Brevet FR3083765A1 — publié le 20200117

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les véhicules 5 automobiles équipés de groupes motopropulseurs hybrides, et notamment ceux équipés de groupes motopropulseurs comportant plusieurs machines électriques et un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement un procédé de pilotage d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile, ledit groupe motopropulseur 10 comprenant une chaîne de traction thermique et une chaîne de traction électrique, ladite chaîne de traction électrique comprenant une batterie de traction, un dispositif de modulation de tension, un onduleur, une première machine électrique et une deuxième machine électrique, le dispositif de modulation de tension étant adapté à moduler une tension d'alimentation d'un courant électrique qui est débité 15 par la batterie de traction et qui est délivré à la première machine électrique et à la deuxième machine électrique du véhicule automobile. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Un véhicule automobile hybride comporte une chaîne de traction thermique conventionnelle (avec un moteur à combustion interne, un réservoir de 20 carburant, et une boîte de vitesses) et une chaîne de traction électrique (avec une batterie de traction, un élévateur de tension, un onduleur et une ou plusieurs machines électriques). Lorsqu'il s'agit d'hybridation parallèle, un tel véhicule automobile est susceptible d'être tracté par sa seule chaîne de traction électrique, ou par sa seule 25 chaîne de traction thermique, ou encore simultanément par ses deux chaînes de traction électrique et thermique. On cherche toujours à minimiser la consommation en courant électrique et en carburant des deux chaînes de traction afin de réduire au mieux les rejets de composants polluants dans l'atmosphère et de garantir au véhicule la meilleure 30 autonomie possible. Pour atteindre cet objectif, une solution consiste à trouver la tension d'alimentation optimale de l'onduleur, à savoir celle qui minimise les pertes électriques dans la chaîne de traction électrique. On connaît pour cela du document US8324856 une méthode consistant 2 à déterminer cette tension d'alimentation optimale au moyen d'une cartographie qui associe, à chaque couple et régime des machines électriques, une valeur de tension. Cependant, la lecture de cartographie pour déterminer la tension d'alimentation optimale est une étape longue et complexe à implémenter en conditions réelles de circulation d'un véhicule automobile. Cette étape est particulièrement complexe lorsqu'on se trouve en présence de plusieurs machines électriques car la cartographie à élaborer comporte plus de deux dimensions. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose de calculer la tension d'alimentation optimale de façon analytique. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un procédé de pilotage d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile tel que défini dans l'introduction et qui comporte : - une étape de calcul analytique d'une tension d'alimentation optimale au moyen d'une expression mathématique qui correspond à la résolution d'une équation s'exprimant sous la forme d = 0, dans laquelle Lie est la tension d'alimentation, dans laquelle L'ha,. est la puissance électrique fournie par la batterie de traction et dans laquelle ladite puissance électrique fournie par la batterie de traction s'exprime sous la forme d'une fonction quadratique de ladite tension d'alimentation, et - une étape de pilotage du dispositif de modulation de tension de manière à ce qu'il délivre ladite tension d'alimentation optimale. Ainsi, grâce à l'invention, on utilise un modèle analytique dans le but de synthétiser une valeur précise de tension d'alimentation optimale. L'utilisation d'un tel modèle analytique s'avère ici intéressante pour deux raisons majeures, à savoir la fiabilité des résultats qu'il donne et la facilité de son implémentation sur différentes catégories de véhicules automobiles hybrides. D'autres avantages de la solution proposée sont les suivants. Ce procédé nécessite une puissance de calcul très faible. Il assure une continuité dans la commande du dispositif de modulation de tension (de façon à éviter toute dégradation de la chaîne de traction électrique et tout à-coup inconfortable pour 3 les passagers du véhicule). Il permet de profiter de l'ensemble des performances du véhicule automobile dans toute situation de conduite. