Brevet FR3067682A1 — publié le 20181221

«PROCEDE DE CONTROLE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR D'UN VEHICULE HYBRIDE POUR RÉCHAUFFER LA BATTERIE DE TRACTION» [0001] La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur d'un véhicule automobile hybride, permettant d'augmenter la température d'une batterie de traction, ainsi qu'un véhicule hybride comportant des moyens mettant en oeuvre un tel procédé de contrôle. [0002] Les véhicules hybrides comportent une première motorisation équipée d'un moteur thermique, et une seconde motorisation comprenant une machine électrique reliée à une électronique de puissance comprenant un onduleur, recevant l'énergie d'une batterie de traction. [0003] Certains types de batteries, en particulier les batteries comportant des cellules au lithium-ion, doivent être refroidies pour éviter une surchauffe pouvant entraîner des accidents. On utilise pour cela généralement un circuit de fluide caloporteur, comprenant un échangeur thermique qui dissipe des calories. [0004] De plus ces batteries présentent une température de travail optimale en-dessous de laquelle la puissance de décharge est diminuée, ce qui réduit les performances du véhicule et son autonomie. [0005] Pour éviter un travail avec une température trop basse, un type de procédé connu de régulation de température de la batterie de traction d'un véhicule hybride, présenté notamment par le document EP-B1-985570, réalise une mesure de la température de cette batterie, puis pour une valeur inférieure à un seuil prédéterminé, commande une charge ou une décharge de la batterie de traction en faisant travailler une machine électrique reliée à cette batterie, respectivement en génératrice ou en moteur. [0006] Le courant traversant la batterie de traction provoque avec la résistance interne de cette batterie, un effet joule qui la réchauffe. [0007] Toutefois dans le cas d'un roulage utilisant le moteur thermique seul, et d'une demande de travail de la machine électrique en moteur pour produire un réchauffement de la batterie de traction, on obtient un couple supplémentaire apporté par cette machine 2 électrique qui pose des problèmes de gestion pour délivrer aux roues motrices le couple demandé par le conducteur. [0008] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la 5 technique antérieure. [0009] Elle propose à cet effet un procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur d'un véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique recevant une consigne de couple venant d'un superviseur dépendant de la demande du conducteur, entraînant par 10 un embrayage une transmission, et comportant une machine électrique de traction délivrant un couple de machine électrique transmis à des roues motrices, alimentée par une batterie de traction, ce procédé étant remarquable en ce que pendant un roulage du véhicule avec le moteur thermique seul, en cas de température de la batterie de traction inférieure à un seuil de température, il commande un travail de la machine électrique pour 15 délivrer un couple de machine électrique, il maintient le couple du moteur thermique constant, et il applique un glissement de l'embrayage. [0010] Un avantage de ce procédé de contrôle est qu'on peut ajouter le couple délivré par la machine électrique et transmis aux roues motrices afin de prélever un courant 20 nécessaire dans la batterie de traction permettant de la réchauffer par effet joule, tout en maintenant le couple du moteur thermique sans le faire varier ce qui simplifie le contrôle de ce moteur, grâce à la dissipation d'une partie de ce couple dans l'embrayage qui est facile à contrôler, pour conserver sur les roues motrices le couple demandé par le conducteur. 25 [0011] On obtient de manière simple et efficace, avec un contrôle limité à celui de l'embrayage, une montée en température de la batterie de traction dépendant du couple délivré par la machine électrique. 30 [0012] Le procédé de contrôle suivant l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0013] Avantageusement, le procédé calcule une consigne de couple délivré par l'embrayage, correspondant au couple du moteur thermique auquel il soustrait le couple délivré par la machine électrique qui est rapporté à l'embrayage. [0014] Avantageusement, le seuil de température de la batterie de traction est un seuil ajustable par une calibration. 