WO2016132031A1 - Procédé et dispositif de contrôle du couple fourni par un moteur thermique et une machine motrice de véhicule, en fonction du couple limite supporté par la boîte de vitesses - Google Patents

Procédé et dispositif de contrôle du couple fourni par un moteur thermique et une machine motrice de véhicule, en fonction du couple limite supporté par la boîte de vitesses Download PDF

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Olivier BALENGHIEN
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Definitions

  • the invention relates to the hybrid powertrains that equip certain vehicles, and more specifically the torque control that is provided by the engine and the engine of such powertrains.
  • acyclic torque As known to those skilled in the art, most powertrains include a heat engine that is subject to acyclisms. The average torque that is provided by the engine on the motor shaft is therefore temporarily subject to significant fluctuations called acyclic torque. This acyclic torque being transmitted from the motor shaft (which is driven by the heat engine) to the input shaft of the gearbox, via coupling means (such as a clutch), it induces in this box speeds of interactions between certain elements, such as gears, which can suddenly cause metal noises, generally called shot (or "rattle noise" in English).
  • documents DE 10 2012 1 12609 A1, US 201 1 0251764 A1 and WO 2010 143030 A1 disclose methods for controlling a vehicle powertrain which makes it possible to reduce the intensity of noise within the powertrain.
  • the invention is therefore particularly intended to improve the situation.
  • a method, for controlling a powertrain vehicle comprising a clean engine to provide on a drive shaft a first average torque associated with an acyclic torque, a gearbox coupled to a primary shaft and supporting an input torque limit function of a gear engaged and the acyclic torque and corresponding to a shot noise of the gearbox intensity less than a predefined threshold, a driving machine clean to provide a second torque to the shaft primary, and coupling means adapted to couple the motor shaft to the primary shaft.
  • a maximum acyclic torque is determined corresponding to the limit input torque (and therefore to the noise threshold of shot) which is supported by the gearbox in the presence of the gear engaged, then
  • the first average torque at least equal to the first maximum average torque deducted is supplied to the heat engine and the second torque equal to the difference to the prime mover. between the required torque and the latter first average torque.
  • control method according to the invention may comprise other characteristics that can be taken separately or in combination, and in particular:
  • the heat engine and / or the prime mover can be used to provide this required torque
  • the maximum acyclic torque can be determined in a table which establishes a correspondence between limit input torques, engaged ratios and maximum acyclic couples;
  • the first maximum average torque can be derived from a table which establishes a correspondence between maximum acyclic couples and first maximum average pairs.
  • the invention also proposes a control device intended to equip a powertrain comprising a clean engine to supply on a motor shaft a first average torque associated with an acyclic torque, a gearbox coupled to a primary shaft and supporting a torque of limit input function of a gear engaged and the acyclic torque and corresponding to a shot noise of the gearbox of intensity less than a predefined threshold, a driving machine clean to provide a second torque to the input shaft, and coupling means specific to couple the motor shaft to the primary shaft.
  • the invention also proposes a powertrain comprising:
  • a clean thermal engine to supply on a motor shaft a first average torque associated with an acyclic torque
  • a gearbox coupled to a primary shaft and supporting a limit input torque dependent on a gear engaged and the acyclic torque and corresponding to a shot noise of the gearbox of intensity less than a predefined threshold
  • a driving machine capable of providing a second torque to the primary shaft
  • coupling means adapted to couple the motor shaft to the primary shaft
  • the prime mover can be selected from an electric motor, a hydraulic machine, a pneumatic machine and a flywheel.
  • the invention also proposes a vehicle, possibly of automotive type, and comprising a powertrain of the type of that presented above.
  • FIG. 1 diagrammatically and functionally illustrates an example of a vehicle comprising an example of a powertrain comprising a supervision computer comprising a control device according to the invention
  • FIG. 2 schematically illustrates, in a diagram, a first example of a curve d n b of evolution of the first torque supplied by the heat engine as a function of the speed ( ⁇ ⁇ ⁇ ) of the latter in the absence of clamping, a second example of curve c1 b of evolution of the first torque supplied by the heat engine as a function of the speed ( ⁇ ⁇ ⁇ ) in the presence of a clamping at the maximum value d max , a third example of curve c4 n b d evolution of the cumulative torque supplied by the engine and the engine according to the speed ( ⁇ ⁇ ⁇ ) in the absence of clamping and without taking into account the maximum output torque cs my x of the gearbox, and a fourth example curve c4 b evolution of the cumulative torque provided by the engine and the engine according to the speed ( ⁇ ⁇ ⁇ ) in the presence of a clamping of the first torque to the maximum value c1 my x and without taking into account the torque maximum output cs my x of the gearbox
  • the object of the invention is in particular to propose a control method, and the associated DC control device, for controlling the torque supply by a heat engine MT and a prime mover MM of a hybrid powertrain. a vehicle.
  • the vehicle V is automotive type. This is for example a car. But the invention is not limited to this type of vehicle. It concerns indeed any type of terrestrial or maritime (or fluvial) or aeronautical vehicle, comprising a hybrid powertrain with a combustion engine and a prime mover.
  • motor machine is understood to mean a non-thermal machine arranged so as to provide torque to move a vehicle, either alone in addition to a heat engine.
  • the term "heat engine” is understood to mean an engine that consumes fuel or chemicals. Therefore, in the aeronautical field it may in particular be a reactor, a turbojet engine or a chemical engine.
  • the prime mover MM is of the electric type. But the invention is not limited to this type of driving machine. Thus, it also relates to hydraulic machines (or motors), machines (or engines) pneumatic (or compressed air), and flywheels.
