Brevet FR3048938A1 — publié le 20170922

Système et procédé de prévention d'oscillations de couple dans une transmission d'un véhicule automobile à propulsion hybride La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles à propulsion hybride comprenant au moins deux sources d'énergie différentes, et plus précisément les véhicules automobiles comprenant d'une part, un moteur thermique et d'autre part, au moins une machine électrique. Plus particulièrement, la présente invention concerne les systèmes et procédés permettant d'éviter les oscillations générées dans une transmission hybride. L'intérêt des transmissions hybrides est de fournir deux sources d'énergies, thermique et électrique, à la chaîne cinématique d'entraînement du véhicule. Les apports de couple de ces deux énergies peuvent se cumuler dans un mode dit « hybride » ou peuvent être utilisés séparément, soit dans un mode dit « thermique pur » où la machine électrique ne fournit pas de couple à la chaîne de traction, soit dans un mode dit « électrique pur », où le moteur thermique ne fournit pas de couple à la chaîne de traction. Les transmissions hybrides permettent d'entraîner le moteur thermique à l'arrêt ou en roulage en utilisant la machine électrique comme démarreur. Les transmissions hybrides permettent également de charger les batteries du véhicule par la machine électrique fonctionnant en générateur. Toutefois, les discontinuités de couple appliquées à l'arbre d'entrée de la transmission, notamment en cas de changement de rapport, de démarrage du véhicule, de freinage, d'une forte accélération du véhicule, etc..., ont une forte incidence sur l'accélération du véhicule. En effet, la discontinuité de couple génère des oscillations de la vitesse de rotation de la chaîne cinématique, c'est-à-dire de l'ensemble des éléments tournants qui transmettent la 3048938 2 puissance motrice aux roues du véhicule. Ces oscillations de la vitesse de rotation des éléments de la transmission se traduisent par des oscillations de l'accélération du véhicule, et donc par des à-coups du véhicule. Ces à-coups sont ressentis dans l'habitacle du véhicule et 5 constituent un désagrément pour le conducteur et les occupants du véhicule. Il est connu de mesurer les vitesses de rotation de différents composants de la chaîne cinématique et d'ajuster la consigne de couple du moteur électrique en fonction de la différence entre les vitesses de 10 rotation mesurées et un seuil. Toutefois, de tels systèmes ne sont pas efficaces. On pourra se référer au document FR 2 910 198 qui décrit un procédé de commande de la correction d'oscillations sur l'arbre de transmission d'un véhicule automobile à propulsion hybride. Ce 15 procédé comprend une étape d'agrément curatif de couple appliqué par une machine électrique. Or, il n'est pas toujours possible de faire intervenir la machine électrique afin de fournir un couple de correction, notamment, par exemple, lorsque le niveau de charge de la batterie du véhicule n'est pas suffisant pour fournir la quantité 20 d'énergie nécessaire à la génération de couple. Il existe un besoin d'améliorer les systèmes d'atténuation des vibrations afin qu'il puisse être appliqué dans la majorité des situations de roulage du véhicule. De plus, il est intéressant d'atténuer d'éventuelles oscillations 25 futures, de manière préventive. L'objectif de l'invention est donc de pallier ces inconvénients ci-dessus et d'éviter mieux la génération des oscillations de couple dans la transmission. L'invention a pour objectif de détecter une zone non linéaire de 30 la chaîne cinématique, proche du couple nul, susceptible de générer des oscillations de couple dans la transmission. L'invention a pour objet un système de prévention des oscillations de couple générées dans une transmission d'un véhicule 3048938 3 automobile à propulsion hybride comprenant un moteur thermique, au moins une machine électrique et une transmission mécanique reliée audit moteur thermique, à ladite machine électrique et aux roues du véhicule. 5 Le système de prévention des oscillations comprend un module de détection d'une zone de basculement du groupe motopropulseur dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître, un module de figeage du couple en sortie du moteur thermique, un module de calcul d'une consigne de couple filtrée permettant d'atténuer les 10 oscillations de couple en fonction d'une valeur de couple demandée par le conducteur suite à l'appui sur la pédale d'accélération à un instant et d'une valeur de couple filtrée demandée par le conducteur à un instant précédent, et un module de transmission de ladite consigne de couple filtrée à la machine électrique. 