3 [0015] Avantageusement, le seuil de température de la batterie de traction comportant des cellules au lithium-ion, est inférieur à 25°C. [0016] En particulier, le procédé peut commander un couple délivré par la machine 5 électrique, qui est inférieur à 30Nm. [0017] L'invention a aussi pour objet un véhicule hybride comportant un moteur thermique entraînant par un embrayage une transmission, et une machine électrique de traction délivrant un couple de machine électrique, ce véhicule étant remarquable en ce 10 qu'il comporte des moyens mettant en oeuvre un procédé de contrôle comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0018] En particulier, la machine électrique peut être directement reliée à un arbre d'entrée de la transmission. [0019] En particulier le véhicule peut comporter une batterie de traction alimentant la machine électrique de traction, comprenant des cellules au lithium-ion. [0020] Avantageusement, l'embrayage comporte des disques humides. [0021] 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 : 25 - la figure 1 est un schéma d'un véhicule hybride mettant en oeuvre un procédé de contrôle selon l'invention ; - la figure 2 est un graphique présentant la puissance délivrée par une batterie de 30 traction au lithium-ion, en fonction de son état de charge et de sa température ; - la figure 3 est un schéma fonctionnel présentant le fonctionnement de ce procédé de contrôle ; et 35 - les figures 4 et 5 présentent en fonction du temps, différents couples pour un procédé de contrôle respectivement selon l'art antérieur et selon l'invention. [0022] La figure 1 présente un véhicule hybride comportant un moteur thermique 2 entraînant par un embrayage 4 piloté de manière automatique, une transmission 6 présentant différents rapports de vitesse, reliée aux roues avant motrices 8 de ce véhicule. 15 20 4 [0023] Une machine électrique de traction 10 comportant un arbre relié à l'arbre d'entrée de la transmission 18, disposé en aval de l'embrayage 4, est alimentée par une batterie de traction 12. 5 [0024] Un calculateur du groupe motopropulseur 14 relié à un superviseur de surveillance du véhicule 16, contrôle le fonctionnement du moteur thermique 2 et de la machine électrique 10, pour répondre aux demandes du conducteur tout en optimisant les consommations d'énergie et les émissions de gaz polluants, en prenant en compte le niveau d'énergie stocké dans la batterie de traction 12. 10 [0025] En particulier le véhicule hybride peut effectuer un roulage uniquement avec le moteur thermique 2, l'embrayage 4 étant fermé pour entraîner la transmission 6. La machine électrique 10 ne délivre pas de couple, la batterie de traction 12 est au repos à une température stable. 15 [0026] Lors des roulages en mode électrique avec uniquement la machine électrique 10, l'embrayage 4 est ouvert et le moteur thermique 2 est arrêté. La machine électrique 10 délivre un couple moteur aux roues motrices 8 en prélevant une énergie dans la batterie de traction 12, ou lors des freinages du véhicule travaille en génératrice en produisant un 20 courant de recharge de cette batterie. [0027] En roulage en mode hybride le moteur thermique 2 ainsi que la machine électrique 10 délivrent des couples qui se complètent, pour répondre à la demande du conducteur de couple sur les roues motrices 8. Les roulages en mode électrique et en 25 mode hybride entraînent un passage de courant dans la batterie de traction 12 qui peut monter sa température, contrairement au roulage avec le moteur thermique 2 seul qui n'a pas d'effet sur cette température. [0028] La figure 2 présente pour une batterie de traction au lithium-ion 12, en fonction de 30 son état de charge SOC exprimé en pourcentage, la puissance P qu'elle peut délivrer exprimée en kilowatts, pour différentes températures de cette batterie. [0029] Pour une température de 40°C la puissance P est sensiblement constante, comprise entre 90 et 100kW pour un état de charge inférieur à 20%, et comprise entre 100 35 et 115kW avec une pente constante pour un état de charge supérieur à 20%. [0030] Pour une température de 25°C la puissance P reste très proche, avec une diminution d'environ 5kW pour un état de charge supérieur à 20%, et une diminution un peu plus importante pour un état de charge inférieur, avec une valeur minimum de 65kW. 5 [0031] Pour une température de 0°C, la puissance P chute nettement en dessous d'un état de charge à 35%, avec une valeur minimum de 20 kW, et au-dessus d'un état de charge à 50%, avec une diminution maximum de 20 kW par rapport à la puissance