  • FIG. 1 shows schematically a vehicle V comprising a hybrid powertrain, a supervision computer CS capable of supervising (or managing) the operation of at least the hybrid powertrain, and a DC control device according to the invention. .
  • the hybrid powertrain comprises in particular an MT heat engine, an AM drive shaft, (first) coupling means MC1, a gearbox BV, and a motor machine MM (here an electric motor).
  • the thermal engine MT comprises a crankshaft (not shown) which is fixedly attached to the drive shaft AM to drive the latter (AM) in rotation and thus provide a first pair c1.
  • the gearbox BV comprises at least one input shaft AE intended to receive the torque supplied by the heat engine MT via the first coupling means MC1, and an output shaft intended to receive this torque via the input shaft. AE to communicate it to an AT transmission shaft to which it is coupled.
  • the transmission shaft AT is responsible for rotating the wheels of the TV front axle of the vehicle V (preferably via a differential before DV). But it could be instructed to rotate the wheels of the rear axle TR of the vehicle V (preferably via a rear differential).
  • the gearbox BV supports a maximum output torque cs max which is a function of his engaged relationship.
  • This maximum output torque cs max is often called the mechanical strength of the gearbox BV, which usually depends on the mechanical strength of the differential DV which depends on the reduction of the gearbox BV.
  • the first coupling means MC1 may comprise a clutch and filtering means.
  • the clutch comprises a flywheel securely fixed to the drive shaft AM and a clutch disc fixedly secured to a primary shaft AP which is coupled to the input shaft AE of the gearbox BV.
  • the filtration means are here responsible for filtering the acyclisms of the thermal engine MT to attenuate them.
  • These filtering means may, for example, comprise spring-mass assemblies or floating mass-contact assemblies, or pendular filtration means, or hydraulic filtration means.
  • the driving machine MM is intended to provide a second pair c2 to the primary shaft AP. To do this, it is coupled to the latter (AP) via second coupling means MC2.
  • the latter (MC2) are responsible for coupling / decoupling the prime mover MM to / from the primary shaft AP, by order of the supervision computer CS, to communicate the second pair c2 that it produces.
  • the second coupling means MC2 are for example a jaw mechanism or a clutch or a hydraulic torque converter.
  • the driving machine MM produces the second pair c2 thanks to the energy stored in first energy storage means (here electric, but alternatively in the form of hydraulic pressure, for example) MS1 low voltage type (for example about 220 V).
  • first energy storage means here electric, but alternatively in the form of hydraulic pressure, for example
  • MS1 low voltage type for example about 220 V.
  • the gearbox BV can be automated or not. Therefore, it may for example be an automatic transmission, a manual gearbox controlled or not, or a double clutch gearbox (or DCT).
  • the powertrain also comprises an alternator-starter AD charged, in particular, with launching the heat engine MT in order to enable it to start, even in the presence of an automatic stop and start control system (or "stop and start”).
  • This alternator-starter AD is supplied with energy by second electrical energy storage means MS2 of the very low voltage type (for example 12 V, 24 V or 48 V).
  • the operations of the heat engine MT, the prime mover MM, and the second coupling means MC2 can be controlled by the supervision computer CS.
  • the latter (CS) is for example capable of operating the vehicle V in at least three different running modes. In a first so-called “thermal” mode, only the thermal engine MT is used to move the vehicle (hybrid) V. In a second mode called “Zero Emission Vehicle” (or ZEV) only the driving machine MM is used to move the vehicle V. In a third so-called “hybrid” mode the driving machine MM is used in addition to the thermal engine MT to move the vehicle V, or conversely the heat engine MT is used in addition to the driving machine MM to move the vehicle V.
  • the invention proposes to implement in the vehicle V a method for enabling the control of the torque supply by the heat engine MT and the driving machine MM of the vehicle V.
  • control device DC forms part of the supervision computer CS. But this is not obligatory.
  • This (control) device DC could indeed be an equipment that is coupled to the supervision computer CS, directly or indirectly. Therefore, the device (control) DC can be realized in the form of software modules (or computer or "software”), or a combination of electronic circuits (or “hardware”) and software modules.
  • the control method according to the invention comprises a step which is initiated each time a new gear is engaged in the gearbox BV.
  • one begins by determining a maximum acyclic torque ca max which corresponds to the limiting input torque cl B v which is supported by the gearbox BV in the presence of the gear engaged.
  • This limiting input torque CIBV is the variable torque that the gearbox BV can withstand for a given ratio on its input shaft AE, in the presence of an acyclic torque generated by the thermal engine MT MTM, because it will induce a maximum noise (shot) accepted (or tolerated).
  • this limiting input torque CIBV corresponds to the maximum (shot) noise that is accepted (or tolerated) for the report considered.
  • the (DC device) may, for example, use a table which maps a limit input torque, a committed ratio, and a maximum acyclic torque.
  • the digital data defining this other table are stored in storage means of the device DC, which may, for example, be in the form of a memory, possibly of software type.
  • the first average torque d which is provided by the heat engine MT on its drive shaft AM is temporarily subject to significant variations which is called the acyclic torque caMT, the latter being transmitted from the motor shaft AM to the input shaft AE of the gearbox BV, via the first MC1 and second MC2 coupling means.
  • the device DC can, for example, use another table which establishes a correspondence between first maximum average couples and maximum acyclic couples.
  • the digital data defining this table are stored in storage means of the DC device, which can, for example, be in the form of a memory, possibly of software type.
  • These digital data were previously obtained in the laboratory (or test room) for the powertrain of the vehicle V considered, by determining for each transmission ratio BV the acyclic maximum torque ca max that will be present and transmitted to the input shaft AE, when the thermal engine MT provides a first average maximum torque c1 max , taking into account the acyclic filtration performed in the first coupling means MC1.
