Brevet FR3066167A1 — publié le 20181116

«PROCEDE DE CONTROLE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR D'UN VEHICULE HYBRIDE POUR LE DEMARRAGE DE CE VEHICULE» [0001] La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur pour le démarrage d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile comportant des moyens mettant en oeuvre un tel procédé. [0002] Un type de groupe motopropulseur connu, présenté notamment par le document DE-A1-102013207880, comporte un moteur thermique relié par un embrayage à une machine électrique, qui entraîne à son tour une transmission comportant en entrée un convertisseur de couple équipé d'un embrayage de pontage, puis différents rapports de vitesse entraînant des roues motrices du véhicule. La machine électrique travaillant en moteur et en génératrice est alimentée par un système de stockage d'énergie, comportant par exemple des batteries basse tension. [0003] Ce document présente un procédé de commande de l'embrayage de pontage du convertisseur de couple vers une position maintenant un certain glissement, lorsque le conducteur demande une réduction du couple transmis, afin de maintenir un niveau de filtration des vibrations tout en réduisant les pertes d'énergie. [0004] D'autres types de groupes motopropulseurs connus comportent le moteur thermique entraînant par un embrayage une machine électrique reliée elle-même ensuite à la transmission comprenant les rapports de vitesse. [0005] Pour ces groupes motopropulseurs, un procédé connu de démarrage du véhicule à l'arrêt ou à une vitesse très faible inférieure à un minimum, comporte la délivrance d'un couple par la machine électrique sur les roues motrices, auquel on ajoute un couple délivré par le moteur thermique en passant par l'embrayage avec le contrôle de son serrage. [0006] En particulier, pour un démarrage énergique du véhicule comportant un enfoncement de la pédale d'accélérateur maximum ou suffisamment important, qui est supérieur à un seuil nécessitant la mise en oeuvre du moteur thermique pour délivrer un couple pouvant s'additionner à celui de la machine électrique, ce procédé comporte le contrôle du serrage de l'embrayage afin d'ajouter le couple du moteur thermique pour répondre à la demande du conducteur. 3066167 2 [0007] Simultanément on effectue une régulation de vitesse de rotation du moteur thermique afin de suivre un profil de vitesse optimum garantissant le respect d'un certain nombre de contraintes dépendant de prestations demandées, tout en fournissant le couple nécessaire à l'embrayage pour l'appliquer sur la transmission. Il faut fournir en particulier 5 les prestations dynamiques demandées par le conducteur avec des niveaux acoustiques et vibratoires assurant un confort. [0008] Toutefois, ce procédé connu ne donne pas de dépendance entre la consigne de vitesse du moteur thermique et la consigne de couple transmis par l'embrayage dépendant de son serrage. Ce procédé se contente de limiter le couple maximum transmis par 10 l'embrayage en fonction de la capacité maximum de couple du moteur thermique suivant sa vitesse de rotation, afin de ne pas baisser cette vitesse vers son régime de ralenti, avec un risque de calage si cette diminution est trop importante. [0009] Ce procédé pose des problèmes car, avec un couple transmis par l'embrayage devenant égal au couple maximum que peut délivrer le moteur thermique à sa vitesse 15 réelle en cours, il empêche l'augmentation de la vitesse de rotation de ce moteur lui permettant de suivre son profil de vitesse optimum. On peut obtenir pour le moteur thermique une incapacité à délivrer une puissance nécessaire pour répondre à la demande du conducteur, dépendant de sa vitesse de rotation. [0010] De plus on peut obtenir des désagréments acoustiques et vibratoires, car le 20 moteur thermique ne suit pas sa consigne de vitesse optimale. On a aussi un risque de choc ou d'oscillation de la chaîne cinématique lors du collage final de l'embrayage, du fait d'une mauvaise correspondance entre la vitesse de