Brevet FR3062620A1 — publié le 20180810

- 1 - PROCEDE D'ELABORATION DE LA CONSIGNE DE COUPLE AUX ACTIONNEURS D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR HYBRIDE La présente invention concerne le pilotage en couple d'un véhicule hybride, en fonction de la demande exprimée par le conducteur en enfonçant sa pédale d'accélérateur. Plus précisément, cette invention a pour objet un procédé d'élaboration de la consigne de couple aux actionneurs d'un groupe motopropulseur (GMP) hybride pendant un changement de rapport, dans lequel les actionneurs sont placés, en dehors des phases de changement de rapport, sous le contrôle exclusif d'un calculateur d'actionneurs, qui impose à ces derniers des requêtes de couple réparties en application d'une loi de gestion de l'énergie satisfaisant une demande du conducteur traduite en demande de couple global aux roues indépendamment du rapport réel de démultiplication de la transmission, et dans lequel les requêtes de couple aux actionneurs sont prises en main temporairement par un calculateur de la transmission pendant les changements de rapport. Elle trouve une application privilégiée, lorsque la demande de puissance exprimée par le conducteur est traduite en demande de couple à la roue dans un référentiel (Force/Vitesse), où les consignes de couple aux actionneurs sont indépendantes du régime des actionneurs et du rapport de démultiplication courant de la transmission. Sur un véhicule équipé d'un moteur thermique, la volonté du conducteur est généralement interprétée en demande de puissance. On parle d'interprétation à « iso-puissance », dès lors qu'on déduit la même demande de puissance, d'un niveau enfoncement donné de la pédale. La demande de puissance déduite de la position de la pédale, est généralement traduite dans un référentiel Régime/Couple, exprimant une demande de couple, fonction du régime du moteur. Dans un tel référentiel, appelé aussi « référentiel moteur », le comportement du véhicule est indépendant du rapport de boîte engagé. 3062620 -2 Dans les véhicules hybrides, où l'on dispose (au moins) de deux actionneurs pour fournir du couple à la roue, la demande du conducteur, est satisfaite par la somme des couples fournis par chacun d'eux. Il peut aussi être avantageux, de 5 traduire la volonté du conducteur dans sa globalité, dans un « référentiel véhicule ». Avec une transmission automatique à passages sous couple (c'est-à-dire sans interruption du couple), le calculateur de la transmission prend temporairement la main 10 sur le calculateur du moteur pendant les passages, pour imposer au moteur un couple propre à faire évoluer progressivement le régime jusqu'au régime de synchronisation sur le nouveau rapport, en fonction du couple qu'elle transmet aux roues au travers des embrayages. Dans un référentiel 15 Couple/Régime, les consignes de couple et de régime sont indépendantes de la vitesse du véhicule et du rapport engagé, car cette information est déjà visible dans le régime moteur. La prise en main temporaire du moteur par le calculateur de la transmission, permet de lisser la transmission du couple 20 aux roues indépendamment de l'évolution du rapport de transmission pendant le déroulement du passage. Dans un référentiel Force/Vitesse, la consigne de couple imposée aux moteurs du véhicule est calculée indépendamment de leurs régimes, de sorte que la prise en main 25 temporaire de la consigne de couple par le calculateur de la transmission pendant les passages, ne permet pas d'assurer la continuité et le confort du passage. La présente invention vise à mieux gérer l'agrément de conduite pendant et après un passage de rapports, sur un 30 véhicule dans lequel la demande de puissance du conducteur est traduite dans un référentiel Force/Vitesse. Dans ce but, elle propose que le calculateur de transmission : 3062620 -3 - construise par anticipation une consigne de couple anticipée aux roues en fin de changement, prenant en compte le prochain rapport de transmission, - impose dès le début du changement de rapport, une 5 répartition de couple entre les actionneurs, déterminée en fonction du prochain rapport, et - et gère la transition du couple appliqué aux actionneurs, vers des consignes anticipées sur le prochain rapport. 