WO2021043533A1 - Calculateur de controle d'une chaine de traction d'un vehicule hybride - Google Patents

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WO2021043533A1
WO2021043533A1 PCT/EP2020/072335 EP2020072335W WO2021043533A1 WO 2021043533 A1 WO2021043533 A1 WO 2021043533A1 EP 2020072335 W EP2020072335 W EP 2020072335W WO 2021043533 A1 WO2021043533 A1 WO 2021043533A1
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catalyst
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torque
electric machine
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Paul Boucharel
Johannes Hofstetter
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Vitesco Technologies GmbH
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Definitions

  • TITLE Control calculator for a traction chain of a hybrid vehicle Technical field
  • the invention relates to the field of controlling the powertrain of a hybrid vehicle, and in particular to a method of controlling the powertrain of a hybrid vehicle.
  • the aim of the invention is in particular to optimize the distribution of torque between a heat engine and an electrical machine of a vehicle and therefore the energy consumption of said vehicle.
  • a hybrid vehicle comprises a traction chain making it possible to generate the rotation of the wheels of the vehicle and therefore the movement of the vehicle.
  • a traction chain comprises a heat engine, an electric machine, an electric battery and a catalyst.
  • the catalyst is an element of the exhaust system which makes it possible to treat the exhaust gases burnt by the heat engine in order to reduce their harmfulness before they are evacuated into the atmosphere.
  • polluting gases are in particular nitrogen oxides, such as, for example, nitrogen monoxide and nitrogen dioxide.
  • the catalyst includes an electrical heating system to increase its internal temperature to improve exhaust gas pollution control.
  • part of the fuel can be used by the heat engine in order to recharge the battery and thus compensate for this loss of electrical energy, which again presents a drawback.
  • Document EP0570234A1 discloses an operating method for a hybrid car having an electric motor for driving the vehicle and an internal combustion engine for producing energy.
  • a plurality of engine target operating states are provided which are individually represented by functions of an actual vehicle speed and accelerator pedal depressing depth, and ensure lower fuel consumption.
  • an engine throttle valve is slowly opened or closed so as to be adjusted to a throttle opening. target gases so that the selected operating state can be established.
  • the hybrid car can benefit from increased range and improved power performance and exhaust gas characteristics.
  • the present application aims in particular to provide an improved computer and method for controlling a powertrain of a hybrid vehicle comprising at least one heat engine, at least one electric machine, at least one battery and at least one so-called “heated” catalyst, comprising an internal heating system, allowing energy consumption to be minimized.
  • the invention relates to a computer for controlling a traction chain of a hybrid vehicle comprising at least one heat engine, at least one electric machine, at least one battery and at least one so-called "heated" catalyst, comprising an internal heating system, said computer being configured for: a. determining a plurality of values of a power consumption criterion of the power train, said consumption criterion being a function of: i. the distribution of the torque between the at least one heat engine and the at least one electric machine, ii. at least one combustion mode of the heat engine, and iii. the energy consumption due to the use of the catalyst, b. selecting the minimum value of the consumption criterion from among the plurality of determined values, c.
  • the computer being configured to determine the consumption criterion, by executing the following formula:
  • P fuei is the power coming from the fuel consumption, as a function of the current speed, the torque of the heat engine and the combustion mode of the heat engine
  • a (SOC) is the equivalence factor between the electrical energy consumption of the electric machine and the fuel consumption by the heat engine according to the state of charge of the battery
  • P eiec is the electrical operating power of the electrical machine
  • mNOx is the total mass of pollutants emitted since the start of the vehicle's journey, in other words, since the last vehicle start
  • d is the distance traveled by the vehicle since the start path
  • mNox is the flow of polluting exhaust gases or discharged into the atmosphere, and depends on the torque of the heat engine and the combustion mode of the heat engine,
  • V is the speed of the vehicle
  • NO x lim is the maximum emission limit for pollutants
  • P ehc is the electrical power used by the internal heating system of the catalyst
  • dNO x EHC is an estimate of the reduction in pollutant emissions after using the catalyst.
  • the consumption criterion is thus determined by the computer by considering the distribution of the torque between the at least one heat engine and the at least one electric machine, the at least one combustion mode of the heat engine, and the energy consumption due to the use of the catalyst.
  • the consumption criterion takes enough parameters into account to be representative of the behavior of a powertrain of a hybrid vehicle and therefore to accurately represent the energy consumption of this powertrain.
  • the computer is configured to determine the plurality of values of a consumption criterion, select the minimum value and apply the torque setpoint of the heat engine, the torque setpoint of the electric machine, the setpoint of energy consumption by the catalyst and the combustion mode of the heat engine corresponding to the minimum value, on a regular basis, in particular every 10 milliseconds every 1 second.
  • the value of the consumption criterion is regularly updated, and corresponds to the driving and / or to the driver of the vehicle.
  • the invention also relates to a hybrid vehicle, comprising at least one heat engine, at least one electric machine, at least one battery, at least one so-called “heated” catalyst, comprising an internal heating system, and a computer such as presented previously.
  • the computer mounted in the hybrid vehicle thus makes it possible to minimize the consumption of energy, in other words of fuel and of electrical energy, by the hybrid vehicle.
  • the internal heating system of the catalyst is electric, and is therefore powered by the battery.
  • the power supply to the electric heater by the battery is also taken into account in determining the consumption criterion.
  • the invention also relates to a method of controlling a powertrain of a hybrid vehicle comprising at least one heat engine, at least one electric machine, at least one battery and at least one so-called "heated" catalyst, including a internal heating system, said method being implemented by a computer as presented above, is remarkable in that it comprises the steps of: a. determination of a plurality of values of a power consumption criterion of the power train, said consumption criterion being a function of: i. the distribution of the torque between the at least one heat engine and the at least one electric machine, ii. at least one combustion mode of the heat engine, and iii. the energy consumption due to the use of the catalyst, b.
  • the consumption criterion being defined according to the following formula:
  • C consumption P fuel + a (SOC) P elec + b (“) * (“ - NOi TM) + â (SOC) * P ehc + dNOjp * c
  • the method thus makes it possible to minimize the consumption of energy, in other words of fuel and electrical energy of a vehicle, under the constraint of a maximum limit on polluting exhaust gas emissions.
