a setpoint value. the rotational speed of the internal combustion engine and a torque setpoint value at the wheel, the control means being capable of outputting a rotational speed reference value of the internal combustion engine, and at least one value torque setpoint for at least one of the electric motors.
  • a method of controlling a power drive hybrid powertrain for a motor vehicle having at least two driving wheels comprising an electrical energy storage element, an internal combustion engine, two electrical machines mechanically connected to the driving wheels and to the internal combustion engine, sensors of the power passing through the two electrical machines, in which the state of the electric energy storage element is measured, the saturation of the electric power measured by the sensors of the electrical energy is detected.
  • IEC 60050 International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 841-23-8 Electrical power passing through the electrical machines, a corrected setpoint range of the electric power transiting the electrical energy storage element is determined when a saturation of the measured electrical power passing through the electrical machines is detected and a setpoint of the electrical power passing through the mach electrical inputs among the corrected range of set values of the electrical power passing through the electrical energy storage element, in order to regulate the electric power passing through the electrical machines.
  • a saturation signal of the measured electrical power passing through the electrical machines can be emitted if the measurement of the electrical power passing through the electrical machines is less than the estimate of the power that can be received by the energy storage element. or if the measurement of the electric power passing through the electrical machines is greater than the estimate of the power that can be provided by the electrical energy storage element.
  • the set value of the electric power passing through the electrical machines may be chosen to be equal to the lower limit of said corrected range of setpoint values if the lower limit of said corrected range is greater than the set value of the electrical power to be transited. by the electric energy storage element, the set value of the electric power passing through the electrical machines may be chosen to be equal to the upper limit of the said corrected setpoint range if the upper limit of the corrected range is lower than at the set point of the electric power to pass through the electrical energy storage element, the set value of the electric power passing through the electrical machines can be chosen equal to the set value of the electrical power to be transmitted by the storage element electric power, if the set value of the electrical power to pass through the electric energy storage element is within the corrected setpoint range.
  • the vehicle comprises an internal combustion engine 1, drive wheels 3a and 3b, an electrical energy storage element 4 and two electrical machines 2a and 2b.
  • the hybrid powertrain is controlled by the electronic control means 5 which comprises a means 6 for detecting the saturation of the electrical power measured by the sensors passing through the electrical machines 2a, 2b, a means 7 for determining a corrected range of setpoints of the electrical power passing through the electrical energy storage element 4, a calculation means 8 of a setpoint of the electrical power passing through the electric machines 2a, 2b and a control means 9 of the powertrain .
  • a memory 1 1 stores the various constants and setpoints necessary for the operation of the electronic control means 5.
  • the detection means 6 of saturation of the electrical power measured by the sensors passing through the electrical machines 2a, 2b is connected at the input to the electrical machines 2a and 2b by the connections 12, 12a and 12b, and to the storage element 4 by the connections 13 and 14.
  • the detection means 6 is connected by its output to the determination means 7 by a corrected range of set values of the electrical power passing through the electrical energy storage element 4 by the connection 15.
  • the determining means 7 is also connected at the input to the electrical storage element by the branches 16 and 17 of the connections 13 and 14, respectively.
  • the determining means 7 is connected at the output to the calculation means 8 of a set value of the electrical power passing through the electrical machines 2a, 2b through the connections 18 and 19.
  • the calculating means 8 of a set value of the electrical power passing through the electrical machines 2a, 2b is input connected to the memory 1 1 via the connection 20 and at the output to the control means 9 via the connection 21.
  • the control means 9 is also connected to the memory
  • the control means 9 is connected at the output to the internal combustion engine 1 by the connection 25, to the electric machine 2a by the connection 26 and to the electric machine 2b by the connection 27.
  • the machine 2a is connected to the electrical energy storage element 4 via the connection 28 and the machine 2b is connected via the connection 29 to the electrical energy storage element 4.
  • the electrical machines 2a and 2b and the internal combustion engine 1 are mechanically connected to the wheels 3a and 3b by infinitely variable transmission 31.
  • the detection means 6 of saturation of the electrical power measured by the sensors passing through the electrical machines 2a, 2b receives the measurement of the electrical power passing through the electrical machines 2a, 2b Pmes, an estimate of the power that can be received by the electrical energy storage element Pbat min and an estimate of the power that can be provided by the electrical energy storage element Pbat max.
  • the positive direction is chosen when the power comes out of the storage element of the electrical energy.
