Brevet FR3069220A1 — publié le 20190125

- PROCEDE DE CONTROLE DE CHANGEMENT DE RAPPORTS EN PHASE DE FREINAGE RECUPERATIF La présente invention se rapporte à la commande des 5 transmissions hybrides, en particulier des transmissions hybrides à double embrayage. Plus précisément, elle a pour objet un procédé de contrôle des changements de rapports en phase de freinage récupératif, sur les deux arbres d'entrée d'une transmission 10 hybride à double embrayage, transmettant à la roue le couple d'un moteur thermique sous le contrôle du double embrayage, ainsi que le couple d'une machine électrique reliée à la roue par l'un des deux arbres d'entrée, indépendamment du double embrayage. 15 Cette invention a également pour objet une transmission contrôlant les changements de rapport en mode de freinage récupératif, et un groupe comportant une telle transmission. Une transmission à double embrayage, de 20 « Dual Clutch Transmission ») hybride, permet consommation et l'émission de polluants pendant certaines phases de conduite du l'utilisation d'une puissance électrique au motopropulseur type DCT (pour d'optimiser la d'un véhicule véhicule par travers d'une machine électrique, reliée en permanence aux roues du 25 véhicule, selon le schéma de la figure 1. Cette transmission a deux arbres d'entrée et deux embrayages El, E2. La machine électrique ME est alimentée par une batterie qui se recharge principalement lors des phases de décélération où le moteur thermique ICE est 30 éteint, et non relié aux roues, alors que la machine électrique est reliée aux roues. La machine électrique ME fonctionne alors en « mode génératrice », où elle transforme l'énergie cinétique du véhicule, en énergie électrique. Lors de ces phases de décélération, des changements de rapports 35 de transmission sont requis, afin de placer la machine électrique sur sa plage optimale d'utilisation, en rendement, pour le couple minimal réalisable, etc.). - 2 - Au cours des changements de rapports en décélération, la machine électrique est temporairement découplée des roues, et ne récupère plus l'énergie cinétique du véhicule. Le moteur thermique étant également découplé des roues, aucun couple négatif, ou frein moteur, ne peut être réalisé. La disparition temporaire du frein moteur pose un problème important d'agrément de conduite pour les usagers du véhicule. La perte temporaire de frein moteur qui est causée par 10 le découplage temporaire de la machine électrique et des roues, lors des phases de changement de rapport (X, Y, Z,...) en décélération sur l'arbre d'entrée de la transmission relié à la machine électrique ME. Elle peut être compensée dans une certaine mesure, par la mise en frottement de 15 l'embrayage associé à l'autre l'arbre d'entrée de la transmission. Lorsqu'un rapport (A, B, C,...) est engagé sur cet arbre, la résistance du moteur thermique à sa mise en rotation, crée alors un couple négatif transmis aux roues par la fermeture même partielle de son embrayage. 20 Afin de limiter la perte de décélération du véhicule en utilisant la résistance à la mise en rotation du moteur thermique, au travers de l'arbre d'entrée de la transmission non relié à la machine électrique et de son embrayage, le choix du rapport sur cet arbre a toute son importance. 25 La présente invention vise à sélectionner le rapport optimal pour compenser la perte de frein moteur dans les phases de décélérations sur un véhicule équipé d'une boîte de vitesses de type DCT hybride, avec une machine électrique reliée à l'un des arbres primaires. 30 Dans ce but, elle propose de compenser la perte de décélération du véhicule due à l'interruption du couple transmis par la machine électrique pendant un changement de rapport sur l'arbre qui la relie aux roues, grâce à la sélection d'un rapport optimal sur l'autre arbre d'entrée. 35 De préférence, le rapport optimal est sélectionné en fonction de la perte de décélération estimée sur les rapports éligibles sur cet arbre. 3 Ce rapport est également sélectionné parmi les rapports éligibles, qui sont possibles selon la vitesse du véhicule. La présente invention sera mieux comprise à la lecture 5 de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est un schéma d'architecture simplifiée illustrant le type de transmission concerné par 10 l'invention, la figure 2 est un logigramme de la stratégie proposée, et la figure 3 illustre le fonctionnement de cette stratégie. 