Brevet FR3063472A1 — publié le 20180907

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les véhicules automobiles équipés de groupes motopropulseurs hybrides, c'est-à-dire de groupes motopropulseurs comportant un moteur électrique et un moteur à combustion interne doté d'une boîte de vitesses. Elle concerne plus particulièrement un procédé de calcul d'une consigne de pilotage d'un tel groupe motopropulseur, qui comprend : - une étape d'acquisition d'une valeur relative à une puissance demandée au niveau des roues motrices du véhicule automobile, et - une étape de détermination de la contribution du moteur électrique et de celle du moteur à combustion interne afin de satisfaire la demande de puissance au niveau des roues motrices. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Un véhicule hybride comporte une chaîne de traction thermique conventionnelle (avec un moteur à combustion interne, un réservoir de carburant, et une boîte de vitesses) et une chaîne de traction électrique (avec une batterie de traction et au moins un moteur électrique). Un tel véhicule hybride est susceptible d'être tracté par sa seule chaîne de traction électrique, ou par sa seule chaîne de traction thermique, ou encore simultanément par ses deux chaînes de traction électrique et thermique. On cherche toujours à minimiser la consommation en courant et en carburant des deux moteurs afin de réduire au mieux les rejets de composants polluants dans l'atmosphère et de garantir au véhicule la meilleure autonomie possible. Pour atteindre cet objectif, on cherche à répartir au mieux la puissance totale à fournir entre le moteur électrique et le moteur à combustion interne. On connaît ainsi du document W02016070887 une méthode d'optimisation convexe qui permet, en règle générale, de trouver une bonne répartition entre la puissance électromécanique fournie par le moteur électrique et la puissance thermomécanique fournie par le moteur à combustion interne. La demanderesse a toutefois constaté que cette méthode ne donnait pas toujours des résultats aussi efficaces que souhaité. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à cet inconvénient, la présente invention propose 3063472 2 d'intégrer, dans la méthode d'optimisation convexe précitée, un troisième paramètre qui est le rapport de boîte de vitesses. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un procédé de pilotage tel que défini dans l'introduction, dans lequel il est prévu, à l'étape de 5 détermination, de calculer un triplet de trois valeurs permettant de minimiser la consommation en carburant du moteur à combustion interne et en courant du moteur électrique, ces trois valeurs étant relatives respectivement : - à la puissance électromécanique que le moteur électrique doit fournir, - à la puissance thermomécanique que le moteur à combustion interne 10 doit fournir, et - au rapport qui doit être engagé sur la boîte de vitesses. L'objectif peut par exemple être plus précisément de minimiser la somme des consommations en carburant du moteur à combustion interne et en courant du moteur électrique. 15 Ainsi, grâce à l'invention, le triplet de valeurs trouvé permet de s'assurer que le rapport de boîte de vitesses engagé est le meilleur et que, sur ce rapport de boîte, la répartition entre puissance électromécanique et puissance thermomécanique est optimale. Comme cela apparaîtra clairement dans la suite de cet exposé, cette 20 solution a pour avantage d'être robuste et facile à implémenter quels que soient le type du moteur électrique, le type du moteur à combustion interne et le type de la batterie de traction utilisés. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé de calcul conforme à l'invention sont les suivantes : 25 - le triplet est calculé grâce à un modèle analytique de consommation en carburant du moteur à combustion interne et à un modèle analytique de consommation en courant du moteur électrique ; - le modèle analytique de consommation en carburant du moteur à combustion interne en fonction de la valeur relative à la puissance 30 thermomécanique que le moteur à combustion interne doit fournir est donné par l'équation suivante : al. Pth + Q0 Si Pth est compris entre th min et l'un, (Pth - Piim) + Qum si Pth est compris entre Pum et th th,max avec al et a2 deux constantes prédéterminées telles que a1 ka+-Piiffi-eum À..(a+ -a+) 20 Alors 1-1hyb013t (Rthl) > 1-1hyb°13t (0) si bien que _ Si pr = Alors 1-1hyb0Pt (Rthl) = 1-1hyb°13t (0) si bien que Comme le montre la figure 5, l'équation eq1 3 définit donc une courbe Pol qui sépare le cas où le rapport de boîte optimal Rth°Pt est « 0 » du cas où le rapport 25 de boîte optimal Rth°Pt est Rthl - Dans cet exemple particulier, on peut compléter les hypothèses de la façon suivante : A1(Rthl) = a1, Ao(Rthl) = Qo, 30 B1(Rthi) = a+, 10 3063472 12 Pth°Pt(Rthl) = Plim A1(Rth2) = a1, Ao(Rth2) = Qo, B1(Rth2) = a+, 5 Pth°Pt(Rth2) = Pr. En ne considérant que les rapports de vitesses Rthl et Rth2, on peut alors écrire : Eihyb°Pt (Rthl) -hybce (Rth2) = ai.Piim1+ Q01 À.(a+.(p, -Pijm1)) - pi_ -Q02 On notera que dans cette équation, les exposants « 1 » et « 2 » 10 permettent d'indiquer si les paramètres auxquels ils se réfèrent sont calculés dans le cas où le premier rapport de boîte Rthl est engagé ou dans le cas où le second rapport de boîte Rth2 est engagé (le régime wth du moteur n'est en effet pas le même, si bien que ces paramètres ne présentent pas des valeurs identiques dans ces deux cas). 15 Trois cas sont alors envisageables : - Si ka+-a1 Alors Fihyb°Pt (Rthl) > Fihyb°Pt 20 - Si = /1.a+.Purni+Q0-Qiimi ka+-ai [eq14] Alors Hhyb°Pt (R 1-1 > -hyb opt (Rth2) si bien que Rth°Pt = Rthl = Rth2 Comme le montre la figure 5, l'équation eq14 définit donc une courbe P12 qui sépare le cas où le rapport de boîte optimal Rth°Pt est Rth2 du cas où le rapport de boîte optimal Rth°Pt est Rthl 25 En pratique, le calculateur 50 pourra alors déterminer le rapport de boîte optimal Rth°Pt très simplement puisqu'il lui suffira, comme le montre la figure 5, de comparer la valeur de la puissance aux roues Pr avec les valeurs correspondantes des courbes P01 et P12, compte tenu du facteur de pondération À. Les équations de ces courbes devront alors être simplement mémorisées 30 dans la mémoire du calculateur 50 pour permettre au calculateur 50 de déterminer le rapport de boîte optimal Rth°P. On notera ici tout d'abord que la première courbe P01 permettra au (Rth2) si bien que Rth°Pt = Rthl. (Rth2) si bien que Rth°Pt = Rth2. 3063472 13 calculateur 50 de distinguer le cas où le véhicule automobile doit être propulsé en mode « tout électrique » (Rth°)t = "0") du cas où le moteur à combustion interne 22 doit être démarré (Rth°Pt = Rthi). 5 On notera ensuite qu'on a ici défini deux courbes P01, P12 en envisageant un certain nombre d'hypothèses sur les paramètres A1, A0, B1. Il existera bien entendu davantage de courbes à mémoriser dans la mémoire du calculateur 50, afin de pouvoir envisager toutes les hypothèses possibles. On notera enfin qu'on a ici défini deux courbes P01, P12 en supposant 10 que la boîte de vitesses 23 comportait deux rapports. Bien entendu, il faudra définir autant de courbes qu'il y aura de rapport de boîtes. En conclusion, le procédé mis en oeuvre par le calculateur 50 pour déterminer le triplet {Pth°Pt, Rth°Pt, Prn°Pt} sera simple et nécessitera un temps de calcul et une ressource en terme de puissance de calculs assez faibles. 