  • the detection means 6 outputs a signal of saturation of the measured electrical power Flag if a saturation is detected. For this, the detection means 6 applies the following comparisons: at time t,
  • a Flag signal is issued if Pmes (t) ⁇ £ [Pbat_min (t), Pbat_max (t)]
  • No Flag signal is emitted if Pmes (t) e [Pbat_min (t), Pbat_max (t)]
  • the detection means 6 constantly checks, if the power measured at the level of the electric machines 2a, 2b exceeds the storage or transmission possibilities of the storage element 4. In such a case, a saturation signal is emitted.
  • the determining means 7 receives the signal of saturation of the measured electric power Flag, the estimate of the power which can be received by the electrical energy storage element Pbat min and the estimation of the power which can be supplied by the electric storage element Pbat max.
  • the determining means 7 outputs a corrected range of set values of the electrical power passing through the electrical energy storage element 4. Said corrected range comprises an upper terminal Pmax and a lower terminal Pmin.
  • the determining means 7 determines the terminals Pmin and Pmax by means of the following calculation:
  • the calculation means 8 receives as input the corrected range of nominal values of the electrical power passing through the electrical energy storage element 4 as well as a set value of the electrical power to pass through the storage element. of electrical energy Pbat cons.
  • the calculation means 8 determines the set value of the electric power passing through the electric machines 2a, 2b Pelec cons according to the following calculation:
  • the calculation means 8 compares the limits of the corrected range with the set value of the electrical power to pass through the electrical storage element. If the set value of the electrical power to pass through the electric storage element is within the corrected range, the set value of the electrical power passing through the electrical machines is chosen equal to the set value of the electrical power. to pass through the electrical storage element is within the corrected range. Otherwise, the set value of the electrical power passing through the electrical machines is chosen equal to the limit of the nearest corrected range.
  • the control means 9 receives the set value of the electric power passing through the electrical machines (2a, 2b) Pelec cons, the setpoint value of the torque at the wheel TO cons, the setpoint of the rotation speed of the internal combustion engine. Wice cons, the measurement of the electrical power passing through the electrical machines 2a, 2b Pmes and the measurement of the rotational speed of the internal combustion engine Wice.
  • the control means 9 emits, by its outputs Te l, the setpoint value of the torque of the electric motor 2a, Te2 the setpoint value of the torque of the electric motor 2b, and Tice the setpoint value of the torque of the internal combustion engine 1.
  • ⁇ T0 ⁇ - Tel + ⁇ - Te2 + ⁇ - Tice + Tdwh (1)
  • Tice Internal combustion engine torque
  • Tdwh Resisting torque on the wheel
  • Te I Torque of the electric machine 2a
  • the electronic control means regulates and optimizes the consumption of electrical energy to reduce the fuel consumption of the internal combustion engine, while maintaining an acceptable level of charge of the energy storage element.
  • electric During braking, or deceleration, the electric machines 2a and 2b are used, within the limits of vehicle safety, to produce electrical energy for recharging the electrical energy storage element.
  • the operating instructions of the electrical machines are modified so as to reduce the amount of electrical energy sent to the electrical storage element and to increase the consumption of said electricity. electric machines to reduce the charge level of the electrical storage element.
  • the electronic control means regulates the energy consumed by the electrical machines and passing through the electrical storage element so that said storage element does not reach a sufficiently low charge level. to damage it or to Defeat the electric part of the hybrid powertrain.
  • the control means 9 controls the distribution of the torque to the wheel between the electric machines 2a, 2b and the heat engine 1.
  • the set values The torque of the electric machines and the heat engine can be modified to increase the electric power consumption and partially discharge the storage element, thus reducing or limiting the fuel consumption of the internal combustion engine.
  • the torque setpoint values can also be modified to increase the torque produced by the internal combustion engine so as to reduce the torque produced by the electrical machines, thus reducing the consumption of electrical energy. This may be useful, for example if the electrical energy storage element has a low charge level, a maximum of kinetic energy being converted into electrical energy through regenerative braking to recharge said storage element.
  • the electronic control system provides dynamic control of electric power in a hybrid powertrain so as to avoid saturation situations of the electrical energy storage element.
  • the electronic control system makes it possible to limit the situations potentially harmful to said storage element.
  • Such energy management also makes it possible to increase the autonomy of a hybrid vehicle compared to a conventional system, by optimizing the level of charge of the storage element and by maximizing the use of electrical machines both in propulsion mode only in the kinetic energy conversion mode, that is to say in regenerative braking.
  • the service life of the storage element is also improved by limiting occurrences of memory capacity reduction, or overload damage.

