Brevet FR2935767A1 — publié le 20100312

Procédé d'apprentissage d'un point de patinage d'un embrayage pour véhicule hybride [1]. La présente invention concerne un procédé d'apprentissage d'un point de patinage d'un embrayage pour véhicule hybride. On entend par point de patinage de l'embrayage la position de l'embrayage dans laquelle les deux disques de l'embrayage commencent à entrer en glissement l'un par rapport à l'autre pour transmettre du couple. [2]. L'invention a notamment pour but de permettre l'apprentissage du point de patinage alors que le moteur thermique est arrêté. [003]. L'invention trouve une application dans le domaine des véhicules hybrides dotés de deux types d'énergie, thermique et électrique, dont la combinaison permet de garantir leur traction tout en optimisant le rendement énergétique et donc de diminuer la consommation et la pollution. Ces véhicules sont capables de rouler indépendamment grâce à l'énergie thermique du moteur à combustion interne ou électrique grâce à une machine électrique de traction. [4]. Plus particulièrement, l'invention trouve une application avantageuse dans le domaine des véhicules hybrides combinant l'utilisation d'une chaîne de traction électrique assurant la traction électrique d'un des trains du véhicule et d'une chaîne de traction thermique assurant la traction thermique de l'autre train du véhicule. [5]. La chaîne de traction thermique comporte un moteur à combustion interne, et une boîte de vitesses accouplée aux roues. Un embrayage est relié d'une part audit moteur thermique et d'autre part à l'arbre primaire de la boîte de vitesses, l'arbre secondaire de la boîte étant accouplé aux roues par l'intermédiaire d'une descente de pont. Par ailleurs, un système de démarrage indépendant du moteur thermique réalisé par un démarreur piloté peut être relié au moteur thermique pour assurer son démarrage. [6]. La chaîne de traction électrique est formée par une machine électrique accouplée aux roues par l'intermédiaire d'un réducteur, cette machine électrique étant connectée à un dispositif de stockage d'énergie, tel qu'une batterie de puissance, permettant de fournir de l'énergie lorsque la machine fonctionne en mode moteur ou de la stocker lorsque la machine fonctionne en mode générateur. [007]. Tout au long de l'utilisation du véhicule, la position de l'embrayage correspondant au point de patinage varie notamment en fonction de l'usure des disques et des conditions d'utilisation de l'embrayage. Il est donc utile d'établir une stratégie d'apprentissage du point de patinage de l'embrayage permettant de recaler la fonction de transfert entre la position de l'embrayage et le couple transmis, afin de maîtriser le couple transmis par l'embrayage. L'objectif de cette fonction est donc de gagner en fiabilité et en constance sur les prestations de transmission de couple embrayage lors du démarrage et du changement de rapport. [008]. On connaît un procédé d'apprentissage du point de patinage adapté pour des véhicules hybrides comprenant une machine électrique branchée en série avec un moteur thermique par l'intermédiaire d'un embrayage. Ce procédé permet de détecter le point de patinage par détection d'une variation de régime de la machine électrique. Ce procédé, illustré par la figure 1, est mis en oeuvre à chaque démarrage du véhicule, lors du démarrage du moteur thermique, et avant que le conducteur n'ait engagé un rapport de boîte de vitesses. [9]. Plus précisément, la figure 1 montre dans sa partie haute un diagramme indiquant l'évolution du régime WMTH du moteur thermique et du régime WMEL de la machine électrique en fonction du temps et dans sa partie basse l'évolution de la position de l'embrayage Pemb en fonction du temps. La position PO correspond à la position ouverte de l'embrayage, tandis que la position PF correspond à la position fermée de l'embrayage. [10]. Dans une première phase A, alors que l'embrayage est ouvert au maximum, le moteur thermique est démarré, et on réalise une régulation du régime WMTH vers une consigne donnée K1. [011]. Dans la phase B, une fois le régime WMTH stabilisé et le rapport au neutre, on réalise une fermeture