Brevet FR2955533A1 — publié le 20110729

PROCEDE DE REPARTITION DE COUPLE ENTRE LE TRAIN AVANT ET LE TRAIN ARRIERE D'UN VEHICULE HYBRIDE [1] L'invention concerne un procédé de répartition de couple entre le train avant et le train arrière d'un véhicule hybride. L'invention a notamment pour but d'optimiser la répartition de couple entre ces trains tout en limitant la consommation électrique du véhicule. [2] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des véhicules hybrides comportant un train avant et un train arrière tractés mécaniquement indépendamment l'un de l'autre. io [03] On connaît des véhicules hybrides comportant un moteur thermique assurant la traction du train avant, ce moteur étant associé mécaniquement à une machine électrique avant. Cette machine électrique de type alterno/démarreur permet notamment de recharger les batteries du véhicule et démarrer le moteur thermique. Dans certaines situations de vie, 15 cette machine peut même participer à la traction du véhicule. [4] Ces véhicules comportent également une machine électrique assurant la traction du train arrière via un réducteur et un dispositif d'accouplement par exemple de type crabot. Par opposition aux véhicules 4x4 traditionnels, la traction du train avant et la traction du train arrière sont 20 indépendantes mécaniquement l'une de l'autre. [5] La machine électrique avant et la machine électrique arrière sont reliées à une batterie haute tension par l'intermédiaire d'un réseau électrique. Cette batterie haute tension est en relation avec un réseau de bord basse tension par l'intermédiaire d'un convertisseur continu/continu. 25 [06] Un système de régulation de freinage est généralement installé sur les roues du véhicule, ce système permettant d'éviter le blocage des roues et le cas échéant de rétablir une trajectoire du véhicule. [07] Lors d'une phase de vie normale du véhicule, un couple de consigne global est calculé en fonction notamment de l'enfoncement de la 30 pédale d'accélérateur et de la vitesse du véhicule. Ce couple de consigne global est ensuite transformé en un couple de consigne avant et un couple de consigne arrière par le calculateur moteur. [08] Une répartition sensiblement homogène du couple demandé entre le train avant et le train arrière (mode 4x4) est particulièrement intéressante lors de l'activation du système de freinage puisqu'elle permet d'adapter rapidement les couples appliqués sur les roues pour rétablir la trajectoire du véhicule. Toutefois, ce mode de fonctionnement présente l'inconvénient de puiser de l'énergie dans la batterie haute tension à laquelle est connectée la machine assurant la traction du train arrière. io [09] Par ailleurs, le mode de conduite dans lequel tout le couple est transmis par le train avant présente l'intérêt de limiter la consommation électrique du véhicule. Toutefois, un tel mode de conduite n'est pas bien adapté pour rétablir une trajectoire du véhicule en cas d'activation du système de régulation de freinage puisque aucun couple sur le train arrière 15 n'est appliqué. [10] L'invention part de cette constatation pour proposer un procédé permettant d'exploiter les quatre roues motrices du véhicule hybride sans puiser de l'énergie inutilement dans la batterie haute tension. [11] A cet effet, le groupe motopropulseur transite (lorsque l'adhérence 20 route devient meilleure et que le système de régulation de freinage n'est pas activé) d'une répartition de couple optimale en termes de motricité 4X4 (par exemple environ 60% à l'avant et 40% à l'arrière) vers une répartition de couple dégradée en termes de motricité permettant de limiter l'énergie puisée dans la batterie. 25 [012] L'invention concerne donc un procédé de répartition de couple entre le train avant et le train arrière d'un véhicule hybride comprenant : - un moteur thermique destiné à assurer la traction d'un des trains du véhicule, - une machine électrique arrière destinée à assurer la traction de l'autre train 30 du véhicule, caractérisé en ce que le couple demandé par le conducteur étant réparti initialement suivant une première répartition de couple entre le train avant et le train arrière, - plus la distance parcourue sans activer une fonction de régulation de freinage augmente, plus on modifie la répartition du couple demandé pour aller de la première répartition de couple vers une deuxième répartition de couple dans laquelle le train associé au moteur thermique transmet plus de couple que dans la première répartition. [13] Selon une mise en oeuvre, la première répartition de couple est io une répartition optimale en termes de motricité observable lorsque la distance parcourue sans activation d'une fonction de régulation de freinage est nulle. [14] Selon une mise en oeuvre, la répartition de couple optimale : - le couple appliqué sur le train associé au moteur thermique est compris 15 entre 40 et 70% du couple demandé, de préférence 60%, et - le couple appliqué sur l'autre train est compris entre 10 et 60% du couple demandé, de préférence 40%, - la somme en pourcents de ces portions du couple global (Cglob) valant 100%. 