  • the MM motor machine generates virtually no acyclism, in particular on the fundamental order of the acyclisms of the thermal engine MT.
  • the acyclic torque ⁇ TM of the heat engine MT and the acyclic torque of the prime mover MM do not accumulate when the limiting input torque B v v is determined which the gearbox BV can support.
  • the device DC can therefore decide to "clamp" the first torque d which is delivered by the thermal engine MT for a given ratio, so that it is not associated with an acyclic couple capable of inducing a higher intensity shot noise. to the limit allowed for this given report.
  • This situation is illustrated in the nonlimiting example of FIG. 2 by the curve d b . More precisely, in the example of FIG.
  • the curve d n b represents an example of an evolution curve of the first torque supplied by the thermal engine MT as a function of the speed r M T of the latter (MT), in the absence of clamping according to the invention
  • curve b shows an exemplary curve of evolution of the first torque supplied by the engine MT according to the scheme r T M in the presence of a clamp according to the invention to the maximum value c1 max
  • the curve c4 n b represents an example of a curve of evolution of the cumulative torque supplied by the thermal engine MT and the prime mover MM as a function of the speed r M T, in the absence of clamping according to the invention and without taking into account the maximum output torque cs max that the gearbox BV supports for a gear ratio considered
  • the curve c4 b represents an example of a curve of evolution of the cumulative torque supplied by the heat engine MT and the prime mover MM as a function of the speed r M T, in the presence of a clamping of the first pair d according to the invention to the maximum value c1 ma x and without taking into account the maximum output torque cs max that the gearbox BV supports for a gear ratio considered.
  • the required torque cr is used at each moment to define the first torque setpoint d of the heat engine MT and the setpoint of the second torque c2 of the prime mover MM. It is determined by the supervision computer CS based on at least the will of the driver of the vehicle V acting. This will to act is for example defined at least by the level of depression of the accelerator pedal of the vehicle V and / or the level of depression of the brake pedal of the vehicle V or by the activation of an automatic control system or servocontrol of the speed of the vehicle V.
  • this required torque cr can be also determined according to at least one other information relating to the vehicle V (and its state), such as the current speed of the vehicle V, the current inclination of the vehicle V (due to the slope of the track on which it moves), or a constraint of use of the prime mover MM (such as for example a limit temperature of use) and / or the thermal engine MT.
  • the required torque cr remains at each moment less than or equal to the maximum output torque cs max that the gearbox BV supports for the gear ratio considered.
  • the maximum output torque cs max is equal to about 320 Nm and the first maximum torque c1 ma x is equal to about 220 Nm. Therefore, the required torque cr must be less than or equal to at about 320 Nm.
  • the required torque cr at 3000 rpm is greater than c1 my x (for example equal to 350 Nm)
  • the second torque c2 of the prime mover MM is used to compensate the clamping of the thermal engine MT while respecting the stress cs max relative to the mechanical strength of the gearbox BV. This clamping of the heat engine MT is totally invisible to the driver because the maximum cumulative torque of the prime mover MM and the thermal engine MT here is much greater than the mechanical strength cs max of the gearbox BV.
  • the device DC can use the thermal engine MT and / or the prime mover MM to provide the required torque cr.
  • the vehicle V can operate either in the first thermal mode, or in the second mode Zero Emission Vehicle (or ZEV)), or in the third hybrid mode.
  • the thermal engine MT will provide at most a first maximum average torque c1 max associated with a maximum acyclic torque ca max corresponding to a limiting input torque CIBV inducing a noise of shot of intensity less than the chosen threshold .
  • the clamping of the torque of the thermal engine MT intended not to induce a shot noise greater than the authorized limit, remains totally transparent for the brio of the powertrain or the will to act of the driver because the cumulative torque (d + c2) is in any case constrained by the stress cs max of mechanical strength of the gearbox BV.
  • the invention makes it possible not to need to oversize the filtration of acyclisms at the first coupling means MC1. Therefore, it can allow the use of less complex, less heavy, less expensive and less bulky filter couplings.

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Abstract

Un dispositif (DC) équipe un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique (MT) fournissant à un arbre moteur (AM) un premier couple moyen associé à un couple acyclique, une boîte de vitesses (BV) couplée à un arbre primaire (AP) et supportant un couple d'entrée limite fonction d'un rapport engagé et du couple acyclique et correspondant à un bruit de grenaille de la boîte de vitesses d'intensité inférieure à un seuil prédéfini, et une machine motrice (MM) fournissant un second couple à l'arbre primaire (AP). Ce dispositif (DC) détermine un couple acyclique maximal correspondant au couple d'entrée limite supporté en présence du rapport engagé, puis déduit de ce couple acyclique maximal un premier couple moyen maximal associé, et déclenche, lorsqu'un couple requis est supérieur à ce premier couple moyen maximal, la fourniture par le moteur thermique (MT) d'un premier couple moyen au plus égal au premier couple moyen maximal et par la machine motrice (MM) d'un second couple égal à la différence entre le couple requis et ce premier couple moyen.

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE CONTRÔLE DU COUPLE FOURNI PAR UN MOTEUR THERMIQUE ET UNE MACHINE MOTRICE DE VÉHICULE, EN FONCTION DU COUPLE LIMITE SUPPORTÉ PAR LA BOÎTE DE VITESSES
L'invention concerne les groupes motopropulseurs hybrides qui équipent certains véhicules, et plus précisément le contrôle des couples qui sont fournis par le moteur thermique et la machine motrice de tels groupes motopropulseurs.
