WO2023117474A1 - Dispositif de gestion d'un groupe motopropulseur de véhicule hybride - Google Patents

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WO2023117474A1
WO2023117474A1 PCT/EP2022/085085 EP2022085085W WO2023117474A1 WO 2023117474 A1 WO2023117474 A1 WO 2023117474A1 EP 2022085085 W EP2022085085 W EP 2022085085W WO 2023117474 A1 WO2023117474 A1 WO 2023117474A1
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powertrain
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engine
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PCT/EP2022/085085
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Thomas Antoine
Fabien Sorel
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Renault S.A.S.
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Definitions

  • the present invention relates to the field of energy management within a hybrid motor vehicle, and relates more particularly to a device for managing a powertrain of a hybrid vehicle and to the acoustic issues associated with the use of this hybrid vehicle.
  • a hybrid vehicle comprises a powertrain with two distinct motorization assemblies, among which an electric motorization assembly, in particular associated with an electrical energy storage element, and a thermal motorization assembly, each of these motorization assemblies being able to be connected to a wheel set of the vehicle for driving the latter.
  • the thermal motorization assembly can in particular be called upon, when the state of charge level of the battery is low, to allow at least the recharging of the electrical energy storage element and, if necessary, allow the driving of the vehicle.
  • the electrification of the vehicle's powertrain aims in particular to reduce CO2 emissions and to reduce the fuel consumption of the internal combustion engine, but also makes it possible to improve other services such as driving pleasure.
  • the vehicle comprises a traction chain management device which takes into account the database of the operation of the internal combustion engine relating to consumption, pollution control and driving pleasure in order to optimize the operation of the powertrain at any time.
  • the traction chain management device is in particular configured to choose, according to the databases associated with consumption, pollution control and driving pleasure, to distribute the torque requested between the thermal engine assembly and the electric motorization assembly, by choosing the appropriate gear ratio.
  • Such operation may involve a decorrelation of the behavior of the combustion engine with respect to the torque at the wheel, or in other words an inconsistency between the feeling that the customer has of the speed or acceleration of the vehicle and the operation of the generating set. powertrain resulting in the noise level of the heat engine.
  • the control unit can choose low gearbox ratios which involve a high speed and generate a problem of inconsistency when the demand for acceleration and/or the speed of the vehicle is low, and therefore the noise of the thermal engine does not correspond to the feeling of the driver with respect to the speed and the vehicle acceleration.
  • the present invention falls within this context by proposing a device for managing a hybrid vehicle powertrain, comprising a control unit configured to define an operating parameter of the powertrain as a function of instantaneous input data associated with said vehicle , the control unit comprising at least one consumption management module in which is implemented at least one database of the heat engine conditioning the operating parameters of the powertrain to compliance with consumption values of the vehicle.
  • the control unit also comprises an acoustics management module in which is implemented at least one map of the thermal engine conditioning the operating parameters of the powertrain to compliance with determined acoustic criteria, the unit control being configured to define an operating parameter of the powertrain by considering cumulatively the data from the map of the acoustics management module and the data from the database of the consumption management module.
  • constraints are injected into the control software of the control unit to be respected for the definition of the operating parameters of the powertrain which are sized to limit the acoustic inconsistencies.
  • An operating parameter of the powertrain can in particular be a torque of the heat engine and/or a ratio value of a gearbox of the powertrain when the heat engine is engaged on a wheel set of the hybrid vehicle.
  • control unit is configured to consider the data from the mapping of the acoustics management module in addition to the data from the database of the consumption management module according to the state of charge of an electrical energy storage element.
  • the acoustics intervene on the operating parameters of the powertrain according to the state of charge of the battery of the vehicle which is intended in the hybrid vehicle to supply the electric motor.
  • the control unit is configured to consider the data from the mapping of the acoustics management module in addition to the data from the database of the consumption management module when the state charge of the battery is both lower than a first threshold value, and higher than a second threshold value which is strictly lower than the first threshold value. Above this first threshold value, the control unit prioritizes driving in electric mode and the decrease in the battery charge level.
  • the acoustics management module is not strictly speaking deactivated, but it does not intervene because the battery does not need to be charged.
  • the acoustics management module comprises at least one map corresponding to the operation of the heat engine in parallel hybridization, and at least one map corresponding to the operation of the heat engine in series hybridization.
  • the at least one map corresponding to the operation of the thermal engine in parallel hybridization indicates a minimum gearbox ratio to be observed as a function of the speed and the acceleration of the vehicle.
  • a map corresponding to the operation of the heat engine in series hybridization indicates a maximum speed of the heat engine not to be exceeded, depending on the speed of the vehicle and the torque at the wheels of the vehicle and another corresponding map to the operation of the heat engine in series hybridization indicates a maximum torque of the heat engine to be observed, depending on the speed of the vehicle and the torque at the wheels of the vehicle.
  • the acoustics management module comprises two distinct maps implemented selectively according to the state of charge of the electrical energy storage element with respect to an intermediate threshold value, with an operating map standard for a state of charge of the electrical energy storage element greater than the intermediate threshold value and a map of degraded operation for a state of charge of the electrical energy storage element below the intermediate threshold value.
  • the intermediate threshold value can be between the value of the first threshold and the value of the second threshold as they were previously mentioned.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a management device as mentioned above.
  • the invention also relates to a method for managing a powertrain of a hybrid vehicle equipped with a management device in accordance with what has been previously described and capable of defining an operating parameter of the powertrain as a function of data acoustic data, during which the state of charge of an electrical energy storage element intended to supply an electric motor of the powertrain is determined and during which said operating parameter of the powertrain is defined as a function of acoustic data when the state of charge of the electrical energy storage element is on the one hand lower than a first threshold value between an electric motorization and a hybrid motorization and on the other hand higher than a second threshold value forming a critical prioritization threshold electric charging by the heat engine of the hybrid vehicle.
  • mapping implemented in the acoustics management module, corresponding to minimum gear ratio levels, when the hybrid vehicle is configured in a type of parallel hybrid engine and reference is made to a second type of mapping implemented in the acoustics management module, corresponding to levels of engine torque or maximum engine speed, when the hybrid vehicle is configured in a first type of series hybrid engine.
  • FIG.l is a schematic representation of a hybrid vehicle, making visible the configuration with several modules of a control unit of a management device according to the invention, at least one of the modules being a module for managing acoustics;
  • FIG.2 is a flowchart aimed at illustrating the management method according to one aspect of the invention, in which the management of the traction chain by considering the acoustics of the vehicle is a function of the state of charge of the battery ;
  • FIG.3 is a flowchart aimed at illustrating the management method according to one aspect of the invention, in which the management of the traction chain by considering the acoustics of the vehicle is a function of the type of hybrid engine implemented;
  • FIG.4 is a schematic representation of a hybrid vehicle powertrain, in a parallel hybrid drive configuration
  • FIG.5 is a schematic representation of a hybrid vehicle powertrain, in a series hybrid engine configuration
  • FIG.6 is an example of mapping implemented in the acoustics management module of figure 1 and used in the case of a parallel hybrid engine configuration in accordance with figure 4;
  • FIG.7 is an example of a first map implemented in the acoustics management module of figure 1 and used in the case of a series hybrid engine configuration in accordance with figure 5;
  • FIG.8 is an example of a second map implemented in the acoustics management module of figure 1 and used in the case of a series hybrid engine configuration in accordance with figure 5.
  • FIG. 1 illustrates a hybrid vehicle 1, comprising a powertrain equipped with a heat engine 2 and an electric motor 4, and an engine torque transmission system, comprising at least one automated gearbox 6, at a set of wheels 8.
  • the electric motor 4 is in particular powered by an electrical energy storage element 5 formed by one or more batteries on board the vehicle.
  • the hybrid vehicle may include a second electric motor which forms a high voltage starter.
  • the hybrid vehicle is equipped with a powertrain management device 10 which notably comprises a control unit 12 configured to define at least one operating parameter 100 of the powertrain.
  • a powertrain management device 10 which notably comprises a control unit 12 configured to define at least one operating parameter 100 of the powertrain.
  • This operating parameter 100 can consist of an engine speed and/or torque value 2, or else consist of a ratio value of the automated gearbox 6.
  • This operating parameter! 00 is determined by considering input data 7 which characterizes the state of the vehicle at a given instant and by considering management laws specific to on-board modules within the control unit 12, which give selection criteria of the operating parameter 100 as a function of the input data 7 considered.
  • control unit 12 comprises several management modules 14 including at least one consumption management module 16 and an acoustics management module 18.