10 Le calculateur de transmission construit pour cela une consigne de couple cible anticipée à chaque actionneur, respectant la demande de couple globale aux roues, sur le prochain rapport. Cette invention trouve une application privilégiée, 15 mais non limitative, sur un véhicule hybride équipé d'une transmission hybride à double embrayage. D'autres caractéristiques ou avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante, d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, 20 en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 résume les échanges d'information entre un calculateur de moteur et celui de la transmission, la figure 2 illustre la prise en main d'un calculateur de transmission pendant un changement de rapport 25 montant, la figure 3 illustre l'évolution des cibles de couple sans l'invention, la figure 4 illustre la stratégie d'anticipation proposée, et 30 la figure 5, illustre l'évolution des cibles de couple avec l'invention. Comme indiqué plus haut, l'agrément de conduite est un élément très important de l'appréciation générale du véhicule par le conducteur. C'est pourquoi, l'un des objectifs 35 principaux des systèmes de contrôle automobiles est de rendre 3062620 -4 - aussi agréables que possible, les réactions du groupe motopropulseur. Dans un véhicule hybride, on dispose d'au moins deux actionneurs capables de fournir du couple à la roue, un moteur thermique et une machine électrique. La 5 demande du conducteur est satisfaite par la somme des couples fournis par la machine électrique et par le moteur thermique. Il est possible d'optimiser la consommation globale d'un groupe motopropulseur (GMP) hybride, en répartissant la demande de couple du conducteur, de 100% électrique à 100% 10 thermique. Sur un véhicule thermique, ou hybride, pourvu d'une boîte de vitesses automatique, les changements de rapport sont des situations sensibles, car un passage mal géré, peut être ressenti de façon brutale par le conducteur. Dans la plupart 15 des cas, les stratégies utilisées lors d'un changement de rapport, sont séparées dans le contrôleur du moteur thermique ou hybride (ECM/HEVC), et dans le contrôleur de la boite de vitesses (ATCU). Les principaux échanges d'information pendant un changement de rapport, qui sont mentionnés sur la 20 figure 1, correspondent à une phase de passage de rapport, où le calculateur de la transmission prend temporairement la main sur le contrôle moteur : envoi d'une consigne (cible) de couple globale, d'une consigne de couple de moteur thermique (ECM), et d'une 25 consigne de couple de machine électrique, par le contrôle du moteur ou le calculateur de contrôle global d'un véhicule hybride(HEVC), à destination du contrôle de transmission (ACTU), prise en main du moteur thermique et de la machine 30 électrique par le calculateur de transmission. L'HEVC reçoit la demande de couple du conducteur, pour la traduire en demande de couple globale, généralement exprimée au niveau de la roue. La loi de gestion de l'énergie détermine la répartition de couple entre le moteur thermique 35 et la machine électrique. En dehors d'un changement de rapport, ces consignes de couple sont directement envoyées 3062620 -5 vers les actionneurs de couple (moteur thermique, machines électriques). Pour assurer un changement de rapport agréable pour le conducteur, il faut minimiser le niveau de choc résultant 5 d'une modification brutale du niveau de couple. On y parvient en synchronisant l'actionneur concerné, avec son régime cible sur le nouveau rapport. La figure 2 illustre un exemple de changement de rapport montant, sur une machine électrique sans embrayage, lorsque la demande de puissance du conducteur est 10 traduite en une demande de couple : L'ATCU effectue une prise de main globale (sur les deux actionneurs de couple) de 11 à 14, dont l'objectif est d'effectuer le changement de rapport dans de bonnes conditions ; pendant le changement de rapport, l'ATCU calcule 15 les consignes de couple thermique et électrique ; - Entre 11 et 12, l'ATCU commence par diminuer le couple demandé à la ME, car un changement de rapport sans choc, ne peut se faire qu'a couple nul ; - Entre 12 et 13, une fois le couple électrique 20 annulé, l'ATCU module le couple de la machine électrique, afin de synchroniser son régime avec celui de l'arbre primaire, sur le nouveau rapport ; Entre 13 et 14, après l'engagement du nouveau rapport à 13, l'ATCU doit converger vers la valeur de couple 25 cible demandée par le conducteur. Cette cible de couple dépend donc de la demande du conducteur, de la répartition de couple demandée par la loi de gestion de l'énergie, et de la démultiplication de la boîte de vitesses. Pour réaliser un couple à la roue stable pendant le 30 passage, la commande en couple envoyée à l'actionneur, doit dépendre de la démultiplication en cours. Actuellement, comme c'est le cas sur la figure 3, la cible de couple, n'est pas mise à jour avant la fin (réalisation) du changement de rapport. 