l'arbre primaire et celle du moteur thermique. [0011] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la 25 technique antérieure. [0012] Elle propose à cet effet un procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur d'un véhicule automobile pour son démarrage à partir de l'arrêt ou d'une vitesse inférieure à un minimum, comportant un moteur thermique entraînant par un embrayage recevant une consigne de couple d'embrayage, un arbre primaire d'une transmission contenant des 30 rapports de vitesse reliés à des roues motrices du véhicule, ce procédé réalisant, lors des démarrages du véhicule demandant un couple sur les roues motrices supérieur à un seuil, une détermination d'une consigne de vitesse optimale du moteur thermique répondant à 3066167 3 des prestations de fonctionnement du véhicule, ce procédé étant remarquable en ce qu'il détermine la consigne de couple d'embrayage en prenant en compte le couple maximum délivrable par le moteur thermique suivant sa vitesse de rotation réelle en cours, auquel il soustrait un couple inertiel permettant une accélération de sa vitesse de rotation réelle 5 pour rejoindre sa consigne de vitesse. [0013] Un avantage de ce procédé de contrôle est que la consigne de couple transmis par l'embrayage, prenant en compte le besoin de couple inertiel qui est retiré de la capacité maximum de couple délivré par le moteur thermique suivant son fonctionnement en cours, laisse à ce moteur thermique en plus du couple qu'il transmet, un couple 10 additionnel supplémentaire s'appliquant sur sa partie mobile interne lui permettant une accélération de sa vitesse de rotation. [0014] On obtient une accélération rapide de la vitesse du moteur thermique lui permettant de rejoindre sa consigne de vitesse assurant le niveau de prestations de fonctionnement requis, en particulier pour délivrer une puissance plus élevée permettant 15 de démarrer le véhicule avec un fort couple suivant la demande du conducteur. [0015] Le procédé de contrôle suivant l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0016] Avantageusement le procédé établit le couple inertiel soustrait en dérivant par rapport au temps la consigne de vitesse optimale du moteur thermique, puis en multipliant 20 cette dérivée par une valeur d'inertie du moteur thermique. [0017] En complément, le procédé peut établir le couple inertiel soustrait à partir d'une combinaison du résultat de la multiplication et d'un couple inertiel calculé à partir de l'évolution de la vitesse de l'arbre primaire, en utilisant une pondération de ces deux facteurs. 25 [0018] De plus, la pondération des deux facteurs peut dépendre d'un facteur supplémentaire comportant l'enfoncement d'une pédale d'accélérateur du véhicule. [0019] En complément, le procédé peut établir le couple inertiel soustrait en appliquant un décalage du résultat de la multiplication. 3066167 4 [0020] En complément, le procédé peut établir le couple inertiel soustrait en ajoutant au résultat de la multiplication une pondération calibrée lui permettant d'augmenter ou de réduire l'effet de ce résultat. [0021] En variante, le procédé peut établir le couple inertiel soustrait à partir de 5 l'évolution de la vitesse de l'arbre primaire, en faisant une anticipation du niveau du couple final donné par la consigne de couple d'embrayage en fin de démarrage du véhicule, quand l'embrayage est collé. [0022] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique entraînant par un embrayage un arbre primaire d'une transmission contenant 10 des rapports de vitesse reliés à des roues motrices de ce véhicule, qui comporte des moyens mettant en oeuvre un procédé de contrôle pour son démarrage comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0023] En complément, le véhicule peut comporter une machine électrique de traction reliée à l'arbre primaire de la transmission. 