Comme le sait l'homme de l'art, la plupart des groupes motopropulseurs comprennent un moteur thermique qui fait l'objet d'acyclismes. Le couple moyen qui est fourni par le moteur thermique sur l'arbre moteur fait donc l'objet temporairement d'importantes fluctuations appelées couple acyclique. Ce couple acyclique étant transmis de l'arbre moteur (qui est entraîné par le moteur thermique) à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, via des moyens de couplage (comme par exemple un embrayage), il induit dans cette boîte de vitesses des interactions entre certains éléments, comme par exemple des engrenages, qui peuvent engendrer soudainement des bruits métalliques, généralement dits de grenaille (ou « rattle noise » en anglais).
Plus le couple moyen fourni par le moteur thermique est élevé, plus le couple acyclique associé est élevé, et donc plus le bruit de grenaille généré par la boîte de vitesses est audible. Par conséquent, lorsque l'intensité du bruit de grenaille dépasse un certain seuil, ce bruit de grenaille peut être perçu par les passagers du véhicule et constituer une gêne voire une crainte de dysfonctionnement potentiellement grave.
On connaît par exemple des documents DE 10 2012 1 12609 A1 , US 201 1 0251764 A1 et WO 2010 143030 A1 des procédés de contrôle d'un groupe motopropulseur de véhicule permettant de diminuer l'intensité des bruits au sein du groupe motopropulseur.
Afin de réduire l'intensité du bruit de grenaille, il a été proposé d'améliorer la filtration du couplage entre l'arbre moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. Hélas, plus le moteur thermique fourni un couple acyclique important, plus il est nécessaire de rajouter de l'inertie sur l'organe de couplage (pour filtrer ce couple acyclique), et donc plus cela augmente la masse et le coût de ce dernier.
Il a également été proposé de filtrer le couple acyclique en augmentant la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée quand l'acyclisme du moteur thermique fait décélérer cet arbre d'entrée, et en diminuant la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée quand l'acyclisme du moteur thermique fait accélérer cet arbre d'entrée. Ce mode de filtration contrôlé par un calculateur permet certes de corriger en partie les fluctuations du couple moyen fourni par le moteur thermique, mais il nécessite le couplage de l'arbre d'entrée à un moteur électrique très puissant et très robuste au sein d'une boucle de contrôle et d'une boucle d'asservissement très rapide (typiquement avec un moteur à quatre cylindres fonctionnant à 3000 tours/minute, le moteur électrique doit corriger l'acyclisme 12000 fois par minute). Cette solution s'avère donc onéreuse et complexe à mettre en œuvre.
L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un procédé, destiné à contrôler un groupe motopropulseur de véhicule, comportant un moteur thermique propre à fournir sur un arbre moteur un premier couple moyen associé à un couple acyclique, une boîte de vitesses couplée à un arbre primaire et supportant un couple d'entrée limite fonction d'un rapport engagé et du couple acyclique et correspondant à un bruit de grenaille de la boîte de vitesses d'intensité inférieure à un seuil prédéfini, une machine motrice propre à fournir un second couple à l'arbre primaire, et des moyens de couplage propres à coupler l'arbre moteur à l'arbre primaire.
Ce procédé de contrôle se caractérise par le fait qu'il comprend une étape dans laquelle :
- on détermine un couple acyclique maximal correspondant au couple d'entrée limite (et donc au seuil d'apparition de bruit de grenaille) qui est supporté par la boîte de vitesses en présence du rapport engagé, puis
- on déduit de ce couple acyclique maximal un premier couple moyen maximal du moteur thermique, fonction du régime en cours du moteur thermique, et
- lorsqu'un couple requis pour le véhicule est supérieur à ce premier couple moyen maximal, on fait fournir au moteur thermique un premier couple moyen au plus égal à ce premier couple moyen maximal déduit et à la machine motrice un second couple égal à la différence entre le couple requis et ce dernier premier couple moyen.
Ainsi, quel que soit le rapport engagé dans la boîte de vitesses et quel que soit le couple requis on est certain que le couple acyclique généré par le moteur thermique induira dans la boîte de vitesses un bruit de grenaille d'une intensité inférieure à l'intensité maximale autorisée pour le rapport engagé considéré.
Le procédé de contrôle selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- lorsque le couple requis pour le véhicule est inférieur au premier couple moyen maximal, on peut utiliser le moteur thermique et/ou la machine motrice pour fournir ce couple requis ;
- on peut déterminer le couple acyclique maximal dans une table qui établit une correspondance entre des couples d'entrée limites, des rapports engagés et des couples acycliques maximaux ;
- on peut déduire le premier couple moyen maximal d'une table qui établit une correspondance entre des couples acycliques maximaux et des premiers couples moyens maximaux.
L'invention propose également un dispositif de contrôle destiné à équiper un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique propre à fournir sur un arbre moteur un premier couple moyen associé à un couple acyclique, une boîte de vitesses couplée à un arbre primaire et supportant un couple d'entrée limite fonction d'un rapport engagé et du couple acyclique et correspondant à un bruit de grenaille de la boîte de vitesses d'intensité inférieure à un seuil prédéfini, une machine motrice propre à fournir un second couple à l'arbre primaire, et des moyens de couplage propres à coupler l'arbre moteur à l'arbre primaire.
Ce dispositif de contrôle se caractérise par le fait qu'il est agencé :
- pour déterminer un couple acyclique maximal correspondant au couple d'entrée limite qui est supporté par la boîte de vitesses en présence du rapport engagé, puis
- pour déduire de ce couple acyclique maximal un premier couple moyen maximal du moteur thermique, fonction du régime en cours du moteur thermique, et
- lorsqu'un couple requis pour le véhicule est supérieur à ce premier couple moyen maximal, pour déclencher la fourniture par le moteur thermique d'un premier couple moyen au plus égal à ce premier couple moyen maximal déduit et par la machine motrice d'un second couple égal à la différence entre le couple requis et ce dernier premier couple moyen.