  • the control unit 12 comprises four management modules 14 with, in addition to the consumption and acoustics management modules mentioned above, a depollution management module 20 and a driving pleasure management module 22.
  • Each management module 14 is implemented with at least one cartography 24, or a database, specific, that is to say distinct from that (s) implemented (s) in the other management modules 14, and which gives at the module output a selection criterion 26 of an operating parameter as a function of the input data considered and of the cartography or specific database. Examples of mapping 24 and selection criterion 26 of operating parameter according to input data will be described in greater detail below in the context of the detailed description of the acoustics management module 18.
  • the control unit is controlled by calculation software taking the name of “energy management law” (LGE), which is configured to process the various selection criteria 26 retrieved at the output of the management modules 14 and to determine depending on an operating parameter 100 of the powertrain responding to each of the constraints imposed by the criteria of the management modules.
  • LGE energy management law
  • the control unit also comprises input data recovery means 7, which may consist of sensors specific to the management device 10 according to the invention, or which may consist of communication means capable of recovering the data measured by sensors 28, 29 of the vehicle.
  • the input data 7 of the energy management law within the control unit 12 can be a request from the driver, whether this is a braking request or a request acceleration, temperature data, exterior or interior, or even navigation information, for example to define the slope of the road on which the vehicle is traveling.
  • the driver's request can in particular be determined by a value of the depression of the accelerator pedal of the vehicle or, alternatively, of the brake pedal of the vehicle.
  • the temperature data can be determined via a vehicle temperature sensor 28, and the navigation information can be data retrieved from navigation software or else from a slope sensor 29, without this being limiting of the 'invention.
  • Another input datum 7 consists of the state of charge of the battery SOC.
  • This other input data will be described elsewhere, insofar as it can have a different impact from the other data on the management of the powertrain, in particular by modifying the taking into account of the constraints imposed by such and such a management module 14 and / or by modifying the map 24 considered within the acoustics management module 18.
  • the energy management law i.e. the software driving the control unit, can act on three different levers, namely the selection of the gearbox ratio, the value torque of the heat engine and the torque value of the electric motor. More specifically, the energy management law will act on one or the other of these levers depending on the type of hybrid motorization implemented at that time in the vehicle, that is to say a hybrid motorization in parallel or in series depending on whether or not the internal combustion engine is in direct contact with the wheel set via the gearbox.
  • Each of the management modules 14 is implemented with a map or a database which makes it possible to define authorized or privileged operating parameters in correlation with the type of management supported.
  • the consumption management module is required to authorize or prohibit, for a given speed of the vehicle, a degree of acceleration controlled by the driver and a given environmental context of the vehicle, gear ratios or thermal engine speeds so that these generate operation of the powertrain favorable to low consumption of the vehicle.
  • the depollution management module and the driving pleasure management module are required to authorize or prohibit, in the same context, other gearbox ratios or other thermal engine speeds so that these generate an operation of the powertrain favorable respectively to a low CO2 emission or a desired performance of the vehicle.
  • the control unit comprises the acoustics management module 18 whose function is to inject into the energy management law constraints sized to limit acoustic inconsistencies.
  • the acoustics management module is implemented for this purpose with several maps 24, which can be considered one or the other by the management module according to a load level of the storage element of electrical energy and/or depending on a type of hybrid motorization implemented at this instant by the hybrid vehicle.
  • mapping 24 implemented in the acoustics management module 18 will be more particularly described below, with reference to FIGS. 6 to 8, via several different examples.
  • Each map 24 implemented in the acoustics management module 18 is constructed empirically on a test bench or via digital analysis, with decibel tests to verify, for each gear ratio or engine speed at a given speed of the vehicle, or a given acceleration of the vehicle, if the difference observed between the noise of the combustion engine observed and the theoretical noise expected by the user generates an acoustic inconsistency.
  • the energy management law that is to say the software of the control unit, seeks, to optimize the energy efficiency of the powertrain, points of operation of the thermal engine at high power to quickly recharge the battery , which implies high engine speeds especially when the powertrain is equipped with a four or five-speed gearbox. Thanks to the additional constraint imposed on the energy management law by the acoustics management module, or in other words thanks to the selection criterion 26 of an operating parameter imposed by the acoustics management module. acoustics, the energy management law can in particular be configured so as to avoid choosing gear ratios that are too low to reach the desired operating points.
  • FIG. 2 a characteristic of the invention according to which the management device considers the state of charge of the battery.
  • the energy management law LGE initiates a first phase 101 during which an instantaneous value of the state of charge of the battery SOC is compared with a first threshold value SI.
  • the various values, instantaneous or threshold can in particular be expressed as a percentage of the total charge of the battery, and in this context, the first threshold value SI can be of the order of 50%.
  • the vehicle can be considered to be in an all-electric phase, and it is not necessary to control the heat engine of the powertrain to supply the storage element with electric energy.
  • the electric phase of the vehicle does not generate noise from the heat engine and no acoustic inconsistency is noted by the user.
  • the LGE energy management law takes in this case a first configuration LGE-1, with a supply of the torque requested only by the electric motor and with operating criteria generated at least by the consumption management module 16 which does not concern than the operation of the electric motor, and which thus takes no account of the constraints specific to the acoustics management module.
  • the vehicle can be considered to be in the hybridization phase during which it is desired, outside the critical state of the vehicle, to operate the internal combustion engine to recharge the battery .
  • a second phase 102 is then carried out during which an instantaneous value of the state of charge of the battery SOC is compared with a second threshold value S2, strictly lower than the first threshold value SL.
  • this second threshold value corresponds to a very discharged battery. If the instantaneous value SOC is greater than the second threshold value S2, the vehicle can be considered to be in a conventional hybridization phase, with the heat engine of the powertrain which is put into operation to at least supply the storage element of electrical energy, and if necessary also participate in generating the torque at the wheels of the vehicle. In this phase of recharging the electrical energy storage element, there is a risk of having high revs which generate a noise which does not correspond to the noise intuitively expected by the driver to correspond to the speed and the instantaneous acceleration of the vehicle, and this more particularly when the number of gear ratios of the gearbox is at most of the order of four or five.
  • the LGE energy management law takes in this case a second LGE-2 configuration, with operating instructions sent to both the electric motor and the heat engine to supply the torque to the wheels requested, and with specific operating criteria of the heat engine generated by several management modules 14 including the acoustics management module 18.
  • the vehicle can be considered to be in a state of critical autonomy, and the energy management law switches to a prioritization mode, with importance given to recovery or saving electrical energy.
  • the LGE energy management law in this case takes a third LGE-3 configuration, with operating instructions sent to both the electric motor and the heat engine to supply the torque to the wheels requested and to produce maximum energy. charging station intended for the energy storage device, the notion of acoustics being left aside in this case and the constraints that may be imposed by the acoustics management module being ignored by the control unit and the law energy management.
  • the first threshold value SI is of the order of 50% while the second threshold value S2 is of the order of 1%, but it should be noted that the threshold values can be variable depending on the type of vehicle, and in particular depending on the type of rechargeable battery present on the vehicle.
  • the taking into account of the constraints imposed by the acoustic considerations in the energy management law is a function of the charge level of the battery, and that the acoustic constraints can, in case excessively low battery charge, not to be taken into account due to the effect of prioritization in relation to the vehicle's range.
  • the constraints imposed by acoustic considerations in the energy management law could be a function of parameters other than the level of charge of the battery and for example be a function of the reliability of components (temperature maximum tolerable by certain components, maximum power of certain components, maximum speed of certain components) or other criteria, which could be chosen, in a non-limiting way among the power level corresponding to the will of the driver, the constraints of depollution of the thermal engine (for example, intrusive diagnostics that can only take place within a certain torque range or with certain gear ratios), etc.
  • the acoustics management module 18 intervenes in the definition of an operating parameter of the powertrain and this operating parameter 100 can vary, depending on the type of hybrid engine and the fact that the heat engine whether or not engaged with the wheel set via the gearbox, between an operating speed of the heat engine and a ratio of the gearbox.
  • the management device 10 determines whether the powertrain is in a first parallel hybrid mode M1 or in a second series hybrid mode M2.
  • the powertrain is in a configuration identical to that illustrated in FIG. 4.
  • the heat engine is implemented in such a way that part of the energy delivered by the heat engine is used to recharge the electrical energy storage element 5 and that the other part of the energy delivered by the heat engine is used to supply torque directly to the wheels.
  • a gearbox ratio is engaged with the output shaft of the heat engine so that torque is transmitted to the wheel set, so that a link is made between the operation of the heat engine on the one hand and the speed and the acceleration of the vehicle on the other hand.
