Brevet FR3038567A1 — publié le 20170113

- 1 - PROCEDE D'ANTICIPATION DU DEMARRAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE La présente invention se rapporte à la commande des groupes motopropulseurs hybrides, comportant au moins un moteur thermique et une machine électrique de traction, et une transmission automatique reliée aux roues du véhicule. Plus précisément, elle a pour objet un procédé d'anticipation du démarrage du moteur thermique dans un groupe motopropulseur hybride comportant au moins un moteur thermique, une machine électrique de traction, et une transmission automatique transmettant la puissance motrice aux roues du véhicule dans au moins un état initial de sa chaîne cinématique où la machine électrique de traction assure seule la traction du véhicule et le moteur thermique est coupé, et au moins un autre état cible où le moteur thermique fournit une puissance de traction. Le groupe motopropulseur d'un véhicule automobile équipé d'une transmission automatique, dispose d'un certain nombre d'états de chaîne cinématique (ECC), définis par des combinaisons spécifiques de réducteurs, de coupleurs et d'organes de puissance disponibles sur véhicule. Un objectif du pilotage de la transmission, est de placer en toutes circonstances le GMP sur l'état de chaîne cinématique optimal, quelles que soient les conditions de roulage. Les contraintes de pilotage pour garantir le comportement souhaité, sont entre autres la limitation du bruit et des vibrations (NVH pour « Noise Vibration and Harshness »), les limites de fiabilité des composants mécaniques, l'optimisation du brio (réserve d'accélération, demande du conducteur, etc.). Enfin, dans un véhicule hybride comprenant par définition au moins deux sources de puissance motrice, dont un moteur thermique, la chaîne cinématique dispose généralement d'au moins un état où le moteur thermique n'est pas nécessaire (et souvent éteint), pour limiter la consommation de carburant. Lorsque la chaîne cinématique passe d'un état où il est éteint, vers un état où il est utilisé pour assurer ou 3038567 - 2 - participer à la traction du véhicule et au respect de la requête d'accélération, son démarrage n'est pas instantané. Il y a un délai entre le choix d'un nouvel état ciblé, et la disponibilité du moteur thermique, dû à son temps de 5 démarrage. La figure 1 illustre les différences pouvant exister dans la plupart des cas, entre les enveloppes maximales de force des états de chaîne cinématique d'une même transmission, en fonction de la vitesse d'un véhicule. Dans 10 cet exemple, la force disponible à la roue est beaucoup moins importante sur un premier état ne nécessitant pas le moteur thermique comme source de puissance (Etat Chaîne Cinématique électrique ECC1), que sur un deuxième état ECC2 thermique ou hybride. Toutefois, l'état ECC2 n'est 15 disponible qu'à des vitesses supérieures à la vitesse de lancement du véhicule réalisé par l'ECC1, soit quand le moteur thermique peut être couplé aux roues sans risque de calage. L'état ECC1, qui fournit à la roue une force maximale d'origine purement électrique (ZEV), ne couvre pas 20 l'ensemble de l'enveloppe de force maximale du groupe motopropulseur en mode hybride ou thermique. Lorsqu'un passage d'un état électrique vers un état hybride ou thermique est déclenché pour suivre l'évolution de la requête de couple à la roue, le démarrage du moteur 25 thermique n'est pas instantané. Il est alors possible que le temps de changement d'état soit suffisamment long pour que le nouvel état dépasse sa limite de fiabilité, car sa vitesse est trop élevée pour pouvoir coupler le nouvel état. Ceci retarde d'autant la mise à disposition du couple 30 désiré par le conducteur. Par la publication US 7 407 026, on sait envoyer une requête anticipée de démarrage au moteur thermique, en prédiction d'un changement d'état de la chaîne cinématique entraînant son démarrage. Cette méthode consiste à calculer 35 la force disponible à la roue sans le moteur thermique, à l'instant où il aurait démarré. La force disponible peut alors être comparée avec la requête de force à la roue, supposée constante. 3038567 - 3 - Cette méthode ne peut fonctionner que si la transmission n'a qu'un seul état de chaîne cinématique électrique. Par ailleurs, elle ne prend pas en compte les éventuelles variations de puissance de la machine 5 électrique sur cet état. Elle provoque le démarrage du moteur thermique lorsqu'il est nécessaire, mais elle ne permet pas de minimiser le délai entre le choix d'un état hybride ou thermique, et la disponibilité du moteur thermique pour la réalisation de la transition et la 10 réalisation du couple requis à la roue. La présente invention vise à atteindre cet objectif. Dans ce but, elle prévoit d'envoyer au moteur thermique une requête de démarrage anticipée en fonction de l'accélération longitudinale du véhicule et de son temps de 15 démarrage, avant chaque changement d'état de la chaîne cinématique entre un état initial ne nécessitant pas un moteur