Brevet FR3091837A1 — publié le 20200724

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE CONTROLE DU DEMARRAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE DANS UN GROUPE MOTOPROPULSEUR HYBRIDE [pool j La présente invention se rapporte à la commande des groupes motopropulseurs hybrides. [0002] Plus précisément, elle a pour objet un procédé d'anticipation du démarrage d'un moteur thermique dans un groupe motopropulseur (GMP) de véhicule hybride comportant au moins un moteur thermique et une machine électrique, lors du passage de sa chaîne de traction d'un d'état courant purement électrique sur un deuxième état cible susceptible de nécessiter le démarrage du moteur thermique pour satisfaire la requête de force à la roue du conducteur. [0003] Certains groupes motopropulseurs hybrides, possédant une boîte à rapports discrets, disposent d'un moteur thermique et d'au moins un moteur électrique permettant de combiner de façon multiple, des rapports de transmission du couple d'origine thermique et des rapports de transmission du couple d'origine électrique. Chaque combinaison opérationnelle d'un « rapport thermique » et d'un « rapport électrique », définit un « état » de la chaîne cinématique du groupe motopropulseur, de type - purement électrique : seule la machine électrique est reliée aux roues, - purement thermique : seul le moteur thermique est relié aux roues, ou - hybride : la machine électrique et le moteur thermique sont reliés aux roues. [0004] Les états purement électriques sont privilégiés pour utiliser l'énergie stockée dans la batterie. Le moteur électrique est alors relié aux roues, tandis que le moteur thermique ne l'est pas, et est coupé (non démarré). Sur un rapport courant électrique établi, il se peut que le conducteur, ou une fonction de conduite (par exemple un régulateur de vitesse), augmente la requête de couple au GMP, au point de le faire basculer sur un état hybride pour bénéficier en plus de la puissance du moteur thermique. Le passage d'un état électrique à un état hybride, requiert le démarrage du moteur thermique. Le temps nécessaire au démarrage du moteur thermique influe directement sur la qualité de passage. Sa réduction est primordiale pour l'agrément de conduite, ainsi que pour la réactivité du véhicule. [0005] Par la publication FR 2 882 698, on connaît un procédé de décollage rapide d'un véhicule hybride à l'arrêt : on fait décoller le véhicule sur la machine électrique à son couple maximum en isolant le moteur thermique de la chaîne thermique pendant le temps nécessaire au démarrage, avant d'introduire le couple du moteur thermique dans la chaîne cinématique. 2 [0006] La publication EP 1 970 240 décrit une autre méthode de démarrage du moteur thermique en mode hybride. Cette méthode utilise, comme la précédente, des em- brayages de coupure pour isoler temporairement le moteur thermique, pendant sa période de démarrage. [0007] La présente invention vise à réduire ou éliminer le temps nécessaire au démarrage du moteur thermique, lors d'un passage d'un état électrique vers un état hybride, en anticipant le démarrage du moteur thermique pour améliorer les performances du véhicule. [0008] Dans ce but, elle prévoit que : - on compare la force maximale que peut produire la branche électrique de la chaîne de traction sur chacun des états électriques cible du GMP, à la force que doit satisfaire chacun de ces états, pour être choisi ou maintenu comme état cible, et - on impose au moteur thermique une requête de démarrage anticipé, si aucun des états électriques cible n'est capable de satisfaire la requête de force du conducteur. [0009] De préférence, on crée deux booléens pour chaque état électrique cible, le premier prenant la valeur un si l'état cible est jugé incapable de satisfaire la demande de couple du conducteur, et le deuxième prenant la valeur un si l'état cible est jugé capable de satisfaire cette demande. [0010] La stratégie développée établit opportunément une requête de démarrage anticipée du moteur thermique, afin de réduire, voire d'annuler l'effet du temps de démarrage du moteur thermique sur la durée de passage d'un état électrique vers