  • the acoustics management module 18 uses a first particular map 241 in that it imposes constraints on the gearshift of the gearbox, and more particularly by imposing a minimum ratio below which the gearbox must not be configured, so that the gear selected in the end by the control unit 12 does not generate acoustic inconsistency for the driver and any passengers of the vehicle.
  • FIG. 6 An example of a first map 241 is illustrated in FIG. 6.
  • An operating parameter 100 of the powertrain is entered in each of the boxes, in correspondence with a given speed of the vehicle, visible on the abscissa of the table, and an acceleration of the vehicle, visible on the ordinate of the table, the acceleration corresponding here to a percentage of the maximum acceleration, that is to say a percentage of the maximum depression of the accelerator pedal by the driver, if applicable.
  • Each operating parameter 100 is here a minimum gearbox ratio to be observed, presented here in the form of a first ratio Rx, a second ratio Ry or a third ratio Rz.
  • the first map 241 is such that for a vehicle speed of the order of 65 km/h, the energy management module the acoustics 18 will prevent the control unit 12 from choosing a gearbox ratio lower than the Rx ratio for a requested acceleration of the order of 65% and a gearbox ratio lower than the Ry ratio for a requested acceleration of the order of 15%.
  • the constraint imposed in the definition of the operating parameter is then sent to the control unit 12 and the energy management law forming software of the control unit takes account of the minimum ratio Rx, Ry, Rz to be respected according to the vehicle driving conditions.
  • the control unit 12 also takes into account the constraints or recommendations imposed by the other management modules 14, and in particular the consumption management module 16.
  • the law gearshift or in other words the first mapping 241 implemented in the acoustics management module and used in the first parallel hybridization mode M1 allows the energy management law and the control unit 12 to optimize the instantaneous operation of the thermal and electric motors, that is to say the distribution of the torques and speeds between the various motors, for a speed and acceleration desired by the driver and therefore the fuel consumption of the vehicle, while taking account of the criteria dictated by the acoustics, it being understood that for a given speed, the lower the gear ratio, the higher the engine speed must be, in order to induce a noise which is consistent for the user .
  • the powertrain is in a configuration identical to that illustrated in Figure 5.
  • the thermal engine is decoupled from the wheel set and it is implemented in such a way that the energy delivered by the engine thermal is used to recharge the electrical energy storage element 5, if necessary via the second electric motor forming a high voltage starter, and the torque to the wheels is entirely provided by the main electric motor.
  • the speed of the heat engine and the torque of the heat engine can be set independently of the speed and the acceleration of the vehicle.
  • the acoustics management module 18 then uses two other special maps 242, 243, distinct from the first map 241 mentioned above.
  • the acoustics management module 18 uses a second map 242 specific in that it imposes constraints on the engine speed as a function of the speed of the vehicle and the torque at the wheels requested by the driver, in specifying what the maximum engine speed must be. It is thus intended that the speed of the thermal engine finally defined by the control unit 12 has a value lower than the maximum value authorized by the acoustics management module 18, since the energy management law is in the second LGE-2 configuration which allows the constraints imposed by the acoustics management module to be taken into account.
  • the acoustics management module 18 uses a third map 243 specific in that it imposes constraints on the engine torque according to the speed of the vehicle and the torque at the wheels requested by the driver, specifying what the maximum torque of the internal combustion engine must be. It is thus intended that the torque of the thermal engine finally defined by the control unit 12 has a value lower than the maximum value authorized by the acoustics management module 18, since the energy management law is in the second LGE-2 configuration which allows the constraints imposed by the acoustics management module to be taken into account.
  • FIG. 7 An example of a second map 242 is illustrated in FIG. 7 and an example of a third map is illustrated in FIG. 8.
  • An operating parameter 100 of the powertrain is entered in each of the boxes of these maps, in correspondence with a given speed of the vehicle, visible on the abscissa of the table, and a requested wheel torque, visible on the ordinate of the table.
  • each operating parameter 100 is a maximum speed of the thermal engine to be respected, presented here in the form of different successive speeds R1, R2, . . ., R6.
  • the second map 242 is such that for a vehicle speed of the order of 40 km/h, the module for managing the Acoustic 18 will prevent the control unit 12 from choosing a speed of the heat engine higher than the speed RI for a torque at the wheels of zero and a speed of the heat engine higher than the speed R5 for a torque at the wheels of the order of 200 Nm.
  • each operating parameter 100 is a maximum operating torque of the thermal engine to be respected, presented here in the form of different successive speeds C1, C2, . . ., C9, the maximum operating torque corresponding here to a percentage of the maximum torque available.
  • the third map 243 is such that for a vehicle speed of the order of 40 km/h, the management module of acoustic 18 will prevent the control unit 12 from choosing, for a torque at the wheels of the order of 400 Nm, an operating torque of the combustion engine greater than an operating torque value of the order of Cl % of the torque maximum available and, for a torque at the wheels of the order of 1200 Nm, an operating torque of the combustion engine greater than an operating torque value of the order of C6% of the maximum available torque.
  • the constraints imposed in the definition of the operating parameters are then sent to the control unit 12 and the energy management law forming software of the control unit takes account, according to the driving conditions of the vehicle, of a part of the maximum speed RI, ... R6 not to be exceeded and on the other hand of the maximum torque Cl, . . . C9 not to be exceeded.
  • control unit 12 also takes into account the constraints or recommendations imposed by the other management modules 14, and in particular the consumption management module 16.
  • the criteria for defining a operating parameter of the powertrain namely a maximum torque and a maximum speed of the combustion engine, as imposed by the maps 242, 243 implemented in the acoustics management module 18 and used in the second mode of M2 series hybridization, allow the energy management law and the control unit 12 to optimize the instantaneous operation of the thermal and electric motors, that is to say the distribution of the torques and speeds, for a speed and acceleration desired by the driver, and therefore the consumption of the vehicle, while taking into account the criteria dictated by the acoustics.
  • the maps 242, 243 associated with the series hybridization mode can moreover be specific in that they impose, when the vehicle speed input datum is within a range of given values, for example between 25 km/h and 60 km/h, whether operating parameters such as the speed of the thermal engine are equal or substantially equal to the corresponding operating parameters which result from the ratio imposed by the first mapping in the parallel hybridization mode for the same speed.
  • a switch from one hybridization mode to another is allowed, in particular when the state of charge of the battery passes from one side to the other of the first threshold SI, which is consistent for the user, that is to say without acoustic inconsistency.
  • This range of speed values can be configured according to the vehicle.
  • the parallel hybrid mode due to the reduction of the lowest gear ratio, cannot operate below a certain speed, which is intrinsic to the hybrid technology chosen.
  • the parallel hybrid mode On a low speed range the parallel hybrid mode is impossible, on a high range the parallel mode is almost always preferred for consumption, for an intermediate range between for example 25 and 60 km/h approximately, the two modes can co-exist and the module acoustics allows continuous operation between the two modes in order to ensure acoustic progressiveness.
  • the invention successfully achieves the aim it had set itself, and makes it possible to propose a device for managing a hybrid vehicle powertrain in which a control unit and the associated energy management law are able to define an operating parameter of the powertrain taking into account the constraints imposed by the acoustics, in particular to guarantee an engine noise perceived by the customer which is in phase with the speed of the vehicle and the request for acceleration.
  • the acoustics management module can be configured with more maps than what has been described and illustrated, in particular to refine the constraints imposed on the choice of the parameters of operation according to the charge level of the electrical energy storage element.
  • Intermediate thresholds can be configured and mappings in standard mode and in degraded mode can be implemented to be considered selectively depending on whether the level of charge of the electrical energy storage element is lower or higher than these intermediate thresholds.

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Abstract

Dispositif de gestion (10) d'un groupe motopropulseur de véhicule hybride (1), comportant une unité de contrôle (12) configurée pour définir un paramètre de fonctionnement du groupe motopropulseur en fonction de données d'entrée instantanées associées audit véhicule, l'unité de contrôle (12) comportant au moins un module de gestion de la consommation (16) dans lequel est implémenté au moins une base de données du moteur thermique conditionnant les paramètres de fonctionnement du groupe motopropulseur au respect de valeurs de consommation du véhicule, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (12) comporte par ailleurs un module de gestion de l'acoustique (18) dans lequel est implémentée au moins une cartographie conditionnant des paramètres de fonctionnement du groupe motopropulseur au respect de critères acoustiques déterminés, l'unité de contrôle (12) étant configurée pour définir un paramètre de fonctionnement du groupe motopropulseur en considérant de manière cumulative les données de la cartographie du module de gestion de l'acoustique et les données de la base de données du module de gestion de la consommation.

