Brevet FR3083400A1 — publié le 20200103

PROCÉDÉ D'ALERTE D'UN CONDUCTEUR PAR GÉNERATION DE SOUBRESAUTS VIA LA COMMANDE D'UNE MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE La présente invention porte sur un procédé d'alerte de conducteur par s génération de soubresauts via la commande d'une machine électrique tournante intégrée dans une chaîne de traction de véhicule automobile. De façon connue en soi, une chaîne de traction de véhicule automobile comporte un moteur thermique accouplé à une boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un embrayage. Un arbre de transmission en sortie de la io boîte de vitesses est relié mécaniquement aux roues par l'intermédiaire d'un différentiel et de cardans. Il est connu d'utiliser une machine électrique réversible accouplée à la boîte de vitesses. Ce système hybride permet au véhicule d'utiliser plusieurs fonctions associant la machine électrique et le moteur thermique de façon 15 combinée ou indépendante. Ainsi, la machine électrique est notamment apte à fonctionner en mode moteur pour assurer une traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. La machine électrique pourra également assurer un démarrage du moteur thermique. Cette machine est également apte à fonctionner en mode générateur pour fournir de l'énergie à 20 la batterie du véhicule, notamment lors d'une phase de freinage récupératif. Pour lutter contre le risque de somnolence, il est possible d'utiliser un système capable de détecter la transition entre l'état de veille et la somnolence et d'avertir en temps utile le conducteur. Les données relevées par les capteurs du système concernent notamment la vitesse, les 25 accélérations, l'actionnement du clignotant et des pédales, ainsi que les mouvements du volant. Lorsque le système repère les signes caractéristiques de fatigue, il prévient le conducteur par activation d'actionneurs intégrés dans le siège. Toutefois, une telle solution présente l'inconvénient d'être onéreuse et complexe à mettre en oeuvre. 30 L'invention tire profit du fait que la chaîne de traction se comporte comme un système de type masse-ressort pour générer des soubresauts stimulant le 2 conducteur lors d'une perte d'attention de ce dernier. Ce comportement de type masse-ressort est lié à la raideur en torsion de la chaîne de traction, principalement de l'arbre d'entraînement et des cardans. La chaîne de traction génère donc des oscillations de couple combinées à de fortes s secousses du véhicule à des gradients de couple de consigne élevés. L'invention amplifie ces oscillations de couple de manière à générer des soubresauts afin de stimuler le conducteur. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé d'alerte d'un conducteur de véhicule automobile par émulation de soubresauts via la 10 commande d'une machine électrique tournante intégrée dans une chaîne de traction de véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit procédé comporte: - une étape de détection d'une perte d'attention du conducteur, - une étape de détermination d'un couple pulsé d'amplification d'oscillations 15 de couple générées par la chaîne de traction, - une étape de combinaison du couple pulsé d'amplification précédemment déterminé avec un couple de consigne de la machine électrique tournante pour obtenir un couple résultant de consigne modifié, et - une étape d'application du couple résultant de consigne modifié à la 20 machine électrique tournante. L'invention permet ainsi de stimuler efficacement le conducteur en cas de perte d'attention à moindre coût, dans la mesure où les soubresauts pourront être générés à partir de composants déjà existants de la chaîne de traction et qu'il sera uniquement nécessaire d'implémenter des fonctions logicielles pour 25 sa mise en oeuvre. Le couple à appliquer aux roues du véhicule par la machine électrique peut être un couple oscillant dont l'amplitude est comprise entre 700N.m et 800N.m, par exemple 750N.m. Un tel couple reproduit peut émuler les soubresauts oscillants. 