15 Avantageusement, le système de prévention des oscillations comprend un module autorisant la reprise du fonctionnement de la machine électrique et du moteur thermique après une temporisation. Le module de calcul d'une consigne de couple filtrée comprend, par exemple un filtre passe-bas du premier ordre permettant 20 de limiter l'excitation de la chaîne cinétique. L'énergie mécanique du moteur est ainsi transmise progressivement à la chaîne cinématique, permettant d'atténuer globalement les oscillations générées par un potentiel à-coup. Dans un mode de réalisation, le module de détection d'une zone 25 dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître comprend un module de comparaison de la valeur de couple filtrée à l'instant précédent avec une première valeur de seuil. La zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître est détectée lorsque la valeur de couple filtrée à l'instant 30 précédent est supérieure à ladite première valeur de seuil. Selon un second aspect, l'invention concerne un véhicule automobile à propulsion hybride comprenant un moteur thermique, au moins une machine électrique, une transmission mécanique reliée audit 3048938 4 moteur thermique, à ladite machine électrique et aux roues du véhicule et un système de prévention des oscillations de couple générées dans ladite transmission tel que décrit précédemment. Dans un mode de réalisation le véhicule automobile comprend 5 un système de correction des oscillations de couple comportant un module de supervision apte à sélectionner l'actionneur parmi le moteur thermique ou la ou les machines électriques capables d'assurer la correction de couple en fonction du niveau de la batterie connectée à la machine électrique, de la température mesurée par des capteurs de 10 température, de l'état de la machine électrique et de l'état de la chaîne cinématique; et un module de correction des oscillations de couple apte à délivrer une consigne de couple corrigée en fonction du régime de rotation observé en sortie de l'actionneur sélectionné par le module de supervision. Ladite consigne de couple corrigée correspond à la 15 valeur du régime de rotation de l'actionneur sélectionné, filtrée par deux filtres passe-bas disposés en série multipliée par un gain prédéterminé par le module de supervision. Dans un mode de réalisation le véhicule automobile comprend un moyen de calcul de la consigne de couple filtrée calculée par le 20 système de prévention des oscillations et ladite consigne de correction et un module de transmission de la consigne couple corrigée (Cf) à l'actionneur sélectionné. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un procédé de prévention des oscillations dans une transmission d'un véhicule 25 automobile à propulsion hybride comprenant un moteur thermique, au moins une machine électrique et une transmission mécanique reliée audit moteur thermique, à ladite machine électrique et aux roues du véhicule, dans lequel on détecte une zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître, c'est-à-dire proche du couple nul, on 30 fige la demande de couple provenant du moteur thermique afin de ne pas risquer un à-coup supplémentaire qui augmenterait les oscillations de couple, on calcul une consigne de couple permettant d'atténuer les 3048938 5 oscillations de couple et on transmet la consigne de couple à la machine électrique. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement 5 à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement l'architecture d'un véhicule automobile selon l'invention ; - la figure 2 représente en détails le système de prévention des 10 oscillations de la vitesse de rotation de la transmission de la figure 1 ; - la figure 3 représente un exemple de véhicule automobile doté du système de prévention des oscillations de la figure 2 et d'un système de correction selon un mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 4 représente un organigramme d'un procédé de 15 prévention des oscillations de la vitesse de rotation de la transmission selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. Tel qu'illustré sur la figure 1, un véhicule automobile à propulsion hybride, référencé 10 dans son ensemble, comprend un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique 12, un moteur 20 électrique 14, une transmission 16 recevant un couple d'un premier arbre d'entrée 18 relié à l'arbre de sortie 12a du moteur thermique 12 par l'intermédiaire d'un premier embrayage 20, et un couple d'un deuxième arbre d'entrée 22 relié à l'arbre de sortie 14a du moteur électrique 14 par l'intermédiaire d'un deuxième embrayage 24, et une 25 batterie 26 connectée au moteur électrique 14. La transmission 16 comprend une boîte de vitesses, comme par exemple un engrenage planétaire (non représenté) qui distribue le couple à des engrenages à rapport fixe connectés aux roues 28a, 28b du véhicule par un arbre de sortie de couple 30a, 30b. Un mécanisme 30 différentiel 32 peut être placé entre la transmission 16 et l'arbre de sortie 30a, 30b. Les roues peuvent être les roues avant du véhicule hybride. 