15 [0024] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un groupe motopropulseur d'un véhicule hybride ; 20 - la figure 2 est un graphique présentant pour le démarrage de ce véhicule avec un procédé de contrôle selon l'art antérieur, en partie supérieure des vitesses de rotation et en partie inférieure des couples ; - la figure 3 est un organigramme présentant le fonctionnement d'un procédé de contrôle selon l'invention ; et 25 - la figure 4 est un graphique présentant les mêmes courbes pour le démarrage de ce véhicule avec un procédé de contrôle selon l'invention. [0025] La figure 1 présente un groupe motopropulseur d'un véhicule hybride, comportant un moteur thermique 2 entraînant, par l'intermédiaire d'un embrayage à friction 4, une transmission 6 comportant en entrée une machine électrique 8 liée à un arbre d'entrée de 30 la transmission appelé arbre primaire 16. La transmission 6 comporte différents rapports 3066167 5 de vitesse 10, permettant de relier la machine électrique 8 aux roues motrices du véhicule 12. La machine électrique 8 est connectée à des batteries de stockage d'énergie électrique 14. [0026] De cette manière, pour une demande d'un faible couple sur les roues motrices 5 12, on peut utiliser uniquement la machine électrique 8 en laissant l'embrayage 4 ouvert et le moteur thermique 2 à l'arrêt. Pour des demandes de couples plus importants, on démarre le moteur thermique 2 et on ferme l'embrayage 4 pour délivrer aux roues motrices 12 le couple généré par ce moteur thermique, auquel peut s'ajouter celui délivré par la machine électrique 8 si nécessaire. 10 [0027] En laissant l'embrayage 4 ouvert, la machine électrique 8 peut travailler en génératrice en freinant le véhicule, avec une récupération d'énergie transmise aux batteries 14. [0028] La figure 2 présente en fonction du temps t en partie supérieure des vitesses de rotation V et en partie inférieure des couples C, pour un démarrage du véhicule à partir de 15 l'instant tO, correspondant à un enfoncement complet de la pédale d'accélérateur demandé par le conducteur. [0029] En variante le procédé peut s'appliquer pour des enfoncements de la pédale d'accélérateur variables, supérieurs à un seuil qui nécessite le démarrage du moteur thermique. 20 [0030] Les vitesses V comportent une vitesse de l'arbre primaire de la transmission 20, une vitesse de consigne du moteur thermique 24 adaptée pour obtenir un niveau de prestations suffisant, notamment afin de délivrer la puissance nécessaire dans des conditions de consommation, de pollution, d'agrément de conduite et de confort satisfaisants, et une vitesse en cours ou vitesse réelle du moteur thermique 26 qui est 25 mesurée. La vitesse de consigne du moteur thermique 24 peut être adaptée en fonction de la pondération de ces différentes conditions. [0031] Les vitesses V comportent aussi une vitesse constante qui est la vitesse du régime de ralenti 22 du moteur thermique 2, en dessous de laquelle il ne peut descendre sans caler. A l'instant tO, le véhicule est à l'arrêt où à une vitesse faible en dessous d'un 30 minimum, la vitesse de l'arbre primaire 20 est nulle ou très faible, la vitesse de consigne 3066167 6 du moteur thermique 24 ainsi que sa vitesse réelle 26 sont égales à la vitesse de ralenti 22. [0032] Les couples C comportent une consigne de couple du moteur thermique 30 correspondant au couple à appliquer sur l'embrayage 4 pour répondre à la demande du 5 conducteur, une consigne de couple d'embrayage 32 correspondant au couple qu'il délivre dépendant de son serrage, et un couple délivré par le moteur thermique 34. Ces trois valeurs de couples 30, 32, 34 présentent un niveau nul à l'instant tO, avant que le conducteur ait demandé le démarrage du véhicule. [0033] Les couples C comportent aussi plusieurs couples présentant des valeurs 10 identiques, comprenant un couple maximum délivrable par le moteur thermique 36 en fonction notamment de sa vitesse réelle 26, et un couple maximum délivrable par l'embrayage 38. A l'instant tO, ces deux couples maximum 36, 38 ont une valeur non nulle, correspondant au couple délivrable par le moteur thermique 36 à partir de la vitesse de ralenti 22. 