un état hybride. [0011] Cette requête est émise en amont de la demande de changement d'état chaîne ci- nématique, sous la responsabilité d'une autre fonction, pour que le moteur thermique soit déjà opérationnel au moment du passage sur l'état hybride. [0012] Elle est principalement élaborée à partir : - du temps nécessaire au démarrage du moteur thermique, - de la puissance maximale délivrable par le moteur électrique, et - du couple maximal délivrable par la machine électrique. [0013] Les principaux avantages de la méthode sont le peu de paramètres de réglage nécessaires, et le gain de mémoire qui en résulte. La mise au point du véhicule est simplifiée. La stratégie proposée est transversale. Elle peut être adaptée sur tout véhicule hybride avec une transmission automatique à rapports discrets et au moins un état de chaîne de traction électrique. [0014] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels [0015] [fig.1] est un logigramme de la stratégie développée, et [0016] [fig.2] décrit la Fonction FI de la figure 1. 3 [0017] La fonction FI permet de déterminer si une requête de démarrage anticipé du moteur thermique doit être activée ou désactivée, en fonction des critères physiques du groupe motopropulscur. Elle émet des requêtes brutes de démarrage anticipé. Ces requêtes permettent d'anticiper le démarrage d'un moteur thermique dans un groupe moto-propulseur (GMP) de véhicule hybride comportant au moins un moteur thermique et une machine électrique, lors du passage de sa chaîne de traction d'un d'état courant purement électrique sur un deuxième état cible susceptible de nécessiter le démarrage du moteur thermique pour satisfaire la requête de force à la roue du conducteur. [0018] Tout d'abord, on calcule une vitesse anticipée correspondant à la vitesse véhicule à laquelle serait démarré le moteur si une requête de démarrage était émise à l'instant. Elle se nomme VEH SPD ANT. La vitesse anticipée du véhicule au démarrage du moteur thermique, est fonction de la vitesse du véhicule, du temps de démarrage du moteur thermique, et de l'accélération longitudinale du véhicule. Elle se calcule de la manière suivante : - VEH SPD ANT = VEH SPD + ENG START DLY* VEH LONG ACCEL. Dans ce calcul, - VEH SPD est la vitesse véhicule courante, - ENG START DLY cst le temps de démarrage du moteur thermique, paramètre calibré, qui peut dépendre de la température d'eau du moteur thermique, et - VEH LONG ACCEL est l'accélération longitudinale courante du véhicule. [0019] On calcule alors une valeur de force maximale à la roue pour chacun des états de la chaîne de traction électrique. La force maximale à la roue est égale au minimum entre la puissance maximale que peut fournir la machine électrique dans sa zone d'iso puissance, sur la vitesse anticipée du véhicule au démarrage du moteur thermique, et le produit du couple maximal que peut fournir la machine électrique du GMP dans sa zone d'iso couple par le rapport global de transmission permettant de transformer le couple maximal de la machine électrique en équivalent de force à la roue. Elle se nomme EV DLS_X_FORC_MAX, et se calcule de la manière suivante : EV DLS_X FORC_MAX = MIN (POW EV MAX/VEH_SPD ANT, TQ_EV MAX*DLS_RAT X),avec - POW EV MAX pour la puissance maximale que peut fournir la machine électrique sur sa zone d'iso puissance (cette donnée peut être paramétrée ou fournie par une fonction tierce), - TQ_EV MAX pour le couple maximal que peut fournir la machine électrique sur sa zone d'iso couple (cette donnée peut être paramétrée ou fournie par une fonction tierce), - VEH SPD ANT pour la vitesse anticipée calculée précédemment, - DLS_RAT X pour le ratio global de transmission permettant de transformer le couple maximal de la machine électrique en équivalent de force à la roue (donnée paramétrée). [0020] Pour chacun des états de la chaîne de traction électrique, la force EV DES X PORC MAX est ensuite comparée à une requête de force FORC DES TGT, qui est la force à la roue que doit satisfaire un état de chaîne cinématique électrique pour être choisi ou maintenu comme état cible courant de la boîte. Cette comparaison permet de définir un ratio pour