Brevet FR3001771A1 — publié le 20140808

SYSTEME DE CONTROLE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR ET PROCEDE DE COMMANDE PRENANT EN COMPTE LE MODE DE MOTORISATION DU VEHICULE POUR LE CALCUL DE L'AGREMENT PREVENTIF Le domaine de l'invention concerne un système de contrôle pour un groupe motopropulseur de véhicule et le procédé de commande pour le calcul de la fonction d'agrément préventif. Il existe divers types de systèmes de motorisation hybride électrique, hydraulique, pneumatique, etc... pour les véhicules automobiles. Par exemple, une motorisation hybride thermique-électrique comprend un moteur thermique couplé à une machine électrique. La machine électrique peut fonctionner comme un moteur électrique lorsque celle-ci dispose d'une source d'énergie suffisante permettant de l'alimenter et peut également fonctionner comme un générateur d'énergie électrique lorsque celui-ci est entrainé, généralement par le moteur thermique, pour fournir de l'énergie à divers équipements embarqués du véhicule, par exemple un accumulateur d'énergie, un réseau de tension ou tout autre équipement nécessitant une alimentation électrique. Selon le degré d'hybridation électrique avec le moteur thermique le groupe motopropulseur peut comprendre une ou plusieurs machines électriques. On appelle groupe motopropulseur les éléments électromécaniques participant à la propulsion ou à la traction du véhicule, c'est à dire le moteur thermique, les machines électriques, les trains roulants et les organes de commande pour piloter ces éléments. Dans le cas d'un groupe motopropulseur à plusieurs machines électriques, une machine électrique principale couplée au moteur thermique intervient directement dans la motorisation du véhicule sur les trains roulants du véhicule, c'est à dire le train avant et/ou sur le train arrière, soit en hybridation thermique électrique ou soit en électrique seul. Dans ce dernier cas, on dit alors que le véhicule hybride dispose d'un mode de motorisation entièrement électrique. Lorsque le moteur électrique fournit du couple en addition du couple du moteur thermique alors le véhicule peut disposer de plusieurs modes de motorisation, par exemple un mode économe en consommation de carburant, un mode dit sportif pour fournir une puissance élevée en cas de demande du conducteur et un mode fonctionnant avec les quatre roues motrices pour maximiser la tenue de route. Généralement, le véhicule dispose d'un dispositif de sélection du mode de fonctionnement du groupe motopropulseur qui permet au conducteur de choisir parmi les différents modes disponibles. Un exemple d'un tel dispositif de sélection a déjà fait l'objet du dépôt de la demande de brevet FR2936450 par la demanderesse. A chacun de ces modes correspond une cartographie de consigne de couple pour les moyens de motorisation du groupe motopropulseur. Afin de piloter l'ensemble des éléments électromécaniques du groupe motopropulseur d'un véhicule hybride, un système de contrôle, communément appelé superviseur, est en charge de réaliser les fonctions de calcul des consignes de couple pour chacun des moyens de motorisation. Le superviseur permet de calculer les points de fonctionnement des moyens de motorisation afin de respecter la volonté du conducteur. Le fonctionnement d'un groupe motopropulseur à moteur thermique peut être perturbé par les jeux moteurs. Il s'agit d'un phénomène de torsion des transmissions entre le moteur et les roues entre le moment où le moteur se pose sur ses cales et le moteur entrainant. Les jeux sont définis comme la plage de couple pour laquelle ni le moteur thermique, ni la roue ne s'entrainent l'un et l'autre. On dit que cette plage de couple est délimitée par un seuil d'entrée et un seuil de sortie des jeux. Parmi les fonctions réalisées par le système de contrôle du groupe motopropulseur, il existe également l'agrément préventif. Cette fonction applique un traitement de filtrage de la consigne en provenance de la demande conducteur afin de passer les jeux moteurs et éviter de forts à-coups et rebonds de la chaine de traction, tout en limitant le temps de réponse induit par cette opération de filtrage. La fonction d'agrément préventif calcule un profil de passage de couple lors d'un passage de jeux qui intervient notamment lors d'une variation importante de la consigne conducteur. La consigne de couple à la roue d'un train roulant dépend de la consigne du conducteur et de la vitesse du véhicule mais également