lente de l'embrayage afin de transmettre un couple faible à la machine électrique et ainsi provoquer sa montée en régime. [012]. Au début de la phase C, à l'instant t1 où on détecte un delta de régime AWMEL supérieur à un seuil calibrable, on mémorise la position de l'actionneur d'embrayage et on en déduit la position du point de léchage PP de l'embrayage. [13]. Cette stratégie présente l'avantage d'être simple mais pose un problème dans le cas des véhicules hybrides à train arrière tracté électriquement. En effet, avec ce type d'architecture, on ne retrouve plus la situation de vie à l'arrêt dans laquelle le moteur thermique tournant, l'embrayage est ouvert et la boîte de vitesses au neutre, puisque le démarrage du véhicule est effectué par la machine électrique qui se trouve à l'arrière du véhicule. [14]. Pour les architectures hybrides à train arrière tracté électriquement, il existe donc le besoin d'une stratégie d'apprentissage du point de patinage utilisant autrement les organes du véhicule. [15]. L'invention comble ce besoin en proposant un procédé dans lequel on déduit le point de patinage de l'embrayage à partir de la mesure la variation de l'accélération de l'arbre primaire de la boîte de vitesses effectuée lors d'une fermeture progressive de l'embrayage, alors que le véhicule roule en mode électrique. [16]. Plus précisément, dans le procédé selon l'invention, le véhicule est démarré et roule en mode électrique, l'embrayage étant ouvert et la boîte de vitesses étant au neutre, c'est-à-dire au point mort. Le moteur thermique est à l'arrêt et la boîte de vitesses au neutre pendant toute la durée du procédé. [17]. La rotation des roues avant entraîne l'arbre primaire de la boîte de vitesses à un régime non nul dépendant de la vitesse du véhicule et des frottements internes de la boîte de vitesses. Une fois le régime de l'arbre primaire supérieur à un seuil calibrable, on calcule et on mémorise son accélération en tant que valeur de référence. [18]. On réalise ensuite une fermeture maîtrisée de l'embrayage afin de transmettre du couple embrayage à l'arbre primaire de la boîte de vitesses et ainsi perturber son évolution de régime. [19]. Dès que l'on détecte une variation d'accélération de l'arbre primaire par rapport à l'accélération de référence supérieure à un deuxième seuil calibrable, on mémorise la position de l'actionneur d'embrayage pour en déduire le point de patinage de l'embrayage. [20]. L'invention permet ainsi de recaler le point de patinage du système de couplage pendant toute la durée de vie du véhicule, notamment durant chaque phase de roulage électrique pure. On rappelle que ces phases de roulage électrique se produisent généralement en ville lorsque le véhicule roule à une vitesse inférieure à une vitesse seuil. [21]. L'invention concerne donc un procédé d'apprentissage d'un point de patinage pour véhicule hybride muni d'une chaîne de traction thermique assurant la traction d'un des trains du véhicule et d'une chaîne de traction électrique assurant la traction de l'autre train du véhicule, - la chaîne de traction thermique comportant un moteur à combustion interne, une boîte de vitesses accouplée aux roues, et un embrayage relié d'une part audit moteur thermique et d'autre part à l'arbre primaire de la boîte de vitesses, - la chaîne de traction électrique comportant notamment une machine électrique accouplée aux roues, caractérisé en ce que, - lors du démarrage du véhicule, la machine électrique est actionnée pour assurer la traction du véhicule, le moteur étant éteint, l'embrayage étant ouvert, et la boîte de vitesses étant au neutre, - on mesure et on mémorise l'accélération dudit arbre primaire en tant que 30 valeur de référence, et on commande progressivement la fermeture de l'embrayage, et - dès que l'on détecte une variation d'accélération de l'arbre primaire de la boîte de vitesses supérieure à un seuil, la variation d'accélération étant égale à la variation entre l'accélération de l'arbre primaire mesurée et la valeur de référence, on mémorise la position de l'embrayage pour en déduire la position du point de patinage. [22]. Selon une mise en oeuvre, le