Brevet FR2954255A1 — publié le 20110624

"Procédé et dispositif pour obtenir un décollage à forte charge de véhicules hybrides" L'invention concerne un procédé et un dispositif pour obtenir un décollage à forte charge de véhicules hybrides, notamment de véhicules hybrides automobiles, au moyen d'un moteur à combustion interne et d'une machine électrique. Un décollage à forte charge consiste à appliquer un couple maximal aux roues de façon à obtenir un décollage rapide du véhicule. Le document FR 2 882 698 décrit déjà un procédé de décollage rapide d'un véhicule hybride. Ce document de l'état de la technique divulgue un procédé dans lequel on démarre le moteur thermique ou à combustion interne en même temps que la machine électrique est actionnée, à l'aide d'un système de démarrage indépendant mécaniquement de la machine électrique. Lorsque le moteur thermique, encore nommé moteur à combustion interne, est démarré, un certain temps est nécessaire pour faire monter le moteur à un régime suffisant qui permet d'obtenir le couple nécessaire au décollage du véhicule par le moteur à combustion interne. La machine électrique dont le temps de réponse est généralement court, permet par contre d'obtenir un couple instantanément. Pendant la montée en régime du moteur à combustion interne, le couple de la machine électrique est appliqué aux roues dans un premier temps puis, dans un second temps, lorsque le moteur à combustion interne a atteint un régime suffisant, le couple du moteur à combustion interne s'ajoute au couple de la machine électrique pour être appliqué aux roues. L'inconvénient pour le conducteur est de ressentir une accélération en deux temps, source de désagrément. L'invention a pour objectif de remédier aux 35 inconvénients de l'état antérieur de la technique. Pour répondre à cet objectif, l'invention a pour objet un procédé dans lequel on commande à la machine électrique de fournir du couple lorsque le moteur à combustion interne atteint un régime suffisant pour fournir un couple apte à suivre une consigne de couple d'entraînement du véhicule. Particulièrement, on commande à la machine électrique de fournir du couple en fournissant un premier couple dont la valeur suit une première consigne et on ferme progressivement un embrayage de façon à fournir à partir du moteur à combustion interne, un deuxième couple qui suit une deuxième consigne de même allure que la première consigne. Plus particulièrement, on augmente le régime du moteur à combustion interne lorsque l'on détecte une demande de décollage forte charge jusqu'à atteindre ledit régime suffisant pour fournir un couple apte à suivre une consigne de couple d'entraînement du véhicule. Avantageusement, on démarre le moteur à combustion interne avant de fournir du couple par la machine électrique. L'invention a aussi pour objet un dispositif pour fournir un décollage forte charge d'un véhicule hybride comprenant un moteur à combustion interne, une machine électrique et un calculateur de supervision du moteur à combustion interne et de la machine électrique. Le dispositif est remarquable en ce que le calculateur de supervision comprend : - une entrée de détection d'un régime de moteur à combustion interne suffisant pour fournir un couple apte à suivre une consigne de couple d'entraînement du véhicule ; - une entrée de détection du moteur à combustion interne démarré ; - un programme qui commande à la machine électrique de fournir du couple lorsque le moteur à combustion interne atteint un régime suffisant pour fournir un couple apte à suivre une consigne de couple d'entraînement du véhicule. Particulièrement, le calculateur de supervision comprend : une sortie de consigne de couple à fournir par la machine électrique ; et - une sortie de consigne de couple à fournir à partir du moteur à combustion interne. Plus particulièrement, le calculateur de supervision comprend une entrée de détection de demande de décollage forte charge. Avantageusement, le calculateur de supervision comprend une sortie de commande de démarrage du moteur à combustion interne. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un groupe motopropulseur de véhicule hybride ; - la figure 2 est une courbe qui met en évidence une évolution de couple en deux temps lorsque l'invention n'est pas mise en oeuvre ; - la figure 3 est un ensemble de courbes qui 25 mettent en évidence le cadencement d'un procédé conforme à l'invention. On a représenté sur la figure 1, un groupe motopropulseur de véhicule hybride parallèle. La combinaison de deux types d'énergie, thermique et 30 électrique, permet de garantir la traction des véhicules hybrides parallèles en optimisant le rendement énergétique, diminuant ainsi la consommation et la pollution. Des véhicules hybrides parallèles sont généralement capables de rouler indépendamment grâce à 35 l'énergie thermique d'un moteur à combustion interne 1 ou grâce à l'énergie électrique d'une machine électrique 3 de traction. Le moteur 1 est, de manière connue, à combustion interne de type essence, diesel ou autre. De manière connue en soi, le moteur à combustion interne 1 est muni d'un volant d'inertie non représenté sur la figure. Un système 2 de couplage/découplage réalisé par un embrayage sec (EMB), humide ou autre relie le moteur à combustion interne 1 à un système 4 de démultiplication à N rapports discrets réalisé au moyen d'une boîte de vitesses manuelle pilotée (BVMP), d'une boîte de vitesses à double embrayage (DCT pour Dual Clutch Transmission) d'une