du mode de motorisation actif du groupe motopropulseur. On connaît de l'état de la technique la demande de brevet français FR2899282 déposée par la demanderesse qui décrit un système de contrôle pour un groupe motopropulseur permettant d'atténuer les perturbations du passage des jeux dans la transmission. Cependant, les calculs des consignes de couple ne prennent pas en compte le mode de motorisation actif pour la fonction d'agrément préventif. Il existe donc un besoin de réduire les désagréments lors du passage des jeux moteurs. Plus précisément, l'invention concerne un système de contrôle d'un groupe motopropulseur de véhicule hybride, comprenant un moteur pouvant entrainer des roues du véhicule au travers d'une transmission présentant des jeux moteur lors d'une variation d'une consigne de couple du moteur et pouvant fonctionner pour l'entrainement des roues selon au moins un premier et un deuxième modes de motorisation. Le système de contrôle comprend : - des moyens d'acquisition d'une consigne de couple et d'une consigne du mode de motorisation représentant la volonté du conducteur, - des moyens de traitement de la consigne de couple pour élaborer une consigne de couple filtrée pour le passage des jeux moteur, la consigne filtrée étant définie par des seuils de couple d'entrée et de sortie des jeux et par un gradient de couple postérieur à la sortie des jeux, - des moyens de pilotage pour délivrer la consigne filtrée au moteur. Selon l'invention, les moyens de traitement comprennent également un moyen pour paramétrer la consigne filtrée de sorte à configurer le gradient en fonction de la consigne du mode de motorisation. Préférentiellement, le gradient de couple de la consigne filtrée dépend au moins d'un facteur multiplicatif variable en fonction de la consigne du mode de motorisation. Selon une variante du système, la phase antérieure à l'entrée des jeux moteur est définie par un deuxième gradient et les moyens de traitement comprennent également un moyen pour paramétrer la consigne filtrée de sorte à configurer le gradient de la phase antérieure en fonction de la consigne du mode de motorisation. Selon une variante du système, les moyens de traitement comprennent également un moyen pour paramétrer la consigne filtrée de sorte à configurer la valeur des seuils en fonction de la consigne du mode de motorisation. Selon une variante du système, le groupe motopropulseur comprend un deuxième moteur, et les fonctions de calcul des consignes de couple pour le premier et le deuxième moteur sont distinctes entre le premier mode de motorisation et le deuxième mode de motorisation. Dans un véhicule hybride les cartographies de calcul de couple varient en fonction du mode de motorisation sélectionné. L'invention concerne également un procédé de commande pour le système de contrôle selon l'invention pour le calcul de la consigne de couple filtrée 5 d'un agrément préventif d'un moteur. Le procédé comprend les étapes successives suivantes : - une étape d'acquisition d'une consigne de couple représentant la volonté du conducteur, - une étape de calcul d'une consigne de couple filtrée en fonction de la 10 consigne de couple conducteur, - une étape de pilotage du premier moteur par la consigne de couple filtrée. Selon l'invention le procédé comprend en outre une étape d'acquisition d'une consigne d'un mode de motorisation de sorte que le calcul de la consigne de 15 couple filtrée soit également dépendant de la consigne du mode de motorisation. Grâce à l'invention la fonction d'agrément préventif est personnalisée en fonction du mode de motorisation du véhicule. L'agrément de conduite et la prestation du véhicule sont améliorés lors de transitoires de vitesses du véhicule. La prise en compte du mode de motorisation permet de garantir une cohérence 20 dynamique de la réponse du système conformément à la volonté du conducteur et de son type de conduite choisi. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés 25 par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma du système de contrôle selon l'invention pour un véhicule hybride. - la figure 2 représente un graphique comprenant des courbes de consignes de couple filtrées pour différents modes de motorisation. 