Brevet FR3033758A1 — publié le 20160923

"ENSEMBLE DE TRACTION POUR VÉHICULE AUTOMOBILE" Contexte de l'invention [0001] L'invention s'inscrit dans le domaine des ensembles de traction pour véhicule automobile. [0002] L'ensemble de traction d'un véhicule automobile comprend, en général, un moteur thermique ou électrique, puis une chaîne de traction qui peut comprendre un embrayage, un système de démultiplication tel une boîte de vitesses, un arbre de transmission, un pont comprenant un différentiel et enfin des demi-arbres de roue actionnant des roues. La chaîne de traction transmet un couple et est donc aussi une chaîne de transmission. [0003] Dans les véhicules hybrides à propulsion thermique et électrique, on peut de plus utiliser deux moteurs électriques, l'un étant attelé au train de roues avant et l'autre au train de roues arrière. [0004] Ces véhicules hybrides offrent de plus un mode de traction autonome, sans action du conducteur, appelé rampage. Ce mode de traction consiste à appliquer un couple aux roues en l'absence d'action du conducteur sur la pédale de frein et sur la pédale d'accélérateur, pour provoquer le déplacement du véhicule à faible accélération et basse vitesse, généralement de 5 à 12 km/h. On retrouve ce comportement pour un véhicule thermique équipé d'une boite de vitesse automatique avec convertisseur de couple hydraulique. [0005] L'application du couple moteur à travers la chaîne de traction se fait en surmontant des jeux qui existent dans la chaîne de traction, ainsi que l'élasticité et la rigidité (c'est-à-dire l'amortissement et la raideur) de celle-ci. Ainsi, il est connu que dans une plage de valeurs de couple, assez faibles en valeur absolue si la chaîne est bien conçue, la puissance n'est pas transmise du moteur aux roues. [0006] Quand la commande de couple, qui varie continument, est modifiée de telle sorte que la plage de valeurs de couple pour laquelle aucune puissance n'est transmise doit être traversée, si aucune précaution n'est prise des chocs et des efforts en torsion sur les éléments de la chaîne peuvent être engendrés. Il est souhaitable d'éviter de tels 3033758 2 phénomènes, à la fois pour le confort du conducteur et des passagers, et pour l'usure des éléments mécaniques. [0007] On peut, pour ainsi améliorer la commande de couple, appliquer sur la commande brute un filtre d'agrément préventif, qui à l'approche de la plage de valeurs de couple pour 5 laquelle la puissance n'est pas transmise, diminue la vitesse de variation du couple demandé. [0008] Ce filtrage d'agrément entraine naturellement un retard dans la variation du couple appliqué aux roues. [0009] Cet inconvénient peut se ressentir au moment de l'entrée en action du mode 10 rampage, ou au moment de l'accélération commandée par le conducteur, aussi qualifiée de décollage. On parle de brio de véhicule dégradé, pour indiquer qu'un retard est constaté par le conducteur par rapport à la commande qu'il fournit, activement en appuyant sur la pédale d'accélérateur ou passivement en lâchant la pédale de frein. [0010] La présente invention vise à surmonter ce problème. 15 Définition de l'invention [0011] L'invention constitue en un ensemble de traction pour véhicule automobile comprenant un moteur, un train de roues motrices, une chaîne de transmission de couple pour appliquer audit train un couple fourni par le moteur, et un dispositif de commande pour commander le couple en fonction de la vitesse du véhicule et d'une commande 20 d'accélération, ledit ensemble étant caractérisé en ce que le dispositif de commande est configuré pour imposer, quand le véhicule est à l'arrêt et que la commande d'accélération est nulle, en prévision d'une commande anticipée pour une mise en mouvement du véhicule, une consigne de couple d'anticipation, adaptée pour prendre en compte la plage de valeurs de couple dans laquelle aucune puissance n'est transmise aux roues et adaptée pour 25 prendre en compte l'amortissement et la raideur de la chaîne de transmission, consigne de couple en pratique comprise entre un couple limite, minimum en valeur absolue, pour la transmission d'efforts par ladite chaîne de transmission, et un couple limite minimum en valeur absolue pour ladite mise en mouvement du véhicule. [0012] L'invention peut comprendre des caractéristiques additionnelles, parmi lesquelles 30 - ladite consigne de couple d'anticipation est appliquée pendant une durée limitée à partir d'un arrêt du véhicule, puis si la commande anticipée pour la mise en 3033758 3 mouvement n'est pas appliquée, une consigne de couple de limitation pour limiter la consommation d'énergie est appliquée. - la commande anticipée est une commande de décollage imposée activement par le conducteur (par exemple une action sur la pédale de frein ou une action sur la pédale 5 d'accélérateur