30 La machine électrique peut être intégrée dans la chaine de transmission dite thermique en aval de l'embrayage dans le sens de la transmission de couple vers les roues du véhicule. La machine électrique peut être intégrée entre l'embrayage et la boite de vitesses. La machine électrique peut être intégrée 3 dans la boite de vitesses. La machine électrique peut être intégrée entre les la boite de vitesses et les roues du véhicule. La machine électrique peut également être disposée en amont de l'embrayage et être solidaire en rotation du moteur thermique. s En variante, la machine peut être intégrée dans une chaine de transmission autre que la chaine de transmission thermique, par exemple dans une roue du véhicule ou monté sur un essieu non connecté à la chaine de transmission thermique. Le couple pulsé d'amplification peut présenter une fréquence comprise entre 10 5 et 13 Hz. Cette fréquence est choisie de manière à retranscrire le sentiment de broutage lié à un sous-régime. Selon une mise en oeuvre de l'invention, le couple pulsé d'amplification dépend d'un rapport de réduction et d'une raideur de la chaîne de la transmission dans laquelle est intégrée la machine électrique. 15 Au sens de la demande, le rapport de réduction s'observe entre la machine électrique et les roues entrainées par ladite machine électrique. Le rapport de réduction dépend de la vitesse de boite enclenchée lorsque la machine électrique est disposée en amont ou dans celle-ci. Le rapport de réduction peut être celui d'un réducteur si la machine électrique est intégrée dans une 20 autre chaine de transmission que la chaine de transmission thermique. Le rapport de réduction peut être égal à 1, la machine est directement, c'est-à-dire sans réducteur, connectée aux roues. Selon un aspect de l'invention, l'étape de détermination du couple pulsé d'amplification peut être réalisée sans asservissement. 25 La chaine de transmission dans laquelle est intégrée la machine électrique peut présenter une fréquence propre supérieure à au moins 3 fois, notamment 5, notamment 10 fois la fréquence du couple pulsé d'amplification. L'amplitude du couple pulsé d'amplification peut alors être comprise entre 15N.m et 25N.m et de préférence égale à 20N.m pour 30 parvenir au couple oscillant aux roues souhaitée. 4 Dans ce cas, l'amplitude du couple pulsé d'amplification est fonction principalement du couple oscillant souhaitée aux roues et du rapport de réduction. Le rapport entre l'amplitude du couple oscillant aux roues et l'amplitude du couple pulsé d'amplitude peut être compris entre 30 et 45, par s exemple 38. On tire ainsi profit de comportement masse-ressort de la chaine de transmission. La chaine de transmission dans laquelle est intégrée la machine électrique peut présenter une fréquence propre sensiblement égale à la fréquence du couple pulsé d'amplification, par exemple entre 0,75 et 1,25 fois la fréquence 10 du couple pulsé d'amplification. L'amplitude du couple pulsé d'amplification peut alors être comprise entre 2,5 N.m et 3,5N.m et de préférence égale à 3N.m parvenir au couple oscillant aux roues souhaitée. Le rapport entre l'amplitude du couple oscillant aux roues et l'amplitude du couple pulsé d'amplitude peut être compris entre 230 et 280, par exemple 15 250. Dans ce cas, l'amplitude du couple pulsé oscillant est fonction du rapport de réduction et d'un gain de la chaine de transmission. Le gain de la chaine de transmission ne peut être négligé devant le rapport de réduction. On tire ici avantageusement profit du fait que la fréquence de la chaine de 20 transmission est égale à la fréquence du couple pulsé d'amplification. Ce comportement de type masse-ressort est lié à la raideur en torsion de la chaîne de transmission, principalement de l'arbre d'entraînement et des cardans. La chaine de transmission peut osciller autour de ses fréquences propres, cela génère des à-coup, aussi appelé Jerk. Le couple fournit par la 25 machine électrique vient exciter les modes/fréquences propres de la transmission. Avec cette méthode, l'énergie nécessaire pour que le conducteur ressente le phénomène est minimisée. La chaîne de transmission génère donc des oscillations de couple combinées à de fortes secousses du véhicule. L'invention simule le 30 phénomène de soubresauts d'un moteur thermique afin d'inciter le conducteur à rétrograder, elle peut le faire en excitant et contrôlant en amplitude ces fréquences d'oscillations de couple. Selon une mise en oeuvre, le couple pulsé d'amplification dépend d'un rapport de réduction et d'une raideur de la chaîne de la traction. Selon une mise en oeuvre, pour déterminer le couple pulsé d'amplification, le procédé comporte: s - une étape de mesure d'une vitesse de rotation de la machine électrique tournante, - une étape d'extraction d'une composante alternative du signal de vitesse, et - une étape d'application d'un gain sur la composante alternative du signal de vitesse. Selon une mise en oeuvre, l'étape d'extraction d'une composante alternative du signal de vitesse est effectuée par application, sur le signal de vitesse, d'un filtre passe-bande ayant une fréquence