  • the method is executed regularly, for example every 10 milliseconds to every 1 second.
  • FIG. 1 illustrates an example of a power train of a hybrid vehicle according to the invention
  • FIG. 2 illustrates an embodiment of the method for controlling a traction chain of a hybrid vehicle according to the invention.
  • the vehicle comprises a traction chain 1 making it possible to generate the rotation of the wheels R1, R2 of said vehicle.
  • the traction chain 1 comprises a heat engine 20, a fuel tank 10, connected to said heat engine 20 in order to supply it with fuel, an electric machine 40, an electric battery 30, connected to the electric machine 40 in order to supply it with electrical energy, and an exhaust system comprising a catalyst 50.
  • a traction chain 1 comprising a single heat engine 20 and a single electric machine 40, but it goes without saying that the hybrid vehicle could include more than one heat engine 20, or even more than one electric machine 40.
  • the catalyst 50 is an element of the exhaust system which processes the exhaust gases from the heat engine 20 in order to reduce their harmfulness. Indeed, the exhaust gases emitted can be particularly polluting since they consist in particular of nitrogen oxides, and in particular of nitrogen monoxides or dioxides.
  • the catalyst 50 is said to be “heated” because it comprises an internal heating system, for example electric, making it possible to increase the internal temperature of the catalyst 50 in order to improve its performance.
  • the electric internal heating system is supplied by the electric battery of the vehicle.
  • a heat engine 20 of a hybrid vehicle comprises a plurality of combustion modes.
  • a diesel thermal engine has three combustion modes.
  • a combustion cycle for a cylinder of a four-stroke engine includes a gas intake phase, a compression phase, a combustion phase and an exhaust phase.
  • the first combustion mode allows the temperature of the exhaust system. Indeed, the first combustion mode makes it possible to generate exhaust gases the temperature of which is higher than the exhaust gases generated before implementation of the first mode. This additional heat thus allows the temperature of the exhaust system depollution module to rise.
  • the third mode consists of double recirculation of the exhaust gases.
  • the double EGR mode consists of the use of the high pressure EGR mode, described in the previous paragraph, combined with a recirculation of part of the exhaust gases to the air intake of the heat engine 20.
  • this third combustion mode can only be activated when the heat engine 20 is hot enough to prevent the water contained in the recirculated exhaust gases from condensing in the exhaust gas recirculation tubes. Said tubes make it possible in particular to connect the exhaust line and the intake line of the heat engine 20.
  • this third combustion mode makes it possible to improve the efficiency of the heat engine 20. In other words, the heat engine 20 will consume less fuel.
  • the heat engine 20 could just as well be a gasoline engine, and / or could include a different number of combustion modes than those presented in the preceding paragraphs.
  • the vehicle comprises a computer 60 for controlling the powertrain 1, allowing in particular to control the charge level of the battery 30, the electric machine 40 in torque setpoint and the heat engine 20 in fuel injection, via the control of actuators.
  • actuators can for example be the injectors, the air intake valve, the so-called “EGR” valve, being defined as a valve, of the heat engine 20, controlled to allow or not the recirculation of the gas from the engine. exhaust in the tubes, the inverter of the electrical machine 40, or the DC-DC converter of the catalyst 50 making it possible to control the electrical power consumed by the catalyst 50.
  • the computer 60 comprises a processor capable of implementing a set of instructions making it possible to control said elements of the traction chain 1, in particular said actuators, and to collect data from the elements of the traction chain 1 (for example sensors) in a manner known per se.
  • the computer 60 is able to control in particular the distribution of the torque between the heat engine 20 and the electric machine 40, the combustion mode of the heat engine 20 of the vehicle and the energy consumption due to the use of the catalyst 50 and in particular to the use of its internal heating system.
  • the computer 60 is able to determine a plurality of values of a criterion of energy consumption C ⁇ nS o of the traction chain 1, as a function of the distribution of the torque between the heat engine 20 and the electric machine 40, of at least one combustion mode CM of the heat engine 20, and of the energy consumption P e hc due to the use of the catalyst 50.
  • the computer 60 is also able to select the minimum value C min of the consumption criterion C ⁇ nS o among the plurality of determined values and apply: a torque setpoint to the heat engine TQ e n g _cmd corresponding to the minimum value Cmin selected from the consumption criterion C ⁇ nS o, a torque setpoint to the electric machine TQ e iec_cmd, corresponding to the minimum value Cmin selected from the consumption criterion C ⁇ nS o, an energy consumption setpoint P ehc-cmd from the catalyst 50 corresponding to the selected minimum value Cmin of the consumption criterion C ⁇ nS o, the combustion mode CM C md of the heat engine 20 corresponding to the selected minimum value Cmin of the consumption criterion C ⁇ nS o, as will be described below -after.
  • the method comprises a step E1 of determining a plurality of values of a criterion of energy consumption C ⁇ nS o of the power train 1.
  • the consumption criterion C ⁇ nS o is defined according to the following formula: [0043] [Math. 6]
  • P fuei is the power coming from the fuel consumption, as a function of the current speed N, of the torque of the heat engine TQeng and of the combustion mode CM of the heat engine 20,
  • Peiec is the electrical operating power of the electrical machine 40
  • a (SOC) is the equivalence factor between the electrical energy consumption of the electrical machine 40 and the fuel consumption by the heat engine 20 as a function of l SOC state of charge of the battery 30, thus said equivalence factor a (SOC) makes it possible in particular to convert the use of an electric power P e iec by the electric machine 40 into a variation in fuel consumption which will then be necessary to recharge the battery 30, the battery 30 having been partially discharged to supply the electrical machine 40.
  • said equivalence factor a makes it possible to converting the generation of an electric power P e iec by the electric machine 40 into a future reduction in fuel consumption.
  • the electric machine 40 recharges the battery 30. This energy stored in the battery 30 will then be reconverted by the electric machine 40 into mechanical energy and will then allow the heat engine 20 to provide less energy. torque and therefore consume less fuel.
