Brevet FR3062832A1 — publié le 20180817

PROCEDE DE PILOTAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE [0001] La présente invention porte sur un procédé de pilotage d'un moteur thermique de véhicule automobile. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la gestion du pilotage des moteurs de type essence et/ou diesel. [0002] Les évolutions récentes de réglementations en matière d'émission de polluants dans l'atmosphère ont remis en question les cycles d'homologation des véhicules automobiles. [0003] Ainsi, le cycle d'homologation à dominante urbaine auquel s'ajoute un cycle extra- urbain (EUDC ou "Extra-Urban Driving Cycle" en anglais) est remplacé par le cycle d'homologation de type WLTC (ou "Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle" en anglais ou "cycle d'essai mondial harmonisé pour les voitures particulières et véhicules utilitaires légers" en français) qui est plus long de 50%, passant ainsi de 1200 secondes à 1800 secondes. Par ailleurs, les tolérances de suivi du cycle sont moins contraignantes, passant de plus ou moins 2km/h à aucune tolérance, afin d'assurer une couverture plus large autour du cycle d'homologation en termes de dépollution et pour prendre en compte différentes manières de conduire plus représentatives d'un panel de conducteurs. [0004] Le temps de réalisation du cycle d'homologation de type WLTC requiert pour l'opérateur de banc à rouleau beaucoup plus de temps de travail à son poste sans coupure d'activité avec de la perte de concentration due à la fatigue, ce qui est susceptible d'engendrer l'invalidité de l'essai réalisé. En outre, ce phénomène est problématique lorsque l'on souhaite comparer des réglages puisque cela engendre la reprise d'essais inutiles. [0005] Les tolérances de suivi du profil de vitesse étant sans contrainte, il est nécessaire de développer des méthodes de mise au point qui permettent de prendre en compte l'ensemble des manières de conduire, et pour cela développer de nouvelles méthodes de calibration statistique. Dans ces conditions, il existe le besoin de comparer des réglages avec une bonne répétabilité de l'essai et de pouvoir réaliser des essais représentatifs des conducteurs pour prendre en compte la robustesse des réglages. [0006] L'invention vise à combler ce besoin en proposant un procédé de pilotage d'un moteur thermique de véhicule automobile, caractérisé en ce que, pour suivre un profil de 3062832 2 vitesse définissant une pluralité de vitesses de consigne en fonction du temps, le procédé comporte les étapes suivantes: - une étape de détermination d'une vitesse réelle à la fin d'un temps de réponse lié à la capacité du moteur thermique à fournir du couple, 5 - une étape de calcul d'une accélération nécessaire à partir d'un écart entre une vitesse de consigne à la fin d'une période d'accélération et la vitesse réelle à la fin du temps de réponse, divisé par une durée d'accélération, - une étape de calcul d'un couple au niveau de roues motrices nécessaire à un avancement du véhicule automobile à partir de l'accélération préalablement calculée, 10 - une étape de détermination d'un couple moteur correspondant, - une étape de détermination d'une valeur d'enfoncement d'une pédale d'accélération, et - une étape d'enfoncement de la pédale d'accélération de la valeur d'enfoncement précédemment déterminée. [0007] L'invention permet ainsi de remplacer le conducteur par un modèle de pilotage du 15 moteur thermique. Ce modèle permet de suivre le cycle d'homologation à réaliser tout en étant suffisamment souple pour simuler différents type de conducteurs. [0008] Selon une mise en oeuvre, le couple au niveau des roues motrices est déterminé à partir d'un rayon de roue, d'une force s'opposant à un mouvement du véhicule automobile dépendant d'une vitesse du véhicule automobile, d'une masse du véhicule 20 automobile, et de l'accélération du véhicule automobile. [0009] Selon une mise en oeuvre, le couple au niveau des roues motrices est obtenu à partir de la relation suivante: Cr = R. (f (Vr) + Ma) avec: - Cr étant le couple au niveau de roues motrices du véhicule; 25 - R étant un rayon de roue du véhicule; - Vr étant une vitesse réelle du véhicule; - M étant une masse du véhicule; - a étant l'accélération du véhicule; - f (Vr) étant une force s'opposant à un mouvement du véhicule, nommée "loi de route", 30 qui dépend de la vitesse réelle du véhicule. 