centrale correspondant à la fréquence des oscillations de couple. La fréquence centrale peut être comprise entre 5 et 13Hz. Selon une mise en oeuvre, le gain dépend d'un coefficient d'amplification. Ce coefficient d'amplification peut être mesuré en vitesse ou en courant. Ce gain peut être lié à l'oscillation. Selon une mise en oeuvre, le coefficient d'amplification est sélectionné de telle façon que la chaîne de traction se comporte comme un système instable. Le coefficient d'amplification peut alors être une constante positive. Selon une mise en oeuvre, le coefficient d'amplification est sélectionné de telle façon que la chaîne de traction se comporte comme un système oscillant. Cela permet de minimiser la consommation d'énergie de la machine électrique. Le couple pulsé d'amplification peut être modulé en amplitude de sorte à obtenir un système oscillant. Il n'y a ainsi pas d'énergie dépensé en plus pour alimenter le moteur électrique. Le coefficient d'amplification peut être une fonction qui dépend de l'amplitude de la composante alternative du signal de vitesse. L'amplitude du couple pulsé d'amplification peut alors être comprise entre 1 N.m et 2N.m et de préférence égale à 2,5N.m parvenir au couple oscillant aux roues souhaitée. 6 Le rapport entre l'amplitude du couple oscillant aux roues et l'amplitude du couple pulsé d'amplitude peut être compris entre 400 et 700, par exemple 500. Selon une mise en oeuvre, le couple pulsé est injecté dans le couple de s consigne en phase. Un rattrapage de phase peut être nécessaire pour combler le retard lié aux différentes opérations pour déterminer le couple pulse d'amplification. Selon une mise en oeuvre, la machine électrique tournante est accouplée à une boîte de vitesses. Selon une autre mise en oeuvre, la machine électrique tournante est accouplée aux roues. La machine est alors dans une chaine de transmission dédiée qui ne comprend pas le moteur thermique. L'invention a également pour objet un module de commande d'une machine électrique tournante caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé tel que 15 précédemment défini. 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. La figure 1 est une représentation schématique d'une chaîne de traction de 20 véhicule automobile mettant en oeuvre le procédé selon l'invention d'émulation de soubresauts par la commande d'une machine électrique; La figure 2 est une représentation schématique des fonctions implémentées dans le module de commande pour le déclenchement de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention de génération de soubresauts; 25 La figure 3 est un diagramme des blocs fonctionnels implémentés dans le module de commande permettant la génération de soubresauts; Les figures 4a, 4b, 4c et 4d sont des représentations graphiques, en fonction du temps, du couple de consigne, du couple aux roues, d'une vitesse de rotation des roues et de la machine électrique obtenues respectivement 30 lorsque la chaine de transmission présente une fréquence propre élevé (4a) 7 propre dans un régime instable, dans un régime stable et dans un régime stable en phase lorsque la fréquence propre de la chaine de transmission est sensiblement également à la fréquence des soubresauts à générer. Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence s d'une figure à l'autre. La figure 1 montre une chaîne de traction 10 de véhicule automobile comportant un moteur thermique 11 accouplé à une boîte de vitesses manuelle 12 par l'intermédiaire d'un embrayage 13. Un arbre de transmission 15 en sortie de la boîte de vitesses 12 est relié mécaniquement aux roues 16 10 par l'intermédiaire d'un différentiel 18 et de cardans 20. Une machine électrique 21 réversible est accouplée à la boîte de vitesses 12. Ce système hybride permet au véhicule d'utiliser plusieurs fonctions associant la machine électrique 21 et le moteur thermique 11 de façon combinée ou indépendante. Ainsi, la machine électrique 21 est apte à 15 fonctionner en mode moteur pour assurer une traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique 11. L'embrayage 13 est ouvert lors d'une phase de roulage électrique du véhicule et fermé lors d'une phase de roulage thermique du véhicule. La machine électrique 21 pourra également assurer un démarrage du moteur thermique 11. Cette machine 21 est 20 également apte à fonctionner en mode générateur pour fournir de l'énergie à la batterie du véhicule, notamment lors d'une phase de freinage récupératif. La machine électrique 21 est avantageusement une machine de type synchrone double triphasée