L'invention propose également un groupe motopropulseur comprenant :
- un moteur thermique propre à fournir sur un arbre moteur un premier couple moyen associé à un couple acyclique,
- une boîte de vitesses couplée à un arbre primaire et supportant un couple d'entrée limite fonction d'un rapport engagé et du couple acyclique et correspondant à un bruit de grenaille de la boîte de vitesses d'intensité inférieure à un seuil prédéfini,
- une machine motrice propre à fournir un second couple à l'arbre primaire,
- des moyens de couplage propres à coupler l'arbre moteur à l'arbre primaire, et
- un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant.
Par exemple, la machine motrice peut être choisie parmi un moteur électrique, une machine hydraulique, une machine pneumatique et un volant d'inertie.
L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un groupe motopropulseur du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de véhicule comportant un exemple de groupe motopropulseur comprenant un calculateur de supervision comportant un dispositif de contrôle selon l'invention,
- la figure 2 illustre schématiquement au sein d'un diagramme un premier exemple de courbe d nb d'évolution du premier couple fourni par le moteur thermique en fonction du régime (ΓΜΤ) de ce dernier en l'absence de bridage, un deuxième exemple de courbe c1 b d'évolution du premier couple fourni par le moteur thermique en fonction du régime (ΓΜΤ) en présence d'un bridage à la valeur maximale d max, un troisième exemple de courbe c4nb d'évolution du couple cumulé fourni par le moteur thermique et la machine motrice en fonction du régime (ΓΜΤ) en l'absence de bridage et sans tenir compte du couple de sortie maximal csmax de la boîte de vitesses, et un quatrième exemple de courbe c4b d'évolution du couple cumulé fourni par le moteur thermique et la machine motrice en fonction du régime (ΓΜΤ) en présence d'un bridage du premier couple à la valeur maximale c1 max et sans tenir compte du couple de sortie maximal csmax de la boîte de vitesses.
L'invention a notamment pour but de proposer un procédé de contrôle, et le dispositif de contrôle DC associé, destinés à permettre le contrôle de la fourniture de couple par un moteur thermique MT et une machine motrice MM d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre ou maritime (ou fluvial) ou encore aéronautique, comprenant un groupe motopropulseur hybride à moteur thermique et machine motrice.
On entend ici par « machine motrice » une machine non-thermique agencée de manière à fournir du couple pour déplacer un véhicule, soit seule soit en complément d'un moteur thermique.
Par ailleurs, on entend ici par « moteur thermique » un moteur consommant du carburant ou des produits chimiques. Par conséquent, dans le domaine aéronautique il pourra notamment s'agir d'un réacteur, d'un turboréacteur ou d'un moteur chimique.
D'autre part, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que la machine motrice MM est de type électrique. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de machine motrice. Ainsi, elle concerne également et notamment les machines (ou moteurs) hydrauliques, les machines (ou moteurs) pneumatiques (ou à air comprimé), et les volants d'inertie.
On a schématiquement représenté sur la figure 1 un véhicule V comprenant un groupe motopropulseur hybride, un calculateur de supervision CS propre à superviser (ou gérer) le fonctionnement d'au moins le groupe motopropulseur hybride, et un dispositif de contrôle DC selon l'invention.
Le groupe motopropulseur hybride comprend notamment un moteur thermique MT, un arbre moteur AM, des (premiers) moyens de couplage MC1 , une boite de vitesses BV, et une machine motrice MM (ici un moteur électrique).
Le moteur thermique MT comprend un vilebrequin (non représenté) qui est solidarisé fixement à l'arbre moteur AM afin d'entraîner ce dernier (AM) en rotation et ainsi lui fournir un premier couple c1 .
La boîte de vitesses BV comprend au moins un arbre d'entrée AE destiné à recevoir le couple fourni par le moteur thermique MT via les premiers moyens de couplage MC1 , et un arbre de sortie destiné à recevoir ce couple via l'arbre d'entrée AE afin de le communiquer à un arbre de transmission AT auquel il est couplé.
Par exemple, et comme illustré non limitativement, l'arbre de transmission AT est chargé d'entraîner en rotation les roues du train avant TV du véhicule V (de préférence via un différentiel avant DV). Mais il pourrait être chargé d'entraîner en rotation les roues du train arrière TR du véhicule V (de préférence via un différentiel arrière).
La boîte de vitesses BV supporte un couple de sortie maximal csmax qui est fonction de son rapport engagé. Ce couple de sortie maximal csmax est souvent appelé la tenue mécanique de la boîte de vitesses BV, laquelle dépend généralement de la tenue mécanique du différentiel DV qui dépend de la démultiplication de la boîte de vitesses BV.
Egalement par exemple, les premiers moyens de couplage MC1 peuvent comprendre un embrayage et des moyens de filtration. Dans ce cas, l'embrayage comprend un volant moteur solidarisé fixement à l'arbre moteur AM et un disque d'embrayage solidarisé fixement à un arbre primaire AP qui est couplé à l'arbre d'entrée AE de la boîte de vitesses BV.
Les moyens de filtration sont ici chargés de filtrer les acyclismes du moteur thermique MT pour les atténuer. Ces moyens de filtration peuvent, par exemple, comprendre des ensembles masse-ressort ou des ensembles masse-contact flottant, ou des moyens de filtration pendulaires, ou encore des moyens de filtration hydraulique.
