Brevet FR2911565A1 — publié le 20080725

Système et procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride pour un fonctionnement en mode quatre roues motrices permanent La présente invention concerne un système de commande d'un groupe motopropulseur hybride pour un véhicule automobile à quatre roues motrices pouvant combiner un mode quatre roues motrices permanent et une réduction de la consommation de carburant. L'augmentation du prix du pétrole a rendu la réduction de la consommation de carburant des véhicules automobiles à la fois nécessaire et économiquement viable. Les techniques associées à la réduction de consommation de carburant ont d'abord été appliquées à des véhicules susceptibles de toucher un large public, généralement des automobiles de type berline ou citadine. Devant le durcissement prévu des législations envers les véhicules affichant une consommation de carburant élevée, en particulier envers les véhicules dits quatre roues motrices, il est devenu intéressant de faire bénéficier ces véhicules des techniques de réduction de consommation de carburant et de pollution, comme les propulsions hybrides. Cependant, peu de recherches ont été menées pour concilier réduction de la consommation de carburant et gestion de la motricité d'un véhicule à quatre roues motrices permanentes. La demande de brevet FR2654682 divulgue le fonctionnement d'un véhicule à quatre roues motrices équipé d'une propulsion thermique classique. On y décrit les organes et les méthodes de répartition du couple moteur sur les deux trains moteurs. Cependant, les propulsions hybrides ne semblent pas prises en compte. Il n'est donc pas possible d'optimiser le point de fonctionnement du groupe motopropulseur pour diminuer la consommation de carburant. La demande de brevet FR2827339 divulgue un système de commande d'un groupe motopropulseur hybride comprenant des moyens d'optimisation du point de fonctionnement du groupe motopropulseur et des moyens de saturation dynamique de la consigne demandée par le conducteur. Cependant, il n'est fait aucune mention d'une distinction entre couple imposé au train avant et couple imposé au train arrière. Il est donc impossible de prendre en compte une consigne de couple imposée au train arrière dans le cadre d'un mode de fonctionnement quatre roues motrices. Le brevet US6205379 décrit un système de commande d'une propulsion hybride pour un véhicule automobile comprenant deux trains moteurs. Ce système de commande intègre notamment des stratégies de pilotage de propulsions électriques dans des situations de faible adhérence et/ou des situations de forte déclivité. Ces stratégies correspondent à des applications spécifiques d'un mode quatre roues motrices. Il n'est pas fait mention d'une prise en compte d'un mode quatre roues motrices permanent demandé par le conducteur. Il n'est pas fait mention non plus d'une saturation dynamique des consignes du train arrière. La demande de brevet FR2799417 décrit un système de commande d'un véhicule comportant quatre roues motrices et au moins une source motrice pour chacun des deux trains avant et arrière. Il n'est fait aucune mention d'un système de saturation dynamique des consignes ni d'une prise en compte d'un mode quatre roues motrices permanent demandé par le conducteur. La demande de brevet JP2001171378 décrit un système de commande d'un véhicule à quatre roues motrices permettant de gérer le couple aux roues grâce à des caractéristiques cartographiées fonction des états du véhicule et l'état de la route. Ici encore il n'est fait aucune mention d'un système de saturation dynamique des consignes ni d'une prise en compte d'un mode quatre roues motrices permanent demandé par le conducteur. L'invention a pour objet de réduire la consommation de carburant tout en conservant la possibilité de fonctionner en mode quatre roues motrices permanent. L'invention a également pour objet de tenir compte dynamiquement des conditions de roulage dans la détermination des différents paramètres de fonctionnement. Dans un mode de réalisation, un système de commande d'un groupe motopropulseur de type hybride pour véhicule automobile à quatre roues motrices, comprend au moins un organe moteur électrique et au moins un organe moteur thermique capables d'entraîner les essieux moteurs indépendants avant et arrière du véhicule. Le système de commande comprend un moyen de détermination de la consigne de couple total à partir des demandes du conducteur, un moyen de répartition de la consigne de couple total et un moyen d'optimisation du point de fonctionnement. Ce système est apte à déterminer dynamiquement les couples à appliquer à chacun des deux essieux moteurs et à optimiser le fonctionnement du groupe motopropulseur, selon la motricité demandée par le conducteur et les conditions de roulage. Le système de commande est capable de déterminer dans un premier temps la consigne de couple total correspondant à la demande du conducteur. Cette consigne est ensuite répartie en consignes de couple aux trains avant et arrière. Cette décomposition tient compte des paramètres et de