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Abstract

Système de commande d'un groupe motopropulseur hybride à dérivation de puissance pour un véhicule automobile muni d' au moins deux roues motrices (3a, 3b), comprenant un élément de stockage d' énergie électrique (4), un moyen de commande électronique (5), un moyen (9) de commande du groupe motopropulseur, un moteur à combustion interne (1), deux machines électriques (2a, 2b) reliées mécaniquement aux roues motrices (3a, 3b) et au moteur à combustion interne (1), des capteurs d'état de l' élément de stockage d' énergie électrique. (4) capables d' émettre au moins un signal vers le moyen de commande électronique (5), des capteurs de la puissance transitant par les deux machines électriques (2a, 2b), un capteur (la) du régime de rotation du moteur à combustion interne (1). Le moyen de commande électronique (5) comprend un moyen (6) de détection de saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs de puissance transitant par les machines électriques, (2a, 2b) un moyen (7) de détermination d'une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique (4) en fonction de la détection de la saturation, un moyen (8) de calcul d'une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques (2a, 2b) en fonction de ladite plage corrigée de consignes, ledit moyen de commande électronique (5) étant capable de commander le moteur à combustion interne (1) et les deux machines électriques (2a, 2b) afin de réguler la puissance électrique transitant par l'élément de stockage d'énergie électrique (4) selon la consigne calculée.

Description

Système de commande pour la gestion de l'énergie électrique transitant par un élément de stockage dans un groupe motopropulseur hybride équipé d'une transmission infiniment variable
La présente invention concerne les systèmes de propulsion hybride et plus particulièrement la gestion de l' élément de stockage d' énergie électrique dans un véhicule équipé d'une transmission infiniment variable.
Les systèmes de propulsion hybride comprennent un élément de stockage d' énergie électrique permettant d' alimenter les moteurs électriques. Cet élément de stockage d' énergie électrique permet également d' emmagasiner l' énergie issue des procédés de freinage récupératifs. Dans le cas des propulsions hybrides à transmission infiniment variable, les moteurs électriques sont utilisés pour réguler la puissance motrice fournie aux roues. Selon les requêtes de l'utilisateur, l' énergie peut être retirée ou déposée dans l' élément de stockage d' énergie électrique. Les éléments de stockage d' énergie électrique ne pouvant emmagasiner qu'une quantité limitée d' énergie, il est nécessaire d'assurer la gestion des flux d' énergie pour ne pas épuiser l' énergie disponible et pour ne pas endommager l' élément de stockage d' énergie électrique par un flux d' énergie supérieur à la quantité absorbable. Les demandes de brevet FR2847015 , FR2847014 et FR2847321 décrivent des systèmes de transmission infiniment variable à dérivation de puissance à variateur électrique pouvant comprendre un ou deux trains composés. Les systèmes de transmission décrits comprennent deux voies de puissance sur lesquelles les éléments sont repartis. L 'une des deux voies comprend un étage de réduction et des moyens de commande permettant de réguler la répartition de la puissance entre les deux voies. Ces trois demandes de brevet décrivent des systèmes de transmission comprenant au moins un train composé permettant d' immobiliser au moins une des entrées du système de transmission. Aucune de ces demandes ne propose de système permettant un démarrage du moteur à combustion interne lorsque le véhicule roule et sans l'utilisation d'un démarreur.
La demande de brevet FR2859669 décrit un système de transmission infiniment variable à dérivation de puissance à variateur électrique à deux modes de fonctionnement comportant trois trains épicycloïdaux, permettant une variation continue d'un rapport de marche arrière à un rapport de marche avant.
Les demandes de brevet précédemment citées permettent de concevoir un groupe motopropulseur pour un véhicule hybride comprenant une transmission à dérivation de puissance. La gestion de l' énergie se limite alors à un transfert d' énergie de l' élément de stockage d' énergie électrique aux machines électriques, et inversement, selon les besoins des machines électriques. Selon un tel mode de fonctionnement, certains événements peuvent endommager l' élément de stockage d' énergie électrique. Par exemple, un envoi d' énergie vers un élément de stockage présentant un niveau de charge maximal peut provoquer un endommagement par surcharge. De même, un retrait d' énergie d'une batterie présentant un très faible niveau de charge peut provoquer un endommagement par réduction de la capacité maximale, par exemple par effet de mémoire de charge. Un tel cas, limite également la fiabilité du groupe motopropulseur, l' état de charge vide de l' élément de stockage n' étant pas anticipé, les machines électriques pouvant devenir indisponibles à un moment critique. Dans le cas particulier d'une transmission infiniment variable, une telle situation se traduit par un blocage de la puissance mécanique transmise aux roues. Les systèmes décrits ne corrigent les situations impliquant des états de charge extrêmes de l' élément de stockage qu' a posteriori. Ils sont ainsi dépourvus de moyens de détection et de correction d'une décharge ou d'une surcharge dudit élément de stockage.