3062832 3 [0010] Selon une mise en oeuvre, le couple moteur est déterminé à partir d'un rapport de boîte de vitesses et du couple au niveau des roues motrices. [0011] Selon une mise en oeuvre, le couple moteur est obtenu à partir de la relation suivante: 5 Cm = RB. Cr ou Cm = RB. R. (f (Vr) + Ma) avec: - Cm étant le couple moteur; - RB étant le rapport de boîte de vitesses; - Cr étant le couple au niveau des roues motrices; 10 - Vr étant une vitesse réelle du véhicule; - M étant une masse du véhicule; - a étant l'accélération. [0012] Selon une mise en oeuvre, l'évolution de la vitesse du véhicule automobile suivant une droite durant le temps de réponse, la vitesse réelle à la fin du temps de réponse est 15 déterminée à partir d'une vitesse réelle instantanée et d'une vitesse calculée avant la vitesse réelle instantanée. [0013] Selon une mise en oeuvre, la vitesse réelle à la fin du temps de réponse est obtenue à partir de la relation suivante : V(t) - Vp tp tpa - tp) v(t + tr) = (t + tr)+ v(t)(1--t)+v(t - tp)-t avec: 20 - tr étant un temps de réponse; - tp étant un pas de mesure; - v(t + tr) étant la vitesse réelle à la fin du temps de réponse; - v(t) étant la vitesse réelle instantanée; - v(t - tp) étant la vitesse réelle à la fin du pas de mesure précédent. 25 [0014] Selon une mise en oeuvre, le profil de vitesse correspond à un cycle d'homologation à suivre. [0015] Selon une mise en oeuvre, le profil de vitesse est défini par un calculateur du véhicule automobile suite à une détection d'un changement de consigne de vitesse. 3062832 4 [0016] Selon une mise en oeuvre, l'enfoncement de la pédale d'accélération est déterminé à partir d'une cartographie établissant une correspondance entre le couple moteur déterminé et une valeur d'enfoncement de la pédale d'accélération. [0017] L'invention a également pour objet un calculateur moteur comportant une 5 mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de pilotage d'un moteur thermique tel que précédemment défini. [0018] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. 10 [0019] La figure 1 est une représentation schématique d'un véhicule automobile installé sur un banc moteur pour la mise en oeuvre du procédé de pilotage du moteur thermique selon l'invention; [0020] La figure 2 est une représentation schématique des modules logiques embarqués dans le calculateur pour la mise en oeuvre du procédé de pilotage du moteur thermique 15 selon l'invention. [0021] La figure 1 est une représentation schématique d'un véhicule 1 installé sur un banc moteur 2 afin de suivre un cycle d'homologation, par exemple de type WLTC (ou "Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle" en anglais). A cet effet, un calculateur 3 est apte à commander l'enfoncement de la pédale d'accélération 5 du véhicule 1 via un 20 actionneur correspondant. La commande d'enfoncement de la pédale d'accélération 5 est effectuée en fonction d'entrées appliquées sur le calculateur 3, à savoir notamment une vitesse réelle instantanée V(t), un rapport de boîte de vitesses RB, et un profil de vitesse P_cy correspondant au cycle d'homologation d'intérêt. Ce profil de vitesse P_cy définit une pluralité de vitesses de consigne en fonction du temps. 25 [0022] L'invention propose un procédé de pilotage permettant de suivre le plus précisément possible le profil de vitesse P_cy. A cet effet, des modules logiques correspondants pourront être implémentés de façon logicielle dans une mémoire de données 4 du calculateur 3 qui pourra être le calculateur moteur du véhicule 1 ou un calculateur indépendant, tel que cela est montré sur la figure 2. 3062832 5 [0023] Plus précisément, le calculateur 3 détermine l'accélération a nécessaire pour que le véhicule 1 atteigne la vitesse de consigne issue du profil de vitesse P_cy associé au cycle d'homologation. [0024] L'accélération a du véhicule 1 est calculée à partir d'un écart entre la vitesse de 5 consigne à la fin d'une période d'accélération v(t + tr + ta) et la vitesse réelle à la fin d'un temps de réponse v(t + tr), divisé par la durée d'accélération ta. Ainsi, l'accélération a du véhicule 1 est obtenue à partir de la relation suivante: V(t + tr + ta) - V(t + tr) a= ta avec : - a étant l'accélération du véhicule; 10 - tr étant un temps de réponse; - ta étant une durée d'accélération du véhicule; - V(t + tr + ta) étant une vitesse de consigne du profil de vitesse; - V(t + tr) étant une vitesse réelle à la fin du temps de réponse. [0025] Le calculateur moteur 3 détermine cette relation via les modules logiques 15 d'opération M2 et M3. [0026] On note que plus la durée d'accélération du véhicule ta, définie dans le calculateur 3, est petite, plus le suivi du profil de vitesse P_cy est précis et plus l'accélération a du véhicule 1 