35 Dans un référentiel, Couple/Régime, où la consigne de couple à l'actionneur évolue continument en fonction du 3062620 -6 régime, elle s'adapte ainsi au rapport de démultiplication instantanée pendant le changement de rapport. Celui-ci peut s'effectuer sans à-coup de couple en fin de passage. Dans un référentiel Force/Vitesse, cette adaptation ne se fait pas 5 progressivement, car la consigne de couple à l'actionneur est indépendante du régime de rotation de l'actionneur. Un choc intervient lors de l'établissement du nouveau rapport de transmission, et de la reprise en main simultanée du calcul de cible à l'actionneur par le calculateur moteur (HEVC). Ce 10 choc est inévitable sans anticipation du changement de cible de couple, si la demande de puissance du conducteur est traduite dans un référentiel Force/Vitesse, car la consigne de couple est indépendante du régime et du rapport de démultiplication. 15 La méthode proposée par l'invention concerne des architectures GMP dans lesquelles les requêtes de couple aux actionneurs sont prises en main temporairement par un calculateur de la transmission pendant les changements de rapport. Elle permet d'élaborer la consigne de couple aux 20 actionneurs d'un groupe motopropulseur (GMP) hybride pendant un changement de rapport, dans lequel les actionneurs sont placés en dehors des phases de changement de rapport sous le contrôle exclusif d'un calculateur d'actionneurs (ECM, HEVC) qui impose à ces derniers des requêtes de couple réparties en 25 application d'une une loi de gestion de l'énergie satisfaisant la demande du conducteur en la traduisant en demande de couple global aux roues indépendamment du rapport réel de démultiplication de la transmission. Comme indiqué plus haut, la méthode trouve un intérêt 30 particulier lorsque la demande de puissance exprimée par le conducteur par l'enfoncement de sa pédale d'accélérateur est traduite en demande de couple à la roue dans un référentiel (Force/Vitesse), où les consignes de couple aux actionneurs sont indépendantes du régime des actionneurs, et du rapport 35 de démultiplication courant de la transmission. Pour effectuer un changement de rapport dans de bonnes 3062620 -7 conditions, le système de contrôle de la boîte de vitesses doit connaitre le plus tôt possible pendant le changement, la nouvelle cible de couple, afin de tendre vers cette demande avant de rendre la main. Cette exigence est particulièrement 5 forte dans une boîte de vitesses à double embrayage, pilotés par une pompe, pour transmettre tout ou partie plus du couple produit par le moteur. Si la pression est mal gérée, elle peut en effet entraîner une usure prématurée des embrayages, des chocs dus à leurs fermetures trop rapides, une surconsommation 10 de carburant. Par ailleurs tout moteur thermique possède un certain temps de réponse, qui n'est pas négligeable. La solution proposée vise à ce que le calculateur de la transmission reçoive le plus tôt possible, la cible de couple qu'il doit atteindre pendant un changement de rapport, 15 afin de prendre en compte non seulement le changement de démultiplication, mais également l'évolution de la demande du conducteur, et de la répartition du couple entre les actionneurs, demandée par la loi de gestion de l'énergie. Dans le cas d'une boîte de vitesses automatique sans rupture de 20 couple, comme une boîte de vitesses à double embrayage de type DCT (« Dual Clutch Transmission »), où l'on souhaite réaliser des changements de rapport très rapide, la mise à jour du rapport de démultiplication doit se faire le plus tôt possible. 25 La stratégie d'anticipation illustrée par la figure 4 permet d'anticiper la nouvelle cible de couple, dès le début du changement de rapport : la « Clé de répartition » mentionnée sur le schéma est la proposition de la loi de gestion de l'énergie pour 30 répartir le couple global entre les actionneurs (moteur thermique, machine(s) électrique(s) ; le couple « MCI avant BV » est le couple à réaliser par le moteur thermique, exprimé avant l'application de la démultiplication de la boîte de vitesses ; 3062620 -8 le « Couple ME avant BV » est le couple à réaliser par la machine électrique, exprimé avant l'application de la démultiplication de la boîte de vitesses. Pour construire des consignes de couple cible 5 anticipées, deux stratégies doivent avoir un calcul anticipé, la loi de gestion de l'énergie et le calcul de la démultiplication. Conformément à l'invention, le calculateur de la transmission : construit par anticipation une consigne de couple 10 anticipée aux roues en fin de changement prenant en compte le prochain rapport