  • V is the vehicle speed
  • ⁇ [Maths. 10] mNOx is the flow rate of polluting exhaust gases or discharged into the atmosphere, and depends on the torque of the TQeng heat engine and the CM combustion mode of the heat engine 20,
  • NO x lim is the maximum pollutant emission limit defined by the vehicle manufacturer.
  • â (SOC) * p ehc represents the estimate of the equivalent fuel consumption making it possible to recharge the battery 30 after use of the electrical energy of the battery 30 by the internal heating system, where: ⁇ P ehc is the electrical power used by the internal heating system of the catalyst 50,
  • • dNO x EHC is an estimate of the reduction in pollutant emissions after use of the catalyst 50, determined from the speed V of the vehicle, the electrical power P ehc used by the internal heating system of the catalyst 50 and a model of efficiency M eff for treating the exhaust gases, said model being determined from the air flow rate to the exhaust D eC h and from the temperature T50 of the catalyst 50 .
  • the efficiency model M eff is a function which calculates an estimate of the efficiency of treatment of the exhaust gases by the catalyst 50.
  • the efficiency model M eff comprises a data table containing l 'exhaust gas treatment efficiency for different exhaust temperature T50 values and different exhaust air flow rates D eC h.
  • the consumption criterion C ⁇ nSo is a function of the following three parameters:
  • the plurality of values of the consumption criterion C ⁇ nSo is determined by varying the values of the distribution of the torque between the torque of the heat engine 20 and the torque of the electric machine 40, the consumption of electric energy due to the use of the catalyst 50 and by varying the type of combustion mode CM of the heat engine 20.
  • the set of torque values of the electric machine 40 can for example comprise fifty values sampled regularly or not between -50 to 50 Nm.
  • the torque of the heat engine 20 will adapt so that the sum of the torque of the motor thermal 20 and the torque of the electric machine 40 is equal to the torque required by the driver.
  • the set of values of the energy consumption used by the catalyst 50 comprises for example sixteen power values sampled with a step of 250 kW, between 0 and 4 kW.
  • the heat engine 20 comprises a plurality of combustion modes as described above and, according to the example described here, the heat engine 20 comprises three combustion modes.
  • the method then comprises a step of selecting E2 the minimum value Cmin of the consumption criterion C ⁇ nS o from among the plurality of determined values of consumption criteria C ⁇ nS o, the minimum value Cmin representing the lowest value of energy, electricity and fuel consumption, determined in the previous step.
  • CM C md corresponding to the combustion mode CM used to determine the selected minimum value Cmin of the consumption criterion C ⁇ nS o.
  • the application step E3 is for example defined over a predefined time interval of 10 milliseconds. Once the application step E3 is completed, the minimum value C min is not kept, in other words, it is erased.
  • the performance of the three steps of the method is repeated regularly, for example every 10 milliseconds to every one second.

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Abstract

L'invention concerne un calculateur (60) de contrôle d'une chaîne de traction (1) d'un véhicule hybride comprenant un moteur thermique (20), une machine électrique (40), une batterie (30) et un catalyseur (50) dit « chauffé », comprenant un système de chauffage interne, ledit calculateur (50) étant configuré pour déterminer une pluralité de valeurs d'un critère de consommation énergétique de la chaine de traction (1) en fonction de la répartition du couple entre l'au moins un moteur thermique (20) et l'au moins une machine électrique (40), du au moins un mode de combustion du moteur thermique (20) et de la consommation d'énergie due à l'utilisation du catalyseur (50), sélectionner la valeur minimale du critère de consommation, appliquer la consigne de couple du moteur thermique, de la machine électrique, la consigne de consommation d'énergie par le catalyseur (50) et le mode de combustion du moteur thermique (20) correspondant à la valeur sélectionnée du critère de consommation.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Calculateur de contrôle d’une chaîne de traction d’un véhicule hybride Domaine technique
[0001] L’invention se rapporte au domaine du contrôle de la chaîne de traction d’un véhicule hybride, et notamment à un procédé de contrôle de la chaîne de traction d’un véhicule hybride. L’invention a notamment pour but d’optimiser la répartition de couple entre un moteur thermique et une machine électrique d’un véhicule et donc la consommation en énergie dudit véhicule.
Etat de la technique antérieure
[0002] De manière connue, un véhicule hybride comprend une chaîne de traction permettant de générer la rotation des roues du véhicule et donc le déplacement du véhicule. Dans une solution connue, une telle chaîne de traction comprend un moteur thermique, une machine électrique, une batterie électrique et un catalyseur.
[0003] Le catalyseur est un élément du système d’échappement qui permet de traiter les gaz d’échappement brûlés par le moteur thermique afin de réduire leur nocivité préalablement à leur évacuation dans l’atmosphère. De tels gaz polluants sont notamment les oxydes d’azote, comme par exemple le monoxyde et le dioxyde d’azote. Dans une solution existante, le catalyseur comprend un système électrique de chauffage permettant d’augmenter sa température interne pour améliorer la dépollution des gaz d’échappement.
[0004] Afin d’optimiser le contrôle de la chaîne de traction et de minimiser ainsi l’émission de gaz d’échappement polluants, il est connu d’optimiser d’une part la répartition de couple entre le moteur thermique et la machine électrique et d’autre part la consommation du catalyseur en énergie.
[0005] Il peut s’avérer en effet qu’une partie de l’énergie électrique fournie par la batterie soit consommée inutilement par le système électrique de chauffage du catalyseur, ce qui présente un inconvénient.
[0006] Dans ce cas, une partie du carburant peut être utilisée par le moteur thermique afin de recharger la batterie et compenser ainsi cette perte d’énergie électrique, ce qui présente là encore un inconvénient.
