Brevet FR3054189A1 — publié le 20180126

CONTRÔLE DU COUPLE FOURNI PAR UNE MACHINE MOTRICE D'UN VÉHICULE HYBRIDE PARALÈLLE À BOÎTE DE VITESSES MANUELLE, EN FONCTION DE L'EMBRAYAGE L'invention concerne les véhicules qui sont dits hybrides parallèles, et plus précisément le contrôle du couple de transmission fourni par les machines motrices non thermiques de tels véhicules. On entend ici par « véhicule hybride parallèle » un véhicule la comportant une chaîne de transmission comprenant, d'une part, un moteur thermique, propre à être couplé à une boîte de vitesses de type manuel via un organe de couplage (comme par exemple un embrayage), en vue d'entraîner un train de transmission, et, d'autre part, au moins une machine motrice non thermique associée à des moyens de stockage d'énergie et propre à entraîner 15 soit un autre train de transmission, soit le même train que le moteur thermique si sa liaison avec ce train est située en aval de la boîte de vitesses. On notera que l'invention concerne non seulement les véhicules hybrides de type dit HEV (« Hybrid Electric Vehicle »), mais également les véhicules hybrides de type dit PHEV (« Plugin Hybrid Electric Vehicle »). 20 Par ailleurs, on entend ici par « machine motrice non thermique » une machine (ou moteur), électrique ou hydraulique ou à air comprimé, capable de fournir du couple de transmission (par exemple à des roues) à partir de l'énergie qui est stockée dans des moyens de stockage d'énergie, comme par exemple une batterie. 25 Actuellement, la quasi-totalité des véhicules hybrides parallèles comprend une chaîne de transmission automatisée (c'est-à-dire à boîte de vitesses robotisée (automatique (ou BVA), manuelle pilotée (ou BVMP), à double embrayage (ou DCT), ou à transmission continûment variable (ou CVT)). Cet agencement permet de choisir le mode de transmission (électrique 30 et/ou thermique), et de gérer les organes de couplage respectifs du moteur thermique et de la machine motrice ainsi que la transmission (sélection et engagement du rapport de démultiplication entre le moteur thermique et, par 3054189 2 exemple, les roues du train associé) au moyen d'un algorithme qui interprète la volonté du conducteur en fonction, notamment, de la vitesse du véhicule, de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur et de l'enfoncement de la pédale de frein. 5 Comme le sait l'homme de l'art, ce type de chaîne de transmission automatisée est assez onéreux. De ce fait, il a été récemment proposé d'utiliser une boîte de vitesses de type manuel et contrôlée par un levier de vitesse permettant au conducteur de sélectionner, d'une part, des rapports dits thermiques, et, d'autre part, des rapports dits électriques. Cela permet de réduire le coût de la chaîne de transmission hybride parallèle et d'instaurer un mode de fonctionnement électrique du véhicule sans intervention supplémentaire du conducteur et sans ajout d'un actionneur ni d'un algorithme spécifique, tout en offrant les principales prestations d'une chaîne de transmission hybride parallèle automatisée (et notamment un roulage dit ZEV (zéro émission de polluant et de CO2) et un complément de puissance (ou « boost »)). Par ailleurs, ce type de chaîne de transmission impose au conducteur deux comportements différents selon que le mode de fonctionnement est thermique ou tout électrique (ou ZEV). En effet, dans le mode de fonctionnement thermique, le conducteur peut doser la quantité du couple de transmission fourni (par exemple aux roues) par le moteur thermique au moyen de la pédale d'embrayage et de la pédale d'accélérateur, tandis que dans le mode de fonctionnement tout électrique le conducteur ne peut doser la quantité du couple de transmission fourni (par exemple aux roues) par la machine motrice qu'au moyen de la pédale d'accélérateur. Cette dualité de comportement peut s'avérer perturbante pour certains conducteurs, voire peut entraîner des erreurs d'actionnement de pédale, notamment pour ceux qui n'ont jamais conduit de véhicule hybride et donc qui ont acquis des réflexes de conduite adaptés aux véhicules purement thermiques. L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un procédé de contrôle pour un véhicule comprenant une chaîne de transmission hybride parallèle comportant