de transmission, - impose dès le début du changement de rapport, une répartition de couple entre les actionneurs déterminée en fonction du prochain rapport (et non le rapport de 15 démultiplication courant), et - et gère la transition du couple appliqué aux actionneurs, vers des consignes anticipées sur le prochain rapport. Il construit ainsi une consigne de couple cible 20 anticipée à chaque actionneur, respectant la demande de couple globale aux roues, sur le prochain rapport. L'anticipation nécessite la prise de main des requêtes de couple par le contrôleur de la boîte de vitesse, afin d'éviter d'éventuelles accélérations, ou décélérations, 25 intempestives. La consigne de couple cible globale, ainsi construite par anticipation, correspond à la somme des consignes de couple par actionneur, respectant la demande de couple globale aux roues, en anticipant sur le prochain rapport de transmission. Les consignes de couple anticipées 30 aux actionneurs sur le prochain rapport ne correspondent pas à la démultiplication en cours : l'anticipation entraîne le calcul d'une valeurde couple aux actionneurs Couple actionneur ne correspondant pas à la démultiplication en cours K courant et au couple appliqué à la roue Coupteroue: 35 3062620 - 9 - Couple'ue = KCourant * Cou pleactionneur* KAnticipé * Cou pleactionneur Si l'on applique directement la consigne de couple anticipé aux actionneurs, la résultante en couple roue ne sera 5 pas égale à la demande du conducteur. Il en résulte une discontinuité désagréable ou dangereuse pour le conducteur. Pour éviter ce problème, il convient d'attendre la confirmation de la part de la boîte de vitesse, indiquant qu'elle a bien pris en compte le changement de rapport, et 10 qu'elle a bien pris la main sur les deux actionneurs de couple. Ainsi, il est préférable que le calculateur de transmission confirme aux autres calculateurs du GMP sa prise en compte du changement de rapport et sa prise en main de requêtes de couple aux actionneurs, avant de gérer la transition du 15 couple appliqué aux actionneurs, vers les consignes anticipées. REVENDICATIONS1. Procédé d'élaboration de la consigne de couple aux actionneurs d'un groupe motopropulseur (GMP) hybride pendant un changement de rapport, dans lequel les actionneurs sont placés en dehors des phases de changement de rapport sous le contrôle exclusif d'un calculateur d'actionneurs (ECM, HEVC) qui impose à ces derniers des requêtes de couple réparties en application d'une une loi de gestion de l'énergie satisfaisant une demande du conducteur traduite en demande de couple global aux roues indépendamment du rapport réel de démultiplication de la transmission, et dans lequel les requêtes de couple aux actionneurs sont prises en main temporairement par un calculateur de la transmission pendant changements de rapport, caractérisé en ce que le calculateur de transmission : construit par anticipation une consigne de couple anticipée aux roues en fin de changement de rapport, prenant en compte le prochain rapport de transmission, - impose dès le début du changement de rapport, une 20 répartition de couple entre les actionneurs, déterminée en fonction du prochain rapport, et - et gère la transition du couple appliqué aux actionneurs, vers des consignes anticipées sur le prochain rapport. 25 2. Procédé d'élaboration d'une consigne de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur de transmission construit une consigne de couple cible anticipée à chaque actionneur, respectant la demande de couple globale aux roues sur le prochain rapport. 30 3. Procédé d'élaboration de consigne de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que les consignes de couple anticipées aux actionneurs sur le prochain rapport, ne correspondent pas à la démultiplication en cours. 4. Procédé d'élaboration de consigne de couple selon 35 la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le calculateur 3062620 de transmission confirme aux autres calculateurs du GMP sa prise en compte du changement de rapport et sa prise en main de requêtes de couple aux actionneurs, avant de gérer la transition du couple appliqué aux actionneurs, vers les 5 consignes anticipées. 5. Procédé d'élaboration de consigne de couple selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la demande de puissance exprimée par le conducteur par l'enfoncement de sa pédale d'accélérateur est traduite en 10 demande de couple à la roue dans un référentiel (Force/Vitesse), où les consignes de couple aux actionneurs sont indépendantes du régime des actionneurs et du rapport de démultiplication courant de la transmission.