Brevet FR2928600A1 — publié le 20090918

B07-3859FR - EGA/EVH Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Groupe motopropulseur et procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur pendant un démarrage lancé Invention de : LE VAILLANT Christophe ANDRE Sylvie Groupe motopropulseur et procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur pendant un démarrage lancé L'invention concerne le domaine des groupes motopropulseurs de véhicule automobile équipés d'une transmission robotisée, et en particulier du procédé de contrôle de tels groupes motopropulseurs. L'invention concerne notamment des procédés permettant le démarrage du moteur thermique alors que le véhicule est déjà en mouvement. Une telle situation se rencontre par exemple avec un groupe motopropulseur équipé d'une boîte de vitesses robotisée classique. Dans une descente, le véhicule peut rouler alors que la boîte de vitesses est en position neutre et que le moteur thermique est arrêté. Il faut dans ce cas pouvoir démarrer rapidement le moteur thermique pour fournir aux roues du véhicule un couple moteur sans provoquer d'à-coups au véhicule. Une situation voisine se rencontre avec un groupe motopropulseur hybride dans lequel le véhicule est entraîné par une ou plusieurs machines électriques. Il faut pouvoir démarrer le moteur thermique pour recharger les batteries ou pour donner plus de couple aux roues du véhicule. Cela est particulièrement utile pour un fonctionnement de type � Stop and go �, où le moteur thermique est sollicité lorsque nécessaire et de préférence à un régime où le rendement énergétique est optimal. La demande de brevet EP 1 350 950 décrit un dispositif de commande d'un groupe motopropulseur capable de commander l'instant d'allumage du moteur. Le moteur thermique est équipé d'un moteur auxiliaire assistant le moteur thermique pendant une certaine durée après le démarrage. Ce dispositif vise à optimiser la purification des gaz d'échappement, mais ne contribue pas à optimiser le comportement dynamique du véhicule lors du démarrage du moteur. La demande de brevet WO 2002/078 987 décrit un véhicule hybride. Un mécanisme de commande assure le contrôle d'un système de freinage par récupération. Ce mécanisme de commande ne gère pas la phase de démarrage du moteur thermique. L'invention vise à remédier à au moins l'un des inconvénients précédemment cités. Un but de l'invention est de proposer un procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile, ainsi qu'un tel groupe motopropulseur permettant d'optimiser le comportement dynamique du véhicule en train de rouler pendant la phase de démarrage du moteur thermique. Selon un mode de réalisation, le procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile pendant un démarrage lancé utilise un moteur thermique relié cinématiquement aux roues du véhicule par un embrayage à friction pilotable. Le procédé permet de démarrer le moteur thermique alors que le véhicule roule afin d'atteindre un régime moteur cible et un couple moteur cible à l'issue du démarrage. Le procédé comprend une étape principale où on pilote en parallèle à la fois le couple moteur et l'adhérence de l'embrayage. Considérons que l'embrayage relie un arbre moteur à un arbre d'entrée de la transmission. On comprend que le fait de piloter à la fois le couple moteur et l'adhérence de l'embrayage permet de faire patiner l'embrayage pour transmettre au véhicule la puissance développée par la combustion thermique, même lorsque l'arbre moteur et l'arbre d'entrée de la transmission ne sont pas encore à la même vitesse. Cela permet de ne pas ralentir le véhicule par l'inertie du moteur. Cela permet une transition en douceur de l'entrée de la puissance du moteur thermique vers la transmission du véhicule. Cela permet d'optimiser le comportement dynamique du véhicule en train de rouler pendant la phase de démarrage du moteur thermique. Avantageusement, au cours de l'étape principale, une consigne de pilotage du couple moteur et une consigne de pilotage de l'adhérence de l'embrayage sont progressivement augmentées de manière que le régime moteur suive un profil cible jusqu'à ce que le couple moteur atteigne le couple cible. Le fait d'augmenter de manière coordonnée à la fois le couple moteur et l'adhérence de l'embrayage, permet d'augmenter progressivement la puissance fournie par le moteur à la transmission sans provoquer ni d'accélération ni de ralentissement brutal du moteur par rapport au régime cible souhaité. Ce régime cible est par exemple une accélération constante correspondant au couple cible que devra fournir le groupe motopropulseur à la fin de la séquence de démarrage. Le régime cible du moteur peut correspondre à un régime où la puissance demandée au moteur thermique sera fournie avec un rendement énergétique optimal. Selon une variante, le procédé