30 L'invention s'applique à tout type de véhicule comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique pouvant fonctionner selon au moins deux modes de motorisation. L'invention s'applique préférentiellement aux véhicules hybrides ayant généralement plusieurs modes de motorisation configurables par le conducteur. On entend par un mode de motorisation une configuration du groupe motopropulseur pour exploiter les moyens de motorisation et l'utilisation de différents points de fonctionnement de ces modes de motorisation. Ainsi, le système de contrôle comprend pour chaque mode de motorisation une loi distincte de calcul de consigne de couple pour le ou les moteurs. A une même consigne de couple du conducteur transmise au système de contrôle, la consigne de couple résultante pourra être différente pour chacun des modes de motorisation. Par exemple, un véhicule hybride électrique peut fonctionner en mode tout électrique, en mode hybride, en mode privilégiant une faible consommation, ou en mode privilégiant une puissance de conduite en exploitant la puissance du moteur thermique et du moteur électrique. L'objectif de l'invention est de personnaliser la fonction de calcul pour le profil de passage des jeux du moteur thermique en fonction de ces modes de fonctionnement. La figure 1 représente un schéma simplifié d'un groupe motopropulseur selon l'invention et plus précisément son système de contrôle SC. Le système de contrôle SC permet de coordonner le fonctionnement de l'ensemble des organes du groupe motopropulseur, c'est à dire du moteur thermique M, des machines électriques, de la boîte de vitesse, des organes de transmission mécanique, des actionneurs et des calculateurs électroniques embarqués. Le système de contrôle d'un groupe motopropulseur est en charge de 20 récolter des informations via des moyens d'acquisition de données AC, par exemple le consigne de couple conducteur CC issues de moyens d'interface IHM avec le conducteur et des informations D1 de capteurs externes, et délivre également des informations à des organes externes du véhicule via des moyens de pilotages PI, par exemple une donnée D3 représentant une consigne d'un mode de motorisation et 25 une consigne de couple CT aux organes du groupe motopropulseur ou des moyens d'interface IHM avec le conducteur. Les moyens d'acquisition AC et les moyens de pilotage PI sont les organes électromécaniques permettant de recevoir des informations numériques ou analogiques pour communiquer avec les composants extérieurs au système de 30 contrôle SC. Cela peut être par exemple des bus de communication de données et des ports d'entrées et sorties de composants électroniques, ou des convertisseurs d'informations et protocoles pour l'échange de données. Le système de contrôle SC peut être un calculateur de type CIC, circuit intégré client, devant résister à des contraintes de température et de fiabilité fortes. Il peut être constitué de un ou plusieurs calculateurs selon la stratégie de décentralisation de l'intelligence. Par exemple, des calculs spécifiques à un composant peuvent être exécutés au niveau du composant même. On comprend donc que le système de contrôle de l'invention ne se limite pas à un unique composant de calcul mais peut être un ou plusieurs calculateurs du système, de technologie CIC ou autres équivalentes pour réaliser les fonctions de calcul. Plus précisément, le système de contrôle SC réalise les calculs de consigne du moteur. Il s'agit notamment des calculs des consignes de couple. Le moteur thermique M génère un couple d'entrainement CE pour le train 10 roulant avant du véhicule sur réception de la consigne de couple CT. Le moteur thermique peut être de type essence, diesel, GPL (pour gaz de pétrole liquéfié). Le véhicule comprend également des moyens d'interface IHM entre le conducteur du véhicule et le système de contrôle SC. Ces moyens d'interface ont pour fonction de communiquer des instructions entre le conducteur et le système de 15 contrôle SC. Ces instructions sont communiquées au moyen de bus de communication de données et d'organes d'interface comme par exemple des écrans, boutons et voyants. Un moyen d'interface peut par exemple être la pédale d'accélération du véhicule qui transmet une consigne CC représentant la volonté du conducteur ou un moyen de sélection d'un mode de motorisation du groupe 20 motopropulseur. La consigne de couple CC peut se présenter sous la forme d'une information de position de la pédale d'accélération. Tout autre type de moyen de commande peut être utilisé, comme par exemple une molette, un bouton poussoir ou un écran tactile. 