est faible. Par conséquent, cela permet un suivi du profil de vitesse P_cy de plus en plus lisse. La durée d'accélération du véhicule ta a pour valeur 20 minimum un pas de mesure tp minimum de la vitesse réelle. [0027] La détermination de la vitesse réelle à la fin du temps de réponse v(t + tr) est liée à la capacité du moteur thermique à fournir du couple. Pour calculer la vitesse réelle v(t + tr) on considère que durant une période de temps At=tr, l'évolution de la vitesse suit une droite. Ainsi, on détermine à chaque instant t, les paramètres de la tangente en to : 25 v(t)réelle = p.t +b. [0028] En choisissant un pas de mesure tp, on détermine une pente de la droite V(t)-V(t-tp) et une valeur b= v(t) (1 - L) + v(t - tp)L . La vitesse réelle v(t + tr) est tp tp tp donc obtenue à partir de la relation suivante: 3062832 6 V (t + tr) =V (t) - Vp tp tp (t - tp) (t + tr) + v(t) (1 - -t)+ v(t - tp) -t t avec: - tr étant un temps de réponse; - tp étant un pas de mesure; - v(t + tr) étant la vitesse réelle à la fin du temps de réponse; 5 - v(t) étant la vitesse réelle instantanée; - v(t - tp) étant la vitesse réelle à la fin du pas de mesure précédent. [0029] Le calculateur moteur 3 détermine cette relation au moyen des modules logiques d'opération M4 à M13. On note par ailleurs que le module M13 permet d'introduire dans la détermination de la vitesse réelle v(t + tr) la notion de retard en introduisant le pas de 10 mesure tp. [0030] Le couple au niveau des roues motrices Cr nécessaire à l'avancement du véhicule 1 est obtenu via la détermination d'une force de propulsion Fp. En appliquant la seconde loi de Newton, on arrive à l'équation suivante : EF =M.a Fp - f (Vr) = M. a 15 Ce qui conduit à obtenir la formule suivante: Fp = f (Vr) + M. a [0031] Cette formule n'est pas vectorielle, car tous les vecteurs sont sur le même vecteur de base. Ici l'accélération a représente la différentielle de la vitesse par rapport au temps. L'accélération a est par conséquent une valeur algébrique. De ce fait, l'accélération a peut être autant positive que négative. En effet, durant la phase d'accélération du véhicule 1, la 20 valeur de a est positive, et durant la phase de décélération, la valeur de a est négative. [0032] A partir de la formule précédente, le couple Cr est obtenu par calcul à partir de l'accélération a du véhicule 1 préalablement calculée. Plus précisément, le couple Cr est déterminé à partir d'un rayon de roue R, d'une force f(V) s'opposant à un mouvement du véhicule dépendant de la vitesse réelle Vr du véhicule 1, la force f(V) étant nommée "loi 25 de route", d'une masse M du véhicule 1, et de l'accélération a du véhicule 1, selon la relation suivante: Cr = R. (f (Vr) + Ma) avec: 3062832 7 - Cr étant le couple au niveau des roues motrices; - R étant un rayon de roue; - Vr étant une vitesse réelle du véhicule; - M étant une masse du véhicule; 5 - a étant l'accélération du véhicule; - f (Vr) étant une force s'opposant à un mouvement du véhicule, nommée "loi de route", dépendant de la vitesse réelle du véhicule Vr. [0033] On précise que la "loi de route" f(V) est définie selon la relation suivante : f(V) = FO + Fl. V + F2. V' avec: 10 - F0, Ft F2 étant des valeurs de résistance appliquées à une vitesse donnée du véhicule; - n étant un facteur par exemple égal à 2. [0034] Le couple moteur Cm est déterminé à partir d'un rapport de boîte de vitesses RB et du couple au niveau des roues motrices Cr. On note que le rapport de boîte de vitesses RB représente la chaine d'engrenage entre la sortie du moteur et les roues. Les deux 15 couples Cm et Cr sont reliés par la relation suivante : Cm = RB. Cr ou Cm = RB. R. (f (Vr) + Ma) avec: - Cm étant le couple moteur; - RB étant le rapport de boîte de vitesses; 20 - Cr étant le couple au niveau des roues motrices; - Vr étant une vitesse réelle du véhicule; - M étant une masse du véhicule; - a étant l'accélération. [0035] Le calculateur moteur 3 détermine cette relation au moyen des modules logiques 25 d'opération M14 à M17 (cf. figure 2). [0036] A partir du couple moteur Cm précédemment déterminé, on détermine une valeur d'enfoncement P de la pédale d'accélération 5 du véhicule 1. Cette valeur d'enfoncement P est déterminée à partir d'une cartographie Cart 1 établissant une correspondance entre 3062832 8 le couple moteur Cm déterminé et une valeur d'enfoncement P de la pédale d'accélération 5. [0037] Lorsque la valeur d'enfoncement P est déterminée, la pédale d'accélération 5 est enfoncée de cette valeur d'enfoncement P. 5 [0038] Dans le cas présent, le profil de vitesse P cy