3048938 6 Le groupe motopropulseur de véhicule hybride 10 comprend en outre un capteur de position de pédale 36 pour surveiller la demande d'accélération du conducteur. Le groupe motopropulseur de véhicule hybride 10 comprend 5 une unité de commande électronique (UCE) 40 qui commande le moteur thermique 12 et un onduleur 42 qui commande le moteur électrique 14. Le groupe motopropulseur de véhicule hybride 10 comprend en outre un calculateur général 44, dit en termes anglo-saxons « Hybrid Electric Vehicle Calculator » (HEVC) qui commande 10 à la fois l'unité de commande électronique (UCE) 40, l'onduleur 42 et la transmission 16 en fonction des données fournies par les différents capteurs et la consigne de commande de couple demandée par le conducteur du véhicule. Le calculateur général 44 relève les consignes de couples aux points 34a, 34b, 34c respectivement les consignes de 15 couples appliquées sur les premier et deuxième arbres d'entrée 18, 22 et sur l'arbre de sortie de la transmission 16. Comme représenté sur la figure 2, le véhicule automobile comprend un système 80 de prévention des oscillations, intégré directement dans le calculateur général 44. 20 Le système 80 de prévention des oscillations comprend un module de détection 81 d'une zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître. Il s'agit d'une zone proche du couple nul, lorsque l'on passe d'un couple négatif de décélération à un couple positif d'accélération, et inversement. Le module de détection 81 25 d'une zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître comprend un module 83 de comparaison entre le couple Cfiltréen-i demandé par le conducteur, déjà filtré, à l'instant d'avant n-1, par rapport à une première valeur de seuil Si, dont la valeur est calculée dans le module de calcul 82, dépendant notamment de la demande de 30 couple conducteur Cons, provenant de la pédale d'accélération. Lorsque le couple filtré Cfiltréen_i est supérieur à la valeur de seuil Si, la zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître est détectée. Il convient alors de ralentir fortement la 3048938 7 demande de couple provenant du moteur thermique afin de ne pas risquer un à-coup supplémentaire qui augmenterait les oscillations de couple. Le système 80 de prévention des oscillations comprend à cet effet un module 84 de figeage du couple en entrée du moteur 5 thermique. Le système 80 de prévention des oscillations comprend un module 85 de calcul d'une consigne de couple Cfiltrée permettant d'atténuer les oscillations de couple et un module 86 de transmission de la consigne de couple Cfiltrée à la machine électrique 14. 10 La machine électrique est ainsi pilotée de manière à appliquer une valeur de couple filtrée permettant de faire basculer le groupe motopropulseur en mode hybride et ainsi de rattraper les jeux de la chaîne cinématique. Après un temps de convergence de la consigne des actionneurs 15 vers leurs consignes nominales 87, un module 88 autorise un fonctionnement normal de la machine électrique et du moteur thermique. Ainsi, on peut gérer la traversée de la zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître sans impact sur la 20 consommation du moteur thermique, dans le cas d'un véhicule hybride avec un moteur à essence. Le module 85 de calcul d'une consigne de couple Cfiltrée comprend un filtre passe-bas du premier ordre permettant de limiter l'excitation de la chaîne cinétique. L'énergie mécanique du moteur est 25 ainsi transmise progressivement à la chaîne cinématique, permettant d'atténuer globalement les oscillations générées par un potentiel à-coup. Tel qu'illustré sur la figure 3, en plus du système de prévention 80 des oscillations, le véhicule automobile peut, à titre d'exemple non 30 limitatif, être doté d'un système 50 de correction des oscillations dans la transmission. 