[0007] Il existe donc le besoin d’une solution optimisée de contrôle de la chaîne de traction d’un véhicule hybride. [0008] On connaît avec le document EP0570234A1 un procédé de fonctionnement pour une voiture hybride possédant un moteur électrique pour entraîner le véhicule et un moteur à combustion interne pour la production d'énergie. Une pluralité d'états de fonctionnement cibles de moteur sont fournis qui sont représentés individuellement par des fonctions d'une vitesse réelle du véhicule et d'une profondeur d'enfoncement de pédale d'accélérateur, et garantissent une consommation de carburant moindre. Lorsque l'un des états de fonctionnement qui est compatible avec la vitesse réelle du véhicule et la profondeur d'enfoncement détectées périodiquement est sélectionné, alors un papillon des gaz du moteur est lentement ouvert ou fermé de manière à être ajusté à une ouverture de papillon des gaz cible de telle sorte que le l'état de fonctionnement sélectionné peut être établi. Ainsi, la voiture hybride peut bénéficier d'une autonomie accrue et de performances de puissance et de caractéristiques de gaz d'échappement améliorées.
[0009] La présente demande vise notamment à proposer un calculateur et un procédé améliorés de contrôle d’une chaîne de traction d’un véhicule hybride comprenant au moins un moteur thermique, au moins une machine électrique, au moins une batterie et au moins un catalyseur dit « chauffé », comprenant un système de chauffage interne, permettant de minimiser la consommation d’énergie.
Exposé de l’invention
[0010] L’invention concerne un calculateur de contrôle d’une chaîne de traction d’un véhicule hybride comprenant au moins un moteur thermique, au moins une machine électrique, au moins une batterie et au moins un catalyseur dit « chauffé », comprenant un système de chauffage interne, ledit calculateur étant configuré pour : a. déterminer une pluralité de valeurs d’un critère de consommation énergétique de la chaîne de traction, ledit critère de consommation étant fonction de : i. la répartition du couple entre l’au moins un moteur thermique et l’au moins une machine électrique, ii. au moins un mode de combustion du moteur thermique, et iii. la consommation d’énergie due à l’utilisation du catalyseur, b. sélectionner la valeur minimale du critère de consommation parmi la pluralité de valeurs déterminées, c. appliquer, sur un intervalle de temps prédéfini, la consigne de couple du moteur thermique, la consigne de couple de la machine électrique, la consigne de consommation d’énergie par le catalyseur et le mode de combustion du moteur thermique correspondant à la valeur minimale sélectionnée du critère de consommation, le calculateur étant configuré pour déterminer le critère de consommation, en exécutant la formule suivante :
[Math. 1]
Figure imgf000005_0001
où :
Pfuei est la puissance provenant de la consommation de carburant, en fonction du régime courant, du couple du moteur thermique et du mode de combustion du moteur thermique, a(SOC) est le facteur d’équivalence entre la consommation d’énergie électrique de la machine électrique et la consommation de carburant par le moteur thermique en fonction de l’état de charge de la batterie,
Peiec est la puissance électrique de fonctionnement de la machine électrique, mNOx est la masse totale de polluants émis depuis le début du trajet du véhicule, autrement dit, depuis le dernier démarrage du véhicule, d est la distance parcourue par le véhicule depuis le début de trajet,
[Math. 2] b
Figure imgf000005_0002
est le facteur de pénalité d’émissions de gaz d’échappement polluants,
[Math. 3] mNox est le débit de gaz d’échappement polluants ou rejetés dans l’atmosphère, et dépend du couple du moteur thermique et du mode de combustion du moteur thermique,
V est la vitesse du véhicule,
NOx limest la limite maximale d’émission de polluants,
[Math. 4] â(SOC) est le facteur d’équivalence entre la consommation d’énergie électrique par le système de chauffage interne du catalyseur et la consommation de carburant par le moteur thermique en fonction de l’état de charge de la batterie,
Pehc est la puissance électrique utilisée par le système de chauffage interne du catalyseur, dNOx EHC est une estimation de la réduction d’émissions de polluants après utilisation du catalyseur. [0011] Le calculateur permet ainsi de minimiser la consommation d’énergie, autrement dit en carburant et en énergie électrique, d’un véhicule hybride sous contrainte d’une limite maximale d’émissions de gaz d’échappement polluant.
[0012] Le critère de consommation est ainsi déterminé par le calculateur en considérant la répartition du couple entre l’au moins un moteur thermique et l’au moins une machine électrique, l’au moins un mode de combustion du moteur thermique, et la consommation d’énergie due à l’utilisation du catalyseur. Le critère de consommation prend suffisamment de paramètres en compte pour être représentatif du comportement d’une chaîne de traction d’un véhicule hybride et donc pour représenter fidèlement la consommation en énergie de cette chaîne de traction.
[0013] De préférence encore, le calculateur est configuré pour déterminer la pluralité de valeurs d’un critère de consommation, sélectionner la valeur minimale et appliquer la consigne de couple du moteur thermique, la consigne de couple de la machine électrique, la consigne de consommation d’énergie par le catalyseur et le mode de combustion du moteur thermique correspondant à la valeur minimale, de manière régulière, notamment toutes les 10 millisecondes à toutes les 1 secondes.
[0014] Ainsi, la valeur du critère de consommation est régulièrement mise à jour, et correspond à la conduite et/ou au conducteur du véhicule.
[0015] L’invention concerne également un véhicule hybride, comprenant au moins un moteur thermique, au moins une machine électrique, au moins une batterie au moins un catalyseur dit « chauffé », comprenant un système de chauffage interne, et un calculateur tel que présenté précédemment.
[0016] Le calculateur monté dans le véhicule hybride, permet ainsi de minimiser la consommation d’énergie, autrement dit en carburant et en énergie électrique, par le véhicule hybride.
[0017] De manière avantageuse, le système de chauffage interne du catalyseur est électrique, et est donc alimenté par la batterie.
[0018] L’alimentation du chauffage électrique par la batterie est également prise en compte dans la détermination du critère de consommation.