La présente invention a pour objet un système et un procédé de gestion de l' énergie dans un véhicule hybride à transmission infiniment variable. La présente invention a également pour objet un système et un procédé permettant de réguler l' énergie électrique transitant par la batterie permettant d' éviter les situations de décharge ou de surcharge.
Un système de commande d'un groupe motopropulseur hybride à dérivation de puissance pour un véhicule automobile muni d'au moins deux roues motrices comprenant un élément de stockage d' énergie électrique, un moyen de commande électronique, un moyen de commande du groupe motopropulseur, un moteur à combustion interne, deux machines électriques reliées mécaniquement aux roues motrices et au moteur à combustion interne, des capteurs d' état de l' élément de stockage d'énergie électrique capables d' émettre au moins un signal vers le moyen de commande électronique, des capteurs de la puissance transitant par les deux machines électriques, un capteur du régime de rotation du moteur à combustion interne. Le moyen de commande électronique comprend en outre un moyen de détection de saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs de puissance transitant par les machines électriques, un moyen de détermination d'une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique en fonction de la détection de la saturation, un moyen de calcul d'une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques en fonction de ladite plage corrigée de consignes, ledit moyen de commande électronique étant capable de commander le moteur à combustion interne et les deux machines électriques afin de réguler la puissance électrique transitant par l ' élément de stockage d' énergie électrique selon la consigne calculée.
En d' autres termes, le moyen de commande électronique comprend des moyens aptes à détecter une décharge ou une surcharge de l' élément de stockage et à déterminer de nouvelles consignes de fonctionnement du groupe motopropulseur hybride afin de réguler l' énergie électrique transitant par l' élément de stockage électrique et les machines électriques du dit groupe motopropulseur, afin d' éloigner l' élément de stockage d'énergie électrique de la situation de décharge ou de surcharge détectée.
Le moyen de détection de saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs de puissance transitant par les machines électriques peut recevoir en entrée une mesure de la puissance électrique transitant par les machines électriques, une estimation de la puissance pouvant être reçue par l' élément de stockage d' énergie électrique et une estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique, le moyen de détection étant capable d' émettre en sortie un signal de saturation de la puissance électrique mesurée transitant par les machines électriques dépendant de la détection de la saturation.
Le moyen de détermination d'une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique peut recevoir en entrée le signal de saturation de la puissance électrique mesurée transitant par les machines électriques, une estimation de la puissance pouvant être reçue par l' élément de stockage d' énergie électrique et une estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique, le moyen de détermination étant capable d' émettre en sortie une plage corrigée de consignes de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique.
Le système de commande peut comprendre une mémoire pour mémoriser des valeurs de consigne, le moyen de calcul d'une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques pouvant recevoir en entrée, une plage corrigée de consignes de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique et une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique, le moyen de calcul étant capable d'émettre en sortie une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques.
Le moyen de commande du groupe motopropulseur peut recevoir en entrée la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques, une mesure du régime de rotation du moteur provenant du capteur de régime de rotation du moteur à combustion interne, une valeur de consigne du régime de rotation du moteur à combustion interne et une valeur de consigne de couple à la roue, le moyen de commande étant capable d' émettre en sortie une valeur de consigne de régime de rotation du moteur à combustion interne, et au moins une valeur de consigne de couple pour au moins un des moteurs électriques.
Un procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride à dérivation de puissance pour un véhicule automobile muni d'au moins deux roues motrices comprenant un élément de stockage d' énergie électrique, un moteur à combustion interne, deux machines électriques reliées mécaniquement aux roues motrices et au moteur à combustion interne, des capteurs de la puissance transitant par les deux machines électriques, dans lequel on mesure l' état de l' élément de stockage d'énergie électrique, on détecte la saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs de puissance transitant par les machines électriques, on détermine une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l 'élément de stockage d' énergie électrique lorsque une saturation de la puissance électrique mesurée transitant par les machines électriques est détectée et on calcule une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques parmi la plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique, afin de réguler la puissance électrique transitant par les machines électriques. On peut émettre un signal de saturation de la puissance électrique mesurée transitant par les machines électriques si la mesure de la puissance électrique transitant par les machines électriques est inférieure à l' estimation de la puissance pouvant être reçue par l' élément de stockage d' énergie électrique ou si la mesure de la puissance électrique transitant par les machines électriques est supérieure à l' estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique.