au moins une machine motrice non thermique et une boîte de vitesses de 3054189 3 type manuel, contrôlée par un levier de vitesse permettant à un conducteur de sélectionner des rapports dits thermiques et des rapports dits électriques, et couplée à un organe de couplage contrôlé par une pédale d'embrayage. Ce procédé se caractérise par le fait qu'il comprend une étape dans 5 laquelle, lorsqu'un rapport électrique est sélectionné, on détermine au moins un couple de limitation en fonction d'une valeur représentative d'un état en cours de la pédale d'embrayage et d'au moins un potentiel de couple de la machine motrice, puis on modifie une consigne de couple que doit fournir la machine motrice en fonction de ce couple de limitation déterminé. 10 Ainsi, dans le mode de fonctionnement tout électrique le conducteur peut désormais doser, s'il le souhaite, la quantité du couple de transmission fourni (par exemple aux roues) par la machine motrice au moyen de la pédale d'embrayage et de la pédale d'accélérateur, comme il le fait dans le mode de fonctionnement thermique. 15 Le procédé de contrôle selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - dans son étape on peut déterminer le couple de limitation en fonction de la valeur et d'un potentiel de couple minimum que peut fournir la machine 20 motrice pour un couple de frein, ou de la valeur et d'un potentiel de couple maximum que peut fournir la machine motrice pour un couple moteur. En variante, dans son étape on peut déterminer le couple de limitation en fonction de la valeur et d'un potentiel de couple minimum prédéfini pour un couple de frein, ou de la valeur et d'un potentiel de couple maximum 25 prédéfini pour un couple moteur ; - dans son étape on peut déterminer un couple de limitation minimum en fonction de la valeur et du potentiel de couple minimum, et un couple de limitation maximum en fonction de la valeur et du potentiel de couple maximum ; 30 - dans son étape, lorsque la valeur est représentative d'un état ouvert de l'organe de couplage, le couple de limitation minimum et le couple de limitation maximum peuvent être choisis égaux à zéro ; - dans son étape, lorsque la valeur est représentative d'un état fermé 3054189 4 de l'organe de couplage, le couple de limitation minimum peut être choisi égal au potentiel de couple minimum, et le couple de limitation maximum peut être choisi égal au potentiel de couple maximum ; - dans son étape, lorsque la valeur est représentative d'un état glissant 5 de l'organe de couplage, le couple de limitation minimum peut être proportionnel au potentiel de couple minimum, et le couple de limitation maximum peut être proportionnel au potentiel de couple maximum. En variante, dans son étape, lorsque la valeur est représentative d'un état intermédiaire entre un état ouvert et un état 10 fermé de l'organe de couplage, le couple de limitation minimum peut être fonction du (éventuellement proportionnel au) potentiel de couple minimum, et le couple de limitation maximum peut être fonction du (éventuellement proportionnel au) potentiel de couple maximum. L'invention propose également un dispositif de contrôle destiné à 15 équiper un véhicule comprenant une chaîne de transmission hybride parallèle comportant au moins une machine motrice non thermique et une boîte de vitesses de type manuel, contrôlée par un levier de vitesse permettant à un conducteur de sélectionner des rapports dits thermiques et des rapports dits électriques, et couplée à un organe de couplage contrôlé par une pédale 20 d'embrayage. Ce dispositif se caractérise par le fait qu'il est agencé, lorsqu'un rapport électrique est sélectionné, pour déterminer au moins un couple de limitation en fonction d'une valeur représentative d'un état en cours de la pédale d'embrayage et d'au moins un potentiel de couple de la machine 25 motrice, puis pour modifier une consigne de couple que doit fournir la machine motrice en fonction de ce couple de limitation déterminé. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant, d'une part, une chaîne de transmission hybride parallèle comportant au moins une machine motrice non thermique et une 30 boîte de vitesses de type manuel, contrôlée par un levier de vitesse permettant à un conducteur de sélectionner des rapports dits thermiques et des rapports dits électriques, et couplée à un organe de couplage contrôlé par une pédale d'embrayage, et, d'autre part, un dispositif de contrôle du type de 3054189 5 celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : 5 la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule comprenant une chaîne de transmission hybride parallèle et un calculateur de supervision de la chaîne de transmission équipé d'un dispositif de contrôle selon l'invention, et la figure 2 illustre schématiquement un exemple de grille de sélection de 10 vitesse associée à un levier de vitesse d'un véhicule du type de celui illustré sur la figure 1, et un exemple de plages d'état d'une pédale d'embrayage. L'invention a notamment pour but de proposer un procédé de contrôle, et un dispositif de contrôle DC associé, destinés à contrôler le 15 couple de transmission fourni (par exemple aux roues) par au moins une machine motrice MM non thermique d'un véhicule hybride parallèle V, à boîte de vitesses BV de type manuel. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule (hybride parallèle) V est de type automobile. Il s'agit par exemple 20 d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule hybride parallèle. Elle concerne en effet tout type de véhicule hybride parallèle terrestre ou maritime (ou fluvial). On a schématiquement représenté sur la figure 1 un véhicule V comprenant une chaîne de transmission hybride parallèle, un calculateur de 25 supervision CS, et un dispositif de contrôle DC selon l'invention. La chaîne de transmission (hybride parallèle) comprend un groupe motopropulseur (ou GMP) hybride dont le fonctionnement est supervisé (ou géré) par le calculateur de supervision CS, un premier organe de couplage OC, une boîte de vitesses BV de type manuel, et un éventuel moyen de 30 couplage/découplage MC. Le GMP hybride comprend notamment un moteur thermique MT, une machine motrice MM non thermique, et des moyens de stockage d'énergie 3054189 6 MS. On entend ici par « moteur thermique MT » un moteur consommant du carburant ou des produits chimiques. Le moteur thermique MT comprend un vilebrequin (non représenté) 5 qui est solidarisé fixement à un arbre moteur afin d'entraîner ce dernier en rotation. La boîte de vitesses BV (manuelle) comprend au moins un arbre d'entrée (ou primaire) destiné à recevoir le couple produit par le moteur thermique MT via l'organe de couplage OC, et un arbre de sortie destiné à 10 recevoir ce couple via l'arbre d'entrée afin de le communiquer à un arbre de transmission auquel il est couplé et qui est couplé indirectement aux roues (ici du train avant TV du véhicule V), de préférence via un différentiel avant DV. Par exemple, l'organe de couplage OC est un embrayage comprenant un volant moteur solidarisé fixement à l'arbre moteur et un disque 15 d'embrayage solidarisé fixement à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses BV. Cet organe de couplage OC peut être placé soit dans un état ouvert (ou débrayé) dans lequel il découple totalement le moteur thermique MT de la boîte de vitesses BV, soit dans un état fermé (ou embrayé) dans lequel il couple le moteur thermique MT à la boîte de vitesses BV, soit dans au moins 20 un état intermédiaire (ou glissant) dans lequel il commence à découpler/coupler le moteur thermique MT de/à la boîte de vitesses BV. L'état dans lequel est placé l'organe de couplage OC est déterminé par un capteur CE qui est couplé à ce dernier (OC). Ce capteur CE délivre une valeur ve qui est représentative de l'état en cours de la pédale 25 d'embrayage PE. Par exemple, un tel capteur CE peut être de type proportionnel. Il est alors agencé de manière à mesurer le pourcentage d'enfoncement de la pédale d'embrayage PE. Dans ce cas, et comme illustré schématiquement dans la partie gauche de la figure 2, l'état ouvert correspond à un enfoncement compris entre a = 0% et b%, l'état glissant 30 correspond à un enfoncement compris entre b% et c%, et l'état fermé correspond à un enfoncement compris entre c% et d = 100%. Par exemple, et non limitativement, b peut être compris entre 30% et 50% et c peut être compris entre 70% et 80%. On notera que dans une variante plusieurs états 3054189 7 glissants, assurant respectivement des