La machine motrice MM est destinée à fournir un second couple c2 à l'arbre primaire AP. Pour ce faire, elle est couplée à ce dernier (AP) via des seconds moyens de couplage MC2. Ces derniers (MC2) sont chargés de coupler/découpler la machine motrice MM à/de l'arbre primaire AP, sur ordre du calculateur de supervision CS, afin de communiquer le second couple c2 qu'elle produit. Les seconds moyens de couplage MC2 sont par exemple un mécanisme à crabots ou bien un embrayage ou encore un convertisseur de couple hydraulique.
Par exemple, la machine motrice MM produit le second couple c2 grâce à l'énergie qui est stockée dans des premiers moyens de stockage d'énergie (ici électrique, mais en variante sous forme de pression hydraulique, par exemple) MS1 de type basse tension (par exemple d'environ 220 V).
On notera que la boîte de vitesses BV peut être automatisée ou non. Par conséquent, il pourra par exemple s'agir d'une boîte automatique, d'une boîte de vitesses manuelle pilotée ou non, ou d'une boîte de vitesses à double embrayage (ou DCT).
On notera également que dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1 , le groupe motopropulseur comprend également un alterno- démarreur AD chargé, notamment, de lancer le moteur thermique MT afin de lui permettre de démarrer, y compris en présence d'un système de contrôle d'arrêt et de redémarrage automatique (ou « stop and start »). Cet alterno- démarreur AD est alimenté en énergie par des seconds moyens de stockage d'énergie électrique MS2 de type très basse tension (par exemple 12 V, 24 V ou 48V).
Les fonctionnements du moteur thermique MT, de la machine motrice MM, et des seconds moyens de couplage MC2 peuvent être contrôlés par le calculateur de supervision CS. Ce dernier (CS) est par exemple capable de faire fonctionner le véhicule V dans au moins trois modes de roulage différents. Dans un premier mode dit « thermique » seul le moteur thermique MT est utilisé pour déplacer le véhicule (hybride) V. Dans un deuxième mode dit « Zéro Emission Véhicule » (ou ZEV)) seule la machine motrice MM est utilisée pour déplacer le véhicule V. Dans un troisième mode dit « hybride » la machine motrice MM est utilisée en complément du moteur thermique MT pour déplacer le véhicule V, ou inversement le moteur thermique MT est utilisé en complément de la machine motrice MM pour déplacer le véhicule V.
Comme indiqué précédemment, l'invention propose de mettre en œuvre dans le véhicule V un procédé destiné à permettre le contrôle de la fourniture de couple par le moteur thermique MT et la machine motrice MM du véhicule V.
Un tel procédé peut être mis en œuvre par le dispositif de contrôle DC. Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1 , le dispositif de contrôle DC fait partie du calculateur de supervision CS. Mais cela n'est pas obligatoire. Ce dispositif (de contrôle) DC pourrait en effet être un équipement qui est couplé au calculateur de supervision CS, directement ou indirectement. Par conséquent, le dispositif (de contrôle) DC peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software »), ou bien d'une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels.
Le procédé de contrôle, selon l'invention, comprend une étape qui est initiée chaque fois qu'un nouveau rapport est engagé dans la boîte de vitesses BV.
Dans cette étape, on (le dispositif DC) commence par déterminer un couple acyclique maximal camax qui correspond au couple d'entrée limite clBv qui est supporté par la boîte de vitesses BV en présence du rapport engagé.
Ce couple d'entrée limite CIBV est le couple variable que la boîte de vitesses BV peut supporter pour un rapport donné sur son arbre d'entrée AE, en présence d'un couple acyclique caMT généré par le moteur thermique MT, du fait qu'il va induire un bruit (de grenaille) maximal accepté (ou toléré). En d'autres termes, ce couple d'entrée limite CIBV correspond au bruit (de grenaille) maximal qui est accepté (ou toléré) pour le rapport considéré.
Pour réaliser la détermination précitée du couple acyclique maximal camax, on (le dispositif DC) peut, par exemple, utiliser une table qui établit une correspondance entre des couples d'entrée limites, des rapports engagés et des couples acycliques maximaux. Les données numériques définissant cette autre table sont stockées dans des moyens de stockage du dispositif DC, qui peuvent, par exemple, se présenter sous la forme d'une mémoire, éventuellement de type logiciel. Ces données numériques ont été préalablement obtenues en laboratoire (ou salle de tests) pour le groupe motopropulseur du véhicule V considéré, en déterminant pour chaque rapport de la boîte de vitesses BV le couple d'entrée limite CIBV qui va induire un bruit de grenaille d'intensité inférieure à un seuil choisi.
Puis, on (le dispositif DC) déduit du couple acyclique maximal camax déterminé un premier couple moyen maximal c1 max du moteur thermique MT, fonction du régime en cours du moteur thermique.
Il est en effet rappelé que le premier couple moyen d qui est fourni par le moteur thermique MT sur son arbre moteur AM fait l'objet temporairement d'importantes variations que l'on appelle le couple acyclique caMT, ce dernier étant transmis de l'arbre moteur AM à l'arbre d'entrée AE de la boîte de vitesses BV, via les premiers MC1 et seconds MC2 moyens de couplage.
Pour réaliser la déduction précitée du premier couple moyen maximal c1 max, on (le dispositif DC) peut, par exemple, utiliser une autre table qui établit une correspondance entre des premiers couples moyens maximaux et des couples acycliques maximaux. Les données numériques définissant cette table sont stockées dans des moyens de stockage du dispositif DC, qui peuvent, par exemple, se présenter sous la forme d'une mémoire, éventuellement de type logiciel. Ces données numériques ont été préalablement obtenues en laboratoire (ou salle de tests) pour le groupe motopropulseur du véhicule V considéré, en déterminant pour chaque rapport de la boîte de vitesses BV le couple acyclique maximal camax qui va être présent et transmis à l'arbre d'entrée AE, lorsque le moteur thermique MT fournit un premier couple moyen maximal c1 max, compte tenu de la filtration d'acyclisme effectuée dans les premiers moyens de couplage MC1 .
