Brevet FR3061689A1 — publié le 20180713

CONTROLE D'UNE MACHINE ELECTRIQUE DE VEHICULE HYBRIDE POUR LA FERMETURE D'UN ACCOUPLEMENT A CRABOT La présente invention concerne une stratégie de contrôle d'une machine électrique reliée par un système d'accouplement à crabot à des roues d'un véhicule automobile hybride, ainsi qu'un véhicule hybride comportant des moyens mettant en oeuvre une telle stratégie. Un type de véhicule hybride connu, présenté notamment par le document FR-B1-2954441, comporte un moteur thermique entraînant par une boîte de vitesses les roues avant du véhicule, et une machine électrique entraînant les roues arrière par une transmission comprenant un dispositif d'accouplement à crabot commandé par un actionneur automatique. La machine électrique alimentée par des batteries de traction, peut fonctionner en moteur en prélevant une énergie sur ces batteries pour délivrer un couple sur les roues arrière, ou en génératrice en récupérant une énergie rechargeant ces batteries. On obtient en accouplant la machine électrique aux roues arrière, un roulage en mode hybride comprenant une traction par le moteur thermique et par la machine électrique, ou un roulage en mode uniquement électrique en laissant la boîte de vitesses du moteur thermique au point mort. Avec un désaccouplement de la machine électrique on réalise un roulage avec le moteur thermique sans entraîner cette machine, ce qui élimine les pertes venant de sa résistance à la rotation. D'une manière générale, l'accouplement à crabot de la machine électrique peut comporter de chaque côté de cet accouplement, vers la machine électrique et vers les roues du véhicule, des transmissions démultipliant la vitesse pour adapter les vitesses de rotation. En particulier l'accouplement à crabot peut être relié directement à l'arbre de la machine électrique, en tournant au même régime que cette machine, avec une réduction de vitesse en aval entraînant un différentiel 3061689 2 répartissant la vitesse vers les roues arrière. En variante l'accouplement peut être installé dans le différentiel, en tournant à la même vitesse que les roues arrière. L'accouplement à crabot ne présentant pas de progressivité lors de sa 5 fermeture, contrairement à un embrayage par friction, il est nécessaire pour le fermer de prévoir une régulation en régime de la machine électrique assez précise avec une marge réduite, de manière à synchroniser suffisamment les vitesses de rotation des deux éléments de cet accouplement à relier avant d'engager leurs dentures entre elles, pour éviter des bruits, une usure, et un 10 risque de refus d'engagement. Le document de l'art antérieur cité ci-dessus présente un procédé d'accouplement de la machine électrique, cette machine recevant une consigne de régime de rotation de façon à synchroniser les deux éléments de l'accouplement à crabot, en tenant compte des démultiplications de la 15 chaîne de transmission. En particulier pour réduire rapidement un écart de vitesse assez important des éléments de l'accouplement, on applique un pilotage de la machine électrique demandant son couple maximum, qui peut être positif ou négatif, pour atteindre rapidement le régime de consigne. 20 Toutefois ce procédé peut poser des problèmes en cas de défaillance du système de contrôle, si on applique un pilotage de la machine électrique avec un couple élevé alors que l'accouplement à crabot est fermé par erreur. On obtient une pointe de couple sur les roues entraînées par cette machine électrique, accélérant ou freinant le véhicule, qui peut être dangereux pour le 25 conducteur et son entourage en déstabilisant ce véhicule. D'une manière générale ce problème se pose pour une machine électrique d'un véhicule hybride entraînant les roues avant ou arrière par l'intermédiaire d'un accouplement à crabot, cette machine étant reliée aux roues indépendamment de la transmission du moteur thermique, ou par 30 l'intermédiaire de cette transmission. 3061689 3 La présente invention a notamment pour but d'éviter ces problèmes de l'art antérieur. Elle propose à cet effet une stratégie de contrôle d'une machine électrique reliée par un système d'accouplement à crabot à des roues d'un 5 véhicule automobile hybride, ce véhicule mettant en oeuvre une régulation en régime de la machine électrique comportant une consigne de régime de synchronisation qui ajuste avec une marge les vitesses des deux éléments à relier de l'accouplement afin de préparer sa fermeture, cette stratégie étant remarquable en ce qu'elle émet une interdiction de la régulation en régime 10 de la machine électrique préparant la fermeture de l'accouplement à crabot, si l'écart de vitesse des deux éléments de cet accouplement est inférieur à un seuil de vitesse, et si pour cette machine électrique l'écart entre la consigne de régime et son régime en cours est supérieur à un seuil de régime. 