20 [015] Selon une mise en oeuvre, la deuxième répartition de couple est une répartition dite « dégradée » en termes de motricité dans laquelle l'ensemble du couple demandé est transmis par le train associé au moteur thermique. [16] Selon une mise en oeuvre, dans un exemple la répartition de 25 couple « dégradée » est atteinte lorsque le véhicule a parcouru 1500 mètres. [17] Selon une mise en oeuvre, on passe progressivement de la première répartition à la deuxième répartition, en utilisant une cartographie établissant une correspondance entre la répartition de couple à adopter en fonction de la distance parcourue sans activation du système de freinage. [18] Selon une mise en oeuvre, dès que on détecte le déclenchement d'une fonction de régulation de freinage, on repasse à la première répartition de couple. [19] Selon une mise en oeuvre, le passage de la répartition de couple en cours à la première répartition de couple est effectué suivant un gradient paramétrable. [20] Selon une mise en oeuvre, le gradient vaut par exemple 20 pourcents par seconde. [21] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui io suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : [22] Figure 1 : une représentation schématique d'un véhicule hybride mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ; 15 [023] Figure 2: un diagramme temporel montrant l'évolution de la répartition du couple entre le train avant et le train arrière du véhicule de la Figure 1 en fonction de la distance parcourue sans activation du système de régulation de freinage lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [24] Les éléments identiques conservent les mêmes références d'une 20 Figure à l'autre. [25] La Figure 1 montre un véhicule 1 hybride mettant en oeuvre le procédé selon l'invention comportant un train avant 2 et un train arrière 3 indépendants mécaniquement l'un de l'autre. [26] Un groupe moto-propulseur 5 classique assure la traction du train 25 avant 2 du véhicule. Plus précisément, ce groupe 5 comporte un moteur 7 thermique en relation avec une boîte 8 de vitesses manuelle pilotée (BVMP) par l'intermédiaire d'un embrayage 10 classique par exemple un embrayage à garniture sec ou humide. Cette boîte 8 de vitesses est reliée au train avant 2 par l'intermédiaire d'une descente de pont (non représentée). En variante, le groupe 5 moto-propulseur pourrait comporter une boîte 8 de vitesses automatique. [27] Par ailleurs, une machine 11 électrique est associée mécaniquement au moteur 7 thermique. Cette machine 11 assure la recharge des batteries du véhicule, le démarrage du moteur 7 et s'il y a lieu la traction du train avant 2 en fournissant du couple (mode boost). [28] Un starter 13 est utilisé pour démarrer le moteur 7 en cas de températures très basses dans le cas où la machine avant 11 n'est pas capable d'assurer cette fonction. Si besoin, un système 14 de climatisation io est relié mécaniquement au moteur 7 et à la machine avant 11. [29] En outre, une machine 15 électrique assure la traction du train arrière 3 du véhicule. A cet effet, la machine 15 est reliée au train arrière 3 par l'intermédiaire d'un embrayage 16 et d'un ensemble 17 de démultiplication. Cet embrayage 16 prend par exemple la forme d'un crabot, 15 tandis que l'ensemble 17 de démultiplication est à rapport unique, même s'il pourrait en variante présenter plusieurs rapports. [30] Les deux machines 11 et 15 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un réseau électrique. Plus précisément, les machines 11 et 15 sont reliées à une batterie 19 haute tension par l'intermédiaire d'un 20 onduleur 21 capable de hacher la tension continue de la batterie 19 pour alimenter les machines 11 et 15 électriques lorsque ces dernières fonctionnent en mode moteur. Lorsque ces machines électriques 11 et 15 fonctionnent en mode générateur pour recharger la batterie 19, l'onduleur 21 est capable de transformer la tension alternative produite par les machines 25 11 et 15 en tension continue appliquée sur les bornes de la batterie 19. [31] La batterie 19 est connectée à un convertisseur 20 continu/continu qui transforme la tension continue haute tension de la batterie 19 en une tension acceptable par le starter 13 et par une batterie 22 basse tension connectée au réseau 24 de bord du véhicule. 