Enfin, lorsqu'un couple cr requis pour le véhicule V est supérieur au premier couple moyen maximal c1 max, on (le dispositif DC) fait fournir au moteur thermique MT un premier couple moyen d qui est au plus égal au premier couple moyen maximal c1 max déduit et à la machine motrice MM un second couple c2 qui est égal à la différence entre le couple requis cr et ce dernier premier couple moyen c1 (soit c2 = cr - c1 ).
Il est important de noter que la machine motrice MM ne génère pratiquement pas d'acyclisme, en particulier sur l'ordre fondamental des acyclismes du moteur thermique MT. Par conséquent, le couple acyclique caMT du moteur thermique MT et le couple acyclique de la machine motrice MM ne se cumulent pas lorsque l'on détermine le couple d'entrée limite clBv que la boîte de vitesses BV peut supporter.
Le dispositif DC peut donc décider de « brider » le premier couple d qui est délivré par le moteur thermique MT pour un rapport donné, afin qu'il ne soit pas associé à un couple acyclique propre à induire un bruit de grenaille d'intensité supérieure à la limite autorisée pour ce rapport donné. Cette situation est illustrée dans l'exemple non limitatif de la figure 2 par la courbe d b. Plus précisément, dans l'exemple de la figure 2 :
- la courbe d nb représente un exemple de courbe d'évolution du premier couple fourni par le moteur thermique MT en fonction du régime rMT de ce dernier (MT), en l'absence de bridage selon l'invention,
- la courbe c1 b représente un exemple de courbe d'évolution du premier couple fourni par le moteur thermique MT en fonction du régime rMT, en présence d'un bridage selon l'invention à la valeur maximale c1 max, - la courbe c4nb représente un exemple de courbe d'évolution du couple cumulé fourni par le moteur thermique MT et la machine motrice MM en fonction du régime rMT, en l'absence de bridage selon l'invention et sans tenir compte du couple de sortie maximal csmax que supporte la boîte de vitesses BV pour un rapport engagé considéré,
- la courbe c4b représente un exemple de courbe d'évolution du couple cumulé fourni par le moteur thermique MT et la machine motrice MM en fonction du régime rMT, en présence d'un bridage du premier couple d selon l'invention à la valeur maximale c1 max et sans tenir compte du couple de sortie maximal csmax que supporte la boîte de vitesses BV pour un rapport engagé considéré.
Le couple requis cr sert à chaque instant à définir la consigne de premier couple d du moteur thermique MT et la consigne de second couple c2 de la machine motrice MM. Il est déterminé par le calculateur de supervision CS en fonction au moins de la volonté d'agir du conducteur du véhicule V. Cette volonté d'agir est par exemple définie au moins par le niveau d'enfoncement de la pédale d'accélérateur du véhicule V et/ou le niveau d'enfoncement de la pédale de frein du véhicule V ou encore par l'activation d'un système de régulation automatique ou d'asservissement de la vitesse du véhicule V. On notera que ce couple requis cr peut être également déterminé en fonction d'au moins une autre information relative au véhicule V (et à son état), comme par exemple la vitesse en cours du véhicule V, l'inclinaison en cours du véhicule V (du fait de la pente de la voie de circulation sur laquelle il se déplace), ou une contrainte d'utilisation de la machine motrice MM (comme par exemple une température limite d'utilisation) et/ou du moteur thermique MT.
On notera que le couple requis cr demeure à chaque instant inférieur ou égal au couple de sortie maximal csmax que supporte la boîte de vitesses BV pour le rapport engagé considéré. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le couple de sortie maximal csmax est égal à environ 320 Nm et le premier couple maximal c1 max est égal à environ 220 Nm. Par conséquent, le couple requis cr doit être inférieur ou égal à environ 320 Nm. Si le couple requis cr à 3000 tr/mn est supérieur à c1 max (par exemple égal à 350 Nm), alors on peut brider le premier couple fourni par le moteur thermique MT à la valeur c1 max (220 Nm) et faire fonctionner en parallèle la machine motrice MM de sorte qu'elle fournisse un second couple c2 égal à la différence entre le couple de sortie maximal csmax (320 Nm) et le premier couple maximal c1 max (220 Nm), soit c2 = csmax - c1 max = 100 Nm. Dans cet exemple non limitatif, on se sert donc du second couple c2 de la machine motrice MM pour compenser le bridage du moteur thermique MT tout en respectant la contrainte csmax relative à la tenue mécanique de la boîte de vitesses BV. Ce bridage du moteur thermique MT est totalement invisible pour le conducteur, car le couple cumulé maximal de la machine motrice MM et du moteur thermique MT est ici largement supérieur à la tenue mécanique csmax de la boîte de vitesses BV.
On notera également que lorsque le couple cr requis pour le véhicule V est inférieur au premier couple moyen maximal c1 max, on (le dispositif DC) peut utiliser le moteur thermique MT et/ou la machine motrice MM pour fournir le couple requis cr. En d'autres termes, le véhicule V peut fonctionner soit dans le premier mode thermique, soit dans le deuxième mode Zéro Emission Véhicule (ou ZEV)), soit encore dans le troisième mode hybride. Par ailleurs, il est préférable de gérer l'utilisation du moteur thermique MT et de la machine motrice MM de sorte qu'ils fonctionnent dans leur zones de rendement optimum respectives. En d'autres termes, l'utilisation de la machine motrice MM ne doit pas nécessairement débuter lorsque l'on arrive au niveau de bridage d max du moteur thermique MT.