Description

DESCRIPTION
Titre : Dispositif de gestion d'un groupe motopropulseur de véhicule hybride
La présente invention concerne le domaine de la gestion d’énergie au sein d’un véhicule automobile hybride, et porte plus particulièrement sur un dispositif de gestion d’un groupe motopropulseur d’un véhicule hybride et sur les questions d’acoustique associées à l’utilisation de ce véhicule hybride.
Un véhicule hybride comporte un groupe motopropulseur avec deux ensembles de motorisation distincts parmi lesquels un ensemble de motorisation électrique, notamment associé à un élément de stockage d’énergie électrique, et un ensemble de motorisation thermique, chacun de ces ensembles de motorisation étant aptes à être relié à un train de roues du véhicule pour l’entraînement de ce dernier. L’ensemble de motorisation thermique peut notamment être sollicité, lorsque le niveau d’état de charge de la batterie est bas, pour permettre au moins le rechargement de l’élément de stockage d’énergie électrique et le cas échéant permettre l’entraînement du véhicule.
L’électrification du groupe motopropulseur du véhicule vise notamment à réduire les émissions de CO2 et à réduire la consommation de carburant du moteur thermique, mais permet également d’améliorer d’autres prestations comme l’agrément de conduite. Le véhicule comporte un dispositif de gestion de la chaîne de traction qui tient compte de base de données du fonctionnement du moteur thermique relatives à la consommation, à la dépollution et à l’agrément de conduite pour optimiser à tout instant, le fonctionnement du groupe motopropulseur. Le dispositif de gestion de la chaîne de traction est notamment configuré pour choisir, en fonction des bases de données associées à la consommation, la dépollution et l’agrément de conduite, de répartir le couple demandé entre l’ensemble de motorisation thermique et l’ensemble de motorisation électrique, en choisissant le rapport de boite de vitesse approprié.
Un tel fonctionnement peut impliquer une décorrélation du comportement du moteur thermique par rapport au couple à la roue, ou en d’autres termes une inconsistance entre le ressenti que le client a de la vitesse ou de l’accélération du véhicule et le fonctionnement du groupe motopropulseur se traduisant par le niveau de bruit du moteur thermique. A titre d’exemple, pour optimiser le rendement énergétique du moteur thermique et chercher des points de fonctionnement à puissance élevée pour recharger rapidement la batterie, l’unité de contrôle peut choisir des rapports de boîte de vitesse bas qui impliquent un haut régime et génèrent un problème d’inconsistance lorsque la demande d’accélération et/ ou la vitesse du véhicule est faible, et donc que le bruit du moteur thermique ne correspond pas au ressenti du conducteur relativement à la vitesse et l’accélération du véhicule.
Le problème d’inconsistance se pose d’autant plus que le nombre de rapports de la boîte de vitesses automatique ou semi-automatique est bas, et par exemple inférieur à cinq.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte en proposant un dispositif de gestion d’un groupe motopropulseur de véhicule hybride, comportant une unité de contrôle configurée pour définir un paramètre de fonctionnement du groupe motopropulseur en fonction de données d’entrée instantanées associées audit véhicule, l’unité de contrôle comportant au moins un module de gestion de la consommation dans lequel est implémenté au moins une base de données du moteur thermique conditionnant les paramètres de fonctionnement du groupe motopropulseur au respect de valeurs de consommation du véhicule. Selon l’invention, l’unité de contrôle comporte par ailleurs un module de gestion de l’acoustique dans lequel est implémentée au moins une cartographie du moteur thermique conditionnant des paramètres de fonctionnement du groupe motopropulseur au respect de critères acoustiques déterminés, l’unité de contrôle étant configurée pour définir un paramètre de fonctionnement du groupe motopropulseur en considérant de manière cumulative les données de la cartographie du module de gestion de l’acoustique et les données de la base de données du module de gestion de la consommation.
Ainsi, selon l’invention, on injecte dans le logiciel de commande de l’unité de contrôle des contraintes à respecter pour la définition des paramètres de fonctionnement du groupe motopropulseur qui sont dimensionnées pour limiter les inconsistances acoustiques. On peut introduire ainsi la notion de « Consistance Client » comme un degré de corrélation entre la demande du conducteur et la réponse du groupe motopropulseur.
Un paramètre de fonctionnement du groupe motopropulseur peut notamment être un couple du moteur thermique et/ ou une valeur de rapport d’une boite de vitesses du groupe motopropulseur lorsque le moteur thermique est en prise sur un train de roues du véhicule hybride.
Selon une caractéristique de l’invention, l’unité de contrôle est configurée pour considérer les données de la cartographie du module de gestion de l’acoustique en complément des données de la base de données du module de gestion de la consommation en fonction de l’état de charge d’un élément de stockage d’énergie électrique. En d’autres termes, l’acoustique intervient sur les paramètres de fonctionnement du groupe motopropulseur en fonction de l’état de charge de la batterie du véhicule qui est destiné dans le véhicule hybride à alimenter le moteur électrique.
Selon une caractéristique de l’invention, l’unité de contrôle est configurée pour considérer les données de la cartographie du module de gestion de l’acoustique en complément des données de la base de données du module de gestion de la consommation lorsque l’état de charge de la batterie est à la fois inférieur à une première valeur seuil, et supérieur à une deuxième valeur seuil qui est strictement inférieure à la première valeur seuil. Au- dessus de cette première valeur seuil, l’unité de contrôle priorise le roulage en mode électrique et la décroissance du niveau de charge de batterie. Le module de gestion de l’acoustique n’est pas à proprement dit désactivé, mais il n’intervient pas car la batterie n’a pas besoin d’être chargée.
Selon une caractéristique de l’invention, le module de gestion de l’acoustique comporte au moins une cartographie correspondant au fonctionnement du moteur thermique en hybridation parallèle, et au moins une cartographie correspondant au fonctionnement du moteur thermique en hybridation série.
Selon une caractéristique de l’invention, l’au moins une cartographie correspondant au fonctionnement du moteur thermique en hybridation parallèle indique un rapport de boite de vitesses minimum à respecter en fonction de la vitesse et de l’accélération du véhicule.
Selon une caractéristique de l’invention, une cartographie correspondant au fonctionnement du moteur thermique en hybridation série indique un régime maximum du moteur thermique à ne pas dépasser, en fonction de la vitesse du véhicule et du couple aux roues du véhicule et une autre cartographie correspondant au fonctionnement du moteur thermique en hybridation série indique un couple maximum du moteur thermique à respecter, en fonction de la vitesse du véhicule et du couple aux roues du véhicule.
Selon une caractéristique de l’invention, pour un type d’hybridation donné, le module de gestion de l’acoustique comporte deux cartographies distinctes mises en œuvre sélectivement en fonction de l’état de charge de l’élément de stockage d’énergie électrique par rapport à une valeur seuil intermédiaire, avec une cartographie de fonctionnement standard pour un état de charge de l’élément de stockage d’énergie électrique supérieur à la valeur seuil intermédiaire et une cartographie de fonctionnement dégradé pour un état de charge de l’élément de stockage d’énergie électrique inférieur à la valeur seuil intermédiaire.
Notamment, la valeur seuil intermédiaire peut être comprise entre la valeur du premier seuil et la valeur du deuxième seuil telles qu’elles ont été précédemment évoquées.
L’invention concerne également un véhicule automobile comportant un dispositif de gestion tel que précédemment évoqué.
L’invention concerne par ailleurs un procédé de gestion d’un groupe motopropulseur d’un véhicule hybride équipé d’un dispositif de gestion conforme à ce qui a été précédemment décrit et apte à définir un paramètre de fonctionnement du groupe motopropulseur en fonction de données acoustiques, au cours duquel on détermine l’état de charge d’un élément de stockage d’énergie électrique destiné à alimenter un moteur électrique du groupe motopropulseur et au cours duquel on définit ledit paramètre de fonctionnement du groupe motopropulseur en fonction de données acoustiques lorsque l’état de charge de l’élément de stockage d’énergie électrique est d’une part inférieur à une première valeur seuil entre une motorisation électrique et une motorisation hybride et d’autre part supérieur à une deuxième valeur seuil formant seuil critique de priorisation du rechargement électrique par le moteur thermique du véhicule hybride.