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé de pilotage d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile conforme à 5 l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - l'expression mathématique de ladite tension d'alimentation optimale est donnée par la formule si ladite tension d'alimentation optimale est comprise entre la tension aux bornes de la batterie de traction et un seuil de tension 10 maximale prédéterminé, dans laquelle Ki et K2 sont des fonctions prédéterminées dépendant d'un premier régime de la première machine électrique, d'un deuxième régime de la deuxième machine électrique, du premier couple électrique développé par la première machine électrique et du deuxième couple électrique développé par la deuxième machine électrique ; 15 - lequel l'expression mathématique de ladite tension d'alimentation optimale est choisie égale à la tension aux bornes de la batterie de traction si l'expression 4Lest intérieure à ladite tension aux bornes de la batterie de traction ; - l'expression mathématique de ladite tension d'alimentation optimale est 20 choisie égale au seuil de tension maximale si l'expression est supérieure audit 2 2 seuil de tension maximale ; - la puissance fournie par la batterie de traction s'exprime selon la formule : Poot = K2I1j. + K1tJ + Ko, où Cie est la tension d'alimentation et Ko. Ki et K2 sont des fonctions prédéterminées dépendant du premier régime de la 25 première machine électrique, du deuxième régime de la deuxième machine électrique, du premier couple électrique développé par la première machine électrique et du deuxième couple électrique développé par la deuxième machine électrique ; - il est également prévu, avant l'étape de calcul analytique de la tension 30 d'alimentation optimale, une étape de détermination d'un premier couple électrique optimal que la première machine électrique doit développer et d'un deuxième couple électrique optimal que la deuxième machine électrique doit 4 développer, le premier couple électrique optimal et le deuxième couple électrique optimal étant fonction d'une valeur d'énergie demandée pour propulser le véhicule automobile et d'un facteur d'équivalence associé à la batterie de traction ; - ledit premier couple électrique optimal, ledit deuxième couple électrique 5 optimal et ladite tension électrique optimale minimisent les pertes électriques dans un ensemble comprenant au moins le dispositif de modulation de tension si un hamiltonien, qui est fonction d'une consommation en carburant d'un moteur à combustion interne du véhicule automobile et d'une consommation en courant électrique dudit ensemble, est minimisé ; 10 - il est également prévu, avant l'étape de calcul analytique de la tension d'alimentation optimale une étape de détermination de la puissance électrique fournie par la batterie de traction ; et - les pertes électriques dans le dispositif de modulation de tension s'expriment sous la forme d'une fonction linéaire de ladite tension d'alimentation. 15 DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : 20 - la figure 1 est une figure schématique des chaînes de traction d'un véhicule automobile hybride ; et - la figure 2 représente sous forme de logigramme un procédé conforme à l'invention. Classiquement, un véhicule automobile comporte un châssis qui 25 supporte notamment un groupe motopropulseur, des éléments de carrosserie et des éléments d'habitacle. Comme le montre la figure 1, dans un véhicule automobile 1 de type hybride, le groupe motopropulseur hybride comporte une chaîne de traction thermique 20 et une chaîne de traction électrique 30. 30 La chaîne de traction thermique 20 comporte notamment un réservoir de carburant 21 et un moteur à combustion interne 22 qui est alimenté en carburant par le réservoir et dont l'arbre de sortie est couplé aux roues motrices 10 du véhicule automobile. La chaîne de traction électrique 30 comporte quant à elle une batterie de 5 traction 31, un dispositif de modulation de tension 33, un onduleur 35 et deux (ou, en variante, plus de deux) machines électriques : une première machine électrique 36a et une deuxième machine électrique 36b. On considérera ici que la première machine électrique 36a et la deuxième machine électrique 36b ne sont pas 5 identiques. Le dispositif de modulation de tension 33 est ici un élévateur de tension connecté, en entrée, à la batterie de traction 31, et, en sortie, à l'onduleur 35. L'onduleur 35 est conçu pour générer un courant alternatif à partir du courant continu reçu du dispositif de modulation de tension 33. 10 La première machine électrique 36a et la deuxième machine électrique 36b sont ici des moteurs électriques dont les arbres de sortie sont couplés aux roues motrices 10 du véhicule automobile 1. L'onduleur 35, la première machine électrique 36a et la deuxième machine électrique 36b sont ici combinés en un seul appareil 34. 