On peut déterminer une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique dont une borne supérieure de ladite plage corrigée de valeurs consigne de la puissance électrique est obtenue en retranchant une valeur dépendant d'une constante positive mémorisée de l' estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique, une borne inférieure de ladite plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique est obtenue en ajoutant une valeur dépendant de ladite constante positive mémorisée à l 'estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique, la valeur dépendant de la constante positive mémorisée étant égale à zéro si aucune saturation n'est détectée.
La valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques peut être choisie égale à la borne inférieure de ladite plage corrigée de valeurs de consigne si la borne inférieure de ladite plage corrigée est supérieure à la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l' élément de stockage d' énergie électrique, la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques peut être choisie égale à la borne supérieure de ladite plage corrigée de valeurs de consigne si la borne supérieure de ladite plage corrigée est inférieure à la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l' élément de stockage d' énergie électrique, la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques peut être choisie égale à la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l 'élément de stockage d' énergie électrique, si la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l'élément de stockage d' énergie électrique est comprise dans la plage corrigée de valeurs de consigne.
D ' autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu' exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure unique illustre les principaux éléments d'un système de commande selon l' invention.
Sur la figure, on peut voir les principaux organes d'un véhicule équipé d'une transmission à dérivation de puissance et d'un groupe motopropulseur hybride commandé par un système de commande selon l' invention. Le véhicule comprend un moteur à combustion interne 1 , des roues motrices 3 a et 3b, un élément de stockage d' énergie électrique 4 et deux machines électriques 2a et 2b. Le groupe motopropulseur hybride est commandé par le moyen de commande électronique 5 qui comprend un moyen de détection 6 de saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs transitant par les machines électriques 2a, 2b, un moyen de détermination 7 d'une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l 'élément de stockage d' énergie électrique 4, un moyen de calcul 8 d'une consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques 2a, 2b et un moyen de commande 9 du groupe motopropulseur. Une mémoire 1 1 stocke les différentes constantes et valeurs de consigne nécessaires au fonctionnement du moyen de commande électronique 5.
Le moyen de détection 6 de saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs transitant par les machines électriques 2a, 2b est relié en entrée aux machines électriques 2a et 2b par les connexions 12, 12a et 12b, et à l' élément de stockage électrique 4 par les connexions 13 et 14. Le moyen de détection 6 est relié par sa sortie au moyen de détermination 7 d'une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique 4 par la connexion 15. Le moyen de détermination 7 est également relié en entrée à l' élément de stockage électrique par les dérivations 16 et 17 des connexions 13 et 14, respectivement. Le moyen de détermination 7 est relié en sortie au moyen de calcul 8 d'une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques 2a, 2b par les connexions 18 et 19.
En outre, le moyen de calcul 8 d'une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques 2a, 2b est relié en entrée à la mémoire 1 1 par la connexion 20 et en sortie au moyen de commande 9 par la connexion 21. Le moyen de commande 9 est également connecté à la mémoire
1 1 par les connexions 22 et 23 , aux machines électriques 2a et 2b par la dérivation 30 de la connexion 12 et au capteur l a de régime moteur par la connexion 24. Le moyen de commande 9 est relié en sortie au moteur à combustion interne 1 par la liaison 25 , à la machine électrique 2a par la connexion 26 et à la machine électrique 2b par la connexion 27.
Par ailleurs, la machine 2a est connectée à l' élément de stockage d' énergie électrique 4 par la connexion 28 et la machine 2b est connectée par la connexion 29 à l' élément de stockage d' énergie électrique 4. Les machines électriques 2a et 2b et le moteur à combustion interne 1 sont reliés mécaniquement aux roues 3a et 3b par une transmission infiniment variable 31.
Le moyen de détection 6 de saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs transitant par les machines électriques 2a, 2b reçoit la mesure de la puissance électrique transitant par les machines électriques 2a, 2b Pmes, une estimation de la puissance pouvant être reçue par l' élément de stockage d' énergie électrique Pbat min et une estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique Pbat max. Le sens positif est choisi lorsque la puissance sort de l' élément de stockage de l' énergie électrique.
Le moyen de détection 6 émet en sortie un signal de saturation de la puissance électrique mesurée Flag si une saturation est détectée. Pour cela, le moyen de détection 6 applique les comparaisons suivantes : à l' instant t,
Un signal Flag est émis si Pmes(t) <£ [Pbat_min(t), Pbat_max(t)]
Aucun signal Flag n' est émis si Pmes(t) e [Pbat_min(t),Pbat_max(t)] En d' autres termes, le moyen de détection 6 vérifie en permanence, si la puissance mesurée au niveau des machines électriques 2a, 2b dépasse les possibilités de stockage ou d'émission de l' élément de stockage 4. Dans un tel cas, un signal de saturation est émis. Le moyen de détermination 7 reçoit le signal de saturation de la puissance électrique mesurée Flag, l' estimation de la puissance pouvant être reçue par l' élément de stockage d' énergie électrique Pbat min et l' estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique Pbat max. Le moyen de détermination 7 émet en sortie une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique 4. Ladite plage corrigée comprend une borne supérieure Pmax et une borne inférieure Pmin.