25 Dans un mode de réalisation, le moyen de sélection du mode de motorisation se présente sous la forme d'un bouton de type molette accompagné de voyants indiquant les états des modes de motorisation, par exemple un état activé ou un mode de motorisation ne pouvant être activé. Ce moyen d'interface permet également au conducteur de communiquer au système de contrôle SC via un bus de 30 données son instruction de mode de motorisation. Lorsque le conducteur désire modifier le mode de motorisation, par exemple passer d'un mode maximisant les performances du véhicule à un mode tout électrique, celui sélectionne le mode de motorisation voulu et le moyen d'interface génère une requête conducteur de transition de mode de motorisation à destination du système de contrôle SC. Le système de contrôle SC traite ensuite cette requête pour configurer le fonctionnement du groupe motopropulseur et élaborer les consignes de couple de roue selon cette configuration. Une consigne provenant du moyen de sélection du mode de motorisation peut être une information d'état codée dans une requête de mode de motorisation. Afin de coordonner l'ensemble du groupe motopropulseur pour réaliser les instructions du conducteur, le système de contrôle SC élabore des fonctions pour commander les équipements. Des moyens de traitement TR exécutent au moins les fonctions suivantes pour le fonctionnement du groupe motopropulseur : - Une fonction d'interface de la volonté du conducteur permettant de récolter les informations du véhicule. Cette fonction permet de transmettre des données CC et Dl du véhicule au système de contrôle SC via le moyen d'acquisition de données AC. - Une fonction de traduction de la volonté d'accélérer du conducteur en une consigne de couple roue. Le système de contrôle SC calcule le couple de roue nécessaire pour réaliser l'instruction du conducteur en fonction de données représentant la position de la pédale d'accélération, le régime moteur et le rapport de la boite de vitesse. - Une fonction de calcul des limitations organiques, plus précisément de couple, des équipements de la motorisation, et en particulier le moteur thermique M et les machines électriques le cas échéant. - Une fonction de calcul du couple de chaque organe pour fournir le couple roue que désire le conducteur et de répartition des couples entre les différents fournisseurs de couple. - Une fonction de transmission d'une consigne de couple CE vers le moteur thermique M et tout autre fournisseur de couple via les moyens de pilotages Pl. Cette consigne de couple moteur est ensuite convertie en commande des différents organes du moteur M. Par ailleurs, le système de contrôle SC selon l'invention du groupe motopropulseur réalise la fonction d'agrément préventif. Les moyens de traitement TR réalisent des fonctions de calcul à partir de la consigne de couple conducteur CC afin de déterminer une nouvelle consigne de couple filtrée CT pour passer les jeux moteurs avec le moins d'à-coups possible. La consigne de couple filtrée CT est également calculée de sorte à prendre en compte le couple de pertes moteur. Le couple de pertes moteur correspond aux frottements du moteur et les pertes liées aux accessoires comme par exemple l'alternateur. Des opérations de filtrage de la consigne conducteur CC sont exécutées de sorte que lors du passage de la plage de couple correspondant aux jeux moteurs, le gradient de couple soit ne soit pas élevé et pour que la consigne de couple filtrée CT présente un meilleur agrément, c'est à dire afin qu'elle soit sensiblement similaire à la consigne conducteur CC. Le procédé de commande du groupe motopropulseur pour le calcul d'une consigne de couple filtrée, par exemple pour l'agrément préventif, comprend une étape d'acquisition de la consigne conducteur, puis une étape de calcul de la consigne filtrée et enfin une étape de pilotage des moyens de motorisation en fonction de la consigne de couple filtrée. Selon l'invention, le procédé de commande du système de contrôle comprend une étape d'acquisition du mode de motorisation sélectionné ou actif de sorte que lors de l'étape de calcul de la consigne filtrée, le mode de motorisation est pris en compte. Un profil de consigne de couple filtrée CT calculé par les moyens de traitement TR est défini par plusieurs paramètres. Tout d'abord, une plage de jeux moteur est délimitée par un seuil d'entrée et un seuil de sortie des jeux moteur. Le profil de passage des jeux moteur est également défini en dehors de la plage des jeux moteur par un gradient de couple pour atteindre la