15 Un avantage de cette stratégie est que pour préparer une fermeture dans le cas où l'accouplement à crabot est déjà fermé, alors l'écart de vitesse des éléments de l'accouplement est inférieur au seuil de vitesse. Si de plus la consigne de régime est éloignée du régime en cours au-delà du seuil de régime, alors la stratégie empêche la régulation en régime de la 20 machine électrique demandant un fort couple pour rattraper cette différence, ce qui constituerait une erreur présentant un inconfort ou même un danger pour les passagers et l'entourage. Si par contre la consigne de régime est proche du régime en cours, en-dessous du seuil de régime, alors la stratégie n'empêche pas la régulation en 25 régime de la machine électrique. Dans le cas d'une défaillance avec un accouplement fermé, cet écart de régime est trop faible pour demander à la machine électrique un fort couple de rattrapage de la différence, le faible couple demandé ne serait pas inconfortable ni dangereux. Par contre dans le cas d'une absence de défaillance, pour des 30 changements rapides comprenant par exemple une fermeture du crabot juste après son ouverture, l'écart de vitesse est encore inférieur au seuil de 3061689 4 vitesse, mais la consigne de régime est proche du régime en cours, en dessous du seuil de régime. On n'est alors pas obligé d'attendre un dépassement du seuil de vitesse pour mettre en oeuvre le procédé de régulation en régime de la machine électrique, qui peut commencer de suite. 5 La stratégie de contrôle d'une machine électrique selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, après une interdiction de la régulation en régime de la machine électrique, la stratégie met la machine électrique dans un état 10 assurant la sécurité comportant une coupure de la commande de la machine électrique, ou un pilotage de cette machine électrique pour délivrer sur le système d'accouplement à crabot un couple nul. Avantageusement, la stratégie autorise la régulation en régime de la machine électrique si l'écart de vitesse des deux éléments de l'accouplement 15 à crabot est supérieur au seuil de vitesse, ou si l'écart entre la consigne de régime et le régime en cours est inférieur au seuil de régime. Avantageusement, le seuil de vitesse de l'écart de vitesse des deux éléments de l'accouplement, correspond en prenant en compte la démultiplication d'une transmission reliant la machine électrique à cet 20 accouplement, à un régime maximum de cette machine électrique de 300trs/mn. Avantageusement, le seuil de régime de l'écart entre la consigne de régime de la machine électrique et son régime en cours, est au maximum de 300trs/mn. 25 L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile hybride équipé d'une machine électrique entraînant des roues par un accouplement à crabot, qui comporte des moyens mettant en oeuvre une stratégie de contrôle de cette machine électrique comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. 30 En particulier, la machine électrique peut entraîner les roues disposées à l'arrière du véhicule. 306 16 89 5 L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 est un schéma présentant les équipements d'un véhicule hybride mettant en oeuvre une stratégie de contrôle selon l'invention ; et - la figure 2 est un graphique de décision présentant le fonctionnement de la stratégie de contrôle. La figure 1 présente une machine électrique de traction du véhicule 2 10 présentant un régime de rotation, reliée par une première transmission 4 à un accouplement à crabot 6, comprenant un élément amont relié à un élément aval quand il est fermé. L'accouplement à crabot 6 est lié par une deuxième transmission 8 aux roues 10 d'un essieu du véhicule. La première transmission 4 peut comporter une démultiplication de la 15 vitesse, le premier élément de l'accouplement 6 tournant à une vitesse inférieure à ce régime, ou comporter une prise directe avec l'arbre de la machine électrique 2, le premier élément de l'accouplement tournant alors à une vitesse qui est le régime de cette machine. La deuxième transmission 8 peut de la même manière comporter une 20 démultiplication de la vitesse, ou une prise directe avec les roues 10, par exemple dans le cas où l'accouplement à crabot 6 est accolé au différentiel entraînant les roues arrière du véhicule. Un superviseur 12 utilisant un calculateur électronique, réalisant la commande de la machine électrique 2 pour la traction du véhicule, reçoit une 25 information de la vitesse des roues 14 venant d'un capteur de vitesse de ces roues, et une information du régime de la machine électrique 16 venant de cette machine. Le superviseur 12 établit alors des demandes envoyées à la machine électrique 2, comportant une consigne de régime 18, une consigne de couple 30 20, et un type de régulation qui lui est demandé 22. La machine électrique 2 répond alors à ces demandes en générant un couple conforme à la consigne 306 16 89 6 de couple 20, pour atteindre un régime conforme à la consigne de régime 18, en appliquant le type de régulation demandé. En particulier en préparation d'une fermeture de l'accouplement à crabot 6, la consigne de couple 20 permet à la machine électrique 2 5 d'atteindre le plus rapidement possible la consigne de régime 18 qui lui est demandé, afin d'obtenir par l'intermédiaire de la première transmission 4 sensiblement la vitesse de synchronisation des éléments de cet accouplement, avec une marge acceptable pour un engagement sans risque. On notera que la vitesse de l'élément aval de l'accouplement à crabot 6, 10 liée à la vitesse des roues 10 en prenant en compte la démultiplication de la deuxième transmission 8, reste sensiblement constante pendant cette manoeuvre. La figure 2 présente dans le cas d'une demande de fermeture du crabot 30, une