15 Le dispositif de modulation de tension 33, l'onduleur 35, la première machine électrique 36a et la deuxième machine électrique 36b sont ici définis comme un REVENDICATIONS1. Procédé de pilotage d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile (1), ledit groupe motopropulseur comprenant une chaîne de traction thermique (20) et une chaîne de traction électrique (30), ladite chaîne de traction électrique (30) comprenant une batterie de traction (31), un dispositif de modulation de tension (33), un onduleur (35), une première machine électrique (36a) et une deuxième machine électrique (36b), le dispositif de modulation de tension (33) étant adapté à moduler une tension d'alimentation (11e) d'un courant électrique qui est débité par la batterie de traction (31) et qui est délivré à la première machine électrique (36a) et à la deuxième machine électrique (36b) du véhicule automobile (1), caractérisé en ce que le procédé comporte : - une étape de calcul analytique d'une tension d'alimentation optimale (//7`) au moyen d'une expression mathématique qui correspond à la résolution d'une équation s'exprimant sous la forme dPewr - 0, dans laquelle 11, est la tension a (le d'alimentation, dans laquelle abat est la puissance électrique fournie par la batterie de traction (31) et dans laquelle ladite puissance électrique (Pbat) fournie par la batterie de traction (31) s'exprime sous la forme d'une fonction quadratique de ladite tension d'alimentation (Us), et - une étape de pilotage du dispositif de modulation de tension (33) de manière à ce qu'il délivre ladite tension d'alimentation optimale (U7n). 2. Procédé de pilotage selon la revendication 1, dans lequel l'expression mathématique de ladite tension d'alimentation optimale (117) est donnée par la formule -±-cl si ladite tension d'alimentation optimale (let) est comprise entre la 2-K2 tension (Ubat) aux bornes de la batterie de traction (31) et un seuil de tension maximale (eux) prédéterminé, dans laquelle K, et K2 sont des fonctions prédéterminées dépendant d'un premier régime (wel) de la première machine électrique (36a), d'un deuxième régime (we2) de la deuxième machine électrique (36b), du premier couple électrique (Te1) développé par la première machine électrique (36a) et du deuxième couple électrique (Te2) développé par la deuxième machine électrique (36b). 17 3. Procédé de pilotage selon la revendication 2, dans lequel l'expression mathématique de ladite tension d'alimentation optimale (Ut) est choisie égale à la tension (1/bat) aux bornes de la batterie de traction (31) si l'expression .E-K1(1, est inférieure à ladite tension (Ubat) aux bornes de la batterie de traction (31). 5 4. Procédé de pilotage selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'expression mathématique de ladite tension d'alimentation optimale (U7`) est choisie égale au seuil de tension maximale (if-) si l'expression est supérieure audit seuil de tension maximale (Upax). 5. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 10 dans lequel la puissance (Pbat) fournie par la batterie de traction (31) s'exprime selon la formule : = Ko, où Ife est la tension d'alimentation et Ko, K, et K2 sont des fonctions prédéterminées dépendant du premier régime (wei) de la première machine électrique (36a), du deuxième régime (we2) de la deuxième machine électrique (36b), du premier couple électrique (T') développé 15 par la première machine électrique (36a) et du deuxième couple électrique (7;2) développé par la deuxième machine électrique (36b). 6. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant également, avant l'étape de calcul analytique de la tension d'alimentation optimale (te), une étape de détermination d'un premier couple 20 électrique optimal (7',71) que la première machine électrique (36a) doit développer et d'un deuxième couple électrique optimal (le) que la deuxième machine électrique (36b) doit développer, le premier couple électrique optimal (7e ) et le deuxième couple électrique optimal (T:27°5 étant fonction d'une valeur d'énergie (Pr) demandée pour propulser le véhicule automobile (1) et d'un facteur 25 d'équivalence (À) associé à la batterie de traction (31). 7. Procédé de pilotage selon la revendication 6, dans lequel ledit premier couple électrique optimal (7;°,,Pt), ledit deuxième couple électrique optimal (71:1Jt) et ladite tension électrique optimale (Ut) minimisent les pertes électriques dans un ensemble (32) comprenant au moins le dispositif de modulation de tension (33) si 30 un hamiltonien (//y), qui est fonction d'une consommation en carburant d'un moteur à combustion interne (22) du véhicule automobile (1) et d'une 18 consommation en courant électrique dudit ensemble (32), est minimisé. 8. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant également, avant l'étape de calcul analytique de la tension d'alimentation optimale (fic.'t), une étape de détermination de la puissance 5 électrique (Pbat) fournie par la batterie de traction (31). 9. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les pertes électriques (Ps) dans le dispositif de modulation de tension (33) s'expriment sous la forme d'une fonction linéaire de ladite tension d'alimentation (ie). 10