3048938 8 Le système 50 de correction des oscillations de couple comprend un module 52 de supervision et un module 54 de correction des oscillations de couple. Le module 52 de supervision est intégré directement dans le 5 calculateur général et comporte un module (non représenté) de sélection de l'actionneur à utiliser qui sera capable d'assurer la correction de couple. L'actionneur est choisi parmi le moteur thermique ou le moteur électrique en fonction du niveau de la batterie Ebat, de la température T mesurée par des capteurs de température (non 10 représentés), de l'état de la machine électrique EME et de l'état de la chaîne cinématique Etr. Par défaut, le module de supervision 52 choisira le moteur électrique. En effet, le moteur électrique permet une précision et une réactivité accrues par rapport à celles du moteur thermique. Toutefois, en cas de niveau insuffisant de la batterie, de 15 forte chaleur, de panne de la machine électrique ou lorsque l'état de la chaîne cinématique induit un découplage de la machine électrique de la transmission, le module de supervision choisira le moteur thermique comme actionneur. Le module 52 de supervision détermine également des 20 paramètres des filtres passe-bas et du gain permettant de calculer une valeur de consigne de couple corrective et envoie un signal d'activation au module 54 de correction des oscillations de couple. Le module 54 de correction des oscillations de couple est intégré directement dans chacun des actionneurs, c'est-à-dire dans 25 l'onduleur 42 et dans l'unité de commande électronique 40, afin d'être au plus proche de l'actionneur préalablement choisi. Tel qu'illustré, le module 54 de correction des oscillations de couple comprend un module 60 de détection d'une oscillation en observant le régime de rotation w de l'actionneur choisi par le module 30 de supervision. Le module 60 de détection d'une oscillation comprend deux filtres passe-bas F1, F2 en série afin d'isoler les fréquences dues à l'oscillation générée par un à-coup et d'inverser la phase du signal 3048938 9 afin d'être en opposition de phase avec la consigne de commande de couple Cc.ns provenant du signal de commande résultant de l'appui sur la pédale d'accélération par le conducteur du véhicule. Le module 54 de correction comprend en outre un module 62 de 5 calcul de la consigne de correction Ccorr en multipliant la valeur filtrée du régime de rotation Wfiltrée de l'actionneur choisi par un gain K prédéterminé par le module de supervision. La consigne de couple corrective Ccorr vient se soustraire dans un soustracteur 64 à la consigne de couple filtrée Cfiltrée pour délivrer 10 une consigne de couple corrigée Cf à l'actionneur choisi par un module 66 de transmission de la consigne couple corrigée Cf. La correction de couple peut donc être appliquée quelle que soit la situation de roulage du véhicule hybride. Le signal de correction est transmis au plus près de 15 l'actionneur choisi, c'est à dire à l'onduleur pour le moteur électrique et à l'unité de commande électronique pour le moteur thermique. Ainsi, le décalage entre la mesure de l'oscillation et la production de couple peut être réduit au maximum, afin d'obtenir une correction de l'oscillation la plus efficace possible. 20 Tel qu'illustré sur la figure 4, le procédé de prévention des oscillations dans la transmission comprend une première étape 91 de détection d'une zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître, c'est-à-dire proche du couple nul, une étape 92 de ralentissement de la demande de couple provenant du moteur 25 thermique afin de ne pas risquer un à-coup supplémentaire qui augmenterait les oscillations de couple, une étape 93 de calcul d'une consigne de couple Cfiltrée permettant d'atténuer les oscillations de couple et une étape 94 de transmission de la consigne de couple Cfiltrée à la machine électrique 14. 30 Après l'écoulement d'un moyen d'une temporisation 87, le procédé de prévention des oscillations autorise, à l'étape 95, un fonctionnement normal de la machine électrique et du moteur thermique. 3048938 10 Ainsi, on peut gérer la traversée de la zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître sans impact sur la consommation du moteur thermique, dans le cas d'un véhicule hybride avec un moteur à essence. 5 L'invention est applicable à tout véhicule hybride comportant au moins une machine électrique. Grâce à l'invention, l'agrément de conduite lors d'une demande d'accélération ou de décélération de la part du conducteur est fortement amélioré. 