[0019] L’invention concerne également un procédé de contrôle d’une chaîne de traction d’un véhicule hybride comprenant au moins un moteur thermique, au moins une machine électrique, au moins une batterie et au moins un catalyseur dit « chauffé », comprenant un système de chauffage interne, ledit procédé étant mis en œuvre par un calculateur tel que présenté précédemment, est remarquable en ce qu’il comprend les étapes de : a. détermination d’une pluralité de valeurs d’un critère de consommation énergétique de la chaîne de traction, ledit critère de consommation étant fonction de : i. la répartition du couple entre l’au moins un moteur thermique et l’au moins une machine électrique, ii. au moins un mode de combustion du moteur thermique, et iii. la consommation d’énergie due à l’utilisation du catalyseur, b. sélection de la valeur minimale du critère de consommation parmi la pluralité de valeurs déterminées, c. application, sur un intervalle de temps prédéfini, de la consigne de couple du moteur thermique, de la consigne de couple de la machine électrique, de la consigne de consommation d’énergie par le catalyseur et du mode de combustion du moteur thermique correspondant à la valeur minimale sélectionnée du critère de consommation, lors de l’exécution du procédé, le critère de consommation étant défini selon la formule suivante :
[Math. 5]
C conso = P fuel + a(SOC)Pelec + b (“) * ( “ - NOi™) + â(SOC) * Pehc + dNOjp*c
P (ri v
[0020] Le procédé permet ainsi de minimiser la consommation d’énergie, autrement dit en carburant et en énergie électrique d’un véhicule, sous contrainte d’une limite maximale d’émissions de gaz d’échappement polluant.
[0021] De manière préférée, le procédé est exécuté de manière régulière, par exemple toutes les 10 millisecondes à toutes les 1 secondes.
Description des dessins
[0022] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : [Fig. 1] : la figure 1 illustre un exemple de chaîne de traction d’un véhicule hybride selon l’invention, [Fig. 2] : la figure 2 illustre un mode de réalisation du procédé de contrôle d’une chaîne de traction d’un véhicule hybride selon l’invention.
Description des modes de réalisation
[0023] En référence à la figure 1, il va être présenté une forme de réalisation du véhicule hybride selon l’invention. Le véhicule comprend une chaîne de traction 1 permettant de générer la rotation des roues R1 , R2 dudit véhicule.
[0024] Dans cet exemple, la chaîne de traction 1 comprend un moteur thermique 20, un réservoir 10 de carburant, relié audit moteur thermique 20 afin de l’alimenter en carburant, une machine électrique 40, une batterie 30 électrique, reliée à la machine électrique 40 afin de l’alimenter en énergie électrique, et un système d’échappement comprenant un catalyseur 50. Dans cet exemple, afin de simplifier la description, il est représenté un exemple non limitatif d’une chaîne de traction 1 comprenant un unique moteur thermique 20 et une unique machine électrique 40 mais il va de soi que le véhicule hybride pourrait comprendre plus d’un moteur thermique 20, voire plus d’une machine électrique 40.
[0025] Le catalyseur 50 est un élément du système d’échappement qui réalise le traitement des gaz d’échappement du moteur thermique 20 afin d’en réduire la nocivité. En effet, les gaz d’échappement émis peuvent s’avérer particulièrement polluants puisqu’ils sont notamment constitués d’oxydes d’azote, et notamment de monoxydes ou de dioxydes d’azote.
[0026] Le catalyseur 50 est dit « chauffé » car il comprend un système de chauffage interne, par exemple électrique, permettant d’augmenter la température interne du catalyseur 50 pour en améliorer les performances. Le système électrique de chauffage interne est alimenté par la batterie 30 électrique du véhicule.
[0027] Un moteur thermique 20 de véhicule hybride comprend une pluralité de modes de combustion. Par exemple, un moteur thermique 20 Diesel présente trois modes de combustion.
[0028] Pour rappel, un cycle de combustion pour un cylindre d’un moteur quatre temps comprend une phase d’admission des gaz, une phase de compression, une phase de combustion et une phase d’échappement.
[0029] Le premier mode de combustion permet la mise en température du système d’échappement. En effet, le premier mode de combustion permet de générer des gaz d’échappement dont la température est supérieure aux gaz d’échappement générés avant mise en œuvre du premier mode. Cette chaleur additionnelle permet ainsi une montée en température du module de dépollution du système d’échappement.
[0030] Lors du deuxième mode, dit « mode EGR haute pression », pour « Exhaust Gas Recirculation » en langue anglaise, une partie des gaz d’échappement brûlés générés lors de la phase de combustion n’est pas évacuée via le système d’échappement, mais est redirigée dans l’au moins un cylindre lors de la phase d’admission suivante.
[0031] Le troisième mode, dit « mode double EGR », consiste en une double recirculation des gaz d’échappement. En effet, le mode double EGR consiste en l’utilisation du mode EGR haute pression, décrit au paragraphe précédent, combiné à une recirculation d’une partie des gaz d’échappement vers l’admission d’air du moteur thermique 20. Notons que ce troisième mode de combustion ne peut être activé que lorsque le moteur thermique 20 est suffisamment chaud pour éviter que l’eau, contenue dans les gaz d’échappement recirculés, ne condense dans les tubes de recirculation des gaz d’échappement. Lesdits tubes permettent notamment de connecter la ligne d’échappement et la ligne d’admission du moteur thermique 20. De plus, ce troisième mode de combustion permet d’améliorer l’efficacité du moteur thermique 20. Autrement dit, le moteur thermique 20 consommera moins de carburant.
[0032] Il va de soi que le moteur thermique 20 pourrait tout aussi bien être un moteur à essence, et/ou pourrait comprendre un nombre différent de modes de combustion que ceux présentés dans les paragraphes précédents.
[0033] Afin d’optimiser la consommation énergétique de la chaîne de traction 1 , autrement dit afin de réduire la consommation d’énergie du véhicule, notamment en carburant, le véhicule comprend un calculateur 60 de contrôle de la chaîne de traction 1, permettant notamment de contrôler le niveau de charge de la batterie 30, la machine électrique 40 en consigne de couple et le moteur thermique 20 en injection de carburant, via le contrôle d’actuateurs. De tels actuateurs peuvent par exemple être les injecteurs, la vanne d’admission d’air, la vanne dite « d’EGR », étant définie comme une vanne, du moteur thermique 20, pilotée pour permettre ou non la recirculation des gaz d’échappement dans les tubes, l’onduleur de la machine électrique 40, ou encore le convertisseur de courant continu-continu du catalyseur 50 permettant de contrôler la puissance électrique consommée par le catalyseur 50.