Selon une caractéristique de l’invention, au cours de ce procédé de gestion, on se réfère à un premier type de cartographie implémentée dans le module de gestion de l’acoustique, correspondant à des niveaux de rapports de boite de vitesse minimum, lorsque le véhicule hybride est configuré dans un type de motorisation hybride parallèle et on se réfère à un deuxième type de cartographie implémentée dans le module de gestion de l’acoustique, correspondant à des niveaux de couple moteur ou de régime moteur maximum, lorsque le véhicule hybride est configuré dans un premier type de motorisation hybride série. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
[Fig.l] est une représentation schématique d’un véhicule hybride, rendant visible la configuration à plusieurs modules d’une unité de contrôle d’un dispositif de gestion selon l’invention, au moins un des modules étant un module de gestion de l’acoustique ; [Fig.2] est un logigramme visant à illustrer le procédé de gestion selon un aspect de l’invention, dans lequel la gestion de la chaîne de traction en considérant l’acoustique du véhicule est fonction de l’état de charge de la batterie ;
[Fig.3] est un logigramme visant à illustrer le procédé de gestion selon un aspect de l’invention, dans lequel la gestion de la chaîne de traction en considérant l’acoustique du véhicule est fonction du type de motorisation hybride mis en œuvre ;
[Fig.4] est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur d’un véhicule hybride, dans une configuration de motorisation hybride parallèle ;
[Fig.5] est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur d’un véhicule hybride, dans une configuration de motorisation hybride série ;
[Fig.6] est un exemple de cartographie implémentée dans le module de gestion de l’acoustique de la figure 1 et utilisée dans le cas d’une configuration de motorisation hybride parallèle conforme à la figure 4 ;
[Fig.7] est un exemple d’une première cartographie implémentée dans le module de gestion de l’acoustique de la figure 1 et utilisée dans le cas d’une configuration de motorisation hybride série conforme à la figure 5 ;
[Fig.8] est un exemple d’une deuxième cartographie implémentée dans le module de gestion de l’acoustique de la figure 1 et utilisée dans le cas d’une configuration de motorisation hybride série conforme à la figure 5.
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, ces figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant. Il est également à noter que ces figures n’exposent que des exemples de réalisation de l’invention. Enfin, les mêmes repères désignent les mêmes éléments dans l'ensemble des figures.
La figure 1 illustre un véhicule hybride 1, comportant un groupe motopropulseur équipé d’un moteur thermique 2 et d’un moteur électrique 4, et d’un système de transmission du couple moteur, comportant au moins une boîte de vitesses automatisée 6, à un train de roues 8.
Le moteur électrique 4 est notamment alimenté par un élément de stockage d’énergie électrique 5 formé d’une ou plusieurs batteries embarquées sur le véhicule. Le cas échéant, dans un exemple ici non illustré, le véhicule hybride peut comporter un deuxième moteur électrique qui forme un démarreur à haute tension.
Le véhicule hybride est équipé d’un dispositif de gestion 10 du groupe motopropulseur qui comporte notamment une unité de contrôle 12 configurée pour définir au moins un paramètre de fonctionnement 100 du groupe motopropulseur.
Ce paramètre de fonctionnement 100 peut consister en une valeur de régime et/ ou de couple du moteur thermique 2, ou bien consister en une valeur de rapport de la boîte de vitesses automatisée 6.
Ce paramètre de fonctionnement! 00 est déterminé en considérant des données d’entrée 7 qui caractérisent l’état du véhicule à un instant donné et en considérant des lois de gestion propres à des modules embarqués au sein de l’unité de contrôle 12, qui donnent des critères de sélection du paramètre de fonctionnement 100 en fonction des données d’entrée 7 considérées.
Plus particulièrement, l’unité de contrôle 12 comporte plusieurs modules de gestion 14 parmi lesquels au moins un module de gestion de la consommation 16 et un module de gestion de l’acoustique 18. Dans l’exemple illustré, l’unité de contrôle 12 comporte quatre modules de gestion 14 avec, en plus des modules de gestion de la consommation et de l’acoustique précédemment évoqués, un module de gestion de la dépollution 20 et un module de gestion de l’agrément de conduite 22.
Chaque module de gestion 14 est implémenté avec au moins une cartographie 24, ou une base de données, spécifique, c’est-à-dire distincte de celle(s) implémentée (s) dans les autres modules de gestion 14, et qui donne en sortie de module un critère de sélection 26 d’un paramètre de fonctionnement en fonction des données d’entrées considérées et de la cartographie ou base de données spécifique. Des exemples de cartographie 24 et de critère de sélection 26 de paramètre de fonctionnement en fonction de données d’entrées seront plus amplement décrits ci-après dans le cadre de la description détaillée du module de gestion de l’acoustique 18.
L’unité de contrôle est pilotée par un logiciel de calcul prenant la dénomination de « loi de gestion d’énergie » (LGE), qui est configuré pour traiter les différents critères de sélection 26 récupérés en sortie des modules de gestion 14 et pour déterminer en fonction un paramètre de fonctionnement 100 du groupe motopropulseur répondant à chacune des contraintes imposées par les critères des modules de gestion. L’unité de contrôle comporte par ailleurs des moyens de récupération de données d’entrée 7, qui peuvent consister en des capteurs propres au dispositif de gestion 10 selon l’invention, ou qui peuvent consister en des moyens de communication aptes à récupérer les données mesurées par des capteurs 28, 29 du véhicule.
A titre d’exemple non limitatif, les données d’entrée 7 de la loi de gestion d’énergie au sein de l’unité de contrôle 12 peuvent être une demande du conducteur, que celle-ci soit une demande de freinage ou une demande d’accélération, une donnée de température, extérieure ou intérieure, ou bien encore une information de navigation, par exemple pour définir la pente de la route sur laquelle le véhicule circule.
La demande du conducteur peut notamment être déterminée par une valeur de l’enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule ou en variante de la pédale de frein du véhicule. La donnée de température peut être déterminée via un capteur de température du véhicule 28, et l’information de navigation peut être une donnée récupérée d’un logiciel de navigation ou bien d’un capteur de pente 29, sans que cela soit limitatif de l’invention.
Par ailleurs, une autre donnée d’entrée 7 consiste en l’état de charge de la batterie SOC. Cette autre donnée d’entrée sera décrite par ailleurs, dans la mesure où elle peut avoir un impact différent des autres données sur la gestion du groupe motopropulseur, notamment en modifiant la prise en compte des contraintes imposées par tel ou tel module de gestion 14 et/ ou en modifiant la cartographie 24 considérée au sein du module de gestion de l’acoustique 18.
Tel que cela a été évoqué, la loi de gestion d’énergie, c’est-à-dire le logiciel pilotant l’unité de contrôle peut agir sur trois leviers différents, à savoir la sélection du rapport de boite de vitesse, la valeur de couple du moteur thermique et la valeur de couple du moteur électrique. Plus particulièrement, la loi de gestion d’énergie va agir sur l’un ou l’autre de ces leviers selon le type de motorisation hybride mis en œuvre à ce moment dans le véhicule, c’est-à-dire une motorisation hybride en parallèle ou en série selon que le moteur thermique soit ou non en prise directe avec le train de roues via la boite de vitesses.
Chacun des modules de gestion 14 est implémenté avec une cartographie ou une base de données qui permet de définir des paramètres de fonctionnement autorisés ou privilégiés en corrélation avec le type de gestion pris en charge. A titre d’exemple, le module de gestion de la consommation est amené à autoriser ou interdire, pour une vitesse donnée du véhicule, un degré d’accélération commandé par le conducteur et un contexte environnemental donné du véhicule, des rapports de boite de vitesse ou des régimes du moteur thermique pour que ceux-ci génèrent un fonctionnement du groupe motopropulseur favorable à une basse consommation du véhicule. De manière analogue, le module de gestion de la dépollution et le module de gestion de l’agrément de conduite sont amenés à autoriser ou interdire, dans le même contexte, d’autres rapports de boîte de vitesse ou d’autres régimes du moteur thermique pour que ceux-ci génèrent un fonctionnement du groupe motopropulseur favorable respectivement à une faible émission de CO2 ou une performance souhaitée du véhicule.
Selon l’invention, l’unité de contrôle comporte le module de gestion de l’acoustique 18 qui a pour fonction d’injecter dans la loi de gestion d’énergie des contraintes dimensionnées pour limiter les inconsistances acoustiques. Le module de gestion de l’acoustique est implémenté à cet effet avec plusieurs cartographies 24, qui peuvent être considérées l’une ou l’autre par le module de gestion en fonction d’un niveau de charge de l’élément de stockage d’énergie électrique et/ ou en fonction d’un type de motorisation hybride mis en œuvre à cet instant par le véhicule hybride.
