WO2011080435A1 - Procede et dispositif pour compenser une valeur perdue de couple de traction de vehicule - Google Patents

Procede et dispositif pour compenser une valeur perdue de couple de traction de vehicule Download PDF

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WO2011080435A1
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vehicle
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compensation
lost
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PCT/FR2010/052613
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Florian Galinaud
Gaëtan ROCQ
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Peugeot Citroën Automobiles SA
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for compensating a value of vehicle traction torque, in particular of a motor vehicle, which is lost, for example when a clutch for changing the gear ratio causes a torque break at wheels.
  • the document FR2907409 already describes a method and a device for compensating a break or interruption of the torque provided by the powertrain of a hybrid vehicle during a gear change.
  • a loss of the engine torque on the front axle of the vehicle is compensated by a motor torque supplied by an electric machine and applied to the rear axle of the vehicle.
  • the object of the invention is to reconcile compensation for loss of torque from thermal origin and consumption of electrical energy.
  • an object of the invention is a method for compensating a lost torque value which is produced by an internal combustion engine for towing a vehicle, characterized in that:
  • a compensation torque value is determined by modulating said lost value by a compensation rate according to a function of an assembly comprising at least one vehicle state variable; - An electric machine is instructed to provide a compensation torque to the value thus determined.
  • said lost value corresponds to a break in torque.
  • said assembly comprises wheel torque setpoint information requested by a driver of the vehicle.
  • said set comprises a vehicle speed.
  • said assembly comprises a gearbox ratio.
  • said assembly comprises a maximum torque that the electric machine can provide.
  • An object of the invention is also a device for compensating a lost torque value which is produced by an internal combustion engine for towing a vehicle, characterized in that it comprises means for executing the method according to the invention.
  • An object of the invention is still a vehicle, in particular a motor vehicle, characterized in that it comprises a device according to the invention.
  • Parallel hybrid vehicle powertrain There is shown in the figure, a parallel hybrid vehicle powertrain.
  • the combination of two types of energy, thermal and electrical, makes it possible to guarantee the traction of parallel hybrid vehicles by optimizing energy efficiency, thus reducing consumption and pollution.
  • Parallel hybrid vehicles are generally capable of driving independently the thermal energy of an internal combustion engine 1 or with the electric energy of an electric traction machine 3.
  • the engine 1 is, in known manner, internal combustion of gasoline, diesel or other type. In a manner known per se, the heat engine 1 is provided with a flywheel not shown in the figure.
  • a coupling / decoupling system 2 made by a dry clutch (EMB), wet or otherwise connects the heat engine 1 to a system 4 of reduction ratio N discrete reports achieved by means of a manual gearbox (BVMP), a dual clutch transmission (DCT) of an automatic transmission (BVA) or other gearbox (BV).
  • EMB dry clutch
  • the reduction system 4 is connected to a transmission shaft 8 which drives two wheels 7 forward of the vehicle.
  • a power battery 5 or any other electrical energy storage system for traction such as for example super capacitors, feeds an electric machine 3 (MEL) which drives a rear axle 9 connected to two rear wheels 17.
  • An independent engine starting system 6 (SDI) is realized in the form of a controlled starter, a system of (stop & start) or other.
  • Each member 1, 2, 3, 4 is controlled by a close control computer (not shown) of its own.
  • the set of close control computers is itself controlled by a single computer said supervision that makes decisions and synchronizes actions to meet the will of the driver.
  • the supervision computer according to the life situations and the state of the vehicle, controls the traction chain.
  • the supervision computer decides on the driving mode, coordinates all the transient phases and chooses the operating points so that to optimize the fuel consumption, the pollution control and the approval of the vehicle.
  • the supervision computer controls, notably via the associated close control computer, the electric machine 3 secured to the rear axle 9 so as to provide the torque necessary to advance the vehicle when the heat engine is stopped.
  • the electric machine 3 of the rear axle applies a wheel torque in order to complete partially or totally the break in torque caused by the disengagement of the engine 1 with the gearbox 4.
  • the strategy of partially or completely completing the torque failure is called "torque breaking compensation”.
  • the load in the context of the invention is the wheel setpoint torque, resulting from the depression value of the accelerator pedal.
  • the limitation is made using a map that gives the limitation according to the setpoint torque and therefore indirectly the depression of the accelerator pedal on the one hand, and secondly depending on the target gear ratio and the current ratio change. Mapping makes it possible to limit continuously without crossing the threshold.
  • a compensation rate is determined in the process which Generally, increases with the depression of the pedal, decreases with speed and decreases with the gear ratio. In other words, the greater the depression of the pedal, the higher the torque compensation. On the other hand, at high speed, the torque compensation is lower so as to relieve the power of the electric machine. Finally, the torque compensation is even lower than the box ratio is longer.
  • Various factors that we have just mentioned to determine the compensation rate are accessible in the form of parameters that can be memorized in the supervision calculator. The values of these parameters are optimized during the development phases of the vehicle.
  • Torque breaking compensation limited to values that depend on the state of the vehicle, allows to obtain a compromise between driving pleasure on the one hand, consumption, pollution and the life of the battery on the other hand.
  • the supervision computer determines a level of compensation as a percentage of the maximum torque of the rear machine, as a function of the speed of the vehicle, the load requested by the driver, the report and the type of change of report, whether the report is up or down.