à la température de 40°C. 5 [0032] Pour une température de -10°C, la puissance P va environ de 10 à 85kW. Au-dessus d'un état de charge à 50% la diminution de la puissance P est d'environ 30 kW par rapport à la puissance à la température de 40°C. 10 [0033] Pour une température de -25°C, la puissance P va environ de 10 à 55kW. Au- dessus d'un état de charge à 50% la diminution de la puissance P est d'environ 60kW par rapport à la puissance à la température de 40°C. [0034] On constate en particulier qu'en dessous de 0°C, la puissance P délivrable par la 15 batterie de traction 12 chute de manière importante par rapport à une température de 40°C. En particulier cette puissance P est diminuée de plus de la moitié pour une température inférieure à -10°C. Les performances du véhicule, notamment son accélération et son autonomie, sont fortement réduites. 20 [0035] La figure 3 présente différentes étapes de fonctionnement d'un procédé de contrôle du groupe motopropulseur lors d'un roulage uniquement avec le moteur thermique 2, comprenant le réchauffement de la batterie de traction 12. [0036] Dans une première étape 20 le superviseur du véhicule 16 prend en compte la 25 demande du conducteur, pour dans une deuxième étape 22 établir une demande de couple aux roues motrices. [0037] Dans une troisième étape 24 le calculateur du groupe motopropulseur 14 reçoit la demande de couple aux roues motrices, et établit une consigne de vitesse de rotation et 30 une consigne de couple venant du superviseur Cc pour le moteur thermique 2, pour répondre à cette demande, qui sont transmises au moteur thermique 2. Dans une quatrième étape 26 le moteur thermique 2 met en oeuvre la consigne de vitesse de rotation et la consigne de couple superviseur Cc. 35 [0038] En parallèle à ces quatre premières étapes 20, 22, 24, 26, une cinquième étape 28 réalise des mesures de la température T° de la batterie de traction 12 par des capteurs, ou par une estimation comprenant un suivi des courants traversant cette batterie. 6 [0039] Une sixième étape 30 réalise une comparaison de la température de la batterie de traction T° avec un seuil de température minimum Ts ajustable par une calibration. On peut prendre en particulier un seuil de température inférieur à 25°C, notamment un seuil de 20°C, donnant une diminution de la puissance délvrable P qui devient conséquente. 5 [0040] Dans le cas d'une température T° de la batterie de traction 12 inférieure au seuil de température Ts, une septième étape 32 demande une sollicitation de la machine électrique 10 pour délivrer un couple de machine électrique Cmel, qui peut être notamment inférieur à 30Nm, par exemple de 20Nm. Ces valeurs de couple permettent 10 dans une étape suivante de solliciter modérément l'embrayage 4 qui s'échauffe par son glissement. [0041] La figure 4 présente en fonction du temps t pour un procédé de contrôle selon l'art antérieur, en partie inférieure la température de la batterie de traction T°, et en partie 15 supérieure différent couples C comprenant la consigne de couple superviseur Cc, le couple délivré par le moteur thermique Cmth et le couple délivré par la machine électrique Cmel. Ces différents couples sont appliqués sur l'arbre primaire 18 de la transmission 6. [0042] La figure 5 présente en variante pour un procédé de contrôle selon l'invention, en 20 partie supérieure la consigne de couple superviseur Cc, le couple du moteur thermique Cmth, le couple de machine électrique Cmel et le couple délivré par l'embrayage Cemb. [0043] Pour les figures 4 et 5, la consigne de couple superviseur Cc reste constante. A l'instant tO la sixième étape 30 détecte une température de la batterie de traction T° 25 inférieure au seuil de température minimum Ts, ce qui déclenche dans la septième étape 32 le fonctionnement de la machine électrique 10 délivrant un couple Cmel. On obtient une élévation de la température de la batterie de traction T° jusqu'à l'instant t1 où elle atteint un seuil de température suffisant, ce qui provoque un arrêt du fonctionnement de la machine électrique 10, avec un couple de machine électrique Cmel revenant à zéro. 30 [0044] Pour un procédé de contrôle selon l'art antérieur présenté figure 4, on calcule le couple du moteur thermique Cmth en retirant le couple de machine électrique Cmel de la consigne de couple superviseur Cc, de manière à obtenir un couple délivré sur les roues motrices 8 qui reste constant. On doit appliquer une diminution du couple du moteur 35 thermique Cmth entre les instants ta et t1, qui peut être délicat à gérer, en particulier pour maintenir un niveau d'émission de gaz polluants qui reste faible. 