connectée à un réseau électrique ayant une tension de fonctionnement de 48 Volts. La machine électrique 21 pourra 25 présenter une puissance comprise entre 15kW et 25kW et fournir un couple compris notamment entre 55Nm et 80Nm en fonction de sa longueur. On décrit ci-après, en référence avec les figures 2 et 3, les différents modules et blocs fonctionnels permettant la mise en oeuvre du procédé d'émulation de soubresauts lors d'une phase de roulage électrique, c'est-à- 30 dire lorsque l'embrayage 13 est ouvert et que la machine électrique 21 fonctionne en mode moteur pour assurer la traction du véhicule automobile. Les différents modules et blocs fonctionnels pourront prendre la forme 8 d'instructions logicielles stockées dans une mémoire d'un module de commande 22 de la machine électrique tournante 21. Le module M1 est en communication avec un système 23 capable de détecter la transition entre l'état de veille et la somnolence et d'avertir en temps utile le conducteur. Les données relevées par les capteurs du système concernent notamment la vitesse, les accélérations, l'actionnement du clignotant et des pédales, ainsi que les mouvements du volant. Dans le cas où le système 23 détecte une perte d'attention de la part du conducteur, c'est-à-dire qu'il repère des signes caractéristiques de fatigue, le module M1 10 envoie un signal Stim_cond au module M2 qui génère des soubresauts pour stimuler le conducteur et le réveiller le cas échéant. On détaille ci-après, en référence avec la figure 3, le fonctionnement du module M2 permettant de produire un signal de couple générant des soubresauts. Le bloc B1 génère un couple de consigne Tcons correspondant 15 à une volonté d'accélération du conducteur définie notamment par un enfoncement de la pédale d'accélération du véhicule. L'ensemble E de blocs fonctionnels détermine un couple pulsé d'amplification Tamp pour amplifier les oscillations de couple Tosc générées par la chaîne de traction 10. Le bloc B2 combine le couple de consigne Tcons et le couple 20 pulsé d'amplification Tamp précédemment déterminé pour obtenir un couple résultant de consigne modifié Tcons'. Le couple résultant de consigne modifié Tcons' est ensuite appliqué à la machine électrique tournante 21 et donc à la chaîne de traction 10. Afin de déterminer le couple pulsé d'amplification Tamp, la vitesse de 25 rotation de la machine électrique 21 est mesurée à l'aide d'un capteur de vitesse 27 via le bloc B3. On obtient ainsi en sortie du bloc B3 un signal de vitesse Wmel. Le capteur de vitesse 27 est par exemple un capteur à effet Hall. Une composante alternative Wmel_ac du signal de vitesse est ensuite 30 extraite par application d'un filtre passe-bande F_PB via le bloc B4. Ce filtre passe-bande F_PB présente une fréquence centrale f0 correspondant à la fréquence des oscillations de couple Tosc. La fréquence centrale f0 du filtre 9 dépend d'un rapport de vitesse engagé Rx et d'une raideur K de la chaîne de la traction 10. La fréquence centrale f0 pourra par exemple être obtenue au moyen d'une cartographie recevant en entrée le rapport de boîte de vitesses Rx engagé communiqué par le calculateur moteur. Le bloc B5 applique ensuite un gain G sur le signal de vitesse filtré Wmel_ac. Le gain G dépend d'un coefficient d'amplification Fam qui est une constante positive. Le coefficient d'amplification Fam est sélectionné de telle façon que la chaîne de transmission se comporte comme un système instable. En variante, le coefficient d'amplification Fam est sélectionné de telle façon que la chaîne de transmission se comporte comme un système oscillant. Le coefficient d'amplification est modulé en amplitude de sorte à obtenir un système oscillant. Le coefficient d'amplification est une fonction qui dépend de l'amplitude de la composante alternative du signal de vitesse. Cela permet de minimiser la consommation d'énergie de la machine électrique 21. 15 Le couple pulsé d'amplification Tamp est injecté par le bloc B2 en phase par rapport aux oscillations de couple Tosc de la chaîne de transmission thermique 10. Le couple pulsé d'amplification Tamp est injecté par le bloc B2 en phase par rapport aux oscillations de couple Tosc de la chaîne de traction 10. 