correspond à un cycle d'homologation. En variante, le profil de vitesse pourra être défini par le calculateur 3 du véhicule 1, suite à une détection d'un changement de consigne de vitesse. Le changement de consigne de vitesse pourra par exemple être détecté par un système de géolocalisation par satellite par exemple de type GPS (ou "Global Positioning System" en anglais) ou par 10 une lecture optique d'un panneau de signalisation. REVENDICATIONS: 1. Procédé de pilotage d'un moteur thermique de véhicule automobile (1), caractérisé en ce que, pour suivre un profil de vitesse (P cy) définissant une pluralité de vitesses de consigne en fonction du temps, ledit procédé comporte les étapes suivantes: - une étape de détermination d'une vitesse réelle à la fin d'un temps de réponse (v(t + tr)) lié à la capacité dudit moteur thermique à fournir du couple, - une étape de calcul d'une accélération (a) nécessaire à partir d'un écart entre une vitesse de consigne à la fin d'une période d'accélération (v(t + tr + ta)) et la vitesse réelle à la fin du temps de réponse (v(t + tr)), divisé par une durée d'accélération (ta), - une étape de calcul d'un couple au niveau de roues motrices (Cr) nécessaire à un avancement dudit véhicule automobile (1) à partir de ladite accélération (a) préalablement calculée, - une étape de détermination d'un couple moteur (Cm) correspondant, - une étape de détermination d'une valeur d'enfoncement (P) d'une pédale d'accélération (5), et - une étape d'enfoncement de ladite pédale d'accélération (5) de ladite valeur d'enfoncement (P) précédemment déterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit couple au niveau des roues motrices (Cr) est déterminé à partir d'un rayon de roue (R), d'une force s'opposant à un mouvement dudit véhicule automobile (f (Vr)) dépendant d'une vitesse (Vr) dudit véhicule automobile (1), d'une masse (M) dudit véhicule automobile (1), et de ladite accélération (a) dudit véhicule automobile (1). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit couple au niveau des roues motrices (Cr) est obtenu à partir de la relation suivante: Cr = R. (f (Vr) + Ma) avec: - Cr étant le couple au niveau de roues motrices du véhicule; - R étant un rayon de roue du véhicule; - Vr étant une vitesse réelle du véhicule; - M étant une masse du véhicule; - a étant l'accélération du véhicule; 3062832 10 - f(Vr) étant une force s'opposant à un mouvement du véhicule, nommée "loi de route", dépendant de la vitesse réelle du véhicule (Vr). 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit couple moteur (Cm) est déterminé à partir d'un rapport de boîte de vitesses (RB) et dudit couple au 5 niveau des roues motrices (Cr). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit couple moteur (Cm) est obtenu à partir de la relation suivante: Cm = RB. Cr ou Cm = RB. R. (f (Vr) + Ma) avec: 10 - Cm étant le couple moteur; - RB étant le rapport de boîte de vitesses; - Cr étant le couple au niveau des roues motrices; - Vr étant une vitesse réelle du véhicule; - M étant une masse du véhicule; 15 - a étant l'accélération. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'évolution de la vitesse dudit véhicule automobile (1) suivant une droite durant le temps de réponse, ladite vitesse réelle à la fin du temps de réponse (v(tr + t)) est déterminée à partir d'une vitesse réelle instantanée (v(t)) et d'une vitesse calculée 20 (v(t - tp)) avant ladite vitesse réelle instantanée (v(t)). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite vitesse réelle à la fin du temps de réponse (v(t + tr)) est obtenue à partir de la relation suivante : V(t + tr) =V (t) - (t - tp) (t + tr) + v (t) (1 - + v(t - tp) i tp tp tp avec: - tr étant un temps de réponse; 25 - tp étant un pas de mesure; - v(t + tr) étant la vitesse réelle à la fin du temps de réponse; - v(t) étant la vitesse réelle instantanée; - v(t - tp) étant la vitesse réelle à la fin du pas de mesure précédent. 3062832 11 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit profil de vitesse (P cy) correspond à un cycle d'homologation à suivre. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit profil de vitesse (P cy) est défini par un calculateur (3) dudit véhicule automobile 5 (1) suite à une détection d'un changement de consigne de vitesse. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'enfoncement de ladite pédale d'accélération (5) est déterminé à partir d'une cartographie (Cart 1) établissant une correspondance entre ledit couple moteur déterminé (Cm), et une valeur d'enfoncement (P) de ladite pédale d'accélération (5). 10