Des exemples de cartographie 24 implémentés dans le module de gestion de l’acoustique 18 vont être plus particulièrement décrits ci-après, en référence aux figures 6 à 8, via plusieurs exemples différents.
Chaque cartographie 24 implémentée dans le module de gestion de l’acoustique 18 est construite sur de manière empirique sur un banc d’essai ou bien via une analyse numérique, avec des tests décibels pour vérifier, pour chaque rapport de vitesse ou régime moteur à une vitesse donnée du véhicule, ou une accélération donnée du véhicule, si la différence constatée entre le bruit du moteur thermique constaté et le bruit théorique attendu par l’utilisateur génère une inconsistance acoustique.
La loi de gestion d'énergie, c’est-à-dire le logiciel de l’unité de contrôle, cherche, pour optimiser le rendement énergétique du groupe motopropulseur, des points de fonctionnement du moteur thermique à puissance élevée pour recharger rapidement la batterie, ce qui implique des régimes moteurs hauts surtout lorsque le groupe motopropulseur est équipé d’une boîte de vitesses à quatre ou cinq rapports. Grace à la contrainte supplémentaire imposée à la loi de gestion d’énergie par le module de gestion de l’acoustique, ou en d’autres termes grâce au critère de sélection 26 d’un paramètre de fonctionnement imposé par le module de gestion de l’acoustique, la loi de gestion d’énergie peut notamment être configurée de manière à éviter de choisir des rapports de boîte de vitesse trop bas pour arriver aux points de fonctionnement recherchés.
On va maintenant décrire plus en détails, en référence à la figure 2, une caractéristique de l’invention selon laquelle le dispositif de gestion considère l’état de charge de la batterie.
La loi de gestion d’énergie LGE initie une première phase 101 au cours de laquelle on compare une valeur instantanée d’état de charge de la batterie SOC à une première valeur seuil SI. Les différentes valeurs, instantanées ou seuil, peuvent notamment s’exprimer en un pourcentage de la charge totale de la batterie, et dans ce contexte, la première valeur seuil SI peut être de l’ordre de 50%.
Si la valeur instantanée SOC est supérieure à la première valeur seuil SI, le véhicule peut être considéré comme étant en phase tout électrique, et il n’est pas nécessaire de piloter le moteur thermique du groupe motopropulseur pour alimenter l’élément de stockage d’énergie électrique. La phase électrique du véhicule ne génère pas de bruits du moteur thermique et aucune inconsistance acoustique n’est relevée par l’utilisateur. La loi de gestion d’énergie LGE prend dans ce cas une première configuration LGE-1, avec une fourniture du couple demandé uniquement par le moteur électrique et avec des critères de fonctionnement générés au moins par le module de gestion de consommation 16 qui ne concerne que le fonctionnement du moteur électrique, et qui ne tient ainsi aucun compte de contraintes propres au module de gestion de l’acoustique.
51 la valeur instantanée SOC est inférieure à la première valeur seuil SI, le véhicule peut être considéré comme étant en phase d’hybridation au cours de laquelle il est souhaité, hors état critique du véhicule, de faire fonctionner le moteur thermique pour recharger la batterie.
Une deuxième phase 102 est alors réalisée au cours de laquelle on compare une valeur instantanée d’état de charge de la batterie SOC à une deuxième valeur seuil S2, strictement inférieure à la première valeur seuil SL A titre d’exemple la deuxième valeur
52 peut être inférieure à 10% et plus particulièrement être égale à 1%. En d’autres termes, cette deuxième valeur seuil correspond à une batterie très déchargée. Si la valeur instantanée SOC est supérieure à la deuxième valeur seuil S2, le véhicule peut être considéré comme étant dans une phase d’hybridation classique, avec le moteur thermique du groupe motopropulseur qui est mis en fonctionnement pour au moins alimenter l’élément de stockage d’énergie électrique, et le cas échéant participer en outre à générer le couple aux roues du véhicule. Dans cette phase de recharge de l’élément de stockage d’énergie électrique, il y a un risque d’avoir des régimes élevés qui génèrent un bruit qui ne correspond pas au bruit attendu intuitivement par le conducteur pour correspondre à la vitesse et l’accélération instantanées du véhicule, et ce plus particulièrement quand le nombre de rapports de la boîte de vitesse est au maximum de l’ordre de quatre ou cinq.
La loi de gestion d’énergie LGE prend dans ce cas une deuxième configuration LGE-2, avec des instructions de fonctionnement envoyées à la fois au moteur électrique et au moteur thermique pour fournir le couple aux roues demandé, et avec des critères de fonctionnement spécifiques du moteur thermique générés par plusieurs modules de gestion 14 parmi lesquelles le module de gestion de l’acoustique 18.
Si la valeur instantanée SOC est inférieure à la deuxième valeur seuil S2, le véhicule peut être considéré comme étant en état d’autonomie critique, et la loi de gestion d’énergie passe dans un mode de priorisation, avec une importance donnée à la récupération ou à la sauvegarde d’énergie électrique. La loi de gestion d’énergie LGE prend dans ce cas une troisième configuration LGE-3, avec des instructions de fonctionnement envoyées à la fois au moteur électrique et au moteur thermique pour fournir le couple aux roues demandé et pour produire un maximum d’énergie de recharge à destination du dispositif de stockage d’énergie, la notion d’acoustique étant dans ce cas laissée de côté et les contraintes pouvant être imposées par le module de gestion de l’acoustique étant ignorées par l’unité de contrôle et la loi de gestion d’énergie.
Dans l’exemple illustré, la première valeur seuil SI est de l’ordre de 50% tandis que la deuxième valeur seuil S2 est de l’ordre de 1%, mais il convient de noter que les valeurs seuils peuvent être variables en fonction du type de véhicule, et notamment en fonction du type de batterie rechargeable présente sur le véhicule.
Il résulte de ce qui précède que selon l’invention, la prise en compte des contraintes imposées par les considérations acoustiques dans la loi de gestion d’énergie est fonction du niveau de charge de la batterie, et que les contraintes acoustiques peuvent, dans des cas de charge de la baterie excessivement faibles, ne pas être prises en compte par effet de la priorisation par rapport à l’autonomie du véhicule.
De manière alternative, la prise en compte des contraintes imposées par les considérations acoustiques dans la loi de gestion d’énergie pourrait être fonction d’autres paramètres que le niveau de charge de la baterie et par exemple être fonction de la fiabilité de composants (température maximale supportable par certains composants, puissance maximale de certains composants, régime maximal de certains composants) ou d’autres critères, qui pourraient être choisi, de manière non limitative parmi le niveau de puissance correspondant à la volonté du conducteur, des contraintes de dépollution du moteur thermique (par exemple, des diagnostics intrusifs qui ne peuvent se dérouler que dans une certaine plage de couple ou avec certains rapports de boîte), etc.
On va maintenant décrire plus en détails, en référence à la figure 3, le fonctionnement de la loi de gestion d’énergie lorsqu’elle se trouve dans la deuxième configuration LGE-2 précédemment évoqué, c’est-à-dire la façon dont la cartographie 24 implémentée dans le module de gestion de l’acoustique 18 est considérée par l’unité de contrôle 12 du dispositif de gestion 10 pour définir un paramètre de fonctionnement 100 du groupe motopropulseur.
Dans cete deuxième configure LGE-2, le module de gestion de l’acoustique 18 intervient sur la définition d’un paramètre de fonctionnement du groupe motopropulseur et ce paramètre de fonctionnement 100 peut varier, selon le type de motorisation hybride et le fait que le moteur thermique soit ou non en prise avec le train de roues via la boite de vitesses, entre un régime de fonctionnement du moteur thermique et un rapport de la boite de vitesses.
Ainsi, dans une première étape de fonctionnement 201 de la loi de gestion d’énergie dans cete deuxième configuration, le dispositif de gestion 10 détermine si le groupe motopropulseur est dans un premier mode hybride parallèle Ml ou dans un deuxième mode hybride série M2.
Dans le premier mode hybride parallèle Ml, le groupe motopropulseur est dans une configuration identique à celle illustrée sur la figure 4. Le moteur thermique est mis en œuvre de telle sorte qu’une partie de l'énergie délivrée par le moteur thermique sert à recharger l’élément de stockage d’énergie électrique 5 et que l’autre partie de l’énergie délivrée par le moteur thermique sert à fournir directement du couple aux roues. Un rapport de boite de vitesses est engagé avec l’arbre de sortie du moteur thermique pour que du couple soit transmis au train de roues, de sorte qu’un lien est fait entre le fonctionnement du moteur thermique d’une part et la vitesse et l’accélération du véhicule d’autre part.
