Brevet FR2920383A1 — publié le 20090306

Procédé de détermination du point de libération d'un dispositif d'embrayage de véhicule automobile à motorisation hybride La présente invention concerne un procédé de détermination du point de libération d'un dispositif d'embrayage pour véhicule automobile à motorisation hybride. De manière générale, les véhicules automobiles hybrides utilisent une machine électrique pour transmettre le couple moteur aux roues motrices du véhicule, cette machine électrique est placée en série sur l'arbre primaire avec le moteur thermique et est disposée en entrée de la boîte de vitesses dont est équipé le véhicule. La boîte de vitesses permet d'obtenir plusieurs rapports de démultiplication entre le moteur électrique et les roues, la boîte de vitesses comporte par ailleurs un ensemble de pièces mécaniques et est reliée à un dispositif d'embrayage commandé par un actionneur qui détermine la course d'embrayage. Typiquement, une boîte de vitesses peut comprendre un ensemble de pignons et de roues libres disposés respectivement sur un arbre primaire couplé au moteur thermique et sur un arbre secondaire couplé aux roues et qui coopèrent selon une combinaison déterminée en fonction du rapport de vitesse demandé par le conducteur, pour transmettre un couple déterminé à la roue en fonction du régime moteur et des conditions de roulage, telles que la pente ou l'état de la route. En cours de phase de test du véhicule en usine ou en service après-vente, on est amené à tester le dispositif d'embrayage et la boîte de vitesses. Pour cela, la boite de vitesses est au point mort (non transmission de couple aux roues), l'arbre primaire est entraîné en rotation par la machine électrique. L'arbre primaire étant par exemple entraîné à différents régimes, lorsque l'arbre primaire atteint un régime voulu, la machine électrique fournit le couple nécessaire pour entraîner l'arbre primaire au régime de consigne Plus précisément le dispositif d'embrayage auquel est relié l'arbre primaire comprend un actionneur qui commande la course de l'embrayage. Selon l'art connu, on détermine de manière prédéfinie une position d'embrayage correspondant au point de libération relatif au découplage entre le moteur et la l'arbre primaire. La figure 1 illustre un exemple de couple transmis en fonction de la position d'un vérin dont est muni un dispositif d'embrayage selon l'art connu, la course du vérin étant directement liée à la course de l'embrayage. Dans une première phase correspondant à un intervalle de course : [0 ; X1] au début de la course du vérin, l'embrayage reste fermé et la vitesse de rotation de l'arbre primaire est nulle. Typiquement cet intervalle peut être de l'ordre de 10 mm. Dans une seconde phase correspondant à un intervalle de course : [X1 ; X2] , la machine électrique commence à imposer un couple croissant sur l'entraînement de l'arbre primaire. Typiquement cet intervalle 1 o peut être de l'ordre de quelques millimètres, le couple imposé pouvant être de l'ordre de 30 N.m à chaud et 80 N.m à froid maximum. Dans une troisième phase correspondant à un intervalle de course : [X2 ; X3], le couple imposé sur l'entraînement de l'arbre primaire, parvient à entraîner la rotation de l'arbre primaire. Le couple décroit jusqu'à 15 atteindre une valeur quasi nulle (il reste à vaincre les couples de frottements), pendant que la vitesse de l'arbre primaire atteint une valeur prédéfinie, on considère avoir atteint le point de libération correspondant à une position d'embrayage ouvert. Selon l'art connu, la position du point de libération Xp1 est 20 prédéfinie en conception à une distance donnée de la fin de course de l'embrayage Xf permettant de garantir un bon débrayage sans atteindre la fin de course. Dans ce contexte et pour optimiser le temps de commande de l'actionneur qui alimente le dispositif d'embrayage, la présente invention 25 propose de suivre en temps réel, l'évolution du couple imposé par la machine électrique. Une telle approche permet d'appréhender au plus près le système de couplage/découplage afin de gagner du temps et de la prestation lors du changement de rapport et de vérifier le fonctionnel du système de couplage : la course mini entre le point de léchage et le point de libération (pas de 30 couple transmis). Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de détermination du point de libération d'un dispositif d'embrayage couplé à la boîte de vitesses d'un véhicule automobile hybride, comprenant une 35 machine électrique en série sur l'arbre primaire avec le moteur thermique dudit véhicule et disposée en entrée de la boîte de vitesses, caractérisé en ce qu'il comprend : - la détermination d'une consigne de régime de l'arbre primaire et d'une consigne de saturation du couple produit par la machine électrique, à embrayage fermé ; - l'ouverture progressive du dispositif d'embrayage ; - l'application par la machine électrique d'un couple destiné à déclencher la mise en rotation de l'arbre primaire, jusqu'à l'atteinte de la valeur de consigne de saturation du couple 1 o produit par la machine électrique; - la mesure en temps réel de la valeur de couple à l'arbre primaire. Selon une variante de l'invention, la mesure de la diminution du couple produit par la machine électrique est effectuée par un capteur de 15 couple. Selon une variante de l'invention, le capteur de couple est intégré à la machine électrique. Selon une variante de l'invention, la mesure de la diminution du couple produit par l'ouverture du système de couplage est effectuée à partir 20 d'une valeur de consigne de l'ordre de 30 N.m à chaud ; Selon une variante de l'invention, la mesure de la diminution du couple produit par l'ouverture du système de couplage est effectuée à partir d'une valeur de consigne de l'ordre de 80 N.m à froid. 25 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 schématise la course d'un actionneur de dispositif d'embrayage en corrélation avec le couple appliqué par la 30 machine électrique sur l'arbre primaire de la boîte de vitesses ; - la figure 2 représente un schéma fonctionnel d'un exemple de chaîne de traction hybride ; - la figure 3 illustre l'évolution du couple appliqué par la machine électrique en fonction du temps, suivie par un capteur de 35 couple dans le procédé de l'invention. Nous allons décrire ci-après la chaîne de motorisation couramment déployée dans un véhicule automobile hybride. La figure 2 présente un schéma fonctionnel d'un exemple de chaîne de traction d'un véhicule hybride. Elle comporte un moteur thermique 1 couplé par exemple à une machine auxiliaire électrique 2, au moyen d'une courroie 3 entraînée par des poulies (non représentées) solidaires l'une du moteur l'autre de la machine auxiliaire, cette machine auxiliaire permettant le redémarrage du moteur dans un mode dit � stop and go �. Cette dernière ne participe pas 1 o directement à la traction du véhicule. Un volant d'inertie 4 est fixé sur l'arbre de sortie 5 du moteur thermique 1. L'arbre de sortie est de son côté couplé au vilebrequin du moteur. L'arbre de sortie est ensuite relié à l'embrayage 6. Ce dernier effectue un mouvement de glissement 7 dans la direction de l'arbre de sortie 15 5 pour passer d'une position ouverte à une position fermée ou vice-versa. L'embrayage est par ailleurs relié à l'arbre primaire 8. Cet arbre primaire 8 relie l'arbre de sortie moteur 5 à une boîte de vitesses mécanique pilotée 9 (BVMP), lorsque l'embrayage est en position fermée. Cette BVMP assure la transmission de la puissance motrice aux roues 10, dont une seule est 20 représentée sur la figure 1. Plus particulièrement, la BVMP 9 transmet, après démultiplication, la puissance de sortie aux roues 10 par l'intermédiaire d'un arbre de sortie 11, ou arbre secondaire. Une machine électrique de traction 12 est insérée en série entre l'embrayage 6 et la boîte mécanique pilotée 9. Cette machine électrique de 25 traction 12 comporte un rotor 13 et un stator 14. Le rotor 13 est solidaire de l'arbre primaire 8 et le stator 14, fixe, est par exemple solidaire du carter du moteur. Une batterie 15 ou un ensemble de batteries, de forte puissance, alimente en énergie électrique la machine de traction 12 via un onduleur 16. Ce dernier permet de transformer la tension continue en sortie de batterie en 3o tension alternative apte à entraîner le rotor 13 en rotation. Une unité de commande 20 associée à des capteurs, non représentés, pilote la chaîne de traction associée à la roue 10. L'unité de commande pilote notamment la machine électrique 12. Les capteurs permettent notamment de mesurer les différentes vitesses de rotation en jeu 35 dans la chaîne de traction. Avec une telle architecture de chaîne de traction, le véhicule peut notamment fonctionner selon les modes suivants : - le véhicule roule en mode thermique pur lorsque l'embrayage 6 est fermé et que la machine électrique de traction 12 n'est pas alimentée ou commandée, le moteur thermique 1 assurant seul la traction ; - le véhicule roule en mode électrique pur lorsque l'embrayage 6 est ouvert et que la machine électrique 12 est alimentée ou commandée pour assurer seule la traction du véhicule ; - le véhicule roule en mode mixte lorsque le moteur thermique 1 assure la traction du véhicule assisté par la machine électrique 12, l'embrayage 6 étant fermé. En phase de test usine, ou en phase de test en service après vente, on est amené à vérifier les performances de couplage/découplage du dispositif d'embrayage et l'on a intérêt à optimiser le pilotage du dispositif pour réduire le temps de couplage/découplage. C'est pourquoi, la présente invention propose d'établir une stratégie de pilotage de la machine électrique qui permet ainsi en usine terminale ou en après vente de vérifier le fonctionnement du système de couplage et de connaître la position du point de libération dans la course actionneur d'embrayage. Selon le procédé de l'invention, il ainsi proposé de suivre les différentes étapes suivantes illustrées par la figure 3 Etape 1 : Le moteur thermique est à l'arrêt. On met une consigne de régime sur