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Abstract

Pour compenser une valeur perdue de couple qui est produit par un moteur (1) à combustion interne pour tracter un véhicule, le procédé est caractérisé en ce que : on détermine une valeur de couple de compensation en modulant ladite valeur perdue par un taux de compensation suivant une fonction d'un ensemble comprenant au moins une variable d'état du véhicule; on commande à une machine électrique (3) de fournir un couple de compensation à la valeur ainsi déterminée.

Description

"Procédé et dispositif pour compenser une valeur perdue de couple de traction de véhicule"
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour compenser une valeur de couple de traction de véhicule, notamment de véhicule automobile, qui est perdue, par exemple lorsqu'un débrayage pour changer de rapport de boîte de vitesses, provoque une rupture de couple aux roues.
Le document FR2907409 décrit déjà un procédé et un dispositif pour compenser une rupture ou interruption du couple fourni par le groupe motopropulseur d'un véhicule hybride au cours d'un changement de vitesse. Une perte du couple moteur sur le train avant du véhicule est compensée par un couple moteur fourni par une machine électrique et appliqué au train arrière du véhicule.
Une compensation totale du couple perdu sur le train avant par un couple d'origine électrique sur le train arrière, amène confort et souplesse de conduite mais induit une consommation d'énergie électrique qui met fortement à contribution les organes électriques du véhicule. L'énergie électrique d'un véhicule automobile est généralement limitée par les capacités de stockage et de régénération de cette énergie dans le véhicule.
L'invention a pour but de concilier compensation de perte de couple d'origine thermique et consommation d'énergie électrique.
De façon à répondre au but poursuivi, un objet de l'invention est un procédé pour compenser une valeur perdue de couple qui est produit par un moteur à combustion interne pour tracter un véhicule, caractérisé en ce que :
- on détermine une valeur de couple de compensation en modulant ladite valeur perdue par un taux de compensation suivant une fonction d'un ensemble comprenant au moins une variable d'état du véhicule ; - on commande à une machine électrique de fournir un couple de compensation à la valeur ainsi déterminée.
Avantageusement, ladite valeur perdue correspond à une rupture de couple.
Particulièrement, ledit ensemble comprend une information de consigne de couple roue demandé par un conducteur du véhicule.
Particulièrement aussi, ledit ensemble comprend une vitesse du véhicule.
Particulièrement encore, ledit ensemble comprend un rapport de boîte de vitesse.
Plus particulièrement, ledit ensemble comprend un couple maximal que la machine électrique peut fournir.
Un objet de l'invention est aussi un dispositif pour compenser une valeur perdue de couple qui est produit par un moteur à combustion interne pour tracter un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour exécuter le procédé selon l'invention.
Un objet de l'invention est encore un véhicule, notamment un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'invention.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels la figure unique est une vue schématique d'un groupe motopropulseur de véhicule hybride.
On a représenté sur la figure, un groupe motopropulseur de véhicule hybride parallèle. La combinaison de deux types d'énergie, thermique et électrique, permet de garantir la traction des véhicules hybrides parallèles en optimisant le rendement énergétique, diminuant ainsi la consommation et la pollution. Des véhicules hybrides parallèles sont généralement capables de rouler indépendamment grâce à l'énergie thermique d'un moteur à combustion interne 1 ou grâce à l'énergie électrique d'une machine électrique 3 de traction.
Le moteur 1 est, de manière connue, à combustion interne de type essence, diesel ou autre. De manière connue en soi, le moteur thermique 1 est muni d'un volant d'inertie non représenté sur la figure. Un système 2 de couplage/découplage réalisé par un embrayage sec (EMB) , humide ou autre relie le moteur thermique 1 à un système 4 de démultiplication à N rapports discrets réalisé au moyen d'une boîte de vitesses manuelle pilotée (BVMP) , d'une boîte de vitesses à double embrayage (DCT pour Dual Clutch Transmission) d'une boîte de vitesses automatique (BVA) ou de toute autre boîte de vitesses (BV) . Le système 4 de démultiplication est relié à un arbre de transmission 8 qui entraîne deux roues 7 avant du véhicule .
Une batterie de puissance 5 (BET) ou tout autre système de stockage d'énergie électrique pour la traction tel que par exemple des supers condensateurs, alimente une machine électrique 3 (MEL) qui entraîne un train arrière 9 connecté à deux roues arrière 17. Un système 6 de démarrage indépendant du moteur thermique (SDI) est réalisé sous forme d'un démarreur piloté, d'un système de (stop & start) ou autre.
Chaque organe 1, 2, 3, 4 est piloté par un calculateur de contrôle rapproché (non représenté) qui lui est propre. L'ensemble des calculateurs de contrôle rapproché, est lui même commandé par un calculateur unique dit de supervision qui prend des décisions et synchronise des actions pour répondre à la volonté du conducteur. Le calculateur de supervision, en fonction des situations de vie et de l'état du véhicule, pilote la chaîne de traction. Le calculateur de supervision décide du mode de roulage, coordonne toutes les phases transitoires et choisit les points de fonctionnement afin d'optimiser la consommation de carburant, la dépollution et l'agrément du véhicule.