l'état du système électrique ainsi que des conditions de roulage. Par conditions de roulage, on entend l'adhérence, la déclivité et tout paramètre pouvant être détecté par le véhicule et ayant une influence sur son comportement. La décomposition tient également compte de la présence d'une requête du conducteur pour un mode quatre roues motrices permanent. Dans ce cas, une consigne de couple arrière est imposée, réduisant les possibilités de répartition du couple total. Pour finir, cette paire de consignes de couple aux trains arrière et avant est traduite en consignes de fonctionnement du groupe motopropulseur et optimisées pour réduire la consommation de carburant du véhicule ainsi que ses émissions de polluants. I1 est intéressant de noter que la présence d'une consigne de couple imposée au train arrière lors de la décomposition, implique une réduction du nombre d'états de fonctionnement du groupe motopropulseur. L'optimisation qui a lieu avant l'émission des consignes de fonctionnement est alors limitée aux états disponibles, d'où une efficacité moindre en terme de réduction de la consommation de carburant dans le cas de l'activation du mode quatre roues motrices permanent. Dans un mode de réalisation, le système de commande peut comprendre une boite de vitesses, un moyen de commande de la boite de vitesses, une interface entre le conducteur et le véhicule et un moyen de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule capable d'imposer une consigne de couple arrière en fonction d'une motricité demandée par le conducteur et des conditions de roulage. Le moyen de détermination de la consigne de couple total à partir des demandes du conducteur est relié par ses entrées à l'interface entre le conducteur et le véhicule et au moyen de commande de la boite de vitesses, et par ses sorties au moyen de répartition de la consigne de couple total et au moyen de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule. Le moyen de détermination de la consigne de couple total est capable de traduire les exigences du conducteur en consigne de couple total. Le système de commande peut comprendre un moyen de commande électrique. Dans un tel système, le moyen de répartition de la consigne de couple total est connecté par ses entrées au moyen de détermination de la consigne de couple total à partir des demandes du conducteur, au moyen de commande électrique et au moyen de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule, et par ses sorties au moyen d'optimisation du point de fonctionnement. Le moyen de répartition de la consigne de couple total est capable de déterminer la répartition du couple total entre les essieux avant et arrière en fonction du couple et de la puissance disponibles pour les organes moteurs électriques ainsi que de la consigne de couple imposée au train arrière par le moyen de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule. Dans un système de commande comprenant un moyen de commande de l'organe moteur thermique, le moyen d'optimisation du point de fonctionnement est relié au moyen de répartition de la consigne de couple et par ses sorties au moyen de commande électrique, au moyen de commande de l'organe moteur thermique et de la trajectoire du véhicule et au moyen de commande de la boite de vitesses. Le moyen d'optimisation du point de fonctionnement est capable de déterminer les paramètres de fonctionnement des différents organes moteurs ainsi que le rapport de la boite de vitesses. Un autre aspect de l'invention est un procédé de commande dans lequel on détermine le rapport de la boite de vitesses et les consignes de fonctionnement et de couple des organes moteurs de façon à optimiser le fonctionnement du groupe motopropulseur selon que le conducteur demande un fonctionnement quatre roues motrices ou un fonctionnement minimisant la consommation de carburant. Dans un mode de mise en oeuvre, on optimise le fonctionnement du groupe motopropulseur en maximisant les performances quatre roues motrices au détriment de la consommation de carburant tout en respectant le couple total requis par le conducteur, lorsque le conducteur demande un fonctionnement quatre roues motrices maximisant les performances motrices. Dans un autre mode de mise en oeuvre, on optimise le fonctionnement du groupe motopropulseur en minimisant la consommation de carburant au détriment des performances quatre roues motrices tout en respectant le couple total requis par le conducteur, lorsque le conducteur demande un fonctionnement minimisant la consommation de carburant. Lorsque le conducteur demande un fonctionnement quatre roues motrices, on impose une consigne de couple arrière non nulle variant dynamiquement. Lorsque le conducteur demande un fonctionnement minimisant la consommation de carburant, on impose une consigne de couple arrière permettant d'optimiser la consommation de carburant. En effet, le train arrière étant relié aux organes moteurs électriques, tout le couple pouvant être reporté sur les organes moteurs électriques diminue d'autant le couple devant être fourni par l'organe moteur thermique. La consommation de carburant peut donc être réduite. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 représente schématiquement les principaux éléments d'un système selon l'invention dans lequel on commande la boite de vitesses, les organes moteurs électriques et thermique en fonction des demandes du conducteur. La figure 1 représente un système de commande d'un groupe motopropulseur hybride. Un véhicule 1 comprend un groupe motopropulseur 2 comportant, pour cet exemple et de façon non limitative, deux organes moteur électriques 3a et 3b, une boite de vitesses 4 et un organe moteur thermique 5. Le véhicule comprend également une interface 6 entre le conducteur et le véhicule, un moyen 5a de commande de l'organe moteur thermique 5 relié à ce dernier par la liaison 5c, un moyen 4a de commande de la boite 4 de vitesses relié à cette dernière par la liaison 4c, un moyen 6c de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule, des batteries 7, un train moteur et indépendant avant 12 et arrière 13, comprenant chacun une paire de roues, reliées par un axe et couplés au groupe motopropulseur par un système de distribution non représenté. L'interface 6 entre le conducteur et le véhicule comprend entre autres, la pédale d'accélérateur 6f et le levier de vitesses 6g. Le moyen de commande électrique 3 commande les deux organes moteurs électriques 3a et 3b grâce aux liaisons respectives 3c et 3d. Le moyen de commande électrique 3 reçoit également des informations provenant de la batterie 7 par la liaison 7b. L'unité de commande électronique 8 du groupe motopropulseur comprend un moyen 9 de détermination de la consigne de couple total à partir des demandes du conducteur, un moyen 10 de répartition de la consigne de couple total et un moyen 11 d'optimisation du point de fonctionnement. Le moyen 9 de détermination de la consigne de couple total reçoit sur ses entrées les informations provenant du moyen 4a de commande de la boite de vitesses par la liaison 4b et des signaux de l'interface 6 entre le conducteur et le véhicule par la liaison 6b. Le moyen 9 de détermination de la consigne de couple total émet une consigne de couple totale correspondant à la demande du conducteur vers le moyen 10 de répartition de la consigne de couple par la liaison 9c et au moyen 6c de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule par la liaison 9b. Le moyen 10 de répartition de la consigne de couple reçoit sur ses entrées des informations du moyen 9 par la liaison 9c, du moyen 3 de commande électrique transmises par la liaison 3e, et du moyen 6c de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule par la liaison 6d, et émet des signaux par la liaison 10b vers le moyen 11 d'optimisation du point de fonctionnement. Le moyen 11 d'optimisation du point de fonctionnement reçoit des signaux provenant du moyen 10 par la liaison 10b et émet des signaux de commande vers le moyen 3 de commande électrique par la liaison lld, au moyen 4a de commande de la boite 4 de vitesses par la liaison l le et au moyen 5a de commande de l'organe moteur thermique 5 par la liaison llb. Les moyens 4a, 5a et 3 traduisent ces signaux en signaux de commande interprétables par les organes 4, 5, 3a et 3b, respectivement. Le conducteur donne une consigne de couple, via la pédale d'accélérateur 6f et le levier de vitesses 6g, de l'interface 6 entre le conducteur et le véhicule qui est transmise au moyen 9 de détermination de la consigne de couple total. Le moyen 9 détermine la consigne de couple totale correspondant à la demande du conducteur en prenant en compte le rapport de boite de vitesses. Cette consigne est alors transmise au moyen 10 de répartition de la consigne de couple et au moyen 6c de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule. Le moyen 6c de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule transmet en retour au moyen 10 de répartition de la consigne de couple, une valeur de couple arrière imposé si le conducteur a demandé un mode quatre roues motrices permanent. Cette valeur est déterminée dynamiquement selon les conditions de roulage. Le moyen 10 de répartition de la consigne de couple détermine alors la répartition du couple total entre les trains avant 12 et arrière 13 en prenant en compte les informations d'état du système électrique. Les consignes de couple avant et arrière ainsi déterminées sont alors transmises au moyen 11 d'optimisation du point de fonctionnement. Le moyen 11 d'optimisation du point de fonctionnement détermine les paramètres de fonctionnement du groupe motopropulseur 2 pour optimiser la consommation de carburant et réduire les émissions de polluants ou pour optimiser les performances motrices, selon les désirs du conducteur. Le moyen 11 d'optimisation transmet les consignes au moyen 3 de commande électrique, au moyen 4a de commande de la boite de vitesses et au moyen 5a de commande de l'organe moteur thermique. L'invention telle que décrite ici gère un groupe motopropulseur hybride dans une logique de couple aux roues. Le même système et le même procédé pourraient être employés dans le cadre d'une