l'arbre primaire non nulle, et on impose une saturation du couple de la machine électrique C123 inférieure à une certaine valeur. Typiquement cette valeur peut être de l'ordre de 30 N.m à chaud (90°C sur la température d'eau moteur) et de l'ordre 80 N.m à froid (à 0 °C de température d'eau moteur). Ces valeurs de couples correspondent au couple nécessaire à l'entrainement du moteur arrêté. L'embrayage est fermé et la vitesse de l'arbre primaire est nulle.35 Etape 2 : On fait progressivement varier la course de l'embrayage correspondant à son ouverture par l'actionneur. Etape 3 : On détecte la mise en rotation de l'arbre primaire V8, ou une diminution du couple de la machine électrique par rapport à la valeur prédéfinie. Lorsque la machine électrique atteint son régime cible V8s ou que le 1 o couple d'entrainement de l'arbre primaire est quasiment nul (il reste à vaincre les couples de frottements), on passe à l'étape 4. Etape 4 : On relève la course actionneur d'embrayage au plus près de l'embrayage 15 par exemple au niveau de la butée concentrique (la mesure est plus précise si le capteur de position est placé au niveau de la butée concentrique) On peut ainsi identifier le point de libération PI de manière optimisée en temps réel. 20 Les principaux avantages de l'invention sont notamment les suivants : permettre un contrôle fonctionnel du système de couplage et ainsi vérifier la course minimale entre le point de léchage et le point de libération correspondant à un couple nul et ce aussi bien en usine terminale qu'en service après-vente ; - permettre de réduire le temps du changement de vitesse, en connaissant le point de libération, on peut déclencher plus tôt la séquence de désengagement de vitesses et gagner de l'ordre d'une vingtaine de millisecondes sur le temps global de changement de rapport. Comme la prestation client de changement de vitesses est liée au temps entre l'ouverture et la fermeture de la chaine de traction, ces millisecondes gagnées sont très importantes. 25 30 5 - de plus, pour ne pas détériorer les dispositif d'anti-lâchers du système de crabotage à manchon et couronne à crabots de la boîte de vitesses, il est important de s'assurer d'avoir un couple arbre primaire faible pour désengager le manchon de la couronne à crabots c'est-à-dire maîtriser le point de libération garantissant un couple arbre primaire faible. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination du point de libération d'un dispositif d'embrayage d'une chaine de traction hybride d'un véhicule automobile hybride, comportant un moteur thermique, au moins une machine électrique de traction, une boîte de vitesses, notamment une boîte de vitesses mécanique pilotée, ladite boîte de vitesses comportant un arbre primaire couplé au moteur thermique et au moins un arbre secondaire couplé aux roues du véhicule, ladite machine électrique (12) étant disposée en série sur l'arbre primaire (8) avec le moteur thermique (1) et disposée en entrée de la boîte de vitesses, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - la détermination d'une consigne de régime de l'arbre primaire (V8s) et d'une consigne de saturation du couple (C12s) produit par la machine électrique, à embrayage fermé ; - l'ouverture progressive du dispositif d'embrayage ; - l'application par la machine électrique d'un couple destiné à déclencher la mise en rotation de l'arbre primaire, jusqu'à l'atteinte de la valeur de consigne de saturation du couple produit par la machine électrique ; - la mesure en temps réel de la valeur de couple. 2. Procédé de détermination du point de libération du dispositif d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure de la diminution du couple produit par l'ouverture progressive de l'embrayage est effectuée par un capteur de couple (intégré à la machine électrique ou non). 3. Procédé de détermination du point de libération d'un dispositif d'embrayage selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la mesure de la diminution du couple produit par l'ouverture progressive de l'embrayage est effectuée à partir d'une valeur de consigne de l'ordre de 30 3o N.m à chaud. 4. Procédé de détermination du point de libération d'un dispositif d'embrayage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lamesure de la diminution du couple produit par l'ouverture progressive de l'embrayage est effectuée à partir d'une valeur de consigne de l'ordre de 80 N.m à froid. 5. Procédé de détermination du point de libération d'un dispositif d'embrayage selon l'un des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que : -à partir de l'atteinte d'un niveau de couple à la machine électrique quasi nul (seuil à définir dans le calculateur), le calculateur mémorise la position de l'actionneur d'embrayage donc du système de couplage pour définir le point de libération. - ou à partir de l'atteinte de la consigne de régime de la machine électrique V8s, le calculateur mémorise la position de l'actionneur d'embrayage donc du système de couplage pour définir le point de libération.15