comprend une première étape préalable où, le moteur thermique étant isolé du point de vue cinématique par rapport aux roues du véhicule, on pilote le couple moteur pour amener le régime moteur à un seuil de régime. Dans cette variante, le lien entre le moteur thermique et les roues du véhicule présente un degré de liberté permettant au moteur d'être arrêté pendant que le véhicule est en train de rouler. La première étape préalable permet d'utiliser toute la puissance du moteur thermique pour vaincre uniquement l'inertie et les frottements du moteur. Plus généralement, la puissance du moteur sert dans cette étape à vaincre l'inertie et/ou les frottements du moteur, de l'embrayage et de la chaîne cinématique de transmission jusqu'au point où le moteur est isolé des roues du véhicule. Ainsi, le temps pour obtenir le régime moteur seuil est réduit. La puissance développée par le moteur est pilotée par une consigne de couple moteur. Après la première étape préalable, cette puissance peut se développer dans des conditions de rendement énergétique optimales. La première étape préalable permet de raccourcir la période où le moteur fonctionne avec un rendement moins optimisé. Selon une autre variante, le procédé comprend une deuxième étape préalable faisant suite à la première étape préalable, au cours de laquelle on annule sensiblement et de manière progressive, à la fois une consigne de pilotage du couple moteur et une consigne de pilotage de l'adhérence d'embrayage. Avantageusement, on utilise un synchroniseur actionnable présentant une position neutre pour isoler du point de vue cinématique le moteur thermique des roues du véhicule lors de la première étape préalable. On enclenche le synchroniseur dans une phase terminale de la deuxième étape préalable, lorsque la consigne de pilotage de l'embrayage atteint un seuil de faible adhérence. Le synchroniseur peut être un synchroniseur de boîte de vitesses. Dans ce cas, l'arbre primaire relié au moteur est découplé de l'arbre secondaire relié au véhicule lorsque le synchroniseur est en position neutre. De manière alternative, le synchroniseur peut également être un système à crabots ou un dispositif de changement de mode dans une transmission hybride, dans laquelle la position neutre du synchroniseur correspond à un fonctionnement tout électrique. Dans ces situations, l'embrayage est généralement fermé lorsque le synchroniseur est en position neutre. Cela réduit l'usure de l'embrayage. Dans ce contexte, la deuxième étape préalable permet de réduire l'accélération du moteur pendant l'ouverture de l'embrayage, de sorte que, à l'issue de la deuxième étape préalable, le moteur tourne et le véhicule roule sans qu'aucun couple ne soit à transmettre. Cela permet d'enclencher le synchroniseur en dissipant un minimum d'énergie. Cela permet d'utiliser l'embrayage et le synchroniseur chacun pour les fonctions où ils sont optimums. L'embrayage est un composant permettant de dissiper une énergie lors du patinage, mais convenant mal à une position ouverte longue au cours de laquelle l'embrayage s'use ou présente un frottement résiduel. A l'inverse, le synchroniseur est un composant permettant une position neutre ne dissipant pas d'énergie et ne provoquant pas d'usure, mais convenant mal à un enclenchement sous couple. Selon une variante, le seuil de régime à l'issue de la première étape préalable est déterminé en dessous du régime cible de manière que le moteur présente sensiblement ledit régime cible lorsque le couple moteur aura atteint le couple cible à l'issue du démarrage. Entre le seuil de régime et le régime cible, la consigne de couple moteur décroît mais la vitesse du moteur continue à croître jusqu'à ce que le couple moteur soit sensiblement nul. Cela permet de réduire le temps global, pour amener le moteur au régime cible, et annuler ensuite la consigne de couple moteur. Selon une variante, l'annulation progressive de la consigne d'adhérence utilise un filtre de premier ordre, puis, lorsque la consigne atteint un seuil de faible adhérence, la consigne d'adhérence est portée à zéro par une décroissance temporelle linéaire. Selon une variante, l'annulation progressive de la consigne de couple moteur est décalée dans le temps par rapport à l'annulation progressive de la consigne d'embrayage de manière que le couple moteur et l'adhérence de l'embrayage soient sensiblement nuls en même temps. Cette séquence de pilotage permet de réduire le temps global nécessaire pour porter le moteur au voisinage du régime cible et à ramener le groupe motopropulseur dans une configuration favorable pour enclencher le synchroniseur. Selon un autre aspect, l'invention porte également sur un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant une unité de commande, un moteur thermique relié cinématiquement aux roues du véhicule par au moins un embrayage