thermique démarré, et un état cible nécessitant son démarrage. La méthode repose sur un calcul de la force 20 disponible à la roue sur les états non thermiques ou non hybrides à l'instant prévisible du démarrage du moteur thermique, en tenant compte du temps nécessaire à ce démarrage, et à comparer cette force avec la requête de force cible à la roue. 25 De préférence, les conditions nécessaires au déclenchement d'une requête anticipée de démarrage du moteur thermique, sont qu'il soit éteint, et que le groupe motopropulseur soit incapable de fournir la requête de force cible à la roue correspondant à la requête du 30 conducteur et/ou des aides à la conduite (type régulateur de vitesse par exemple). Cette méthode est applicable sur l'ensemble des véhicules hybrides équipés d'une transmission automatique, dont le groupe motopropulseur dispose d'au moins un état 35 de chaîne cinématique ne nécessitant pas un moteur thermique démarré et d'au moins un état nécessitant son démarrage. 3038567 - 4 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexé, sur lesquels : 5 la figure 1 illustre les différences existant entre deux états de chaîne cinématique (ZEV, et Thermique ou Hybride), la figure 2 est un logigramme de la stratégie développée, 10 la figure 3 est un premier sous-logigramme Fl de la stratégie développée, et la figure 4 est un deuxième sous-logigramme F2 de la stratégie développée. La figure 2 présente l'ensemble des données 15 intervenant dans la première phase Fl du procédé, permettant le calcul des forces maximales anticipées : V veh : vitesse du véhicule, P max ECC 1 à P max ECC X, puissance maximale disponible sur les états non thermiques ou hybrides ECC1 à 20 ECCX, de la chaîne cinématique, A longi : l'accélération longitudinale du véhicule, T dem Mth : temps de démarrage du moteur thermique variant principalement en fonction de la 25 température du moteur thermique, estimée par exemple à partir de la température du liquide de refroidissement. Les forces maximales anticipées sur chaque état Fmax ant 1 à F max ant X sont calculées dans la première étape Fl. Elles sont exploitées dans la deuxième étape F2, 30 qui utilise aussi la requête de force cible à la roue F cible, et l'état du moteur thermique Mth état (éteint ou en fonctionnement). La force cible à la roue F cible est supposée constante jusqu'au démarrage du moteur thermique. L'étape F2 élabore la requête de démarrage anticipé du 35 moteur thermique, Mth allumé reg. 3038567 - 5 Cette méthode permet d'anticiper le démarrage du moteur thermique dans un groupe motopropulseur hybride comportant au moins un moteur thermique, une machine électrique de traction, et une transmission automatique 5 transmettant la puissance du moteur thermique et/ou de la machine électrique aux roues du véhicule dans au moins un état initial de sa chaîne cinématique où la machine électrique de traction assure seule la traction du véhicule et le moteur thermique est non démarré, et au moins un 10 autre état cible où le moteur thermique fournit une puissance de traction. La figure 3 détaille la première étape Fl. On y calcule une force maximale à la roue F max calc X sur chaque état X de la chaîne cinématique, à partir de la 15 puissance maximale P max ECC X sur cet état, et de la vitesse anticipée V ant lors du démarrage effectif du moteur. La vitesse anticipée V ant est calculée à partir d'une vitesse atteinte estimée après le démarrage du moteur thermique V ant calc, obtenue à partir du gain de vitesse 20 V delta estimé avant le démarrage du moteur thermique. La vitesse anticipée (V ant) est égale au terme le plus élevé, entre la vitesse estimée calculée (V ant calc) et une vitesse minimale calibrée (V min sat). Le gain de vitesse (V delta) est estimé à partir de 25 l'accélération longitudinale (A longi) et du temps de démarrage du moteur thermique (T dem Mth). Les différentes sous-étapes étapes de calcul de Fl sont : a) le calcul du gain de vitesse estimé pendant le 30 démarrage du moteur thermique V delta, à partir de l'accélération longitudinale A longi et du temps de démarrage du moteur thermique T dem Mth : V delta = A longi * T dem Mth ; b) le calcul de la vitesse atteinte estimée après 35 le démarrage du moteur thermique V ant calc à partir du 3038567 - 6 - gain de vitesse V delta et de la vitesse véhicule V veh : / ant calc = V delta + V veh ; c) le calcul de la vitesse atteinte estimée saturée / ant à partir d'une vitesse minimale calibrée V min sat et 5 de V ant calc: V ant = MAX(V min sat ; V ant calc) ; d) pour chaque état concerné 1 à X, le calcul de la force maximale à la roue F max calc X à partir de la puissance maximale P max X et de la vitesse anticipée saturée V ant : F max calc X = P max X/V ant ; 10 e) pour chaque état concerné 1 à X, le calcul de la force maximale à la roue saturée F max ant X à partir de Fmax calc X et d'une force maximale calibrée, Fmax ant X = MIN (F max ECC X ; F max calc X). La méthode repose sur un calcul de la force 15 disponible à la roue sur