15 La stratégie résumée sur la figure 2 se décompose en plusieurs étapes conduisant au choix du rapport de transmission optimal, pour compenser la perte de frein moteur lors des phases de décélération. Elle n'est applicable que si le moteur thermique est coupé. Dans la 20 description qui suit, on l'ensemble des rapports de appelle « rapports éligibles » la transmission se trouvant sur l'arbre primaire qui n'est pas relié à la machine électrique. La première étape Fi consiste à définir les forces 25 maximales de compensation réalisables sur les rapports éligibles Fmax comp wheel. Le couple maximal admissible au moteur thermique Tg. max eng no rot correspond au couple qu'il est possible d'appliquer au niveau du vilebrequin, par le frottement de l'embrayage sans mettre en rotation le 30 moteur thermique. Ce couple varie principalement en fonction de la température d'huile du moteur thermique. Une huile froide implique un couple maximal admissible plus élevé qu'une huile chaude. Sa valeur est déterminée par une fonction logicielle dédiée. Elle est transmise à la 35 transmission, pour compenser la perte de frein moteur. Les forces maximales de compensation obtenues Fmax comp wheel, correspondent aux forces à la roue provoquées par le 4 frottement de l'embrayage placé sur l'arbre primaire qui n'est pas relié à la machine électrique. Elles sont fonction des rapports éligibles, et des démultiplications qui leur sont associées, selon la formule : 5 Fmax comp wheel = (Tg max eng no rot X Démultiplications totales des rapports éligibles) / Rayon de roue du véhicule. La seconde étape F2 consiste à estimer les pertes de décélération Accel loss esti, dues à un changement de rapport de la machine électrique dans les phases de 10 décélération. Ces valeurs sont calculées à partir des forces maximales de compensations réalisables sur les rapports éligibles Fmax comp wheel calculées à l'étape Fi, et de la force F gmp wheel, réalisée par le groupe motopropulseur (GMP) avec la seule machine électrique 15 Accel loss esti = OF gmp wheel + Fmax comp wheel)/Masse du véhicule. La troisième étape F3 consiste à calculer les pertes de décélération Accel loss esti ambqui servent à établir la consigne de rapport optimal de compensation dans l'étape F6. 20 Dans cette étape un écart de variation de décélération Accel loss acp est ajouté aux pertes de décélération _ _ Accel loss esti obtenues à l'étape F2. L'écart de réglage _ _ logiciel Accel loss acp correspond physiquement à la _ _ variation de décélération que les usagers peuvent supporter 25 en termes d'agrément, lors d'une phase de changement de rapport de la machine électrique en décélération : Accel loss esti arb = Accel loss esti - Accel loss acp _ _ _ _ _ _ _ La quatrième étape F4 consiste à déterminer les vitesses maximales possibles VS max gear pour la sélection _ _ 30 des rapports éligibles en fonction des régimes maximaux autorisées sur les rapports éligibles N max gear, pour mettre à l'abri les composants de la transmission (paliers, roulements, etc.), de surrégimes qui provoqueraient des dégâts mécaniques. Ces vitesses sont celles au-delà 35 desquelles, un rapport éligible ne peut pas être sélectionné comme rapport optimal de compensation : 5 VS max gear = N max gear X Démultiplications totale des rapports éligibles X 3.6 X PI/30 X Rayon de roue. La cinquième étape F5 consiste à déterminer les rapports éligibles possibles Gear vs ena en fonction de la 5 vitesse véhicule courante Véh speed et des vitesses maximales possibles des rapports éligibles VS max gear calculées dans l'étape F4. Les rapports sont admissibles si la vitesse du véhicule Véh speed est inférieure aux vitesses maximales possibles Vs max gear. La sixième étape F6 consiste à sélectionner le rapport optimal pour la compensation de la perte de décélération Gear opt. A ce stade, seuls les rapports éligibles possibles Gear vs ena, en fonction de la vitesse du véhicule, sont pris en considération. si plusieurs rapports admissibles Gear vs ena entraînent une perte de décélération supérieure à zéro (impliquant que la compensation sera complète), le rapport ayant la démultiplication la moins élevée est sélectionné, si un seul rapport éligible dans la liste 20 Gear vs ena entraîne une perte de décélération supérieure à zéro, ce rapport est sera sélectionné. si aucun rapport admissible Gear vs ena n'entraîne une perte d'accélération supérieure à zéro (impliquant que la compensation ne pourra être que 25 partielle), le rapport ayant la démultiplication la plus élevée est sélectionné. Le rapport Gear opt sélectionné peut alors être envoyé à la transmission, qui prend en charge la compensation lors du changement de rapport, engageant des rapports sur chaque, 30 et en faisant frotter les embrayages pour réaliser le couple nécessaire à la compensation, en fonction du rapport de compensation sélectionné Gear opt et du couple maximal admissible au moteur thermique sans rotation Tq max eng no rot. 35 Cette stratégie est illustrée sur la figure 3 par un exemple, dans le cas d'un véhicule doté d'une transmission à -6 sept rapports, dont les rapports 1, 3, 5 et 7 se situent sur l'arbre n'étant pas relié à la machine électrique et les rapports 2, 4 et 6 sur l'arbre relié à la machine électrique. 