ou une transition du levier en D pour Drive ou marche avant ou R pour Reverse ou marche arrière). - la commande anticipée est une commande de rampage en absence d'une action de freinage par le conducteur. - le moteur est un moteur électrique ou un moteur thermique voire hydraulique, 10 inertiel ou encore chimique. - le train de roues motrices est un train de roues avant, ou un train de roues arrière. [0013] L'invention propose aussi un véhicule automobile comprenant un ensemble de traction selon les principes ainsi présentés. Le véhicule peut être un véhicule hybride disposant d'un moteur thermique et d'un deuxième moteur qui peut être électrique, 15 hydraulique, pneumatique, ou basé sur un volant d'inertie. Liste des figures [0014] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant 20 un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - La figure 1 présente un schéma d'un véhicule dans lequel l'invention peut être mise en oeuvre. - La figure 2 présente un scénario de variations de couple à appliquer aux roues sans le bénéfice de l'invention. 25 - La figure 3 présente un schéma d'un mode de réalisation de l'invention. - La figure 4 présente un scénario de variations de couple à appliquer aux roues avec le bénéfice de l'invention. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention 3033758 4 [0015] En figure 1 on a représenté certains éléments d'un véhicule dans lequel l'invention peut être mise en oeuvre. Il s'agit d'un véhicule automobile à deux trains de roues, l'un étant le train avant et l'autre le train arrière. Les roues sont référencées 10. Un moteur thermique 20 est relié au train de roues avant par une boîte de vitesses 11. Une machine électrique 30 5 est également reliée au train de roues avant par la boîte de vitesses 11. Elle peut notamment fonctionner dans un mode moteur et agir sur le train de roues avant pour provoquer l'avancement du véhicule. [0016] Une machine électrique 40 est quant à elle reliée au train de roues arrière, et quand elle fonctionne en mode moteur, elle provoque l'avancement du véhicule. Elle peut être 10 couplée ou désaccouplée du train de roues arrière par exemple par un crabot ou un embrayage. [0017] Une batterie 50 permet d'alimenter l'une ou l'autre des deux machines électriques, via un ou des onduleurs 55. Enfin, une batterie basse tension 60 alimente un démarreur 22 configuré pour participer au démarrage du moteur thermique quand celui-ci est éteint. Un 15 convertisseur 65 permet de soutenir le réseau à basse tension alimenté par la batterie très basse tension 60 à l'aide de l'énergie du réseau comprenant les machines électriques 30 et 40 et la batterie 50. [0018] Les machines électriques 30 et 40 peuvent être alimentées grâce à l'onduleur, par un courant alternatif triphasé alors que la batterie 50 délivre un courant continu. 20 [0019] Dans les situations de vie de type pied levé, c'est-à-dire au cours desquelles aucune commande d'accélération n'est donnée, la machine électrique 30 fonctionnant en générateur peut recharger la batterie 50. Cette énergie peut ensuite être utilisée pour tracter le véhicule ou pour délester le moteur thermique afin de réduire sa sollicitation et donc sa consommation. 25 [0020] Le véhicule est muni de quatre modes de roulage : mode hybride, minimisant la consommation de carburant en optimisant le fonctionnement du moteur thermique, de la boîte de vitesses et des machines électriques 30 et 40, un mode zéro émission le moteur thermique étant éteint, un mode avec quatre roues motrices permettant de maximiser la tenue de route du véhicule, et un mode sport favorisant la performance du véhicule. 30 [0021] Quel que soit le mode de propulsion, une chaîne de transmission est présente entre le moteur impliqué et les roues motrices. Cette chaîne de transmission comprend des jeux et un amortissement et une raideur spécifique, qui est fonction de l'état de la chaîne. Pour chaque chaîne de transmission, il existe par conséquent une plage de valeurs de couple 3033758 5 pour lesquelles il n'y a pas de transmission de couple ou d'effort au travers de la chaîne de transmission, et où la vitesse reste nulle. [0022] Une variation rapide de la valeur de couple imposée par le moteur autour de la plage de valeurs de couple ainsi définie est susceptible de provoquer une torsion inverse de 5 la chaîne de transmission ou des chocs. Une fonction de filtrage permet de diminuer le gradient de couple, et de minimiser les chocs induits lors d'un franchissement de la zone de couple. Cependant, ce filtrage introduit un temps de réponse en couple, qui peut en fonction de la chaîne de transmission et des circonstances, être de l'ordre de 100 ms à 1 s. [0023] En figure 2, on a représenté un scénario pour un véhicule selon l'art antérieur, 10 utilisant une chaîne donnée, avec un moteur électrique ou thermique. L'axe des abscisses représente le temps t. [0024] La courbe 100 représente la commande de frein, qui dans le cas présenté peut prendre soit la valeur 0, auquel cas le frein n'est pas activé, ou la valeur 1, auquel cas le frein est activé. 