première sélection 32 qui calcule si l'écart de vitesse des deux 15 éléments de l'accouplement à crabot 6 est inférieur à un seuil de vitesse SV. On a en parallèle de cette première sélection 32, une deuxième sélection 34 qui calcule si l'écart entre la consigne de régime 18 et le régime en cours 16 de la machine électrique 2, est supérieur à un seuil de régime SR. 20 On a ensuite une opération booléenne d'addition 40 « ET », donnant si les deux sélections 32, 34 sont positives, une interdiction 36 de la régulation en régime de la machine électrique 2 préparatoire à la fermeture de l'accouplement 6. Si au moins une sélection 32, 34 est négative, on a alors une 25 autorisation 38 de régulation en régime de la machine électrique 2, qui peut recevoir une consigne de couple 20 égale à son couple maximal. Dans ce dernier cas on a l'assurance que l'accouplement à crabot 6 est ouvert, grâce à l'écart de vitesse de ses deux éléments qui est supérieur au seuil de vitesse SV. On évite en cas de défaillance un inconfort ou un 30 danger. 3061689 7 De plus si l'accouplement 6 vient d'être ouvert avec une différence de vitesse inférieure au seuil de vitesse SV, et que l'on demande aussitôt une fermeture de cet accouplement avec un écart entre la consigne de régime 18 et le régime en cours 16 inférieur au seuil de régime SR, à cause de cette 5 faible différence de vitesse, on a l'autorisation 38 de régulation en régime de la machine électrique 2. Dans ce cas lors d'une défaillance avec un accouplement 6 restant fermé, la faible différence entre la consigne de régime 18 et le régime en cours 16 ne peut pas entraîner d'inconfort ou de danger important. 10 Avantageusement, le seuil de vitesse SV de l'accouplement 6 et le seuil de régime SR correspondent à 300trs/mn maximum de la machine électrique 2. Cette valeur maximum peut être atteinte avec l'accouplement 6 fermé compte tenu des déphasages des informations, et des jeux ainsi que de l'élasticité de la chaîne cinématique. 15 Après la détection d'une défaillance, on peut mettre la machine électrique 2 dans un état sûr 40 afin d'assurer la sécurité du véhicule, comprenant notamment une coupure de sa commande, ou son pilotage pour délivrer sur le système d'accouplement à crabot 6 un couple nul qui accompagne les changements de vitesse de rotation de cet accouplement 20 sans appliquer d'effort dessus. La stratégie de contrôle suivant l'invention augmentant la sécurité générale du véhicule, est simple et économique à mettre en oeuvre, en nécessitant seulement des adaptations des programmes de contrôle de la chaîne de traction hybride, sans modification de composants. 25 REVENDICATIONS1 - Stratégie de contrôle d'une machine électrique (2) reliée par un système d'accouplement à crabot (6) à des roues (10) d'un véhicule automobile hybride, ce véhicule mettant en oeuvre une régulation en régime de la machine électrique (2) comportant une consigne de régime (18) de synchronisation qui ajuste avec une marge les vitesses des deux éléments à relier de l'accouplement (6) afin de préparer sa fermeture, caractérisée en ce qu'elle émet une interdiction de la régulation en régime (36) de la machine électrique (2) préparant la fermeture de l'accouplement à crabot (6), si l'écart de vitesse des deux éléments de cet accouplement (6) est inférieur à un seuil de vitesse (SV), et si pour cette machine électrique (2) l'écart entre la consigne de régime (18) et son régime en cours (16) est supérieur à un seuil de régime (SR). 2 - Stratégie de contrôle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'après une interdiction de la régulation en régime (36) de la machine électrique (2), elle met la machine électrique (2) dans un état assurant la sécurité comportant une coupure de la commande de la machine électrique (2), ou un pilotage de cette machine électrique (2) qui délivre sur le système d'accouplement à crabot (6) un couple nul. 3 - Stratégie de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle autorise la régulation en régime (38) de la machine électrique (2) si l'écart de vitesse des deux éléments de l'accouplement à crabot (6) est supérieur au seuil de vitesse (SV), ou si l'écart entre la consigne de régime (18) et le régime en cours (16) est inférieur au seuil de régime (SR). 4 - Stratégie de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le seuil de vitesse (SV) de l'écart de vitesse des deux éléments de l'accouplement (6), correspond en prenant en compte la démultiplication d'une transmission (4) reliant la machine électrique (2) à cet accouplement (6), à un régime maximum de cette machine électrique (2) de 300trs/mn. 3061689 9 5 - Stratégie de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le seuil de régime (SR) de l'écart entre la consigne de régime (18) de la machine électrique (2) et son régime en cours (16), est au maximum de 300trs/mn. 5 6 - Véhicule automobile hybride équipé d'une machine électrique (2) entraînant des roues (10) par un accouplement à crabot (6), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mettant en oeuvre une stratégie de contrôle de cette machine électrique (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 7 - Véhicule automobile selon la revendication 6, caractérisé en ce que la machine électrique (2) entraîne les roues (10) qui sont à l'arrière du véhicule.