couplages/découplages différents, peuvent être accessibles. Autrement dit, le seuil c et éventuellement le seuil b peuvent être variables, par exemple en fonction des potentiels de couple de la machine motrice MM. 5 Le fonctionnement de la boîte de vitesses BV est contrôlé par un levier de vitesse LV qui est actionnable par le conducteur du véhicule V. Plus précisément, ce levier de vitesse LV permet au conducteur de sélectionner au moins des rapports dits thermiques (dédiés aux modes de fonctionnement utilisant le moteur thermique MT) et des rapports dits électriques (dédiés au 10 mode de fonctionnement utilisant la seule machine motrice MM). On a schématiquement illustré sur la partie droite de la figure 2 un exemple de grille de sélection de vitesse associée à un levier de vitesse LV d'un véhicule V du type de celui illustré sur la figure 1. Cet exemple de grille est adapté à une boîte de vitesses manuelle BV comprenant trois rapports 15 thermiques impairs (1, 3 et 5), trois rapports thermiques pairs (2, 4 et 6), un rapport thermique de marche arrière R, et une ligne de neutre LN donnant accès à un état neutre N de la boîte de vitesses manuelle BV, une marche avant électrique El et une marche arrière électrique E2. On comprendra que lorsque le levier de vitesse LV est placé dans la position El par le conducteur, 20 cela signifie que ce dernier veut que la chaîne de transmission fonctionne en marche avant exclusivement avec la machine motrice MM. De même, lorsque le levier de vitesse LV est placé dans la position E2 par le conducteur, cela signifie que ce dernier veut que la chaîne de transmission fonctionne en marche arrière exclusivement avec la machine motrice MM. Dans toutes les 25 autres positions, le conducteur veut que la chaîne de transmission fonctionne avec au moins le moteur thermique MT, sauf lorsque la boîte de vitesses BV est dans un état neutre (ou point mort). La machine motrice MM non thermique est destinée à fournir du couple pour déplacer le véhicule V, soit seul(e), soit en complément du 30 moteur thermique MT. Par conséquent, il pourra par exemple s'agir d'un moteur électrique, d'une machine hydraulique, ou d'une machine pneumatique. On considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que la 3054189 8 machine motrice MM est de type électrique. Mais comme indiqué ci-avant cette machine motrice MM pourrait être d'un autre type. La machine motrice MM est couplée à des moyens de stockage d'énergie MS, éventuellement via un onduleur (non représenté). Compte tenu 5 du paragraphe qui précède, les moyens de stockage d'énergie MS sont de type électrique. Par exemple, ils sont agencés sous la forme d'une batterie de type basse tension (par exemple et non limitativement environ 220 V ou 100 V ou encore 48 V). L'éventuel moyen de couplage/découplage MC peut être chargé de 10 coupler/découpler la machine motrice MM à un/d'un arbre de transmission afin de communiquer le couple qu'il produit grâce à l'énergie stockée dans les moyens de stockage MS. Cet arbre de transmission est chargé d'entraîner en rotation des roues d'un train. Cet éventuel moyen de couplage/découplage MC est par exemple un mécanisme à crabots ou un embrayage. 15 On notera que dans l'exemple de réalisation illustré non limitativement sur la figure 1, le moyen de couplage/découplage MC est chargé de coupler/découpler la machine motrice MM à un/d'un arbre de transmission qui est différent de celui auquel est couplé le moteur thermique MT (via l'organe de couplage OC). Ce couplage/découplage se fait ici sur le 20 train arrière TR du véhicule V, via un différentiel arrière DR, à titre d'exemple illustratif. Mais dans une variante de réalisation non illustrée, le moyen de couplage/découplage MC pourrait être chargé de coupler/découpler la machine motrice MM à/de l'arbre de transmission auquel est couplé le moteur thermique MT (via l'organe de couplage OC), en aval de la boîte de vitesses 25 BV. Dans une autre variante de réalisation non illustrée (dite à « moteurs roues »), des machines motrices MM pourraient être couplées à au moins deux roues, directement (c'est-à-dire sans qu'il faille utiliser un moyen de couplage/découplage MC), afin d'assurer la motricité ou la récupération 30 d'énergie par freinage