15 [0034] On constate jusqu'à l'instant t-I , une petite accélération de la consigne de vitesse du moteur thermique 24 ainsi que de la vitesse réelle de ce moteur 26 pour répondre à l'augmentation de la consigne de couple du moteur thermique 30, et une augmentation correspondante du couple maximum délivrable par le moteur thermique 36 et donc du couple maximum délivrable par l'embrayage 38. 20 [0035] Le couple délivré par le moteur thermique 34 augmente, la consigne de couple d'embrayage 32 augmente un peu moins car une partie de ce couple délivré par le moteur thermique est absorbée par l'accélération de son système en rotation présentant une certaine inertie. A l'instant t-I , la consigne de couple d'embrayage 32 est sensiblement égale au couple délivré par le moteur thermique 34. 25 [0036] Avec ce procédé de contrôle, l'embrayage 4 est utilisé pour fournir le couple demandé par le conducteur, le moteur thermique 2 étant contrôlé en régulation de vitesse afin de chercher à suivre un profil de vitesse optimum qui est sa consigne de vitesse 24. On constate à partir de l'instant t-I une incapacité du moteur thermique 2 à augmenter sa vitesse réelle en cours 26 pour rejoindre la consigne de vitesse 24, par un manque de 30 couple nécessaire pour réaliser son accélération propre, sa vitesse de rotation reste stable jusqu'à l'instant t2. 3066167 7 [0037] Le moteur 2 restant à une vitesse stable, sa puissance délivrée augmente peu. Le couple délivré par le moteur thermique 34 ainsi que la consigne de couple d'embrayage 32 augmente très peu jusqu'à l'instant t2. La vitesse réelle mesurée du moteur thermique 26 ne rejoint pas la consigne de vitesse 24, les prestations demandées du moteur thermique 5 2 ne sont pas assurées. [0038] A partir de l'instant t2 la vitesse de l'arbre primaire 20 à rejoint la vitesse réelle du moteur thermique 26, l'embrayage 4 est complètement fermé, on a alors une accélération commune de ces deux vitesses. On a ensuite jusqu'à l'instant t3 une accélération du moteur thermique 2 et du véhicule, qui permet à la vitesse réelle de ce moteur 26 de 10 rejoindre sa consigne de vitesse 24. [0039] La figure 3 présente le procédé selon l'invention, comprenant une première fonction d'interface 40 recevant des demandes du conducteur, notamment la demande d'accélération du véhicule venant de la position de la pédale d'accélérateur 52, qui transmet ces demandes à une fonction de traduction de volonté conducteur 42. 15 [0040] La fonction de traduction de volonté conducteur 42 envoie des valeurs à une couche de consigne moteur 44, qui détermine la consigne de couple du moteur thermique 30 transmise à la commande de ce moteur 2, et la consigne de vitesse du moteur thermique 24 qui est transmise à une couche prenant en compte les limitations du moteur thermique et de l'embrayage 46. 20 [0041] La couche prenant en compte les limitations 46 reçoit une valeur d'inertie du moteur thermique 50, ainsi que la valeur du couple maximum délivrable par ce moteur 36, pour déterminer le couple maximum délivrable par l'embrayage 38 qui est transmis à une couche de consigne embrayage 48. [0042] En particulier la couche prenant en compte les limitations 46 calcule le couple 25 inertiel nécessaire pour accélérer les éléments mobiles du moteur thermique 2 afin de pouvoir suivre la consigne de vitesse du moteur thermique 24, en dérivant par rapport au temps cette consigne de vitesse, puis en multipliant cette dérivée représentant une accélération par la valeur d'inertie du moteur thermique 50, ce qui donne un couple inertiel nécessaire pour accélérer la vitesse réelle du moteur thermique 26. 