boîte de vitesses automatique (BVA) ou de toute autre boîte de vitesses (BV). Le système 4 de démultiplication est relié à un arbre de transmission 8 qui entraîne deux roues 7 avant du véhicule. Une batterie de puissance 5 (BET) ou tout autre système de stockage d'énergie électrique pour la traction tel que par exemple des supers condensateurs, alimente une machine électrique 3 (MEL) qui entraîne un train arrière 9 connecté à deux roues arrière 17. Un système 6 de démarrage indépendant du moteur à combustion interne (SDI) est réalisé sous forme d'un démarreur piloté, d'un système de (stop & start) ou autre. Chaque organe 1, 2, 3, 4 est piloté par un calculateur de contrôle rapproché (non représenté) qui lui est propre. L'ensemble des calculateurs de contrôle rapproché, est lui même commandé par un calculateur unique dit de supervision qui prend des décisions et synchronise des actions pour répondre à la volonté du conducteur. Le calculateur de supervision, en fonction des situations de vie et de l'état du véhicule, pilote la chaîne de traction. Le calculateur de supervision décide du mode de roulage, coordonne toutes les phases transitoires et choisit les points de fonctionnement afin d'optimiser la consommation de carburant, la dépollution et l'agrément du véhicule. Le calculateur de supervision pilote, notamment via le calculateur de contrôle rapproché associé, la machine électrique 3 solidaire du train arrière 9 de façon à fournir le couple nécessaire pour faire avancer le véhicule quand le moteur à combustion interne est arrêté. Le procédé de l'invention consiste à utiliser conjointement le moteur à combustion interne qui entraîne une première paire de roues 7 et la machine électrique 3 qui entraîne une deuxième paire de roues 17 pour fournir du couple aux roues lors des décollages du véhicule à forte charge de façon à obtenir une performance maximale du groupe motopropulseur. On rappelle que la charge dans le contexte de l'invention, est le couple de consigne roues, issu de la valeur d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. De façon à mieux comprendre les différentes composantes du procédé et du dispositif conformes à l'invention, on a représenté en figure 2 une courbe d'évolution du couple C en fonction du temps t en absence de l'invention. Etant donné les temps de réponse spécifiques d'une machine électrique et d'un groupe motopropulseur thermique comprenant le moteur à combustion interne 1, la boîte de vitesses 4 pilotée et l'embrayage 2, lors d'une forte demande de couple au décollage, la machine électrique 3 produit du couple un certain temps avant le groupe motopropulseur (GMP) thermique. On voit sur la courbe de la figure 2 que la machine électrique (MEL) fournit du couple aux roues dès la demande du conducteur à l'instant zéro. Le couple C augmente rapidement jusqu'à atteindre un palier maintenu au cours du temps t. La courbe 10 représente l'accélération ressentie par le conducteur. Après un temps de l'ordre de quelques centaines de millisecondes, repéré sur la courbe par la barre verticale en pointillés, le moteur à combustion interne est apte à fournir du couple aux roues seulement à partir de l'instant t9. A partir de l'instant t9, le couple fourni par le moteur à combustion interne s'ajoute au couple fourni par la machine électrique. La somme des deux couples augmente alors jusqu'à atteindre un deuxième palier supérieur au palier atteint avant l'instant t9. Ainsi, la sensation ressentie par le conducteur est celle d'un décollage en deux temps. Ce type de décollage en deux temps est mal perçu en termes d'agrément. Pour des raisons d'agrément et de ressenti subjectif, l'augmentation du couple roues lors d'un décollage ne doit pas se produire en deux temps. Le procédé que nous expliquons à présent en référence à la figure 3 consiste essentiellement à synchroniser une répartition de la fourniture de couple entre la machine électrique et le moteur à combustion interne afin d'améliorer le ressenti subjectif du décollage. Le dispositif de l'invention comprend essentiellement un ensemble d'entrées/sorties et un programme informatique hébergés par le calculateur de supervision. Les entrées comprennent une détection du moteur à combustion interne démarré, une détection du moteur à combustion interne au-dessus d'un régime prédéterminé, une détection de rapport de boîte de vitesses approprié engagé, et une détection de fort gradient d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Les sorties comprennent une consigne de couple à fournir par le groupe motopropulseur d'entraînement des roues 7 et une consigne de couple à fournir par la machine électrique d'entraînement des roues 17. Le calculateur de supervision est alors programmé pour exécuter le procédé illustré par les courbes de la 30 figure 3. La courbe 11 marque une volonté du conducteur évoluant au cours du temps t. Le signal de la courbe 11 est celui reçu par l'entrée représentative de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur. A partir d'un 35 instant t1r l'enfoncement de la pédale d'accélérateur augmente jusqu'à atteindre à un instant t2 un seuil qui indique une demande de décollage forte charge. La courbe 14 représente le régime de rotation du moteur à combustion interne 1 au cours du temps t. Dès la demande du conducteur à l'instant t1r le moteur à combustion interne 1 est démarré par le système 6 de démarrage indépendant. Les trois petites vagues que l'on observe après l'instant t1 traduisent schématiquement