15 [0025] La courbe 200 présente la vitesse du véhicule. [0026] La courbe 300 présente une consigne de couple brute, alors que la courbe 310 constitue la commande de couple transmise au moteur après application d'un filtre d'agrément sur la consigne de couple brute de la courbe 300, appelée par la suite consigne de couple nette 310. La plage de valeurs de couple Z est la plage sur laquelle il n'y a pas de 20 transmission de couple à travers la chaîne de transmission. Elle s'étend ici des deux côtés de la valeur 0 Nm. [0027] La valeur de couple Dec (pour décollage) est la valeur de couple à partir de laquelle le véhicule se met effectivement en mouvement, la résistance liée aux frottements secs sur la route étant surmontée. Elle peut être supérieure à la limite supérieure Zo de la plage de 25 valeur de couple Z. Une valeur de couple de décollage dans le sens opposé existe de l'autre côté de la plage de valeurs de couple Z, mais elle n'est pas commentée dans la présente description. Cela étant, un raisonnement analogue est valable pour cette valeur de couple de décollage dans le sens opposé. [0028] Dans le scénario présenté, le véhicule est initialement en mouvement, le frein étant 30 relâché, et en l'absence de commande d'accélération, un couple négatif est appliqué sur le train moteur du fait d'un phénomène de frein moteur réel ou simulé. De plus à partir d'un instant ti, une commande de frein 100 est appliquée. Le véhicule ralentit et finit par s'arrêter. 3033758 6 La consigne de couple brute 300 est amenée à la valeur de 0 Nm. La consigne de couple nette 310 se stabilise à 0 Nm également, avec un certain retard. [0029] À partir d'un instant t2, la commande de frein est supprimée, la consigne de couple brute 300 est augmentée sous la forme d'une rampe de couple, du fait d'un mode rampage 5 qui se met en oeuvre sans action du conducteur, ou du fait d'une volonté d'accélération du conducteur, auquel cas la commande est une commande de décollage imposée activement par le conducteur. [0030] La consigne de couple nette 310 augmente lentement, pour ne pas provoquer de chocs dans la transmission. Quand la consigne de couple nette 310 atteint la valeur de 10 couple Dec, à un instant t3, le véhicule commence à se mouvoir. La durée D est la durée séparant l'instant t2 où la consigne de couple brute 300 s'écarte de la valeur de 0 Nm pour s'élever vers des valeurs positives et l'instant t3 où le véhicule commence effectivement à avancer avec une vitesse non nulle. [0031] En figure 3, on a représenté un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de 15 commande 5000 reçoit une information de vitesse du véhicule issue d'un capteur de vitesse du véhicule 5100, une valeur de commande d'accélération, issue d'un capteur lié à la pédale d'accélération 5200, et une commande de frein issue d'un capteur lié à la commande de frein 5300. Le dispositif de commande 5000 calcule la consigne brute de couple 300 (figure 2), la consigne nette de couple 310 (figure 2) et transmets cette dernière au moteur 6000. 20 [0032] En figure 4, on a représenté un scénario mettant en oeuvre un mode de réalisation de l'invention. [0033] L'axe des abscisses représente à nouveau le temps t. [0034] La courbe 1100 représente la commande de frein, identique à celle présentée en figure 2. 25 [0035] La courbe 1200 présente la vitesse du véhicule. La courbe 1300 présente une consigne de couple brute, alors que la courbe 1310 constitue la commande de couple transmise au moteur après application d'un filtre d'agrément sur la consigne de couple brute de la courbe 1300. [0036] Dans le scénario présenté, le véhicule est initialement en mouvement, le frein étant 30 relâché, et en l'absence de commande d'accélération, un couple négatif est appliqué sur le train moteur comme précédemment. De plus à partir d'un instant tl, une commande de frein 100 est appliquée toujours comme précédemment. 