30 [0043] Ensuite le couple inertiel nécessaire ainsi calculé est soustrait au couple maximum délivrable par le moteur thermique 36, afin de déterminer une nouvelle valeur du 3066167 8 couple maximum délivrable par l'embrayage 38, qui est transmise à une couche de consigne embrayage 48. [0044] Enfin la couche de consigne embrayage 48 détermine la consigne de couple d'embrayage 32, qui est transmise à la commande de l'embrayage 4 pour lui appliquer un 5 serrage correspondant à cette consigne. [0045] La figure 4 présente à partir de l'instant tO du démarrage du véhicule, une première accélération de la consigne de vitesse du moteur thermique 24 jusqu'à l'instant t4. En prenant en compte la valeur d'inertie du moteur thermique 50 et la valeur du couple maximum délivrable par ce moteur 36, le procédé détermine le couple inertiel 60 10 nécessaire pour cette accélération de consigne de vitesse du moteur thermique 24. [0046] Le couple inertiel calculé 60 est soustrait du couple maximum délivrable par le moteur thermique 36, ce qui donne la nouvelle valeur du couple maximum délivrable par l'embrayage 38. On obtient ensuite la consigne de couple d'embrayage 32, qui n'est pas trop élevée pour permettre jusqu'à l'instant t4 l'accélération de la vitesse réelle du moteur 15 thermique 26 qui suit de manière précise sa vitesse de consigne 24. [0047] De l'instant t4 à l'instant t5, la vitesse de consigne du moteur thermique 24 ainsi que sa vitesse réelle 26 sont constantes, il n'y a pas d'accélération de ces vitesses, le couple inertiel calculé 60 est alors nul. [0048] A partir de l'instant t5, on a toujours le glissement de l'embrayage 4 pour le 20 démarrage du véhicule, et une augmentation de la vitesse de consigne 24 ainsi que de la vitesse réelle du moteur thermique 26. On obtient un couple inertiel 60 nécessaire pour cette augmentation de la vitesse réelle du moteur thermique 26, qui est de la même manière soustrait du couple maximum délivrable par le moteur thermique 36, pour donner le couple maximum délivrable par l'embrayage 38 ainsi que la consigne de couple 25 d'embrayage 32. [0049] A l'instant t6, l'embrayage 4 est entièrement fermé mais la vitesse de consigne 24 ainsi que la vitesse réelle du moteur thermique 26 sont toujours en accélération. On obtient aussi un couple inertiel 60 qui permet à la vitesse réelle du moteur thermique 26 de suivre parfaitement la vitesse de consigne 24 pour obtenir toutes les prestations 30 recherchées de ce moteur. 3066167 9 [0050] Le procédé selon l'invention permet d'augmenter le potentiel de couple du moteur thermique 2 lors des demandes de démarrage du véhicule avec une forte accélération, notamment pour un enfoncement maximum de la pédale d'accélérateur 52, en obtenant une forte accélération de la vitesse de ce moteur qui suit la vitesse de consigne 24 5 demandée, et lui permet de délivrer sa puissance maximum. [0051] On obtient un fonctionnement optimum du moteur thermique 2 pour les aspects acoustiques et vibratoires, en respectant la vitesse de consigne 24 prenant en compte ces aspects, une réduction des risques de calage de ce moteur. On obtient aussi une réduction du risque de chocs ou d'oscillations dynamiques de la chaîne cinématique lors 10 du collage final de l'embrayage 4, grâce à la bonne maîtrise de la vitesse réelle du moteur thermique 26. [0052] Par ailleurs, le couple et la vitesse de glissement de l'embrayage 4 étant mieux maîtrisés, on réduit la puissance dissipée par cet embrayage, et donc son échauffement et son usure. On diminue aussi la consommation d'énergie par le moteur thermique 2 et les 15 émissions de gaz polluants. [0053] En variante, le couple inertiel 60 soustrait du couple maximum délivrable par le moteur thermique 36 peut être établi différemment. [0054] Le couple inertiel soustrait 60 peut être établi à partir de l'évolution de la vitesse de l'arbre primaire 20, afin de faire une anticipation du niveau du couple final donné par la 20 consigne de couple d'embrayage 32 en fin de démarrage du véhicule, quand cet embrayage 4 est collé. [0055] Le couple inertiel soustrait 60 peut aussi être établi à partir du couple inertiel calculé avec la consigne optimale de vitesse du moteur thermique 24, en lui ajoutant une pondération calibrée lui permettant d'augmenter ou de réduire l'effet de ce couple inertiel 25 calculé. [0056] Le couple inertiel soustrait 60 peut aussi être établi à partir d'une combinaison du couple inertiel calculé avec la consigne optimale de vitesse du moteur thermique 24 et du couple inertiel calculé à partir de la vitesse de l'arbre primaire 20, en utilisant une pondération de ces deux facteurs dépendant d'un facteur supplémentaire, comme par 30 exemple l'enfoncement de la pédale d'accélérateur 52. 