30 [032] De préférence, le véhicule 1 est équipé d'un système 25 de régulation de freinage classique de type ESP ou ABS permettant de gérer les efforts de freinage en cas de freinage d'urgence, afin d'assurer le contrôle de la trajectoire du véhicule et/ou d'éviter le blocage des roues. [33] Un calculateur 28 commande les différents organes du véhicule pour effectuer notamment la répartition du couple Cglob demandé par le conducteur entre le train avant 2 (couple Ccns_av) et le train arrière 3 (couple Ccns_ar). Le couple demandé Cglob par le conducteur est calculé notamment en fonction de l'enfoncement de la pédale 31 d'accélérateur et de la vitesse du véhicule 1. [34] La Figure 2 montre en fonction du temps l'évolution de la io répartition R du couple Cglob entre le train avant 2 et le train arrière 3, l'évolution de la distance D parcourue sans intervention du système 25 de freinage, et l'évolution de l'état E du système 25 de freinage (à l'état 0 le système 25 n'est pas activé ; tandis qu'à l'état 1 le système 25 est activé). [35] On note que le système 25 de freinage envoie la donnée E relative 15 à son état d'activation vers le calculateur 28, tandis que la distance D parcourue est retournée au calculateur 28 par un capteur 29 de distance associé à une des roues du véhicule. [36] A l'instant tO, la distance D parcourue sans activation du système 25 de régulation est nulle et le couple global Cglob est réparti sensiblement 20 de manière homogène entre le train avant 2 et le train arrière 3 du véhicule suivant une répartition r1 de couple. Cette répartition r1 est dite « optimale », car elle est optimale en termes de motricité. Dans un exemple, dans la répartition de couple optimale r1, 60% du couple global Cglob est appliqué sur le train avant 2 du véhicule, et 40% du couple global Cglob est appliqué 25 sur le train arrière 3 du véhicule. [37] Entre les instants tO et t1, le système 25 de freinage est à l'état E=0 et n'est donc pas activé. On s'aperçoit que, sur cette période, plus la distance D parcourue sans activation du système de freinage augmente, plus la répartition R de couple évolue progressivement vers une répartition de 30 couple r2 de dite « dégradée » dans laquelle plus de couple est transmis sur le train avant 2 que dans la répartition r1 de couple initial. De préférence, dans la répartition dégradée r2, l'ensemble du couple Cglob est transmis par le train avant 2 du véhicule. [38] La correspondance entre la répartition R de couple avant/arrière à adopter et la distance D parcourue sans activation du système 25 de contrôle de freinage est effectuée à l'aide d'une cartographie C intégrée au calculateur 28. Dans un exemple, aux distances [0, 500, 1000 et 1500] mètres correspondent les pourcentages du couple global Cglob appliqués sur le train avant 2 suivants [60, 70, 100, 100] pourcents. Le pourcentage du couple Cglob appliqué sur le train arrière 3 vaut bien entendu 100% moins le io pourcentage appliqué sur le train avant 2. Autrement dit, au démarrage (D=Om), on applique une répartition de couple 60% à l'avant et 40% à l'arrière, puis lorsque le véhicule a parcouru D=500m sans activation du système 25 de contrôle on applique une répartition 70% à l'avant et 30% à l'arrière et ainsi de suite jusqu'à D=1500m pour laquelle l'ensemble du 15 couple Cglob est appliqué à l'avant et aucun couple à l'arrière. [39] A l'instant t1, le système 25 de régulation de freinage est activé, on passe alors de la répartition R en cours à la répartition optimale r1 pour pouvoir compenser la trajectoire du véhicule et on initialise la distance D parcourue sans activation du système de freinage à 0. De préférence, on 20 passe progressivement de la répartition R en cours à la répartition optimale r1 suivant un gradient G de couple paramétrable exprimé en pourcents par seconde (cf courbe en traits discontinus). Dans un exemple, ce gradient G vaut 20%/s. [40] A l'instant t2, le système 25 de régulation est désactivé, de sorte 