valeur de la consigne de couple conducteur CC. Avant d'atteindre la plage des jeux moteur, le profil est défini par un gradient de couple antérieur et après la plage des jeux moteur le profil est défini par un gradient de couple postérieur. Les gradients de couple antérieur et postérieur peuvent être identiques ou différents. Pour le passage des jeux moteur, le gradient est faible afin que la durée du passage des jeux moteur ne soit pas brusque. La durée des jeux moteur varie selon que la transition se déroule pendant une phase d'accélération ou une phase de décélération. La valeur absolue du gradient de couple pendant le passage des jeux est très inférieure à la valeur des gradients en dehors de la plage des jeux. Le temps de passage des jeux est dépendant de l'écart de couple entre le seuil d'entrée et le seuil de sortie et de la valeur du gradient. Selon l'invention, les moyens de traitement TR du système de contrôle comprennent un moyen pour paramétrer la consigne de couple filtrée CT de sorte à configurer le seuil d'entrée et le seuil de sortie de la consigne de couple filtrée, ainsi que la valeur des gradients définissant la consigne de couple filtrée, en fonction de la consigne de mode de motorisation. Pour cela, les moyens d'acquisition AC transmettent l'information de la consigne du mode de motorisation aux moyens de traitement TR. La consigne est une donnée représentant le mode de motorisation sélectionné, c'est à dire le mode de motorisation actif au moment de la réalisation des calculs de la consigne de couple filtrée. La figure 2 représente un graphique temporel représentant le couple en ordonnée en Nm et la valeur de la consigne conducteur CC sur la courbe 1, la valeur de la consigne de couple filtrée 2 lorsque le mode de motorisation sportif est choisi, la valeur de la consigne de couple filtrée 4 pour un mode de motorisation maximisant la tenue de route et la valeur de la consigne de couple filtrée 3 pour un mode de motorisation favorisant la consommation. Les gradients de couple postérieurs au passage des jeux moteur sont représentés en 200, 300 et 400 pour les courbes 2, 3 et 4 respectivement. Les seuils d'entrée de couple 21 et de sortie de couple 22 sont représentés pour la courbe 2 et les seuils d'entrée de couple 31 et de sortie de couple 32 sont représentés pour la courbe 3. Grâce à l'invention, la valeur des seuils de couple pour le passage des jeux moteurs est configurable en fonction du mode de motorisation. Pour le mode dit sportif, il est recherché d'avoir un agrément de conduite maximal et un temps de réponse réduit de la fonction de filtrage de l'agrément préventif. Le seuil d'entrée 21 et le seuil de sortie 22 sont configurés pour réduire la durée de passage des jeux moteur et le gradient postérieur au passage des jeux est tel que la consigne de couple filtrée 2 atteint la consigne conducteur au plus vite. De même, le gradient antérieur au passage des jeux est sensiblement similaire à celui de la consigne de couple 1. Le coefficient de correction de gradient pour le mode sportif annule dans cet exemple les effets du filtrage pour atteindre le passage des jeux le plus rapidement. Lors du passage des jeux dans ce mode de motorisation, un choc se fait ressentir mais le temps de réponse et la valeur de la consigne de couple filtrée sont au plus près de la consigne conducteur. La fonction de calcul de la consigne de couple filtrée CT est configurée pour adapter la valeur des seuils en fonction du profil de la consigne conducteur, du régime moteur, du rapport de la boite de vitesse et une pondération appliquée en fonction de la position pédale. De plus, selon l'invention un coefficient multiplicatif est pris en compte selon le mode de motorisation. Dans le cas du mode de motorisation sportif, le coefficient réduit la durée du passage des jeux moteur. Par exemple, la fonction de calcul du seuil peut être : Seuil = f(regime,rapport boite de vitesse) + f(pedale,mode de motorisation) La diminution du temps de filtrage grâce au mode sportif permet d'avoir une réponse rapide du véhicule, ce qui peut s'avérer sécuritaire lors d'une insertion sur voies rapides. Pour les courbes 2 et 3, la stratégie de commande dans cet exemple ne modifie pas la valeur des seuils de couple 31 et 32. Les seuils de couple pour ces deux courbes sont donc identiques. Par ailleurs, les gradients de couple 200, 300 et 400 des courbes 2, 3 et 4 sont distincts selon cette stratégie de commande. Pour la