électrique tout en garantissant la stabilité du véhicule. La chaine de transmission comprend également une machine électrique AD (démarreur ou alterno-démarreur) qui est couplée au moteur 3054189 9 thermique MT, notamment pour le lancer lors d'un démarrage. Cette machine électrique AD peut être couplée à des moyens de stockage d'énergie MS' qui peuvent être agencés sous la forme d'une batterie (de servitude), par exemple de type très basse tension (par exemple 12 V, 24 V ou 48V), comme 5 illustré non limitativement sur la figure 1. Mais en variante cette machine électrique AD pourrait être couplée aux moyens de stockage d'énergie MS. On peut également prévoir un convertisseur CV de type DC/DC entre les moyens de stockage d'énergie MS et les moyens de stockage d'énergie MS', de manière à assurer l'alimentation du réseau de bord du véhicule V si la 10 machine électrique AD fonctionne sous 220 V. Comme indiqué précédemment, l'invention propose de mettre en oeuvre dans le véhicule V un procédé destiné à contrôler le couple de transmission qui est (ici) fourni aux roues arrière par la machine motrice MM du véhicule V. 15 Un tel procédé peut être mis en oeuvre par un dispositif de contrôle DC. Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, le dispositif de contrôle DC fait partie du calculateur de supervision CS. Cela résulte du fait que le calculateur de supervision CS gère, ici, le moteur thermique MT et la machine motrice MM. Mais cela n'est pas obligatoire. Ce dispositif (de contrôle) DC 20 pourrait en effet être un équipement couplé au calculateur de supervision CS, directement ou indirectement. Il pourrait notamment faire partie d'un autre calculateur ou appareil. Par conséquent, le dispositif (de contrôle) DC peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software »), ou bien d'une combinaison de circuits électroniques (ou 25 « hardware ») et de modules logiciels. Le procédé, selon l'invention, comprend une étape qui est mise en oeuvre lorsqu'un rapport électrique (ici El ou E2) est sélectionné. Dans cette étape, on (le dispositif DC) détermine un couple de limitation clin, en fonction de la valeur ve (qui est représentative de l'état en cours de la pédale 30 d'embrayage PE) et d'au moins un potentiel de couple de la machine motrice MM. Puis, on (le dispositif DC) modifie une consigne de couple ccmm que doit fournir la machine motrice MM en fonction de ce couple de limitation clin, déterminé. 3054189 10 Dans ce qui suit on référence cc'mm la consigne de couple modifiée que va utiliser le calculateur de supervision CS pour piloter la machine motrice MM. Ainsi, lorsque le conducteur a choisi de sélectionner un rapport 5 électrique, il peut, s'il le souhaite, se comporter de la même façon que s'il avait sélectionné un rapport thermique, à savoir doser le couple électrique qui est transmis aux roues en agissant sur la pédale d'embrayage PE. La consigne de couple ccmm que doit fournir la machine motrice MM est déterminée en interne par le calculateur de supervision CS en fonction, au 10 moins, de la volonté du conducteur. Cette volonté du conducteur est fonction, notamment, de la vitesse en cours du véhicule V, de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur PA et de l'enfoncement de la pédale de frein. On notera que dans l'étape du procédé on (le dispositif DC) peut, par exemple, modifier la consigne de couple ccmm que doit fournir la machine 15 motrice MM de deux façons selon que le couple est un couple moteur ou un couple de frein. Pour les couples moteurs (et donc > 0), la consigne de couple modifiée cc'mm peut être égale à ccmm si ciim max est supérieure à ccmm, et à ciim max Si Clim max est inférieure à ccmm. ciim max est le couple de limitation maximal 20 dans le cas moteur. Pour les couples de frein (et donc REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle pour un véhicule (V) comprenant une chaîne de transmission hybride parallèle comportant au moins une machine motrice (MM) non thermique et une boîte de vitesses (BV) de type manuel, contrôlée par un levier de vitesse (LV) permettant à un conducteur de sélectionner des rapports dits thermiques et des rapports dits électriques, et couplée à un organe de couplage (OC) contrôlé par une pédale d'embrayage (PE), la caractérisé en ce qu'il comprend une étape dans laquelle, lorsqu'un rapport électrique est sélectionné, on détermine au moins un couple de limitation en fonction d'une valeur représentative d'un état en cours de ladite pédale d'embrayage (PE) et d'au moins un potentiel de couple de ladite machine motrice (MM), puis on modifie une consigne de couple que doit fournir ladite 15 machine motrice (MM) en fonction dudit couple de limitation déterminé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape on détermine ledit couple de limitation en fonction de ladite valeur et d'un potentiel de couple minimum que peut fournir ladite machine motrice (MM) pour un couple de frein, ou de ladite valeur et d'un potentiel de couple 20 maximum que peut fournir ladite machine motrice (MM) pour un couple moteur. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape on détermine ledit couple de limitation en fonction de ladite valeur et d'un potentiel de couple minimum prédéfini pour un couple de frein, ou de 25 ladite valeur et d'un potentiel de couple maximum prédéfini pour un couple moteur. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que dans ladite étape on détermine un couple de limitation minimum en fonction de ladite valeur et dudit potentiel de couple minimum, et un couple de 30 limitation maximum en fonction de ladite valeur et dudit potentiel de couple maximum. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans ladite étape, lorsque ladite valeur est représentative d'un état ouvert dudit organe de 3054189 15 couplage (OC), lesdits couple de limitation minimum et couple de limitation maximum sont égaux à zéro. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que dans ladite étape, lorsque ladite valeur est représentative d'un état fermé 5 dudit organe de couplage (OC), ledit couple de limitation minimum est égal audit potentiel de couple minimum, et ledit couple de limitation maximum est égal audit potentiel de couple maximum. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape, lorsque ladite valeur est représentative d'un état glissant dudit organe de couplage (OC), ledit couple de limitation minimum est proportionnel audit potentiel de couple minimum, et ledit couple de limitation maximum est proportionnel audit potentiel de couple maximum. 8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape, lorsque ladite valeur est représentative d'un état intermédiaire entre un état ouvert et un état fermé dudit organe de couplage (OC), ledit couple de limitation minimum est proportionnel audit potentiel de couple minimum, cette proportionnalité étant définie par un premier facteur de proportionnalité fonction de ladite valeur, et ledit couple de limitation maximum est proportionnel audit potentiel de couple maximum, cette proportionnalité étant définie par un second facteur de proportionnalité fonction de ladite valeur. 9. Dispositif de contrôle (DC) pour un véhicule (V) comprenant une chaîne de transmission hybride parallèle comportant au moins une machine motrice (MM) non thermique et une boîte de vitesses (BV) de type manuel, contrôlée par un levier de vitesse (LV) permettant à un conducteur de sélectionner des rapports dits thermiques et des rapports dits électriques, et couplée à un organe de couplage (OC) contrôlé par une pédale d'embrayage (PE), caractérisé en ce qu'il est agencé, lorsqu'un rapport électrique est sélectionné, pour déterminer au moins un couple de limitation en fonction d'une valeur représentative d'un état en cours de ladite pédale d'embrayage (PE) et d'au moins un potentiel de couple de ladite machine motrice (MM), puis pour modifier une consigne de couple que doit fournir ladite machine motrice (MM) en fonction dudit couple de limitation déterminé. 3054189 16 10. Véhicule (V) comprenant une chaîne de transmission hybride parallèle comportant au moins une machine motrice (MM) non thermique et une boîte de vitesses (BV) de type manuel, contrôlée par un levier de vitesse (LV) permettant à un conducteur de sélectionner des rapports dits thermiques 5 et des rapports dits électriques, et couplée à un organe de couplage (OC) contrôlé par une pédale d'embrayage (PE), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de contrôle (DC) selon la revendication 9.