15 Ce procédé assurera en outre une continuité et une régularité des commandes transmises au moteur électrique 32 et au moteur à combustion interne 22, ce qui évitera tout à-coup pouvant être ressenti par les passagers du véhicule. Ce procédé pourra s'appliquer très facilement à tout type de véhicule 20 automobile hybride. La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l'invention. On pourrait ainsi utiliser d'autres modèles représentatifs de la 25 consommation en énergie des deux moteurs (notamment des modèles quadratiques). REVENDICATIONS1. Procédé de calcul d'une consigne de pilotage d'un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile (1), ledit groupe motopropulseur hybride comportant un moteur électrique (32) qui est alimenté en courant et un moteur à combustion interne (22) qui est équipé d'une boîte de vitesses (23) et qui est alimenté en carburant, ledit procédé comprenant : - une étape d'acquisition d'une valeur relative à une puissance (Pr) demandée au niveau des roues motrices (10) du véhicule automobile (1), et - une étape de détermination de la contribution du moteur électrique (32) et du moteur à combustion interne (22) pour satisfaire la demande de puissance (Pr) au niveau des roues motrices (10), caractérisé en ce que, à l'étape de détermination, on calcule un triplet (Pth°Pt, Rth°Pt, Pm°Pt) de trois valeurs, dont une valeur relative à la puissance électromécanique (Pn,°Pt) que le moteur électrique (32) doit fournir, une valeur relative à la puissance thermomécanique (Pth°Pt) que le moteur à combustion interne (22) doit fournir et une valeur relative au rapport (Rth°Pt) qui doit être engagé sur la boîte de vitesses (23) pour minimiser la somme des consommations en carburant du moteur à combustion interne (22) et en courant du moteur électrique (32). 2. Procédé de calcul selon la revendication précédente, dans lequel le triplet (Pth°Pt, Rth°Pt, Pm(Pt) est calculé grâce à un modèle analytique de consommation en carburant (Q) du moteur à combustion interne (22) et à un modèle analytique de consommation en courant (Pbat) du moteur électrique (32). 3. Procédé de calcul selon la revendication précédente, dans lequel le modèle analytique de consommation en carburant (Q) du moteur à combustion interne (22) en fonction de la valeur relative à la puissance thermomécanique (Pth) que le moteur à combustion interne (22) doit fournir est donné par l'équation suivante : a1. th + Q0 Si Pth est compris entre Pth,min et pum Q( th)= ,a2. (Pth - Piim) + Qum si Pth est compris entre Pum et th,max th,max avec al et a2 deux constantes prédéterminées telles que a1 4. Procédé de calcul selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel le modèle analytique de consommation en courant (Pbat) du moteur électrique (32) en fonction de la valeur relative à la puissance électromécanique (Pm) que le moteur électrique (32) doit fournir est donné par l'équation suivante : ta_. Pm + b si Pm est compris entre Pe,min et 0 Pbat(Pm) = a+. Pm b si Pm est compris entre 0 et P - e,max 3063472 16 dans lequel la valeur du triplet (Pth°Pt, Rth°Pt, Pm°Pt) qui est relative au rapport (Rth°Pt) qui doit être engagé sur la boîte de vitesses (23) est obtenue en : - calculant la valeur dudit Hamiltonien (Hhyb°Pt) pour chaque rapport (Rth°Pt) pouvant être engagé sur la boîte de vitesses (23), puis en 5 - sélectionnant le rapport associé à la plus basse des valeurs dudit Hamiltonien (Hhyb°Pt). 9. Procédé de calcul selon les revendications 6 et 8, dans lequel la valeur du triplet (Pth°Pt, Rth°Pt, Pm°Pt) qui est relative au rapport (Rth°)t) qui doit être engagé sur la boîte de vitesses (23) est obtenue en fonction dudit facteur de 10 pondération (À) et de la valeur relative à la puissance (Pc) demandée au niveau des roues motrices (10). 10. Procédé de calcul selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la valeur relative à la puissance électromécanique (Pm) dudit triplet (Pm°Pt, Rtet, Pm°Pt) est déduite en fonction de la valeur relative à la puissance (Pc) 15 demandée au niveau des roues motrices (10) et de la valeur relative à la puissance thermomécanique (Pm°Pt) dudit triplet (Pm°Pt, Rth°Pt, Pm°)t).