[0034] Pour cela, le calculateur 60 comprend un processeur apte à mettre en œuvre un ensemble d’instructions permettant de contrôler lesdits éléments de la chaîne de traction 1 , notamment lesdits actuateurs, et de collecter des données des éléments de la chaîne de traction 1 (par exemple de capteurs) de manière connue en soi.
[0035] Afin d’optimiser le contrôle de la chaîne de traction 1, le calculateur 60 est apte à commander notamment la répartition du couple entre le moteur thermique 20 et la machine électrique 40, le mode de combustion du moteur thermique 20 du véhicule et la consommation d’énergie due à l’utilisation du catalyseur 50 et notamment à l’utilisation de son système de chauffage interne.
[0036] A cette fin, le calculateur 60 est apte à déterminer une pluralité de valeurs d’un critère de consommation C¥nSo énergétique de la chaîne de traction 1, en fonction de la répartition du couple entre le moteur thermique 20 et la machine électrique 40, de l’au moins un mode de combustion CM du moteur thermique 20, et de la consommation d’énergie Pehc due à l’utilisation du catalyseur 50.
[0037] Le calculateur 60 est également apte à sélectionner la valeur minimale Cmin du critère de consommation C¥nSo parmi la pluralité de valeurs déterminées et appliquer : une consigne de couple au moteur thermique TQeng_cmd correspondant à la valeur minimale Cmin sélectionnée du critère de consommation C¥nSo, une consigne de couple au machine électrique TQeiec_cmd, correspondant à la valeur minimale Cmin sélectionnée du critère de consommation C¥nSo, une consigne de consommation d’énergie Pehc-cmd du catalyseur 50 correspondant à la valeur minimale Cmin sélectionnée du critère de consommation C¥nSo, le mode de combustion CMCmd du moteur thermique 20 correspondant à la valeur minimale Cmin sélectionnée du critère de consommation C¥nSo, comme cela sera décrit ci-après.
[0038] PROCEDE
[0039] Un mode de réalisation préféré du procédé de contrôle d’une chaîne de traction 1 d’un véhicule hybride, tel que présentée précédemment, va maintenant être décrit en référence à la figure 2.
[0040] Etape de détermination E1
[0041] Tout d’abord, le procédé comprend une étape E1 de détermination d’une pluralité de valeurs d’un critère de consommation C¥nSo énergétique de la chaîne de traction 1.
[0042] Plus précisément, en référence à la figure 2, le critère de consommation C¥nSo est défini selon la formule suivante : [0043] [Math. 6]
Figure imgf000011_0001
[0044] L’ensemble [Math. 7] (P fuel + ot(SOC)Peiec) représente la consommation équivalente de carburant, où :
• Pfuei est la puissance provenant de la consommation de carburant, en fonction du régime courant N, du couple du moteur thermique TQeng et du mode de combustion CM du moteur thermique 20,
• Peiec est la puissance électrique de fonctionnement de la machine électrique 40, a(SOC) est le facteur d’équivalence entre la consommation d’énergie électrique de la machine électrique 40 et la consommation de carburant par le moteur thermique 20 en fonction de l’état de charge SOC de la batterie 30, ainsi ledit facteur d’équivalence a(SOC) permet notamment de convertir l’utilisation d’une puissance électrique Peiec par la machine électrique 40 en une variation de consommation de carburant qui sera ensuite nécessaire pour recharger la batterie 30, la batterie 30 ayant été partiellement déchargée pour alimenter la machine électrique 40. Notamment, lorsque la machine électrique 40 fonctionne en génératrice et produit de l’énergie électrique, ledit facteur d’équivalence a(SOC) permet de convertir la génération d’une puissance électrique Peiec par la machine électrique 40 en une réduction future de consommation de carburant. En effet, en générant une puissance électrique Peiec, la machine électrique 40 recharge la batterie 30. Cette énergie stockée dans la batterie 30 sera ensuite reconvertie par la machine électrique 40 en énergie mécanique et permettra alors au moteur thermique 20 de fournir moins de couple et donc de consommer moins de carburant. [0045] L’ensemble
[Math. 8]
(p ( fmNOox\) (^ mNOQx _ NQ hmj représente l’impact des émissions de gaz d’échappements polluants sur le critère de consommation C conso , où : [Math. 9] • mNOx est la masse totale de polluants émis depuis le début du trajet du véhicule, autrement dit, depuis le dernier démarrage du véhicule,
• d est la distance parcourue par le véhicule depuis le début de trajet,
• V est la vitesse du véhicule, · [Maths. 10] mNOx est le débit des gaz d’échappement polluants ou rejetés dans l’atmosphère, et dépend du couple du moteur thermique TQeng et du mode de combustion CM du moteur thermique 20,
• NOx lim est la limite maximale d’émission de polluants, définie par le constructeur du véhicule.
[0046] Enfin, l’ensemble [Math. 11]
(â(SOC) * pehc + b (ml^0x)
Figure imgf000012_0001
représente l’impact de l’utilisation du catalyseur 50 sur la consommation énergétique et les émissions de gaz polluants. [0047] L’ensemble
[Math. 12] â(SOC) * pehc représente l’estimation de la consommation équivalente de carburant permettant de recharger la batterie 30 après utilisation de l’énergie électrique de la batterie 30 par le système de chauffage interne, où : · Pehc est la puissance électrique utilisée par le système de chauffage interne du catalyseur 50,
• [Math. 13] â(soc) est le facteur d’équivalence entre la consommation d’énergie électrique par le système de chauffage interne du catalyseur 50 et la consommation de carburant par le moteur thermique 20 en fonction de l’état de charge SOC de la batterie 30, ainsi ledit facteur d’équivalence.
[Math. 14] â(soc) permet notamment de convertir l’utilisation de puissance électrique Pehc pour le système de chauffage interne du catalyseur 50, en une variation de consommation de carburant qui sera ensuite nécessaire pour recharger la batterie 30, la batterie 30 ayant été partiellement déchargée pour alimenter le système de chauffage.