seuil de variation d'accélération est calibrable et vaut par exemple 0.5 m.s-2. [23]. Selon une mise en oeuvre, on mesure et on calcule la valeur de référence d'accélération dès que on détecte que le régime de l'arbre primaire de la boîte de vitesses est supérieur à un seuil. [24]. Selon une mise en oeuvre, le seuil de régime est calibrable et vaut par exemple 500trs/min. [25]. Selon une mise en oeuvre, la position de l'embrayage est mesurée au niveau de la butée concentrique de la fourchette de l'embrayage. [026]. Selon une mise en oeuvre, une fois la position du point de patinage mémorisée, on re-ouvre l'embrayage. [27]. Selon une mise en oeuvre, le seuil de variation d'accélération correspond sensiblement à la position du point de patinage. [28]. Selon une mise en oeuvre, la chaîne de traction thermique assure la traction du train avant du véhicule et la chaîne de traction électrique assure la traction du train arrière du véhicule. [29]. L'invention concerne en outre un véhicule hybride mettant en oeuvre le procédé d'apprentissage du point de patinage selon l'invention. [30]. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures sont données à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : [31]. Figure 1 (déjà décrite) : des diagrammes temporels de l'évolution des paramètres des organes du véhicule lors de la mise en oeuvre d'un procédé d'apprentissage du point de patinage selon l'état de la technique ; [32]. Figure 2 : une représentation schématique d'un véhicule hybride selon l'invention à train arrière tracté électriquement mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ; [33]. Figure 3: des diagrammes temporels de l'évolution des paramètres des organes du véhicule lors de la mise en oeuvre du procédé d'apprentissage du point de patinage selon l'invention. [034]. Les éléments identiques conservent la même référence d'une figure à l'autre. [35]. La figure 2 montre un véhicule hybride 1 selon l'invention muni d'une chaîne 2 de traction thermique assurant la traction du train 3.1 avant du véhicule et d'une chaîne de traction 4 électrique assurant la traction du train arrière 3.2 du véhicule. Les roues du véhicule portent la référence 5. [36]. La chaîne de traction 2 thermique comporte notamment un moteur 7 à combustion interne, à essence, diesel ou autre muni d'un volant d'inertie et une boîte 8 de vitesses à N rapports discrets de type manuelle pilotée, automatique ou autre connectée aux roues 5. [037]. Un embrayage 10 est relié d'une part audit moteur 7 thermique et d'autre part à l'arbre primaire de la boîte 8 de vitesses. L'embrayage 10 peut être un embrayage de type sec, humide, ou autre. L'arbre secondaire de la boîte 8 est accouplé aux roues 5 par l'intermédiaire d'une descente de pont (non représenté). [038]. Par ailleurs, un système de démarrage 13 indépendant du moteur 7 est relié audit moteur 7 par l'intermédiaire d'un système d'accouplement 14 afin d'assurer son démarrage. Ce système de démarrage 13 peut être réalisé par un démarreur piloté formé par une petite machine électrique ou autre ; tandis que le système d'accouplement 14 peut prendre la forme d'un système à courroie. [039]. La chaîne de traction 4 électrique est formée notamment par une machine 17 électrique accouplée aux roues 5 par l'intermédiaire d'un ensemble 19 réducteur. Par ailleurs, cette machine 17 électrique est en relation avec un dispositif 20 de stockage d'énergie, tel qu'une batterie de puissance, permettant de fournir de l'énergie lorsque la machine 17 fonctionne en mode moteur ou de la stocker lorsque la machine 17 fonctionne en mode générateur. [040]. Chaque organe 7, 8, 10, 13, 17, 20 est piloté par un calculateur 7.1, 8.1, 10.1, 13.1, 17.1 et 20.1 de contrôle rapproché qui est lui même commandé par un calculateur unique, dit calculateur 23 de supervision, qui prend les décisions et synchronise les actions des différents organes 7, 8, 10, 13, 17, 20 pour répondre à la volonté du conducteur. [041]. Ce calculateur 23, en fonction des situations de vie et de l'état du véhicule, pilote les chaînes de traction thermique 2 et électrique 4, décide du mode de roulage, coordonne toutes les phases