à friction pilotable et une transmission. Selon l'invention, l'unité de commande est reliée au moteur thermique, à l'embrayage et à un moyen de détermination de la consigne de couple demandée par le conducteur. L'unité de commande est apte à piloter simultanément à la fois le couple moteur et l'adhérence d'embrayage de manière que ladite vitesse suive un profil cible. Selon un mode de réalisation, la transmission est équipée au moins d'un synchroniseur actionnable présentant une position neutre où le moteur thermique n'est pas relié cinématiquement aux roues du véhicule. L'unité de commande peut être reliée au synchroniseur et à une cartographie du comportement dynamique du groupe motopropulseur en position neutre en fonction d'une consigne de couple moteur. Selon une variante, l'unité de commande peut être reliée à une cartographie du comportement dynamique du véhicule lorsque le moteur thermique est relié cinématiquement aux roues du véhicule, en fonction du couple transmis à la transmission et du régime moteur. Selon un autre mode de réalisation, le groupe motopropulseur comprend une transmission hybride équipée d'au moins une machine électrique, et de préférence de deux machines électriques de type motrice/génératrice. La transmission peut comprendre par exemple un dispositif de changement de mode. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du groupe motopropulseur de l'invention ; et - la figure 2 est une illustration de différentes phases du procédé de l'invention. Comme illustré en figure 1, le groupe motopropulseur 1 comprend un moteur thermique 2, un embrayage 3 et une transmission hybride 4. La transmission hybride 4 comprend deux machines électriques 5a, 5b et un synchroniseur 6. La transmission hybride 4 relie l'embrayage 3 aux roues 7 du véhicule. Le groupe motopropulseur 1 comprend également une unité de commande 8 de l'ensemble du moteur et de la transmission, et une unité de commande 9 des machines électriques. L'embrayage 3 relie un arbre moteur 2a du moteur thermique 2 à un arbre d'entrée 4a de la transmission hybride 4. Le synchroniseur 6 est disposé à l'intérieur de la transmission hybride 4 de telle manière que lorsque le synchroniseur 6 est en position neutre, les roues 7 du véhicule ne sont pas reliées cinématiquement à l'arbre d'entrée 4a de la transmission hybride. L'unité de commande 9 permet de transmettre aux machines électriques 5a, 5b des consignes de couple et gère le flux de puissance électrique entre les machines électriques 5a, 5b et un système de batterie 10. L'unité de commande 8 de l'ensemble du moteur et de la transmission est reliée à un moyen de détermination 11 de la consigne de couple demandée par le conducteur. En fonction de la vitesse du véhicule, et de l'état des batteries, la puissance requise peut être demandée soit au moteur thermique 2, soit aux machines électriques 5a, 5b, soit à une combinaison des trois moteurs 2, 5a, 5b. S'il s'avère que la puissance mécanique susceptible d'être fournie par les machines électriques 5a, 5b est insuffisante par rapport à la consigne demandée par le conducteur, une unité de commande peut décider de mettre en route le moteur 2 alors que celui-ci est arrêté et que le véhicule est en train de rouler. Ainsi, l'unité de commande 8 détermine un couple cible T et un régime cible W2 à fournir par le moteur thermique 2. La décision de démarrage du moteur 2 est traitée par l'unité de commande 8 alors que le moteur 2 est arrêté, l'embrayage 3 est fermé et le synchroniseur 6 est en position neutre. Ainsi, si une consigne de couple moteur est envoyée au moteur 2 par l'unité de commande 8, celui-ci n'entraîne que l'inertie du moteur 2, de l'embrayage 3 et de la partie du synchroniseur 6 reliée cinématiquement à l'arbre d'entrée 4a. Le synchroniseur 6 est apte à relier cinématiquement l'arbre d'entrée 4a avec les roues du véhicule 7 dès lors que cette synchronisation ne se fait pas sous couple, c'est-à-dire lorsque la synchronisation consiste uniquement à vaincre l'inertie de composants en rotation de manière à les amener à une vitesse commune. Autrement dit, le synchroniseur 6 peut être enclenché lorsque l'embrayage 3 est en position ouverte, et ceci quelle que soit la vitesse des roues 7 et de l'arbre moteur 2a. L'unité de commande 8 du moteur est également apte à piloter de manière simultanée l'ouverture, la fermeture d'embrayage et d'une manière générale, le niveau d'adhérence de l'embrayage 3. Cela permet d'accélérer le plus rapidement possible la puissance motrice fournie à l'arbre moteur 2a, de transmettre cette puissance à l'arbre d'entrée 4a, tout en faisant patiner l'embrayage 3 tant que l'arbre d'entrée 4a n'a pas atteint la vitesse cible permettant de verrouiller l'embrayage 3 sans provoquer d'à-coups dans la transmission. On va maintenant, à l'aide de la figure 2, décrire