[0048] De plus, l’ensemble
[Math. 15] représente une estimation de la réduction d’émission de polluant après
Figure imgf000013_0001
utilisation pour le chauffage catalytique où :
[Math. 16] b est le facteur de pénalité d’émissions de polluants,
Figure imgf000013_0002
• dNOx EHC est une estimation de la réduction d’émissions de polluants après utilisation du catalyseur 50, déterminée à partir de la vitesse V du véhicule, de la puissance électrique Pehc utilisée par le système de chauffage interne du catalyseur 50 et d’un modèle d’efficacité Meff de traitement des gaz d’échappement, ledit modèle étant déterminé à partir du débit d’air à l’échappement DeCh et de la température T50 du catalyseur 50. [0049] Le modèle d’efficacité Meff est une fonction qui calcule une estimation de l’efficacité de traitement des gaz d’échappement par le catalyseur 50. Par exemple, le modèle d’efficacité Meff comprend une table de données contenant l’efficacité de traitement des gaz d’échappement pour différentes valeurs de température T50 à l’échappement et différents débits d’air à l’échappement DeCh. [0050] Ainsi, le critère de consommation C¥nSo est fonction des trois paramètres suivants :
- la répartition du couple entre le moteur thermique 20 et l’au moins une machine électrique 40,
- le mode de combustion CM du moteur thermique 20, et
- la consommation d’énergie due à l’utilisation du catalyseur 50. [0051] La pluralité de valeurs du critère de consommation C¥nSo est déterminée en faisant varier les valeurs de la répartition du couple entre le couple du moteur thermique 20 et le couple de la machine électrique 40, de la consommation d’énergie électrique due à l’utilisation du catalyseur 50 et en faisant varier le type de mode de combustion CM du moteur thermique 20. [0052] L’ensemble de valeurs du couple de la machine électrique 40 peut par exemple comprendre cinquante valeurs échantillonnées régulièrement ou non entre -50 à 50 Nm. Le couple du moteur thermique 20 s’adaptera de sorte que la somme du couple du moteur thermique 20 et du couple de la machine électrique 40 soit égale au couple requis par le conducteur. L’ensemble de valeurs de la consommation d’énergie utilisée par le catalyseur 50 comprend par exemple seize valeurs de puissances échantillonnées avec un pas de 250 kW, entre 0 et 4 kW. Le moteur thermique 20 comprend une pluralité de modes de combustion tels que décrits précédemment et, selon l’exemple décrit ici, le moteur thermique 20 comprend trois modes de combustion.
[0053] Ainsi, selon cet exemple, l’ensemble de combinaisons possibles entre la valeur de répartition de couple, le mode de combustion CM du moteur thermique 20 et la valeur de la consommation d’énergie due à l’utilisation du catalyseur 50, comprend 50*16*3 = 2400 valeurs.
[0054] Etape de sélection E2
[0055] Le procédé comprend ensuite une étape de sélection E2 de la valeur minimale Cmin du critère de consommation C¥nSo parmi la pluralité de valeurs de critères de consommation C¥nSo déterminées, la valeur minimale Cmin représentant la plus faible valeur de consommation énergétique, électrique et en carburant, déterminée lors de l’étape précédente.
[0056] Etape d’application E3
[0057] Enfin, dans une étape d’application E3, le calculateur 60 applique, sur un intervalle de temps prédéfini :
- au moteur thermique 20, une consigne de couple dite « du moteur thermique » TQeng_cmd correspondant à la valeur de couple du moteur thermique TQeng utilisée pour déterminer la valeur minimale Cmin sélectionnée du critère de consommation C¥nSo,
- à la machine électrique 40, une consigne de couple de la machine électrique TQeiec_cmd correspondant à la valeur de couple la machine électrique TQelec utilisée pour déterminer la valeur minimale Cmin sélectionnée du critère de consommation C¥nSo,
- au catalyseur 50, une consigne de consommation d’énergie Pehc-cmd correspondant à la valeur de consommation d’énergie Pehc utilisée pour déterminer la valeur minimale Cmin sélectionnée du critère de consommation C¥nSo, et
- au moteur thermique 20, un mode de combustion CMCmd correspondant au mode de combustion CM utilisé pour déterminer la valeur minimale Cmin sélectionnée du critère de consommation C¥nSo.
[0058] L’étape d’application E3 est par exemple définie sur un intervalle de temps prédéfini de 10 millisecondes. [0059] Une fois l’étape d’application E3 terminée, la valeur minimale Cmin n’est pas conservée, autrement dit, elle est effacée.
[0060] De plus, la réalisation des trois étapes du procédé est réitérée régulièrement, par exemple toutes les 10 millisecondes à toutes les une seconde.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Calculateur (60) de contrôle d’une chaîne de traction (1) d’un véhicule hybride comprenant au moins un moteur thermique (20), au moins une machine électrique (40), au moins une batterie (30) et au moins un catalyseur (50) dit « chauffé », comprenant un système de chauffage interne, ledit calculateur (50) étant configuré pour : a) déterminer une pluralité de valeurs d’un critère de consommation (C¥nSo) énergétique de la chaîne de traction (1), ledit critère de consommation (C¥nSo) étant fonction de : i) la répartition du couple entre l’au moins un moteur thermique (20) et l’au moins une machine électrique (40), ii) au moins un mode de combustion du moteur thermique (20), et iii) la consommation d’énergie due à l’utilisation du catalyseur (50), b) sélectionner la valeur minimale (Cmin) du critère de consommation (C¥nSo) parmi la pluralité de valeurs déterminées, c) appliquer, sur un intervalle de temps prédéfini, la consigne de couple du moteur thermique (TQeng_Cmd), la consigne de couple de la machine électrique (TQeiec-cmd), la consigne de consommation d’énergie (Pehc-cmd) par le catalyseur (50) et le mode de combustion (CMc d) du moteur thermique (20) correspondant à la valeur minimale (Cmin) sélectionnée du critère de consommation (C¥nSo), le critère de consommation (C¥nSo) étant déterminé en exécutant la formule suivante :
[Math. 17]
Cconso
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0002
où Pfuei est la puissance provenant de la consommation de carburant, en fonction du régime courant (N), du couple du moteur thermique (TQeng) et du mode de combustion (CM) du moteur thermique (20), a(SOC) est le facteur d’équivalence entre la consommation d’énergie électrique de la machine électrique (40) et la consommation de carburant par le moteur thermique (20) en fonction de l’état de charge (SOC) de la batterie (30), Peiec est la puissance électrique de fonctionnement de la machine électrique (40), mNOx est la masse totale de polluants émis depuis le début du trajet du véhicule, autrement dit, depuis le dernier démarrage du véhicule, d est la distance parcourue par le véhicule depuis le début de trajet, [Math. 18]
Figure imgf000017_0001
est le facteur de pénalité d’émissions de gaz d’échappement polluants,
[Math. 19] mNOx est le débit des gaz d’échappement polluants ou rejetés dans l’atmosphère, et dépend du couple du moteur thermique (TQeng) et du mode de combustion (CM) du moteur thermique (20), V est la vitesse du véhicule, NOxIim est la limite maximale d’émission de polluants,
[Math. 20] â(SOC) est le facteur d’équivalence entre la consommation d’énergie électrique par le système de chauffage interne du catalyseur (50) et la consommation de carburant par le moteur thermique (20) en fonction de l’état de charge (SOC) de la batterie (30), Pehc est la puissance électrique utilisée par le système de chauffage interne du catalyseur (50), dNOx EHC est une estimation de la réduction d’émissions de polluants après utilisation du catalyseur (50).