courbe 2, le gradient 200 est telle que la montée en couple de la consigne est rapide et dynamique. Le gradient 300 de la courbe 3 est inférieur à la courbe 2 et le gradient 400 de la courbe 4 est inférieur au gradient de la courbe 3. Ce gradient postérieur à la sortie des jeux moteur est fonction du régime moteur, du rapport de la boite de vitesse, pondéré par la position de la pédale d'accélération et le couple d'initialisation de la décélération et l'accélération. Par exemple, la fonction de calcul du gradient peut être : Gradient = f(Regime,rapport boite de vitesse) * f(pedale ou couple initialisation,rapport boite de vitesse) *f(mode de motorisation) Grâce à l'invention, les gradients 200, 300 et 400 varient aussi en fonction du mode de motorisation, plus important pour le mode sportif, tandis qu'il est réduit pour le mode privilégiant le critère de consommation. Dans ce dernier cas, le gradient calculé se rapproche d'un gradient correspondant au couple maximal lorsque le moteur fonctionne à son point d'avance à l'allumage optimal. L'invention s'applique préférentiellement aux véhicules hybrides disposant de modes de motorisation distincts du groupe motopropulseur. Mais elle s'applique également aux groupes motopropulseurs disposant d'un unique moteur et pouvant être configurés selon plusieurs lois de calcul des consignes de couple à transmettre au moteur.30 REVENDICATIONS1. Système de contrôle (SC) d'un groupe motopropulseur de véhicule hybride, comprenant un moteur (M) pouvant entrainer des roues du véhicule au travers d'une transmission présentant des jeux moteur lors d'une variation d'une consigne de couple du moteur (M) et pouvant fonctionner pour l'entrainement des roues selon au moins un premier et deuxième modes de motorisation comprenant : - des moyens d'acquisition (AC) d'une consigne de couple (CC) et d'une consigne du mode de motorisation (D1) représentant la volonté du conducteur, - des moyens de traitement (TR) de la consigne de couple pour élaborer une consigne de couple filtrée (CT) pour le passage des jeux moteur, la consigne filtrée étant définie par des seuils de couple d'entrée (21 ; 31) et de sortie (22 ; 32) des jeux et par un gradient de couple (200 ; 300 ; 400) postérieur à la sortie des jeux, - des moyens de pilotage (PI) pour délivrer la consigne filtrée (CT) au moteur (M), caractérisé en ce que les moyens de traitement (TR) comprennent également un moyen pour paramétrer la consigne filtrée (CT) de sorte à configurer le gradient (200 ; 300 ; 400) en fonction de la consigne du mode de motorisation (D1). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel le gradient de couple (200 ; 300 ; 400) de la consigne filtrée (CT) dépend au moins d'un facteur multiplicatif variable en fonction de la consigne du mode de motorisation (D1). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la phase antérieure à l'entrée des jeux moteur est définie par un deuxième gradient et les moyens de traitement (TR) comprennent également un moyen pour paramétrer la consigne filtrée (CT) de sorte à configurer le gradient de la phase antérieure en fonction de la consigne du mode de motorisation. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de traitement (TR) comprennent également un moyen pour paramétrer la consigne filtrée de sorte à configurer la valeur des seuils (21, 22; 31, 32) en fonction de la consigne du mode de motorisation. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le groupe motopropulseur comprend un deuxième moteur, et dans lequel lesfonctions de calcul des consigne de couple pour le premier et le deuxième moteur sont distinctes entre le premier mode de motorisation et le deuxième mode de motorisation. 6. Procédé de commande d'un système de contrôle (SC) selon l'une quelconque des revendications précédentes pour le calcul de la consigne de couple filtrée d'un agrément préventif d'un moteur, comprenant les étapes successives suivantes : - une étape d'acquisition d'une consigne de couple (CC) représentant la volonté du conducteur, - une étape de calcul d'une consigne de couple filtrée (CT) en fonction de la consigne de couple conducteur, - une étape de pilotage du premier moteur (M) par la consigne de couple filtrée (CT), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'acquisition d'une consigne d'un mode de motorisation (Dl) ) de sorte que le calcul de la consigne de couple filtrée (CT) soit également dépendant de la consigne du mode de motorisation (Dl ).