sur la courbe 14 les premiers allumages du moteur 1 à combustion interne entraîné par le système 6 de démarrage jusqu'à atteindre un régime suffisant pour fournir le couple nécessaire à son entraînement propre sans contribution du système 6 de démarrage. Comme l'illustre la courbe 14, le régime du moteur à combustion interne augmente alors jusqu'à atteindre, à l'instant t3, un régime suffisant pour fournir un couple apte à suivre une consigne de couple d'entraînement du véhicule. Le régime atteint par le moteur à combustion interne à l'instant t3 permet de fermer progressivement l'embrayage 2 pour entraîner l'arbre primaire de la boîte de vitesses 4 sans risque de faire caler le moteur à combustion interne 1. La courbe 15 représente le régime de rotation de l'arbre primaire de la boîte de vitesses 4. A l'instant t3, le calculateur de supervision détecte que le moteur à combustion interne est démarré et a dépassé un régime de couple optimal. A l'instant t3, le calculateur de supervision commande à la machine électrique 3 de fournir du couple en suivant une consigne de couple semblable à celle représentée par la courbe 12. A l'instant t3, le calculateur de supervision commande au groupe motopropulseur GMP d'appliquer sur les roues 7 une consigne de couple de même allure comme représenté par la courbe 13. La machine électrique 3, régulée en courant, fournit aux roues 17 un couple dont la valeur suit la consigne de sorte que la courbe 12 représente la valeur effective de couple fourni par la machine électrique 3 aux roues 17. A partir de l'instant t3, le moteur à combustion interne est capable de fournir un couple supérieur ou au moins égal à la consigne qui lui est donnée par le calculateur de supervision. La différence entre le couple fourni par le groupe motopropulseur aux roues 7 et la consigne qui lui est donnée par le calculateur de supervision, est annulée de manière connue en fermant progressivement l'embrayage 2 que l'on fait patiner pour absorber la différence de couple. Ainsi, le couple donné aux roues a une valeur égale à la somme des valeurs de la courbe 12 et de la courbe 13 au cours du temps t, évoluant de manière uniforme pour procurer un décollage forte charge performant. Pendant la phase d'embrayage permettant d'équilibrer le couple, le régime de l'arbre primaire de la boîte de vitesses 4 qui suit l'allure de la courbe 15, se rapproche progressivement du régime du moteur à combustion interne qui suit l'allure de la courbe 14. Lorsque l'embrayage 2 est totalement fermé, la courbe 15 est confondue avec la courbe 14, de sorte que les roues ont atteint un régime qui suit le régime du moteur à combustion interne sans que le conducteur ait noté une différence quelconque de montée en vitesse. Le procédé et le dispositif de l'invention permettent ainsi d'avoir un décollage en un temps, avec les deux fournisseurs de couple qui sont synchronisés. REVENDICATIONS1. Procédé pour obtenir un décollage à forte charge de véhicules hybrides au moyen d'un moteur (1) à combustion interne et d'une machine électrique (3), caractérisé en ce qu'il consiste à commander à la machine électrique (3) de fournir du couple lorsque le moteur (1) à combustion interne atteint un régime suffisant pour fournir un couple apte à suivre une consigne de couple d'entraînement du véhicule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - on commande à la machine électrique (3) de fournir du couple en fournissant un premier couple dont 15 la valeur suit une première consigne ; - on ferme progressivement un embrayage (2) de façon à fournir à partir du moteur à combustion interne (1) un deuxième couple qui suit une deuxième consigne de même allure que la première consigne. 20 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on augmente le régime du moteur à combustion interne lorsque l'on détecte une demande de décollage forte charge jusqu'à atteindre ledit régime suffisant pour fournir un couple apte à suivre une 25 consigne de couple d'entraînement du véhicule. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à démarrer le moteur (1) à combustion interne avant la machine électrique (3). 5. Dispositif pour fournir un décollage forte 30 charge d'un véhicule hybride comprenant un moteur à combustion interne (1), une machine électrique (3) et un calculateur de supervision du moteur à combustion interne et de la machine électrique, caractérisé en ce que le calculateur de supervision comprend : 35 une entrée de détection d'un régime de moteur à combustion interne suffisant pour fournir un couple apteà suivre une consigne de couple d'entraînement du véhicule ; - une entrée de détection du moteur à combustion interne démarré ; - un programme qui commande à la machine électrique (3) de fournir du couple lorsque le moteur (1) à combustion interne atteint un régime suffisant pour fournir un couple apte à suivre une consigne de couple d'entraînement du véhicule. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le calculateur de supervision comprend : une sortie de consigne de couple à fournir par la machine électrique (3) ; et - une sortie de consigne de couple à fournir à 15 partir du moteur à combustion interne (1). 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le calculateur de supervision comprend une entrée de détection de demande de décollage forte charge. 20 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le calculateur de supervision comprend une sortie de commande de démarrage du moteur (1) à combustion interne.