les différentes phases du procédé de démarrage moteur alors que le véhicule est en train de rouler. Le graphique du haut illustre les vitesses de rotation de l'arbre moteur 2a par la courbe en trait plein, la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée 4a par des points sur trait mixte, et le régime cible par des croix sur trait mixte. La séquence de démarrage comprend une première étape préalable � sl � suivie d'une deuxième étape préalable � s2 � et une étape principale � S �. Le graphisme du dessous décrit en correspondance temporelle, l'évolution de la consigne de couple moteur 2 en trait plein, de la consigne du couple d'adhérence de l'embrayage 3 par des points sur trait mixte, et le couple moteur cible T par des croix sur trait mixte. Au cours de la première étape préalable � sl �, lorsque l'unité de commande 8 détecte qu'il y a lieu de démarrer le moteur 2, l'embrayage 3 est fermé et une consigne de couple est envoyée au moteur. Durant cette étape � sl �, l'arbre moteur 2a et l'arbre d'entrée 4a ont des vitesses identiques qui progressent rapidement. Comme illustré sur la figure 2, la consigne de couple peut être portée à sa valeur maximale. Dans un premier temps, le couple maximal au moteur est le couple que peut fournir le démarreur. Dès que le moteur thermique peut fournir du couple, la consigne de couple maximale augmente. A l'instant marqué � et �, le moteur atteint un régime seuil � Wl �. Le fait que le synchroniseur 6 soit en position neutre permet d'envoyer au moteur une consigne de couple maximale pouvant en particulier être supérieure au couple cible. Cela permet d'obtenir le plus rapidement possible un régime où le rendement énergétique du moteur est optimal et de réduire la durée totale du démarrage lancé. Au cours de la deuxième étape préalable � s2 �, l'embrayage 3 est progressivement ouvert et la consigne de couple moteur s'annule progressivement du fait de la régulation. Entre les instants � cl � et � c2 �, la consigne de couple d'adhérence envoyée à l'embrayage 3 utilise un filtre de premier ordre, de sorte que la décroissance est très rapide au début, et ralentit progressivement jusqu'à atteindre un seuil de faible adhérence L. Afin de ne pas prolonger inutilement cette phase d'ouverture de l'embrayage, la consigne de couple d'embrayage est alors portée à zéro par une décroissance temporelle linéaire. Ainsi, à l'instant � c3 �, la consigne envoyée à l'embrayage 3 est celle d'une ouverture totale. Parallèlement, avec un éventuel décalage temporel, la consigne de couple moteur 2 est annulée à partir d'un instant � ml � postérieur à l'instant � cl �. Enfin, dans une phase terminale de la deuxième étape préalable, on enclenche le synchroniseur 6 après que l'embrayage soit réellement ouvert en un instant noté � el �. On va maintenant décrire les conséquences en termes de vitesse de rotation des commandes au cours de la deuxième étape préalable � s2 �. Entre les instants � cl � et � ml �, l'accélération imposée à l'arbre moteur 2a reste maximum pendant que l'embrayage 3 s'ouvre. Cela contribue à alléger l'inertie entraînée par le moteur 2 de sorte que la vitesse de rotation de l'arbre moteur 2a continue de croître fortement. En parallèle, l'arbre d'entrée de la transmission 4a continue de suivre l'arbre moteur 2a parce que l'embrayage 3 n'est pas complètement ouvert, mais la courbe de vitesse de l'arbre d'entrée 4a marque une rupture de pente à l'instant � cl �. Dans la phase terminale de la deuxième étape préalable � s2 �, lorsque le synchroniseur 6 est enclenché à l'instant � el �, l'arbre d'entrée 4a de la transmission 4 voit sa vitesse imposée par la vitesse du véhicule et des roues 7. La synchronisation complète a lieu à l'instant � e2 �. A partir de cet instant, l'arbre d'entrée 4a est relié cinématiquement aux roues du véhicule 7 par le synchroniseur 6. Parallèlement, l'accélération de l'arbre moteur 2a se réduit jusqu'à un instant noté � m2 � où la consigne de couple moteur est nulle et où la vitesse de rotation Wo de l'arbre moteur 2a est sensiblement constante, et correspondant au régime cible W2, à l'issue du démarrage. On atteint alors la phase principale S au cours de laquelle l'unité de commande 8 augmente progressivement la consigne de couple moteur, tout en laissant patiner l'embrayage 3, de manière que la vitesse de rotation de l'arbre moteur 2a continue légèrement d'augmenter. La consigne de couple d'adhérence de l'embrayage 3 suit la consigne de couple moteur tout en étant légèrement inférieure, et ceci jusqu'à ce que progressivement, la consigne de couple du moteur et d'adhérence de l'embrayage coïncident en un instant noté � m3 � sur la courbe. Ensuite, en un instant noté � c4 �, la valeur commune du couple d'adhérence de l'embrayage et de la consigne moteur atteint le couple cible, et les vitesses de rotation