3033758 7 [0037] Le véhicule ralentit et finit par s'arrêter. La consigne de couple brute 1300 est, par anticipation d'une commande d'accélération du véhicule vers l'avant, amenée à une valeur C, supérieure à la limite supérieure Zo de la plage de valeurs de couple Z et inférieure à la valeur de couple Dec de décollage. La consigne de couple nette 1310 se stabilise, avec un 5 certain retard, à cette valeur C également. La valeur C constitue une valeur d'anticipation, permettant de plus favorablement reprendre la traction lors de l'application d'une commande d'accélération. [0038] À partir d'un instant t2, la consigne de couple brute 1300 est augmentée sous la forme d'une rampe de couple, du fait d'un mode rampage qui se met en oeuvre sans action 10 du conducteur, ou du fait d'une volonté d'accélération du conducteur, auquel cas la commande est une commande de décollage imposée activement par le conducteur. La consigne de couple nette 1310 augmente pour la suivre rapidement, les valeurs de couple dans laquelle ces consignes évoluent étant en dehors de la plage de valeurs de couple Z, puisque supérieures à Zo. Quand la consigne de couple nette 310 atteint la valeur de couple 15 Dec, à un instant t3', très proche de t2, le véhicule commence à se mouvoir. La durée D' est la durée séparant l'instant t2 où la consigne de couple brute 300 s'écarte de la valeur C pour s'élever vers des valeurs positives et l'instant t3' où le véhicule commence effectivement à avancer avec une vitesse non nulle. [0039] Cette durée D' est plus faible que la durée D présentée en figure 2. 20 [0040] Pour limiter la consommation d'énergie la valeur de couple C est optimisée, en sorte de ne pas induire de gaspillage. [0041] Dans certains modes de réalisation, la consigne de couple peut n'être maintenue à la valeur C, différente de 0 Nm que pendant quelques secondes, ou du moins pendant une durée prédéterminée limitée par exemple à partir de l'arrêt du véhicule, de telle sorte que si 25 la commande d'accélération anticipée n'est pas apparue à l'issue de cette durée, la consigne de couple est ramenée à 0 Nm, de manière à permettre une économie d'énergie. Il peut être décidé de choisir une valeur différente de 0 Nm, l'essentiel étant de rechercher une économie d'énergie. La nouvelle consigne de couple est une consigne de couple de limitation pour limiter la consommation d'énergie. 30 [0042] La valeur de couple C peut être modifiée en fonction de la situation de vie, pour répondre aux besoins de performance du véhicule et satisfaire le conducteur. Notamment le dispositif de commande 5000 peut prendre en compte une valeur courante de commande de frein pour définir ladite consigne de couple d'anticipation C. 3033758 8 [0043] Le train de roues peut être le train de roues avant ou le train de roues arrière, et le moteur peut être thermique ou électrique. [0044] Si la commande anticipée est une commande vers l'arrière, la valeur de couple de consigne C sera placée entre la limite inférieure de la plage Z et la valeur de couple de 5 décollage dans le sens opposé. [0045] L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation de l'invention mais s'étend à toutes les variantes dans le cadre de la portée des revendications. REVENDICATIONS1. Ensemble de traction pour véhicule automobile comprenant un moteur (6000), un train de roues motrices (10), une chaîne de transmission de couple pour appliquer audit train un couple fourni par le moteur (6000), et un dispositif de commande (5000) pour commander le couple en fonction de la vitesse du véhicule (5100) et d'une commande d'accélération (5200), ledit ensemble étant caractérisé en ce que le dispositif de commande (5000) est configuré pour imposer, quand le véhicule est à l'arrêt et que la commande d'accélération (5200) est nulle, en prévision d'une commande anticipée pour une mise en mouvement du véhicule, une consigne de couple d'anticipation (C) comprise entre un couple limite (ZO) pour la transmission d'effort par ladite chaîne de transmission, et un couple limite (Dec) pour ladite mise en mouvement du véhicule. 2. Ensemble de traction selon la revendication 1, dans lequel ladite consigne de couple d'anticipation (C) est appliquée pendant une durée limitée à partir d'un arrêt du véhicule, puis si la commande anticipée pour la mise en mouvement n'est pas appliquée, une consigne de couple de limitation pour limiter la consommation d'énergie est appliquée. 3. Ensemble de traction selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la commande anticipée est une commande de décollage imposée activement par le conducteur. 4. Ensemble de traction selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la commande anticipée est une commande de rampage en absence d'une action de freinage par le conducteur. 5. Ensemble de traction selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le moteur (6000) est un moteur électrique ou un moteur thermique, hydraulique, inertiel ou chimique. 6. Ensemble de traction selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le train de roues motrices est un train de roues avant, ou un train de roues arrière. 7. Véhicule automobile comprenant un ensemble de traction selon l'une des revendications 1 30 à6. 3033758 10 8. Véhicule selon la revendication 7, qui est un véhicule hybride disposant d'un moteur thermique et d'un deuxième moteur qui est électrique, hydraulique, pneumatique, ou basé sur un volant d'inertie.