Le moyen de détermination 7 détermine les bornes Pmin et Pmax par l' intermédiaire du calcul suivant :
A l' instant t,
Pmin(t)= Pbat_min(t)+δP(t)
Pmax(t)= Pbat_max(t)-δP(t)
La valeur δP(t) est calculée d' après la relation de récurrence suivante : δP(O) = 0 δP(t)= δP(t- l ) + P* où P* est une constante mémorisée. En utilisant un calcul par itérations, le moyen de détermination 7 réduit la plage de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l 'élément de stockage d' énergie électrique 4 jusqu' à ce que ladite plage de valeurs de consigne soit contenue dans la plage délimitée par l' estimation de la puissance pouvant être reçue par l' élément de stockage d'énergie électrique Pbat min et l' estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique Pbat max. Cela est vérifié lorsque le moyen de détection 6 de saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs transitant par les machines électriques cesse d' émettre un signal de saturation. Le moyen de détermination 7 utilise alors δP(O) = 0. Les bornes de la plage corrigée ne sont plus modifiées.
Le moyen de calcul 8 reçoit en entrée la plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d'énergie électrique 4 ainsi qu'une valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l' élément de stockage d' énergie électrique Pbat cons. Le moyen de calcul 8 détermine la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques 2a, 2b Pelec cons d' après le calcul suivant :
Si Pmin > Pbat cons, Pelec cons = Pmin
Si Pmax < Pbat cons, Pelec cons = Pmax
Si Pmax > Pbat cons > Pmin, Pelec cons = Pbat cons
Le moyen de calcul 8 compare les bornes de la plage corrigée avec la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l' élément de stockage électrique. Si la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l' élément de stockage électrique est comprise dans la plage corrigée, la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques est choisie égale à la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l 'élément de stockage électrique est comprise dans la plage corrigée. Sinon, la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques est choisie égale à la borne de la plage corrigée la plus proche.
Ainsi dans un cas, on réduit une demande trop importante d' énergie électrique afin de conserver la charge présente dans l' élément de stockage. Dans un autre cas, on augmente la demande d' énergie électrique afin de décharger un élément de stockage approchant une charge maximale. Enfin, dans le dernier cas, étant donné qu' aucune saturation n' est détectée, on ne modifie pas les paramètres de fonctionnement. Le moyen de commande 9 reçoit la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques (2a, 2b) Pelec cons, la valeur de consigne du couple à la roue TO cons, la consigne du régime de rotation du moteur à combustion interne Wice cons, la mesure de la puissance électrique transitant par les machines électriques 2a, 2b Pmes et la mesure du régime de rotation du moteur à combustion interne Wice. Le moyen de commande 9 émet par ses sorties Te l la valeur de consigne du couple du moteur électrique 2a, Te2 la valeur de consigne du couple du moteur électrique 2b et Tice la valeur de consigne du couple du moteur à combustion interne 1.
Jice • Wice = Tice - Ti + Tdice
< T0 = α - Tel + β - Te2 + γ - Tice + Tdwh ( 1 )
Ti = a • Tel + b • Te2 + c • Tdwh avec :
Jice= moment d' inertie
Wice = dérivée du régime de rotation du moteur à combustion interne
Tice= Couple du moteur à combustion interne
Ti= Couple appliqué sur l' arbre moteur
Tdwh= Couple résistant sur la roue
Te I = Couple de la machine électrique 2a Te2= Couple de la machine électrique 2b a,b,c,α,β,γ = paramètres physiques dépendant de la chaîne cinématique et connus de l'homme du métier
On pose,
Uw = Tel - Wel + Te2 - We2
Ui = Tice - Ti (2)
UO = TO avec We I = régime de rotation de la machine électrique 2a We2 = régime de rotation de la machine électrique 2b
Les relations ( 1 ) et (2) permettent d' obtenir un jeu de trois équations à trois inconnues Te l , Te2 et Tice. Ces trois inconnues peuvent donc être déterminées en résolvant le système.