Le module de gestion de l’acoustique 18 utilise alors une première cartographie 241 particulière en ce qu’elle impose des contraintes sur le passage de rapports de la boite de vitesses, et plus particulièrement en imposant un rapport minimum en deçà duquel la boite de vitesses ne doit pas être configurée, afin que le rapport choisi au final par l’unité de contrôle 12 ne génère pas une inconsistance acoustique pour le conducteur et les passagers éventuels du véhicule.
Un exemple de première cartographie 241 est illustré sur la figure 6. Un paramètre de fonctionnement 100 du groupe motopropulseur est renseigné dans chacune des cases, en correspondance avec une vitesse donnée du véhicule, visible en abscisse du tableau, et une accélération du véhicule, visible en ordonnée du tableau, l’accélération correspondant ici à un pourcentage de l’accélération maximale, c’est-à-dire un pourcentage de l’enfoncement maximal de la pédale d’accélérateur par le conducteur le cas échéant.
Chaque paramètre de fonctionnement 100 est ici un rapport de boite de vitesses minimal à respecter, présenté ici sous la forme d’un premier rapport Rx, d’un deuxième rapport Ry ou d’un troisième rapport Rz.
A titre d’exemple, dans la deuxième configuration LGE-2 de la loi de gestion d’énergie, la première cartographie 241 est telle que pour une vitesse du véhicule de l’ordre de 65 km/h, le module de gestion de l’acoustique 18 va empêcher l’unité de contrôle 12 de choisir un rapport de boîte de vitesse inférieur au rapport Rx pour une accélération demandée de l’ordre de 65% et un rapport de boîte de vitesse inférieur au rapport Ry pour une accélération demandée de l’ordre de 15%.
La contrainte imposée dans la définition du paramètre de fonctionnement est ensuite envoyée à l’unité de contrôle 12 et la loi de gestion d’énergie formant logiciel de l’unité de contrôle tient compte du rapport minimal Rx, Ry, Rz à respecter selon les conditions de roulage du véhicule.
Conformément à ce qui a pu être décrit précédemment, l’unité de contrôle 12 prend également en compte les contraintes ou recommandations imposées par les autres modules de gestion 14, et notamment le module de gestion de consommation 16. La loi de passage de rapport, ou en d’autres termes la première cartographie 241 implémentée dans le module de gestion de l’acoustique et utilisée dans le premier mode d’hybridation parallèle Ml, permet à la loi de gestion de l’énergie et l’unité de contrôle 12 d’optimiser le fonctionnement instantanée des moteurs thermique et électriques, c’est-à-dire la répartition des couples et régimes entre les différents moteurs, pour une vitesse et accélération souhaitées par le conducteur et donc la consommation de carburant du véhicule, tout en tenant compte des critères dictés par l’acoustique, étant entendu que pour une vitesse donnée, plus le rapport de boîte de vitesse est bas et plus le régime doit être élevé, pour induire un bruit qui soit consistant pour l’utilisateur.
Dans le deuxième mode hybride série M2, le groupe motopropulseur est dans une configuration identique à celle illustrée sur la figure 5. Le moteur thermique est découplé du train de roues et il est mis en œuvre de telle sorte que l'énergie délivrée par le moteur thermique sert à recharger l’élément de stockage d’énergie électrique 5, le cas échéant via le deuxième moteur électrique formant un démarreur à haute tension, et le couple aux roues est entièrement fourni par le moteur électrique principal.
Dans ce deuxième mode, où aucun rapport de boîtes de vitesse n’est engagé entre le moteur thermique et le train de roues, le régime du moteur thermique et le couple du moteur thermique peuvent être fixés indépendamment de la vitesse et de l’accélération du véhicule.
Le module de gestion de l’acoustique 18 utilise alors deux autres cartographies 242, 243 particulières, distinctes de la première cartographie 241 précédemment évoquée.
Plus particulièrement, le module de gestion de l’acoustique 18 utilise une deuxième cartographie 242 spécifique en ce qu’elle impose des contraintes sur le régime du moteur thermique en fonction de la vitesse du véhicule et le couple aux roues demandé par le conducteur, en précisant quel doit être le régime maximum du moteur thermique. On vise ainsi à ce que le régime du moteur thermique finalement défini par l’unité de contrôle 12 présente une valeur inférieure à la valeur maximale autorisée par le module de gestion de l’acoustique 18, dès lors que la loi de gestion d’énergie est dans la deuxième configuration LGE-2 qui autorise la prise en compte des contraintes imposées par le module de gestion de l’acoustique.
De manière analogue, le module de gestion de l’acoustique 18 utilise une troisième cartographie 243 spécifique en ce qu’elle impose des contraintes sur le couple du moteur thermique en fonction de la vitesse du véhicule et le couple aux roues demandé par le conducteur, en précisant quel doit être le couple maximum du moteur thermique. On vise ainsi à ce que le couple du moteur thermique finalement défini par l’unité de contrôle 12 présente une valeur inférieure à la valeur maximale autorisée par le module de gestion de l’acoustique 18, dès lors que la loi de gestion d’énergie est dans la deuxième configuration LGE-2 qui autorise la prise en compte des contraintes imposées par le module de gestion de l’acoustique.
Un exemple de deuxième cartographie 242 est illustré sur la figure 7 et un exemple de troisième cartographie est illustré sur la figure 8. Un paramètre de fonctionnement 100 du groupe motopropulseur est renseigné dans chacune des cases de ces cartographies, en correspondance avec une vitesse donnée du véhicule, visible en abscisse du tableau, et un couple aux roues demandé, visible en ordonnée du tableau.
Dans la deuxième cartographie 242, chaque paramètre de fonctionnement 100 est un régime maximum du moteur thermique à respecter, présenté ici sous la forme de différents régimes successifs RI, R2, . . ., R6. A titre d’exemple, dans la deuxième configuration LGE-2 de la loi de gestion d’énergie, la deuxième cartographie 242 est telle que pour une vitesse du véhicule de l’ordre de 40km/h, le module de gestion de l’acoustique 18 va empêcher l’unité de contrôle 12 de choisir un régime du moteur thermique supérieur au régime RI pour un couple aux roues nul et un régime du moteur thermique supérieur au régime R5 pour un couple aux roues de l’ordre de 200 Nm.
Dans la troisième cartographie 243, chaque paramètre de fonctionnement 100 est un couple de fonctionnement maximum du moteur thermique à respecter, présenté ici sous la forme de différents régimes successifs Cl, C2, . . ., C9, le couple de fonctionnement maximum correspondant ici à un pourcentage du couple maximum disponible. A titre d’exemple, dans la deuxième configuration LGE-2 de la loi de gestion d’énergie, la troisième cartographie 243 est telle que pour une vitesse du véhicule de l’ordre de 40km/h, le module de gestion de l’acoustique 18 va empêcher l’unité de contrôle 12 de choisir, pour un couple aux roues de l’ordre de 400 Nm, un couple de fonctionnement du moteur thermique supérieur à une valeur de couple de fonctionnement de l’ordre de Cl % du couple maximum disponible et, pour un couple aux roues de l’ordre de 1200 Nm, un couple de fonctionnement du moteur thermique supérieur à une valeur de couple de fonctionnement de l’ordre de C6 % du couple maximum disponible. Les contraintes imposées dans la définition des paramètres de fonctionnement sont ensuite envoyées à l’unité de contrôle 12 et la loi de gestion d’énergie formant logiciel de l’unité de contrôle tient compte, selon les conditions de roulage du véhicule, d’une part du régime maximal RI, ... R6 à ne pas dépasser et d’autre part du couple maximal Cl, . . . C9 à ne pas dépasser.
Conformément à ce qui a pu être décrit précédemment, l’unité de contrôle 12 prend également en compte les contraintes ou recommandations imposées par les autres modules de gestion 14, et notamment le module de gestion de consommation 16. Les critères de définition d’un paramètre de fonctionnement du groupe motopropulseur, à savoir un couple maximum et un régime maximum du moteur thermique, tels qu’ils sont imposés par les cartographies 242, 243 implémentées dans le module de gestion de l’acoustique 18 et utilisées dans le deuxième mode d’hybridation série M2, permettent à la loi de gestion de l’énergie et l’unité de contrôle 12 d’optimiser le fonctionnement instantané des moteurs thermique et électriques, c’est-à-dire la répartition des couples et régimes, pour une vitesse et accélération souhaitées par le conducteur, et donc la consommation du véhicule, tout en tenant compte des critères dictés par l’acoustique.