5 Dans cet exemple, le couple maximal admissible au moteur thermique sans mise en rotation Tg. max eng no rot a une valeur de 35 Nm. L'étape Fi permet de connaitre la force de compensation réalisable à la roue par frottement de 10 l'embrayage de l'arbre non relié à la machine électrique Fmax comp wheel pour chacun des rapports éligibles à partir de cette valeur (Tg. max eng no rot = 35 Nm) : - 2109 N en rapport 1 - 770 N en rapport 3 15 - 404 N en rapport 5 - 258 N en rapport 7. A l'étape F2, on estime la perte de décélération pendant le changement de rapport de la machine électrique pour chacun des rapports de compensation éligibles à partir des valeurs précédentes Fmax comp wheel et de la force réalisée à la roue par la machine électrique F gmp wheel, d'une valeur de -1000 N. Cette perte est de : - 0,72 m/s2 en rapport 1 - - 0,15 m/s2 en rapport 3 - 0,39 m/s2 en rapport 5 - 0,48 m/s2 en rapport 7. L'étape F3 détermine les valeurs de perte de décélération Accel loss esti arb utilisées pour sélectionner le rapport optimal de compensation, à partir de l'estimation des pertes de décélération sur chacun des rapports Accel loss esti, et du niveau d'acceptabilité de perte de décélération Accel loss acp : - 0,92 m/s2 en rapport 1 - 0,05 m/s2 en rapport 3 - - 0,19 m/s2 en rapport 5 - 0,28 m/s2 en rapport 7. -7 Les vitesses véhicule maximales VS max gear pour autoriser les rapports de compensations à partir des régimes maximaux autorisés sur le moteur thermique N max gear pour chacun des rapports de compensation possibles, sont 5 déterminées à l'étape F4 : N max gear = - - - - 10 D'où l'on tire les vitesses maximales VS max gear = - 30 km/h en rapport 1 - 70 km/h en rapport 3 - 160 km/h en rapport 5 - 250 km/h en rapport 7 15 L'étape F5 passe aux rapports éligibles possibles Gear vs ena, en fonction de la vitesse du véhicule Véh speed (60 km/h) et des vitesses maximales VS max gear autorisées sur chacun des rapports éligibles: rapport 1 non disponible car Véh_speed > 30 km/h 20 rapport 3, 5 et 7 disponibles car Véh speed REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle des changements de rapports en phase de freinage récupératif, sur les deux arbres 5 d'entrée d'une transmission hybride à double embrayage, transmettant à la roue le couple d'un moteur thermique sous le contrôle du double embrayage, ainsi que le couple d'une machine électrique reliée à la roue par l'un des deux arbres d'entrée indépendamment du double embrayage, caractérisé en 10 ce que la perte de décélération du véhicule due à l'interruption du couple transmis par la machine électrique pendant un changement de rapport sur l'arbre qui la relie aux roues, est compensée grâce à la sélection d'un rapport optimal (Gear opt) sur l'autre arbre d'entrée. 15 2. Procédé de contrôle de changements de rapports selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport optimal est sélectionné en fonction de la perte de décélération (Accel loss esti arb) estimée sur les rapports éligibles sur cet arbre. 20 3. Procédé de contrôle de changements de rapports selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport optimal est sélectionné parmi des rapports (Gear vs ena) éligibles, qui sont possibles en fonction de la vitesse du véhicule. 25 4. Procédé de contrôle de changements de rapports selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la perte de décélération (Accel loss esti arb) sur les rapports éligibles est la somme d'une perte de décélération due aux changements de rapport de la machine électrique 30 (Accel loss esti) et d'un écart (Accel loss acp) _ _ _ _ représentant une perte de décélération acceptable pour l'utilisateur. 5. Procédé de contrôle de changements de rapports selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les 35 rapports éligibles qui sont possibles (Gear vs ena), sont _ _ déterminés en fonction de la vitesse courante du véhicule - 10 - (Veh_speed) et des vitesses maximales possibles (Vs max_gear) des rapports éligibles. 6. Procédé de contrôle de changements de rapports selon la revendication 5, caractérisé en ce que les vitesses maximales possibles (Vs max_gear) des rapports éligibles sont déterminées en fonction des régimes maximaux sur ces rapports (N max gear) permettant de protéger les composants la transmission. 7. Procédé de contrôle de changements de rapports 10 selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que la perte de décélération due aux changements de rapport de la machine électrique (Accel loss esti) est calculée à partir des forces maximales de compensation réalisables sur les rapports éligibles (Fmax comp wheel) et de la force fournie 15 aux roues par la transmission (F gmp wheel), à partir de la machine électrique. 8. Procédé de contrôle de changements de rapports selon la revendication 7, caractérisé en ce que les forces maximales de compensation réalisables sur les rapports 20 éligibles (Fmax comp wheel) sont calculées à partir du couple maximal admissible au moteur thermique sans rotation (Tq max eng no rot). 9. Transmission hybride à double embrayage et deux arbres d'entrée transmettant à la roue le couple d'un moteur 25 thermique sous le contrôle du double embrayage, ainsi que le couple d'une machine électrique reliée à la roue par l'un des deux arbres d'entrée indépendamment du double embrayage, caractérisée en ce que la perte de décélération du véhicule due à l'interruption du couple transmis par la machine 30 électrique pendant un changement de rapport sur l'arbre qui la relie aux roues, est compensée conformément à l'une des revendications précédentes. 10. Groupe motopropulseur hybride comportant un moteur thermique et une machine électrique, caractérisé en 35 ce que leurs couples sont transmis à la roue par une transmission conforme à la revendication 9.