logique d'effort aux roues. REVENDICATIONS 1. Système de commande d'un groupe motopropulseur de type hybride pour véhicule automobile à quatre roues motrices, comprenant au moins un organe moteur électrique (3a) et au moins un organe moteur thermique (5), capable d'entraîner les essieux moteurs indépendants avant (12) et arrière (13) du véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen (9) de détermination de la consigne de couple total à partir des demandes du conducteur, un moyen (10) de répartition de la consigne de couple total et un moyen (11) d'optimisation du point de fonctionnement, aptes à déterminer dynamiquement les couples à appliquer à chacun des deux essieux moteur et à optimiser le fonctionnement du groupe motopropulseur (2), selon la motricité demandée par le conducteur et les conditions de roulage. 2. Système selon la revendication 1 comportant une boite de vitesses (4), un moyen (4a) de commande de la boite de vitesses, une interface (6) entre le conducteur et le véhicule et un moyen (6c) de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule capable d'imposer une consigne de couple arrière en fonction d'une motricité demandée par le conducteur et des conditions de roulage, dans lequel le moyen (9) de détermination de la consigne de couple total à partir des demandes du conducteur est relié par ses entrées à l'interface (6) entre le conducteur et le véhicule et au moyen (4a) de commande de la boite de vitesses, et par ses sorties au moyen (10) de répartition de la consigne de couple total et au moyen (6c) de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule, le moyen (9) de détermination de la consigne de couple total à partir des demandes du conducteur étant capable de traduire les exigences du conducteur en consigne de couple total. 3. Système selon la revendication 2 comportant un moyen (3) de commande électrique dans lequel le moyen (10) de répartition de la consigne de couple total est connecté par ses entrées au moyen (9) dedétermination de la consigne de couple total à partir des demandes du conducteur, au moyen (3) de commande électrique et au moyen (6c) de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule, et par sa sortie au moyen (11) d'optimisation du point de fonctionnement, le moyen (10) de répartition de la consigne de couple total étant capable de déterminer la répartition du couple total entre les essieux avant (12) et arrière (13) en fonction du couple et de la puissance disponibles pour les organes moteurs électriques (3a et 3b) ainsi que de la consigne de couple imposée au train arrière (13) par le moyen (6c) de contrôle de la stabilité et de la trajectoire du véhicule. 4. Système selon la revendication 3 comportant un moyen (5a) de commande de l'organe moteur thermique, dans lequel le moyen (11) d'optimisation du point de fonctionnement est relié par son entrée au moyen (10) de répartition de la consigne de couple et par ses sorties au moyen (3) de commande électrique, au moyen (5a) de commande de l'organe moteur thermique et au moyen (4a) de commande de la boite de vitesses, et le moyen (11) d'optimisation du point de fonctionnement étant capable de déterminer les signaux de commande du fonctionnement des différents organes moteurs ainsi que le signal de commande du rapport de la boite (4) de vitesses. 5. Procédé de commande d'un groupe motopropulseur de type hybride pour véhicule automobile à quatre roues motrices, comprenant au moins un organe moteur électrique et au moins un organe moteur thermique capable d'entraîner les essieux moteurs indépendants avant et arrière du véhicule, caractérisé par le fait que l'on détermine le rapport de la boite de vitesses et les consignes de fonctionnement et de couple des organes moteurs de façon à optimiser le fonctionnement du groupe motopropulseur selon que le conducteur demande un fonctionnement quatre roues motrices ou un fonctionnement minimisant la consommation de carburant. 6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel on optimise le fonctionnement du groupe motopropulseur en maximisant les performances quatre roues motrices au détriment de la consommation de carburant tout en respectant le couple total requis par leconducteur, lorsque le conducteur demande un fonctionnement quatre roues motrices maximisant les performances motrices. 7. Procédé selon la revendication 5 dans lequel on optimise le fonctionnement du groupe motopropulseur en minimisant la consommation de carburant au détriment des performances quatre roues motrices tout en respectant le couple total requis par le conducteur, lorsque le conducteur demande un fonctionnement minimisant la consommation de carburant. 8. Procédé selon la revendication 6 dans lequel on impose une consigne de couple arrière non nulle variant dynamiquement, lorsque le conducteur demande un fonctionnement quatre roues motrices. 9. Procédé selon la revendication 7 dans lequel on impose une consigne de couple arrière permettant d'optimiser la consommation de carburant, lorsque le conducteur demande un fonctionnement minimisant la consommation de carburant.