[Revendication 2] Calculateur (60), selon la revendication 1, étant configuré pour déterminer la pluralité de valeurs d’un critère de consommation (C¥nSo), sélectionner la valeur minimale (Cmin) et appliquer la consigne de couple du moteur thermique (TQeng_Cmd), la consigne de couple de la machine électrique (TQeiec_cmd), la consigne de consommation d’énergie (Pehc_cmd) par le catalyseur (50) et le mode de combustion (CMc d) du moteur thermique (20) correspondant à la valeur minimale (Cmin), de manière régulière, notamment toutes les 10 millisecondes à toutes les 1 secondes.
[Revendication 3] Véhicule hybride, comprenant au moins un moteur thermique (20), au moins une machine électrique (40), au moins une batterie (30) au moins un catalyseur (50) dit « chauffé », comprenant un système de chauffage interne, et un calculateur (60) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2.
[Revendication 4] Véhicule selon la revendication précédente, dans lequel système de chauffage interne du catalyseur (50) est électrique. [Revendication 5] Procédé de contrôle d’une chaîne de traction (1) d’un véhicule hybride comprenant au moins un moteur thermique (20), au moins une machine électrique (40), au moins une batterie (30) et au moins un catalyseur (50) dit « chauffé », comprenant un système de chauffage interne, ledit procédé étant mis en œuvre par un calculateur (60) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, est caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de : a) détermination (E1) d’une pluralité de valeurs d’un critère de consommation (C¥nSo) énergétique de la chaîne de traction (1), ledit critère de consommation (C¥nSo) étant fonction de : i) la répartition du couple entre l’au moins un moteur thermique (20) et l’au moins une machine électrique (40), ii) au moins un mode de combustion du moteur thermique (20), et iii) la consommation d’énergie due à l’utilisation du catalyseur (50), b) sélection (E2) de la valeur minimale (Cmin) du critère de consommation (C¥nSo) parmi la pluralité de valeurs déterminées, c) application (E3), sur un intervalle de temps prédéfini, de la consigne de couple du moteur thermique (TQeng_Cmd), de la consigne de couple de la machine électrique (T Qeiec_cmd) , de la consigne de consommation d’énergie (Pehc_cmd) par le catalyseur (50) et du mode de combustion (CMc d) du moteur thermique (20) correspondant à la valeur minimale (Cmin) sélectionnée du critère de consommation (C¥nSo), dans lequel le critère de consommation (C¥nSo) est défini selon la formule suivante :
[Math. 21]
Cconso = Pfuel
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0002
où Pfuei est la puissance provenant de la consommation de carburant, en fonction du régime courant (N), du couple du moteur thermique (TQeng) et du mode de combustion (CM) du moteur thermique (20), a(SOC) est le facteur d’équivalence entre la consommation d’énergie électrique de la machine électrique (40) et la consommation de carburant par le moteur thermique (20) en fonction de l’état de charge (SOC) de la batterie (30), Peiec est la puissance électrique de fonctionnement de la machine électrique (40), mNOx est la masse totale de polluants émis depuis le début du trajet du véhicule, autrement dit, depuis le dernier démarrage du véhicule, d est la distance parcourue par le véhicule depuis le début de trajet,
[Math. 22] P (=7=) est le facteur de pénalité d’émissions de gaz d’échappement polluants,
[Math. 23] mNOx est le débit des gaz d’échappement polluants ou rejetés dans l’atmosphère, et dépend du couple du moteur thermique (TQeng) et du mode de combustion (CM) du moteur thermique (20), V est la vitesse du véhicule, NOx lim est la limite maximale d’émission de polluants,
[Math. 24] â(SOC) est le facteur d’équivalence entre la consommation d’énergie électrique par le système de chauffage interne du catalyseur (50) et la consommation de carburant par le moteur thermique (20) en fonction de l’état de charge (SOC) de la batterie (30), Pehc est la puissance électrique utilisée par le système de chauffage interne du catalyseur (50), dNOx EHC est une estimation de la réduction d’émissions de polluants après utilisation du catalyseur (50).
[Revendication 6] Procédé selon la revendication 5, étant exécuté de manière régulière, toutes les 10 millisecondes à toutes les 1 secondes.
[Revendication 7] Procédé, selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel l’étape d’application (E3) de la consigne de couple du moteur thermique (TQeng_Cmd), de la consigne de couple de la machine électrique (TQeiec_cmd), de la consigne de consommation d’énergie (Pehc_cmd) par le catalyseur (50) et du mode de combustion (CMc d) du moteur thermique (20) est définie sur un intervalle de temps prédéfini compris entre 10 millisecondes et 1 seconde et de préférence 10 millisecondes.
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