7 [0045] Pour un procédé de contrôle selon l'invention présenté figure 5, on maintient à l'instant tO le couple du moteur thermique Cmth qui reste constant. Une huitième étape 34 constate que la somme du couple du moteur thermique Cmth et du couple de machine électrique Cmel, est supérieure à la consigne de couple superviseur Cc. 5 [0046] Dans ce cas on met en oeuvre une neuvième étape 36 qui applique à la commande d'embrayage automatisée une consigne de couple embrayage Cemb correspondant au couple du moteur thermique Cmth auquel on a soustrait le couple de machine électrique Cmel, de manière à obtenir un glissement de cet embrayage dissipant 10 un écart de couple correspondant à ce couple additionnel de machine électrique. [0047] On obtient entre les instants ta et t1 un couple total constant délivré sur les roues motrices correspondant à l'addition du couple de machine électrique Cmel et du couple délivré par l'embrayage Cemb, qui est égale à la consigne de couple superviseur Cc. La 15 consigne de couple superviseur Cc délivrée au moteur thermique 2 ne change pas, ce qui simplifie le contrôle de ce moteur. [0048] En particulier l'embrayage 4 peut être un embrayage comportant des disques humides disposés dans un fluide de refroidissement, ce qui facilite la dissipation d'énergie 20 thermique qu'il génère lors de son glissement. [0049] En variante la machine électrique 10 peut appliquer un couple sur un arbre de la transmission 6 tournant à une vitesse différente de l'arbre d'entrée 18, ou à un autre endroit du véhicule, avec un rapport de vitesse entre eux. Dans ce cas le couple de 25 machine électrique Cmel est entendu comme étant celui rapporté à l'arbre d'entrée 18 et à l'embrayage 4 en prenant en compte le rapport des vitesses, afin d'obtenir une valeur cohérente avec le couple délivré par l'embrayage REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur d'un véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique (2) recevant une consigne de couple (Cc) venant d'un superviseur (16) dépendant de la demande du conducteur, entraînant par un embrayage (4) une transmission (6), et comportant une machine électrique de traction (10) délivrant un couple de machine électrique (Cmel) transmis à des roues motrices (8), alimentée par une batterie de traction (12), caractérisé en ce que pendant un roulage du véhicule avec le moteur thermique (2) seul, en cas de température de la batterie de traction (T°) inférieure à un seuil de température (Ts), il commande un travail de la machine électrique (10) pour délivrer un couple de machine électrique (Cmel), il maintient le couple du moteur thermique (Cmth) constant, et il applique un glissement de l'embrayage (4). 2. Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé qu'il calcule une consigne de couple délivré par l'embrayage (Cemb) correspondant au couple du moteur thermique (Cmth), auquel il soustrait le couple délivré par la machine électrique (Cmel) qui est rapporté à l'embrayage (4). 3. Procédé de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le seuil de température de la batterie de traction (Ts) est un seuil ajustable par une calibration. 4. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le seuil de température de la batterie de traction (Ts) comportant des cellules au lithium-ion, est inférieur à 25°C. 5. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il commande un couple délivré par la machine électrique (Cmel), qui est inférieur à 30Nm. 6. Véhicule hybride comportant un moteur thermique (2) entraînant par un embrayage (4) une transmission (6), et une machine électrique de traction (10) délivrant un couple de machine électrique (Cmel), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mettant en oeuvre un procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Véhicule hybride selon la revendication 6, caractérisé en ce que la machine électrique (10) est directement reliée à un arbre d'entrée (18) de la transmission (6). 9 8. Véhicule hybride selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte une batterie de traction (12) alimentant la machine électrique de traction (10), comprenant des cellules au lithium-ion. 5 9. Véhicule hybride selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce l'embrayage (4) comporte des disques humides.