10 De plus, le pilotage contrôle coordonné des composants de la transmission permet de réduire au mieux la consommation énergétique du véhicule et de répondre à des normes de pollution de plus en plus exigeantes. Les oscillations de couple peuvent ainsi être contrées de 15 manière préventive et de manière curative. REVENDICATIONS1. Système (80) de prévention des oscillations de couple générées dans une transmission d'un véhicule automobile à propulsion hybride comprenant un moteur thermique (12), au moins une machine électrique (14) et une transmission mécanique (16) reliée audit moteur thermique, à ladite machine électrique (14) et aux roues (28a, 28b) du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un module (81) de détection d'une zone de basculement du groupe motopropulseur dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître, un module (84) de figeage du couple en sortie du moteur thermique, un module (85) de calcul d'une consigne de couple filtrée (Cfiltrée) en fonction d'une valeur de couple (C,..) demandée par le conducteur suite à l'appui sur la pédale d'accélération à un instant (n) et d'une valeur de couple filtrée (Cfiltréen_i) demandée par le conducteur à un instant précédent (n-1), et un module (86) de transmission de ladite consigne de couple filtrée (Cfiltrée) à la machine électrique (14). 2. Système (80) de prévention des oscillations selon la revendication 1, comprenant un module (88) autorisant la reprise du fonctionnement du moteur thermique après une temporisation (87). 3. Système (80) de prévention des oscillations selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le module (85) de calcul d'une consigne de couple filtrée (Cfiltrée) comprend un filtre passe-bas du premier ordre. 4. Système (80) de prévention des oscillations selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module (81) de détection d'une zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître comprend un module (83) de comparaison de la valeur de couple filtrée (Cfiltréen_i) à l'instant précédent (n-1) avec une première valeur de seuil (51), la zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître étant détectée lorsque la valeur de couple filtrée (Cfiltréen_i) à l'instant précédent (n-1) est supérieure à ladite première valeur de seuil (51). 3048938 12 5. Véhicule automobile à propulsion hybride comprenant un moteur thermique (12), au moins une machine électrique (14), une transmission mécanique (16) reliée audit moteur thermique, à ladite machine électrique (14) et aux roues (28a, 28b) du véhicule et un 5 système de prévention (80) des oscillations de couple générées dans ladite transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Véhicule automobile selon la revendication 5, comprenant un système (50) de correction des oscillations de couple comportant un module (52) de supervision apte à sélectionner l'actionneur (12, 14) 10 parmi le moteur thermique ou la ou les machines électriques capables d'assurer la correction de couple en fonction du niveau de la batterie (Ebat) connectée à la machine électrique, de la température (T) mesurée par des capteurs de température, de l'état de la machine électrique (EME) et de l'état de la chaîne cinématique (Etr); et un module (54) de 15 correction des oscillations de couple apte à délivrer une consigne de couple corrigée (Ccorr) en fonction du régime de rotation (w) observé en sortie de l'actionneur sélectionné par le module de supervision (52), ladite consigne de couple corrigée (Ccorr) correspondant à la valeur du régime de rotation (w) de l'actionneur sélectionné, filtrée 20 par deux filtres passe-bas disposés en série multipliée par un gain (K) prédéterminé par le module de supervision (52). 7. Véhicule automobile selon la revendication 6, comprenant un moyen de calcul (64) de la consigne de couple filtrée (Cfiltrée) calculée par le système de prévention (80) des oscillations et ladite consigne de 25 correction (Ccorr) et un module (66) de transmission de la consigne couple corrigée (Cf) à l'actionneur sélectionné. 8. Procédé de prévention des oscillations dans une transmission d'un véhicule automobile à propulsion hybride comprenant un moteur thermique (12), au moins une machine électrique (14) et une 30 transmission mécanique (16) reliée audit moteur thermique, à ladite machine électrique (14) et aux roues (28a, 28b) du véhicule, dans lequel on détecte une zone dans laquelle les oscillations de couple peuvent apparaître, on fige la demande de couple provenant du moteur 3048938 13 thermique, on calcule une consigne de couple (Cfiltrée) et on transmet la consigne de couple (Cfiltrée) à la machine électrique (14).