Lors du fonctionnement du véhicule, le moyen de commande électronique régule et optimise la consommation d' énergie électrique afin de réduire la consommation de carburant du moteur à combustion interne, tout en conservant un niveau de charge acceptable de l' élément de stockage d' énergie électrique. Lors d'un freinage, ou d'une décélération, les machines électriques 2a et 2b sont utilisées, dans la limite de la sécurité du véhicule, afin de produire de l' énergie électrique pour recharger l' élément de stockage d' énergie électrique.
Dans le cas où cet élément de stockage a déjà atteint un niveau de charge élevé, les consignes de fonctionnement des machines électriques sont modifiées de façon à réduire la quantité d' énergie électrique envoyée vers l 'élément de stockage électrique et à augmenter la consommation desdites machines électriques afin de réduire le niveau de charge de l' élément de stockage électrique.
Similairement, lorsque les machines électriques fournissent un couple moteur, le moyen de commande électronique régule l' énergie consommée par les machines électriques et transitant par l 'élément de stockage électrique afin que ledit élément de stockage n' atteigne pas un niveau de charge suffisamment bas pour l' endommager ou pour mettre en défaut la partie électrique du groupe motopropulseur hybride. Pour cela, une combinaison d'un couple plus élevé du moteur à combustion interne et d'une conversion du supplément de couple par les machines électriques peut être utilisée. En d' autres termes, le moyen de commande 9 commande la répartition du couple à la roue entre les machines électriques 2a, 2b et le moteur thermique 1. Selon l' état de charge de l' élément de stockage électrique, les valeurs de consigne de couple des machines électriques et du moteur thermique peuvent être modifiées pour augmenter la consommation d' énergie électrique et décharger partiellement l' élément de stockage, réduisant ou limitant ainsi la consommation de carburant du moteur à combustion interne. Les valeurs de consigne de couple peuvent également être modifiées de façon à augmenter le couple produit par le moteur à combustion interne de façon à diminuer le couple produit par les machines électriques, réduisant ainsi la consommation d'énergie électrique. Cela peut être utile, par exemple si l' élément de stockage d' énergie électrique présente un niveau de charge faible, un maximum d' énergie cinétique étant transformée en énergie électrique par l' intermédiaire du freinage récupératif afin de recharger ledit élément de stockage.
Le système de commande électronique permet une régulation dynamique de l' énergie électrique dans un groupe motopropulseur hybride de façon à éviter les situations de saturation de l' élément de stockage d' énergie électrique. Par une surveillance continue du niveau de charge de l' élément de stockage d' énergie électrique et l' anticipation des situations de charge et de décharge, le système de commande électronique permet de limiter les situations potentiellement néfastes pour le dit élément de stockage. Une telle gestion de l' énergie permet également d' augmenter l ' autonomie d'un véhicule hybride par rapport à un système classique, en optimisant le niveau de charge de l' élément de stockage et en maximisant l'utilisation des machines électriques tant en mode de propulsion qu' en mode de conversion de l 'énergie cinétique, c ' est-à-dire en freinage récupératif. La durée de vie de l' élément de stockage est également améliorée en limitant les occurrences d'une réduction de la capacité par effet mémoire, ou d' endommagement par surcharge.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de commande d'un groupe motopropulseur hybride à dérivation de puissance pour un véhicule automobile muni d'au moins deux roues motrices (3a, 3b), comprenant un élément de stockage d' énergie électrique (4), un moyen de commande électronique (5), un moyen (9) de commande du groupe motopropulseur, un moteur à combustion interne ( 1 ), deux machines électriques (2a, 2b) reliées mécaniquement aux roues motrices (3a, 3b) et au moteur à combustion interne ( 1 ), des capteurs d' état de l' élément de stockage d'énergie électrique (4) capables d' émettre au moins un signal vers le moyen de commande électronique (5), des capteurs de la puissance transitant par les deux machines électriques (2a, 2b), un capteur ( l a) du régime de rotation du moteur à combustion interne ( 1 ), caractérisé par le fait que le moyen de commande électronique (5) comprend un moyen
(6) de détection de saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs de puissance transitant par les machines électriques, un moyen (7) de détermination d'une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique (4) en fonction de la détection de la saturation, un moyen (8) de calcul d'une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques en fonction de ladite plage corrigée de consignes, ledit moyen de commande électronique (5) étant capable de commander le moteur à combustion interne ( 1 ) et les deux machines électriques (2a, 2b) afin de réguler la puissance électrique transitant par l 'élément de stockage d' énergie électrique (4) selon la consigne calculée.