3066167 10 [0057] Le couple inertiel soustrait 60 peut aussi être établi en appliquant un décalage de valeur sur le couple inertiel calculé avec la consigne optimale de vitesse du moteur thermique 24, afin de créer une marge de sécurité supplémentaire permettant de compenser des erreurs de réalisation du couple effectivement délivré par l'embrayage 4 5 par rapport à la consigne de couple d'embrayage 32. [0058] D'une manière générale, le procédé selon l'invention s'applique de la même manière au démarrage d'un véhicule qui ne comporte pas de machine électrique liée à l'arbre primaire de la transmission. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur d'un véhicule automobile pour son démarrage à partir de l'arrêt ou d'une vitesse inférieure à un minimum, comportant un moteur thermique (2) entraînant par un embrayage (4) recevant une consigne de couple d'embrayage (32), un arbre primaire (16) d'une transmission (6) contenant des rapports de vitesse (10) reliés à des roues motrices du véhicule (12), ce procédé réalisant, lors des démarrages du véhicule demandant un couple sur les roues motrices (12), une détermination d'une consigne de vitesse optimale du moteur thermique (24) répondant à des prestations de fonctionnement du véhicule, caractérisé en ce qu'il détermine la consigne de couple d'embrayage (32) en prenant en compte le couple maximum délivrable par le moteur thermique (36) suivant sa vitesse de rotation réelle en cours (26), auquel il soustrait un couple inertiel (60) permettant une accélération de sa vitesse de rotation réelle (26) pour rejoindre sa consigne de vitesse (24). 2. Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il établit le couple inertiel soustrait (60) en dérivant par rapport au temps la consigne de vitesse optimale du moteur thermique (24), puis en multipliant cette dérivée par une valeur d'inertie du moteur thermique (50). 3. Procédé de contrôle selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il établit le couple inertiel soustrait (60) à partir d'une combinaison du résultat de la multiplication et d'un couple inertiel calculé à partir de l'évolution de la vitesse de l'arbre primaire (20), en utilisant une pondération de ces deux facteurs. 4. Procédé de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pondération des deux facteurs dépend d'un facteur supplémentaire comportant l'enfoncement d'une pédale d'accélérateur du véhicule (52). 5. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il établit le couple inertiel soustrait (60) en appliquant un décalage du résultat de la multiplication. 6. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il établit le couple inertiel soustrait (60) en ajoutant au résultat de la multiplication une pondération calibrée lui permettant d'augmenter ou de réduire l'effet de ce résultat. 3066167 12 7. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il établit le couple inertiel soustrait (60) à partir de l'évolution de la vitesse de l'arbre primaire (20), en faisant une anticipation du niveau du couple final donné par la consigne de couple d'embrayage (32) en fin de démarrage du véhicule, quand 5 l'embrayage (4) est collé. 8. Véhicule automobile équipé d'un moteur thermique (2) entraînant par un embrayage (4) un arbre primaire (16) d'une transmission (6) contenant des rapports de vitesse (10) reliés à des roues motrices (12) de ce véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mettant en oeuvre un procédé de contrôle pour son démarrage selon l'une 10 quelconque des revendications précédentes. 9. Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une machine électrique de traction (8) reliée à l'arbre primaire (16) de la transmission (6).