Le calculateur de supervision pilote notamment via le calculateur de contrôle rapproché associé, la machine électrique 3 solidaire du train arrière 9 de façon à fournir le couple nécessaire pour faire avancer le véhicule quand le moteur thermique est arrêté. De la même façon, lors des changements de rapport sur le système 4 de démultiplication, et au moment où le couple transmis sur le train avant 8 s'allume, la machine électrique 3 du train arrière applique un couple roue afin de compléter partiellement ou totalement la rupture de couple provoquée par le désembrayage du moteur 1 avec la boîte de vitesses 4. La stratégie qui consiste à compléter partiellement ou totalement la rupture de couple est nommée « compensation de rupture de couple ».
Il est intéressant de définir une stratégie permettant d'optimiser l'agrément de conduite lors des phases de changement de rapport avec compensation de rupture de couple. Lors des changements de rapport, une compensation de rupture de couple au maximum des possibilités de la machine électrique, c'est-à-dire dans la limite des possibilités organiques de la machine électrique, permet d'apporter un agrément maximal de conduite. Cependant, la consommation d'énergie électrique qui en résulte nécessite une régénération de la batterie 5 qui peut induire une surconsommation du véhicule et réduire la durée de vie de la batterie.
La stratégie de limitation de la compensation de couple lors des changements de rapport qui a été développée dans le cadre de l'invention, permet de limiter la consommation d'énergie électrique, notamment lors des changements de rapport de faible charge.
On rappelle que la charge dans le contexte de l'invention, est le couple de consigne roue, issu de la valeur d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. La limitation s'effectue à l'aide d'une cartographie qui donne la limitation en fonction du couple de consigne et par conséquent indirectement de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur d'une part, et d'autre part en fonction du rapport de boîte de vitesses cible et du changement de rapport courant. La cartographie permet de faire une limitation de manière continue sans franchissement de seuil.
A partir de l'information de consigne de couple roue demandé par le conducteur, de la vitesse du véhicule, du rapport de boîte de vitesses et du couple maximal de la machine électrique, on détermine dans le procédé, un taux de compensation qui, de manière générale, augmente avec l'enfoncement de la pédale, diminue avec la vitesse et diminue en fonction du rapport de boîte. En d'autres termes, plus l'enfoncement de la pédale est élevé, plus la compensation de couple est élevée. D'autre part, à vitesse élevée, la compensation de couple est plus faible de façon à soulager la puissance de la machine électrique. Enfin, la compensation de couple est d'autant plus faible que le rapport de boîte est plus long. Différents facteurs que nous venons d'évoquer pour déterminer le taux de compensation sont accessibles sous forme de paramètres mémorisables dans le calculateur de supervision. Les valeurs de ces paramètres sont optimisées lors des phases de mise au point du véhicule.
La compensation de rupture de couple limitée à des valeurs qui sont fonction de l'état du véhicule, permet d'obtenir un compromis entre l'agrément de conduite d'une part, la consommation, la pollution et la durée de vie de la batterie d'autre part.
Ainsi, à la détection d'un changement de rapport de la boîte de vitesses 4, le calculateur de supervision détermine un niveau de compensation en pourcentage du couple maximal de la machine arrière, en fonction de la vitesse du véhicule, de la charge demandée par le conducteur, du rapport visé et du type de changement de rapport, à savoir si le rapport est montant ou descendant .

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Procédé pour compenser une valeur perdue de couple qui est produit par un moteur (1) à combustion interne pour tracter un véhicule, ledit véhicule comportant en outre une machine électrique apte à fournir un couple moteur, caractérisé en ce que :
- on détermine une valeur de couple de compensation en modulant ladite valeur perdue par un taux de compensation suivant une fonction d'un couple maximal que la machine électrique peut fournir et d'au moins une variable d'état du véhicule ;
on commande à la machine électrique (3) de fournir un couple de compensation à la valeur ainsi déterminée pour obtenir un compromis entre l'agrément de conduite d'une part, la consommation, la pollution et la durée de vie de la batterie alimentant la batterie d'autre part.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valeur perdue correspond à une rupture de couple .
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la variable d'état comprend une information de consigne de couple roue demandé par un conducteur du véhicule.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la variable d'état comprend une vitesse du véhicule.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la variable d'état comprend un rapport de boîte de vitesse.
6. Dispositif pour compenser une valeur perdue de couple qui est produit par un moteur (1) à combustion interne pour tracter un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour exécuter le procédé selon l'une des revendications précédentes.
7. Véhicule, notamment véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon la revendication 6.
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