2. Système de commande selon la revendication 1 dans lequel le moyen (6) de détection de saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs de puissance transitant par les machines électriques reçoit en entrée une mesure de la puissance électrique transitant par les machines électriques (2a, 2b), une estimation de la puissance pouvant être reçue par l' élément de stockage d' énergie électrique et une estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique, le moyen (6) de détection étant capable d' émettre en sortie un signal de saturation de la puissance électrique mesurée transitant par les machines électriques dépendant de la détection de la saturation.
3. Système de commande selon la revendication 2 dans lequel le moyen (7) de détermination d'une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique (4) reçoit en entrée le signal de saturation de la puissance électrique mesurée transitant par les machines électriques, une estimation de la puissance pouvant être reçue par l' élément de stockage d' énergie électrique et une estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique, le moyen (7) de détermination étant capable d' émettre en sortie une plage corrigée de consignes de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique
(4).
4. Système de commande selon la revendication 3 comprenant une mémoire ( 1 1 ) pour mémoriser des valeurs de consigne, le moyen
(8) de calcul d'une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques reçoit en entrée, une plage corrigée de consignes de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique (4) et une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d' énergie électrique (4), le moyen (8) de calcul étant capable d' émettre en sortie une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques.
5. Système de commande selon la revendication 4, dans lequel le moyen (9) de commande du groupe motopropulseur reçoit en entrée la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques, une mesure du régime de rotation du moteur provenant du capteur ( l a) de régime de rotation du moteur à combustion interne ( 1 ), une valeur de consigne du régime de rotation du moteur à combustion interne ( 1 ) et une valeur de consigne de couple à la roue, le moyen (9) de commande étant capable d' émettre en sortie une valeur de consigne de régime de rotation du moteur à combustion interne ( 1 ), et au moins une valeur de consigne de couple pour au moins un des moteurs électriques (2a ;2b).
6. Procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride à dérivation de puissance pour un véhicule automobile muni d' au moins deux roues motrices (3a, 3b), comprenant un élément de stockage d' énergie électrique (4), un moteur à combustion interne ( 1 ), deux machines électriques (2a, 2b) reliées mécaniquement aux roues motrices (3a, 3b) et au moteur à combustion interne ( 1 ), des capteurs de la puissance transitant par les deux machines électriques (2a,2b), dans lequel on mesure l' état de l' élément de stockage d' énergie électrique
(4), on détecte la saturation de la puissance électrique mesurée par les capteurs de puissance transitant par les machines électriques, on détermine une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l 'élément de stockage d' énergie électrique (4) lorsque une saturation de la puissance électrique mesurée transitant par les machines électriques est détectée et on calcule une valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques parmi la plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l' élément de stockage d'énergie électrique (4), afin de réguler la puissance électrique transitant par les machines électriques.
7. Procédé de commande selon la revendication 6 dans lequel on émet un signal de saturation de la puissance électrique mesurée transitant par les machines électriques si la mesure de la puissance électrique transitant par les machines électriques (2a, 2b) est inférieure à l' estimation de la puissance pouvant être reçue par l' élément de stockage d' énergie électrique (4) ou si la mesure de la puissance électrique transitant par les machines électriques (2a, 2b) est supérieure à l' estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique (4).
8. Procédé de commande selon la revendication 7 dans lequel on détermine une plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique transitant par l 'élément de stockage d' énergie électrique (4) dont une borne supérieure de ladite plage corrigée de valeurs consigne de la puissance électrique est obtenue en retranchant une valeur dépendant d'une constante positive mémorisée de l' estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique (4), une borne inférieure de ladite plage corrigée de valeurs de consigne de la puissance électrique est obtenue en ajoutant une valeur dépendant de ladite constante positive mémorisée à l 'estimation de la puissance pouvant être fournie par l' élément de stockage d' énergie électrique (4), la valeur dépendant de la constante positive mémorisée étant égale à zéro si aucune saturation n'est détectée.
9. Procédé de commande selon la revendication 8 dans lequel la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques (2a, 2b) est choisie égale à la borne inférieure de ladite plage corrigée de valeurs de consigne si la borne inférieure de ladite plage corrigée est supérieure à la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l' élément de stockage d' énergie électrique (4), la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques (2a, 2b) est choisie égale à la borne supérieure de ladite plage corrigée de valeurs de consigne si la borne supérieure de ladite plage corrigée est inférieure à la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l' élément de stockage d' énergie électrique (4), la valeur de consigne de la puissance électrique transitant par les machines électriques (2a, 2b) est choisie égale à la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l' élément de stockage d'énergie électrique (4), si la valeur de consigne de la puissance électrique devant transiter par l' élément de stockage d' énergie électrique (4) est comprise dans la plage corrigée de valeurs de consigne.
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