de l'arbre moteur 2a et de l'arbre d'entrée 4a sont sensiblement identiques. La consigne d'adhérence de l'embrayage est portée à son maximum, c'est-à-dire que l'embrayage 3 est fermé et que les arbres moteur 2a et d'entrée de la transmission 4a sont solidaires. Le seuil de régime W1 pour l'arbre moteur 2a a été déterminé de manière à être proche du régime cible W2 correspondant à la vitesse des roues 7, ramené à l'arbre d'entrée 4a de la transmission 4. La première étape préalable � sl � a permis de porter rapidement le moteur au voisinage de son régime cible, de manière à optimiser le rendement énergétique du moteur. Au cours de la deuxième phase préalable, l'annulation de l'adhérence de l'embrayage 3 permet d'enclencher le synchroniseur 6 sans que celui-ci n'ait à dissiper une énergie importante. L'annulation de la consigne de couple moteur permet d'éviter que le moteur 2 ne s'emballe alors que l'embrayage 3 est ouvert. Ainsi, le fait de coordonner la commande de l'embrayage 3 et du moteur est particulièrement utile tant dans l'étape principale d'augmentation progressive de la consigne de couple moteur et d'embrayage qu'au cours de la deuxième phase préalable. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur (1) de véhicule automobile pendant un démarrage lancé, utilisant un moteur thermique (2) relié cinématiquement aux roues (7) du véhicule par un embrayage (3) à friction pilotable, le procédé permettant de démarrer le moteur thermique alors que le véhicule roule afin d'atteindre un régime moteur cible (W2) et un couple moteur cible (T) à l'issue du démarrage, caractérisé par le fait qu'il comprend une étape principale (S) où on pilote en parallèle à la fois le couple moteur et l'adhérence de l'embrayage (3). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au cours de l'étape principale (S), une consigne de pilotage du couple moteur et une consigne de pilotage de l'adhérence de l'embrayage sont progressivement augmentées de manière que le régime moteur suive un profil cible (W2) jusqu'à ce que le couple moteur atteigne le couple cible (T). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant une première étape préalable (si) où, le moteur thermique (2) étant isolé du point de vue cinématique par rapport aux roues (7) du véhicule, on pilote le couple moteur pour amener le régime moteur à un seuil de régime (W1). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel, au cours d'une deuxième étape préalable (s2) faisant suite à la première étape préalable (sl), on annule sensiblement et de manière progressive à la fois une consigne de pilotage du couple moteur et une consigne de pilotage de l'adhérence d'embrayage. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le seuil de régime (W1) à l'issue de la première étape (si) préalable est déterminé en dessous du régime cible (W2) de manière que le moteur présente sensiblement ledit régime cible (W2) lorsque le couple moteur aura atteint le couple cible à l'issue du démarrage (T). 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel on utilise un synchroniseur actionnable (6) présentant une position neutre pourisoler du point de vue cinématique le moteur thermique (2) des roues (7) du véhicule lors de la première étape préalable (si) et dans lequel, dans une phase terminale de la deuxième étape (s2), on enclenche le synchroniseur (6) lorsque la consigne de pilotage atteint un seuil de faible adhérence (L). 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel, l'annulation progressive de la consigne d'adhérence utilise un filtre de premier ordre, puis, lorsque la consigne atteint un seuil de faible adhérence (L), la consigne d'adhérence est portée à zéro par une décroissance temporelle linéaire. 8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel l'annulation progressive de la consigne de couple moteur est décalée dans le temps par rapport à l'annulation progressive de la consigne d'embrayage de manière que le couple moteur et l'adhérence de l'embrayage soient sensiblement nuls en même temps. 9. Groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant une unité de commande (8), un moteur thermique (2) relié cinématiquement aux roues (7) du véhicule par au moins un embrayage (3) à friction pilotable et une transmission (4), caractérisé par le fait que l'unité de commande (8) est reliée au moteur thermique (2), à l'embrayage (3) et à un moyen de détermination (11) de la vitesse du véhicule ou du moteur, l'unité de commande (8) étant apte à piloter simultanément à la fois le couple moteur et l'adhérence d'embrayage de manière que ladite vitesse suive un profil cible (W2). 10. Groupe motopropulseur selon la revendication 9, comprenant une transmission hybride équipée d'au moins une machine électrique (5a, 5b), et de préférence de deux machines électriques (5a, 5b) de type motrice/génératrice.