transitoires et choisit les points de fonctionnement des différents organes, afin d'optimiser la consommation de carburant et la dépollution. [042]. Ainsi, le calculateur 23 commande les organes 7, 8, 10, 13, 17, 20 de manière que le véhicule fonctionne en mode électrique lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à une vitesse seuil. Tandis que le calculateur 23 commande les organes 7, 8, 10, 13, 17, 20 de manière que le véhicule fonctionne en mode thermique lorsque le véhicule roule à une vitesse supérieure à la vitesse seuil. Dans les phases de récupération, qui se produisent lors du freinage, il s'assure notamment que la machine 17 fonctionne en mode générateur pour transformer l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique et la stocker dans le dispositif de stockage 20. [043]. La figure 3 montre, de haut en bas, un diagramme indiquant l'évolution de la vitesse V du véhicule 1 (en kilomètres par heure km/h) en fonction du temps, l'évolution du rapport R de la boîte 8 de vitesses en fonction du temps, l'évolution du régime WAP de l'arbre primaire de la boîte 8 de vitesses (en tours par minute tr/min) en fonction du temps, et l'évolution de la position de l'embrayage 10 (en millimètre) en fonction du temps, la position PO correspondant à la position ouverte de l'embrayage 10, la position PF correspondant à la position fermée de l'embrayage 10. [44]. Au cours d'une première phase A', le véhicule 1 est démarré et roule en mode électrique pur, c'est-à-dire que la machine 17 électrique est actionnée et que le moteur 7 thermique est éteint. L'embrayage 10 est ouvert et la boîte 8 de vitesses est au neutre. On note que le moteur 7 reste éteint et la boîte 8 de vitesses reste au neutre tout au long de la procédure d'apprentissage du point de patinage de l'étape A' à l'étape D'. [45]. La rotation des roues avant 5 entraîne l'arbre primaire de la boîte 8 de vitesses à un régime non nul dépendant de la vitesse V du véhicule et des frottements internes de la boîte 8 de vitesse. En effet, même si l'arbre primaire et l'arbre secondaire de la boîte 8 de vitesses ne sont pas accouplés par crabotage, la boîte 8 de vitesses étant au neutre, la rotation du train avant et donc de l'arbre secondaire de la boîte 8 de vitesses entraîne la rotation de l'arbre primaire de la boîte 8 de vitesses en raison des frottement internes entre les différents engrenages des rapports de la boîte 8 de vitesses. [46]. La phase B' constitue la continuité de la phase A'. Toutefois, à la fin de la phase B', à l'instant t'1, dès que le calculateur 23 détecte que le régime WAP de l'arbre primaire de la boîte 8 de vitesse est supérieur à un premier seuil K'l calibrable, le calculateur 23 calcule et mémorise l'accélération de cet arbre primaire en tant qu'accélération de référence. [47]. Ce premier seuil K'l dépend notamment du type de la boîte 8 de vitesses et du type d'embrayage 10 utilisés. Dans un exemple, pour un véhicule comportant un embrayage 10 de type à disque sec et une boîte 8 de vitesses de type manuelle robotisée, le premier seuil K'l vaut 500 tr/min. Ce premier seuil K'l est par exemple déterminé sur banc moteur ou par simulation. [48]. Dès que le calculateur 23 a détecté le dépassement de cette valeur K'1 et mémorisé l'accélération de l'arbre primaire, on passe à la phase C' dans laquelle le calculateur 23 commande la fermeture progressive de l'embrayage 10, de manière à ce que du couple soit transmis via l'embrayage 10 à l'arbre primaire de la boîte 8 et ainsi perturber son évolution en régime WAP. [49]. A la fin de la phase C', à l'instant t'2, dès que le calculateur 23 détecte une variation d'accélération AWAP/At de l'arbre primaire, correspondant à la variation entre l'accélération de l'arbre primaire mesurée et l'accélération de référence, supérieure à un deuxième seuil calibrable K'2, on mémorise la position de l'actionneur d'embrayage pour en déduire le point de patinage PP de l'embrayage 10. [50]. Ici, le deuxième seuil K'2 détecté correspond sensiblement à la position du point de patinage PP, c'est-à-dire que lorsque le calculateur 23 détecte que la variation d'accélération atteint