25 que la répartition R de couple repasse progressivement de la répartition optimale r1 vers la répartition dégradée r2. Dans le cas où la répartition R est passée précédemment entre t1 et t2 de la répartition dégradée r2 à la répartition optimale r1 suivant un gradient G, il est possible d'attendre que la répartition R atteigne la répartition optimale r1 à l'instant t3 avant de repasser 30 progressivement vers la répartition r2 dégradée (voir courbe en traits discontinus). [41] Dans la cas où le système 25 de régulation de freinage a été mis « hors tension » par le conducteur ou le calculateur 28, c'est-à-dire lorsque le système 25 ne réalise plus sa fonction principale de contrôle de freinage dans les situations de freinage critiques, on maintient la distance D parcourue à la distance nulle car sinon le véhicule présenterait une répartition de couple « dégradée » r2 dès que le système 25 de régulation serait remis « sous tension ». [042] L'état « hors tension » est donné par opposition à l'état « sous tension » que présente le système 25 de régulation entre les instants tO et t2 dans lequel il assure sa fonction de contrôle de freinage dans les situations de freinage critique. io [043] Le maintien de la distance D parcourue sans activation du couple à la distance nulle est aussi effectué lorsque le mode de conduite choisi par le conducteur est autre que le mode 4x4, comme par exemple le mode « thermique » dans lequel toute le couple est transmis par le train avant 2, ou le mode « tout électrique » dans lequel tout le couple est transmis par le train 15 arrière 3 du véhicule. REVENDICATIONS1. Procédé de répartition de couple entre le train avant (2) et le train arrière (3) d'un véhicule (1) hybride comprenant : - un moteur (7) thermique destiné à assurer la traction d'un des trains (2) du véhicule, - une machine (15) électrique arrière destinée à assurer la traction de l'autre train (3) du véhicule, caractérisé en ce que le couple (Cglob) demandé par le conducteur io étant réparti initialement suivant une première répartition (ri) de couple entre le train avant (2) et le train arrière (3), - plus la distance (D) parcourue sans activer une fonction (E) de régulation de freinage augmente, plus on modifie la répartition (R) du couple demandé pour aller de la première répartition (ri) de couple vers une 15 deuxième répartition (r2) de couple dans laquelle le train (2) associé au moteur (7) thermique transmet plus de couple que dans la première répartition (ri). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première 20 répartition (ri) de couple est une répartition optimale en termes de motricité observable lorsque la distance parcourue (D) sans activation d'une fonction de régulation de freinage est nulle. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans la 25 répartition (r1) de couple optimale : - le couple appliqué sur le train (2) associé au moteur (7) thermique est compris entre 40 et 70% du couple demandé (Cglob), de préférence 60%, et - le couple appliqué sur l'autre train (3) est compris entre 10 et 60% du 30 couple demandé, de préférence 40%, - la somme en pourcents de ces portions du couple global (Cglob) valant 100%. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 35 la deuxième répartition (r2) de couple est une répartition dite « dégradée »en termes de motricité dans laquelle l'ensemble du couple demandé (Cglob) est transmis par le train (2) associé au moteur (7) thermique. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans un exemple la répartition de couple « dégradée » est atteinte lorsque le véhicule a parcouru 1500 mètres. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que on passe progressivement de la première répartition (ri) à la deuxième io répartition (r2), en utilisant une cartographie établissant une correspondance entre la répartition (R) de couple à adopter en fonction de la distance (D) parcourue sans activation du système (25) de freinage. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que 15 dès que on détecte le déclenchement d'une fonction de régulation de freinage (E=1), on repasse à la première répartition (ri) de couple. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le passage de la répartition (R) de couple en cours à la première répartition (ri) de 20 couple est effectué suivant un gradient (G) paramétrable. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gradient (G) vaut par exemple 20 pourcents par seconde.