les états non thermiques ou non hybrides après le temps T dem Mth nécessaire au démarrage du moteur thermique, et à comparer cette force avec la force cible à la roue F cible. La force maximale anticipée à la roue sur chaque 20 état F max ant X (égale à la force maximale à la roue saturée calculée en e)), est égale au terme le moins élevé, entre la force maximale calculée F max calc X et une force maximale calibrée (F max ECC X). La vitesse minimale calibrée V min sat, introduite 25 en c), permet d'éviter des opérations impossibles dans le déroulement de la stratégie. La variable Fmax ant X représente la force maximale anticipée sur l'état X. C'est la force maximale dont on disposerait au bout du délai T dem Mth, si le moteur thermique était démarré 30 immédiatement. La figure 4 illustre la deuxième étape F2. Cette étape consiste à élaborer la requête de démarrage anticipée du moteur thermique Mth allumé req. Pour cela, on détermine la force maximale anticipée à la roue (F max ant X) sur 35 chaque état de la chaîne cinématique, et on la compare à la requête de force à la roue cible (F cible). 3038567 - 7 Les conditions nécessaires à la décision de démarrage du moteur thermique par la commande Mth allumé req sont les suivantes : moteur éteint : Mth état = Eteint, 5 états de motricité purement électriques de la chaîne cinématique (non hybrides et non thermiques) incapables de fournir la requête de force cible à la roue : Fmax ant 1 REVENDICATIONS1. Procédé d'anticipation du démarrage du moteur thermique dans un groupe motopropulseur hybride comportant au moins un moteur thermique, une machine électrique de traction, et une transmission automatique transmettant la puissance motrice aux roues du véhicule dans au moins un état initial de sa chaîne cinématique où la machine de traction assure seule la traction du véhicule et le moteur thermique est coupé, et au moins un autre état cible où le moteur thermique fournit une puissance de traction, caractérisé en ce qu'on envoie au moteur thermique une requête de démarrage anticipée (Mth allumé req) en fonction de l'accélération longitudinale du véhicule (4 longi) et de son temps de démarrage (T dem Mth), avant chaque changement d'état de la chaîne cinématique entre un état initial ne nécessitant pas un moteur thermique démarré, et un état cible nécessitant son démarrage. 2. Procédé d'anticipation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il repose sur un calcul de la force maximale disponible à la roue sur les états non thermiques ou non hybrides après le temps (T dem Mth) nécessaire au démarrage du moteur thermique, et à comparer cette force avec la requête de force à la roue cible (F cible) correspondant à la requête du conducteur et/ou des aides à la conduite. 3. Procédé d'anticipation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les conditions nécessaires au déclenchement d'une requête anticipée de démarrage du moteur thermique (Mth allumé req) sont qu'il soit éteint, et que le groupe motopropulseur soit incapable de fournir la requête de force à la roue cible (F cible) sur les états de chaîne cinématique non thermiques et non hybrides. 4. Procédé d'anticipation selon la revendication 2 35 ou 3, caractérisée en ce que la requête de force à la roue cible(F cible) est supposée constante jusqu'au démarrage du moteur thermique. 3038567 - 9 5. Procédé d'anticipation selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on détermine la force maximale anticipée à la roue (F max ant X) sur chaque état de la chaîne cinématique, et en ce qu'on la compare à la requête 5 de force à la roue cible (F cible). 6. Procédé d'anticipation selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on calcule une force maximale à la roue (F max calc X) sur chaque état de la chaîne cinématique, à partir de la puissance maximale 10 (P max ECC X) sur cet état, et de la vitesse anticipée (V ant), correspondant au moment de démarrage effectif du moteur thermique. 7. Procédé d'anticipation selon la revendication 5 et 6, caractérisé en ce que la force maximale anticipée à 15 la roue sur chaque état (F max ant X) est égale au terme le moins élevé, entre la force maximale calculée (F max calc X) et une force maximale calibrée (F max ECC X). 8. Procédé d'anticipation selon l'une des 20 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on calcule une vitesse atteinte estimée après le démarrage du moteur thermique (V ant calc), à partir du gain de vitesse (V delta) estimé pendant le démarrage du moteur thermique. 9. Procédé d'anticipation selon la revendication 6 25 ou 7, et 8, caractérisé en ce que la vitesse anticipée (V ant) est égale au terme le plus élevé, entre la vitesse estimée calculée (V ant calc) et une vitesse minimale calibrée (V min sat). 10. Procédé d'anticipation selon l'une des 30 revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le gain de vitesse (V delta) est estimé à partir de l'accélération longitudinale (A longi) et du temps de démarrage du moteur thermique (T dem Mth).35