20 Dans l'exemple de la figure 3, le module M2 est donc une boucle fermée d'asservissement pour déterminer le couple de consigne modifié Tcons'. En variante le couple pulsé Tamp peut aussi être ajouté au couple de consigne Tcons en boucle ouverte. C'est le cas des figures 4a et 4c. La figure 4a est une représentation graphique, en fonction du temps, du 25 couple de consigne Tcons, du couple aux roues Tr, et des vitesses aux roues Wr et de la machine électrique Wmel. Dans l'exemple considéré, la fréquence de la chaine de transmission thermique est largement supérieure à la fréquence propre du couple pulsé d'amplification, par exemple 3 fois supérieure. L'amplitude du signal de la machine électrique est égale à 20N.m 30 pour atteindre le couple aux roues désirée. 10 La figure 4c est la même représentation que la figure 6b à la différence que la fréquence propre de la chaine de transmission 10 est sensiblement égale à la fréquence du couple pulsé d'amplification Tamp. L'amplitude du signal de la machine électrique est égale à 3N.m pour atteindre le couple aux roues s désirée. Concernant les figures 4b et 4d, le couple pulsé d'amplification Tamp est obtenu par le module M2 décrit à la figure 5. A la figure 4b, le coefficient d'amplification est une constante positive. Le système est alors instable. 10 Pour la figure 4d, le coefficient d'amplification Fam est une fonction qui dépend de l'amplitude de la composante alternative du signal de vitesse. L'amplitude du signal de la machine électrique est égale à 1,5N.m pour atteindre le couple aux roues désirée. Dans les modes des figures 4b et 4d, les ondulations de couple aux roues Tr 15 sont amplifiées pour simuler les soubresauts grâce à la mise en oeuvre de l'invention qui intègre le couple pulsé d'amplification Tamp dans le couple de consigne Tcons. On observe que les ondulations de couple aux roues Tr sont amplifiées grâce à la mise en oeuvre de l'invention qui intègre le couple pulsé 20 d'amplification Tamp dans le couple de consigne Tcons. On génère ainsi des soubresauts pour stimuler le conducteur en cas de perte d'attention. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. 25 En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Procédé d'alerte d'un conducteur de véhicule automobile par émulation de soubresauts via la commande d'une machine électrique tournante (21) intégrée dans une chaîne de traction (10) de véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit procédé comporte: - une étape de détection (23) d'une perte d'attention du conducteur, - une étape de détermination d'un couple pulsé d'amplification (Tamp) d'oscillations de couple générées par la chaîne de traction (10), - une étape de combinaison du couple pulsé d'amplification (Tamp) w précédemment déterminé avec un couple de consigne (Tcons) de la machine électrique tournante (21) pour obtenir un couple résultant de consigne modifié (Tcons'), et - une étape d'application du couple résultant de consigne modifié (Tcons') à la machine électrique tournante (21). 15 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couple pulsé d'amplification (Tamp) dépend d'un rapport de réduction et d'une raideur (K) de la chaîne de la traction (10). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour déterminer le couple pulsé d'amplification (Tamp), le procédé comporte: 20 - une étape de mesure d'une vitesse de rotation (Wmel) de la machine électrique tournante (21), - une étape d'extraction d'une composante alternative (Wmel_ac) du signal de vitesse (Wmel), et - une étape d'application d'un gain (G) sur la composante alternative 25 du signal de vitesse (Wmel_ac). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape d'extraction d'une composante alternative (Wmel_ac) du signal de vitesse est effectuée par application, sur le signal de vitesse (Wmel), d'un filtre passe-bande (F_PB) ayant une fréquence centrale (f0) correspondant à la 30 fréquence des oscillations de couple (Tosc). 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le gain 12 (G) dépend d'un coefficient d'amplification (Fam). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le facteur d'amortissement (Fam) est sélectionné de telle façon que la chaîne de traction (10) se comporte comme un système instable. 5 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le facteur d'amortissement (Fam) est sélectionné de telle façon que la chaîne de traction (10) se comporte comme un système oscillant. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le couple pulsé d'amplification (Tamp) est injecté dans le couple de consigne (Tcons) en phase par rapport aux oscillations de couple (Tosc) de la chaîne de traction (10). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la machine électrique tournante (21) est accouplée à une boîte de vitesses (12). 10. Module de commande (22) d'une machine électrique tournante (21) caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.