Grâce à l'invention, on est certain que quel que soit le rapport engagé dans la boîte de vitesses BV et quel que soit le couple requis cr, le couple acyclique caMT généré par le moteur thermique MT induira dans la boîte de vitesses BV un bruit de grenaille d'une intensité inférieure à l'intensité maximale autorisée pour le rapport engagé considéré. Cela résulte en effet du fait que le moteur thermique MT fournira au plus un premier couple moyen maximal c1 max associé à un couple acyclique maximal camax correspondant à un couple d'entrée limite CIBV induisant un bruit de grenaille d'intensité inférieure au seuil choisi.
Par ailleurs, le bridage du couple du moteur thermique MT, destiné à ne pas induire un bruit de grenaille supérieur à la limite autorisée, reste totalement transparent pour le brio du groupe motopropulseur ou la volonté d'agir du conducteur car le couple cumulé (d + c2) est dans tous les cas bridé par la contrainte csmax de tenue mécanique de la boîte de vitesses BV.
En outre, l'invention permet de ne pas avoir besoin de sur- dimensionner la filtration des acyclismes au niveau des premiers moyens de couplage MC1 . Par conséquent, elle peut permettre l'utilisation de couplages de filtration moins complexes, moins lourds, moins chers et moins encombrants.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur de véhicule (V), comportant un moteur thermique (MT) propre à fournir sur un arbre moteur (AM) un premier couple moyen associé à un couple acyclique, une boîte de vitesses (BV) couplée à un arbre primaire (AP) et supportant un couple d'entrée limite fonction d'un rapport engagé et dudit couple acyclique et correspondant à un bruit de grenaille de la boîte de vitesses d'intensité inférieure à un seuil prédéfini, une machine motrice (MM) propre à fournir un second couple audit arbre primaire (AP), et des moyens de couplage (MC1 ) propres à coupler ledit arbre moteur (AM) audit arbre primaire (AP), caractérisé en ce qu'il comprend une étape dans laquelle on détermine un couple acyclique maximal correspondant audit couple d'entrée limite supporté en présence dudit rapport engagé, puis on déduit de ce couple acyclique maximal un couple moyen maximal dudit moteur thermique (MT), fonction du régime en cours de ce dernier (MT), et, lorsqu'un couple requis pour ledit véhicule (V) est supérieur audit couple moyen maximal, on fait fournir audit moteur thermique (MT) un premier couple moyen au plus égal audit couple moyen maximal déduit et à ladite machine motrice (MM) un second couple égal à la différence entre ledit couple requis et ce dernier premier couple moyen.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lorsque ledit couple requis pour le véhicule (V) est inférieur audit couple moyen maximal, on utilise ledit moteur thermique (MT) et/ou ladite machine motrice (MM) pour fournir ledit couple requis.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on détermine ledit couple acyclique maximal dans une table établissant une correspondance entre des couples d'entrée limites, des rapports engagés et des couples acycliques maximaux.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on déduit ledit couple moyen maximal d'une table établissant une correspondance entre des couples acycliques maximaux et des premiers couples moyens maximaux.
5. Dispositif de contrôle (DC) pour un groupe motopropulseur de véhicule (V), comportant un moteur thermique (MT) propre à fournir sur un arbre moteur (AM) un premier couple moyen associé à un couple acyclique, une boîte de vitesses (BV) couplée à un arbre primaire (AP) et supportant un couple d'entrée limite fonction d'un rapport engagé et dudit couple acyclique et correspondant à un bruit de grenaille de la boîte de vitesses d'intensité inférieure à un seuil prédéfini, une machine motrice (MM) propre à fournir un second couple audit arbre primaire (AP), et des moyens de couplage (MC1 ) propres à coupler ledit arbre moteur (AM) audit arbre primaire (AP), caractérisé en ce qu'il est agencé pour déterminer un couple acyclique maximal correspondant audit couple d'entrée limite supporté en présence dudit rapport engagé, puis pour déduire de ce couple acyclique maximal un couple moyen maximal dudit moteur thermique (MT), fonction du régime en cours de ce dernier (MT), et, lorsqu'un couple requis pour ledit véhicule (V) est supérieur audit couple moyen maximal, pour déclencher la fourniture par ledit moteur thermique (MT) d'un premier couple moyen au plus égal audit couple moyen maximal déduit et par ladite machine motrice (MM) d'un second couple égal à la différence entre ledit couple requis et ce dernier premier couple moyen.
6. Groupe motopropulseur propre à équiper un véhicule (V) et comprenant un moteur thermique (MT) propre à fournir sur un arbre moteur (AM) un premier couple moyen associé à un couple acyclique, une boîte de vitesses (BV) couplée à un arbre primaire (AP) et supportant un couple d'entrée limite fonction d'un rapport engagé et dudit couple acyclique et correspondant à un bruit de grenaille de la boîte de vitesses d'intensité inférieure à un seuil prédéfini, une machine motrice (MM) propre à fournir un second couple audit arbre primaire (AP), et des moyens de couplage (MC1 ) propres à coupler ledit arbre moteur (AM) audit arbre primaire (AP), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de contrôle (DC) selon la revendication 5.
7. Groupe motopropulseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite machine motrice (MM) est choisie dans un groupe comprenant un moteur électrique, une machine hydraulique, une machine pneumatique et un volant d'inertie.
8. Véhicule (V), caractérisé en ce qu'il comprend un groupe motopropulseur selon l'une des revendications 6 et 7.
9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.
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