Les cartographies 242, 243 associées au mode d’hybridation série peuvent par ailleurs être particulières en ce qu’elles imposent, lorsque la donnée d’entrée de vitesse du véhicule est comprise dans une plage de valeurs données, par exemple entre 25 km/h et 60km/h, que des paramètres de fonctionnement tels que le régime du moteur thermique soient égaux ou sensiblement égaux aux paramètres de fonctionnement correspondants qui résultent du rapport imposé par la première cartographie dans le mode d’hybridation parallèle pour une même vitesse. De la sorte, on permet un basculement d’un mode d’hybridation à l’autre, notamment lorsque l’état de charge de la batterie passe d’un côté à l’autre du premier seuil SI, qui soit cohérent pour l’utilisateur, c’est-à-dire sans inconsistance acoustique. Cette plage de valeurs de vitesses est paramétrable en fonction du véhicule. Elle est liée au fait que le mode hybride parallèle, en raison de la démultiplication du rapport de boite le plus faible, ne peut fonctionner au-dessous d’une certaine vitesse, qui est intrinsèque à la technologie hybride choisie. Sur une plage de vitesse basse le mode hybride parallèle est impossible, sur une plage haute le mode parallèle est quasi systématiquement privilégié pour la consommation, pour une plage intermédiaire entre par exemple 25 et 60 km/h environ, les deux modes peuvent co-exister et le module acoustique permet une continuité en régime entre les deux modes afin d’assurer la progressivité acoustique.
L’invention, telle qu’elle vient d’être décrite, atteint bien le but qu’elle s’était fixée, et permet de proposer un dispositif de gestion d’un groupe motopropulseur de véhicule hybride dans lequel une unité de contrôle et la loi de gestion d’énergie associée sont aptes à définir un paramètre de fonctionnement du groupe motopropulseur en tenant compte de contraintes imposées par l’acoustique, notamment pour garantir un bruit moteur perçue par le client qui soit en phase avec la vitesse du véhicule et la demande d’accélération.
Bien sûr, l'invention ne se limite pas aux moyens et configurations décrits et illustrés dans le présent document, et elle s'applique également à tous moyens ou configurations équivalentes et à toute combinaison de tels moyens, dans la mesure où ils présentent les caractéristiques présentées dans le présent document. Ainsi, des variantes non décrites ici pourraient être mises en œuvre sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que, conformément à l’invention, un module de gestion de l’acoustique est prévu dans le dispositif de gestion pour imposer des contraintes acoustiques dans le choix des paramètres de fonctionnement du groupe motopropulseur.
A titre d’exemple non limitatif de variantes possibles de l’invention, le module de gestion de l’acoustique peut être paramétré avec plus de cartographies que ce qui a été décrit et illustré, notamment pour affiner les contraintes imposées au choix des paramètres de fonctionnement en fonction du niveau de charge de l’élément de stockage d’énergie électrique. Des seuils intermédiaires peuvent être paramétrés et des cartographies en mode standard et en mode dégradé peuvent être implantées pour être considérées sélectivement selon que le niveau de charge de l’élément de stockage d’énergie électrique soit inférieur ou supérieur à ces seuils intermédiaires.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de gestion (10) d’un groupe motopropulseur de véhicule hybride (1), comportant une unité de contrôle (12) configurée pour définir un paramètre de fonctionnement (100) du groupe motopropulseur en fonction de données d’entrée (7) instantanées associées audit véhicule, l’unité de contrôle (12) comportant au moins un module de gestion de la consommation (16) dans lequel est implémenté au moins une base de données du moteur thermique conditionnant les paramètres de fonctionnement (100) du groupe motopropulseur au respect de valeurs de consommation du véhicule, caractérisé en ce que l’unité de contrôle (12) comporte par ailleurs un module de gestion de l’acoustique (18) dans lequel est implémentée au moins une cartographie (24, 241, 242, 243) conditionnant des paramètres de fonctionnement du groupe motopropulseur au respect de critères acoustiques déterminés, l’unité de contrôle (12) étant configurée pour définir un paramètre de fonctionnement (100) du groupe motopropulseur en considérant de manière cumulative les données de la cartographie (24, 241, 242, 243) du module de gestion de l’acoustique (18) et les données de la base de données du module de gestion de la consommation (16).
2. Dispositif de gestion (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’unité de contrôle (12) est configurée pour considérer les données de la cartographie (24, 241, 242, 243) du module de gestion de l’acoustique (18) en complément des données de la base de données du module de gestion de la consommation (16) en fonction de l’état de charge (SOC) d’un élément de stockage d’énergie électrique (5).
3. Dispositif de gestion (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’unité de contrôle (12) est configurée pour considérer les données de la cartographie (24, 241, 242, 243) du module de gestion de l’acoustique (18) en complément des données de la base de données du module de gestion de la consommation (16) lorsque l’état de charge (SOC) de la batterie est à la fois inférieur à une première valeur seuil (SI) et supérieur à une deuxième valeur seuil (S2) qui est strictement inférieure à la première valeur seuil (SI).
4. Dispositif de gestion (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de gestion de l’acoustique (18) comporte au moins une cartographie (241) correspondant au fonctionnement du moteur thermique en hybridation parallèle, et au moins une cartographie (242, 243) correspondant au fonctionnement du moteur thermique en hybridation série.
5. Dispositif de gestion (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’au moins une cartographie (241) correspondant au fonctionnement du moteur thermique en hybridation parallèle indique un rapport (Rx, Ry, Rz) de boite de vitesses minimum à respecter en fonction de la vitesse et de l’accélération du véhicule.
6. Dispositif de gestion (10) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu’une cartographie (242) correspondant au fonctionnement du moteur thermique en hybridation série indique un régime (RI, R2, . . . R6) maximum du moteur thermique à ne pas dépasser, en fonction de la vitesse du véhicule et du couple aux roues du véhicule et en ce qu’une autre cartographie (243) correspondant au fonctionnement du moteur thermique en hybridation série indique un couple (Cl, C2, . . . C9) maximum du moteur thermique à respecter, en fonction de la vitesse du véhicule et du couple aux roues du véhicule.
7. Dispositif de gestion (10) selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, pour un type d’hybridation donné, le module de gestion de l’acoustique (18) comporte deux cartographies distinctes mises en œuvre sélectivement en fonction de l’état de charge (SOC) de l’élément de stockage d’énergie électrique (5) par rapport à une valeur seuil intermédiaire, avec une cartographie de fonctionnement standard pour un état de charge de l’élément de stockage d’énergie électrique supérieur à la valeur seuil intermédiaire et une cartographie de fonctionnement dégradé pour un état de charge de l’élément de stockage d’énergie électrique inférieur à la valeur seuil intermédiaire.
8. Véhicule hybride (1) automobile comportant un dispositif de gestion (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
9. Procédé de gestion d’un groupe motopropulseur d’un véhicule hybride (1) équipé d’un dispositif de gestion (10) conforme à l’une des revendications 1 à 8 et apte à définir un paramètre de fonctionnement (100) du groupe motopropulseur en fonction de données acoustiques, au cours duquel on détermine l’état de charge (SOC) d’un élément de stockage d’énergie électrique (5) destiné à alimenter un moteur électrique (4) du groupe motopropulseur et au cours duquel on définit ledit paramètre de fonctionnement (100) du groupe motopropulseur en fonction de données acoustiques lorsque l’état de charge (SOC) de l’élément de stockage d’énergie électrique (5) est d’une part inférieur à une première valeur seuil (SI) entre une motorisation électrique et une motorisation hybride et d’autre part supérieur à une deuxième valeur seuil (S2) formant 19 seuil critique de priorisation du rechargement électrique par le moteur thermique du véhicule hybride.
10. Procédé de gestion selon la revendication précédente, au cours duquel on se réfère à un premier type de cartographie (241) implémentée dans le module de gestion de l’acoustique (18), correspondant à des niveaux de rapports (Rx, Ry, Rz) de boite de vitesse minimum, lorsque le véhicule hybride (1) est configuré dans un type de motorisation hybride parallèle et au cours duquel on se réfère à un deuxième type de cartographie (242, 243) implémentée dans le module de gestion de l’acoustique (18), correspondant à des niveaux de couple moteur (Cl, C2, . . . C9) ou de régime moteur (RI, . . . R6) maximum, lorsque le véhicule hybride est configuré dans un premier type de motorisation hybride série.
PCT/EP2022/085085 2021-12-21 2022-12-09 Dispositif de gestion d'un groupe motopropulseur de véhicule hybride WO2023117474A1 (fr)

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