ce deuxième seuil K'2, le calculateur 23 sait que l'embrayage 10 est sensiblement à la position du point de patinage PP. En variante, le deuxième seuil K'2 correspond à une position éloignée du point de patinage PP à partir de laquelle le calculateur 23 sait a priori retrouver la position du point de patinage PP, par exemple à partir d'une cartographie variation d'accélération de l'arbre primaire/position de l'embrayage 10. [51]. Le deuxième seuil K'2 correspondant au point de patinage PP dépend bien entendu du type de la boîte 8 de vitesses et du type d'embrayage utilisés. Par exemple, pour un véhicule hybride 1 ayant un embrayage 10 de type à disque sec et une boîte 8 de vitesses de type manuelle robotisée, le deuxième seuil K'2 vaut 0.5 m.s-2. Ce deuxième seuil K'2 est par exemple déterminé sur banc moteur ou par simulation. [52]. La mémorisation de la position d'embrayage peut par exemple être 30 effectuée au niveau de la butée concentrique de la fourchette de l'embrayage 9 déplacée par un actionneur. [053]. Un fois la position du point de patinage PP mémorisée, on passe à la phase D', dans laquelle on ré-ouvre l'embrayage 10 pour terminer la procédure. [054]. En variante, la chaîne 2 de traction thermique assure la traction du train arrière du véhicule ; tandis que la chaîne 4 de traction électrique assure la traction du train avant du véhicule.10 REVENDICATIONS1. Procédé d'apprentissage d'un point de patinage pour véhicule (1) hybride (1) muni d'une chaîne (2) de traction thermique assurant la traction d'un des trains (3.1) du véhicule et d'une chaîne de traction (4) électrique assurant la traction de l'autre train (3.2) du véhicule, - la chaîne de traction (2) thermique comportant un moteur (7) à combustion interne, une boîte (8) de vitesses accouplée aux roues (5), et un embrayage (10) relié d'une part audit moteur (7) thermique et d'autre part à l'arbre primaire de la boîte (8) de vitesses, - la chaîne de traction (4) électrique comportant notamment une machine électrique (17) accouplée aux roues (5), caractérisé en ce que, - lors du démarrage du véhicule, la machine électrique (17) est actionnée pour assurer la traction du véhicule, le moteur (7) étant éteint, l'embrayage (10) étant ouvert, et la boîte de vitesses (8) étant au neutre, - on mesure et on mémorise l'accélération dudit arbre primaire en tant que valeur de référence, et on commande progressivement la fermeture de l'embrayage (10), et - dès que l'on détecte une variation d'accélération (AWAP/At) de l'arbre primaire de la boîte (8) de vitesses supérieure à un seuil (K'2), la variation d'accélération étant égale à la variation entre l'accélération de l'arbre primaire mesurée et la valeur de référence, on mémorise la position de l'embrayage pour en déduire la position du point de patinage (PP). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil (K'2) de variation d'accélération est calibrable et vaut par exemple 0.5 m.s-2. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que on mesure et on calcule la valeur de référence d'accélération dès que on détecte que le régime (WAP) de l'arbre primaire de la boîte de vitesses (8) est supérieur à un seuil (K'1). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le seuil (K'1) de régime est calibrable et vaut par exemple 500trs/min. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la position de l'embrayage (10) est mesurée au niveau de la butée concentrique de la fourchette de l'embrayage (10). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que une fois la position du point de patinage (PP) mémorisée, on re-ouvre l'embrayage (10). 10 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le seuil (K'2) de variation d'accélération correspond sensiblement à la position du point de patinage (PP). 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 15 la chaîne (2) de traction thermique assure la traction du train avant (3.1) du véhicule et la chaîne de traction (4) électrique assure la traction du train arrière (3.2) du véhicule. 9. Véhicule hybride mettant en oeuvre le procédé d'apprentissage du 20 point de patinage défini selon l'une des revendications précédentes.5