chacun des états électriques. Ce ratio est nommé RAT EV PERE DES X. Il représente la capacité de l'état visé à satisfaire la requête de force à la roue FORC DES TG7; comparativement à la performance maximale possible EV DES X FORC MAX de l'état concerné, à la vitesse anticipée calculée en amont de la stratégie. [0021] Le ratio RAT EV PERE DES X est calculé comme suit : RAT EV PERE DES X = PORC DES TGT / EV DES X FORC MAX. Le ratio RAT EV PERE DES X est inférieur à 1, si l'état visé est capable de fournir plus de force que ne le requiert la requête de force à la roue, et supérieur à 1 dans le cas contraire. Il est comparé à un premier seuil RAT EV PERE DES SET THD, au-dessus duquel on considère que l'état de la chaîne cinématique électrique concerné ne permettra pas d'assurer la performance recherchée, si bien qu'il risque d'impliquer le choix d'un état cible hybride. [0022] Le ratio RAT EV PERE DES X est également comparé à un deuxième seuil RAT EV PERE_DLS_RST THD, inférieur au premier, en dessous duquel on considère que l'état chaîne cinématique électrique concerné assurera assez de performance, ce qui signifie qu'il sera conservé comme état cible, alors que dans le cas contraire il serait écarté. [0023] A partir de ce ratio, on crée deux booléens pour chaque état électrique cible, LOW EV PERE_DLS_X SET et LOW EV PERE_DLS_X RST : - si RAT EV PERF_DLS_X est supérieur ou égal au premier seuil RAT EV PERE_DLS_SET THD, alors LOW EV PERF_DLS_X SET = 1 - si RAT EV PERF_DLS_X est inférieur au deuxième seuil, RAT EV PERF_DLS_RST THD, alors LOW EV PERF_DLS_X RST = 1 [0024] Dans ces conditions : - le premier booléen, LOW EV PERF_DLS_X SET prend la valeur un si le rapport de la force nécessaire pour satisfaire la requête de force à la roue du conducteur sur la force potentielle maximale sur l'état électrique ciblé, est supérieur au premier seuil, car l'état cible est alors jugé incapable de satisfaire la demande de couple du conducteur, et - le deuxième booléen LOW EV PERE_DLS_X RST prend la valeur un si le rapport de la force nécessaire pour satisfaire la requête de force à la roue du conducteur sur la force potentielle maximale sur l'état électrique ciblé, est inférieur ou égal au deuxième seuil, car l'état cible est alors jugé capable de satisfaire cette demande. [0025] On crée un troisième booléen ICE START AN7' REQ SET qui prend la valeur un si tous les premiers booléens IDW EV PERE DES X SET sont à la valeur un. Dans ces conditions, aucun état de cible électrique n'est capable de satisfaire la requête de force à la roue, de sorte qu'un état hybride va être choisi. Le changement d'état prévu est précédé du démarrage anticipé du moteur thermique. [0026] On crée un quatrième booléen ICE START ANT REQ RST, qui prend la valeur un, si un des booléens LOW EV PERF DLS RST est à la valeur un. Dans ces conditions, au moins un état cible électrique est capable de satisfaire la requête de force à la roue. L'état cible restera électrique. L'anticipation d'un éventuel démarrage du moteur thermique n'est pas nécessaire. [0027] En résumé, - on compare la force maximale que peut produire la branche électrique de la chaîne de traction sur chacun des états électriques cible du GMP, à la force que doit satisfaire chacun d'eux pour être choisi ou maintenu comme état cible, et - on impose au moteur thermique une requête de démarrage anticipé, si aucun des états électriques cible n'est capable de satisfaire la requête de force du conducteur. [0028] La fonction F2 a pour but de consolider les requêtes brutes d'anticipation du démarrage du moteur thermique ICE START AN7' REQ SET et ICE_START ANT REQ_RST. Au cours de cette étape, une requête de démarrage anticipé du moteur thermique, nommée ICE_START ANT REQ, devient effective, si l'ensemble des paramètres suivants sont respectés : - le booléen ICE_START ANT REQ_SET est à un, - aucun mode de fonctionnement véhicule purement électrique du véhicule ou du GMP, n'est requis par le conducteur, et - le moteur thermique n'est ni démarré, ni en cours de démarrage. [0029] Elle devient ineffective si une des conditions suivantes est vraie : - le booléen ICE_START ANT REQ_RST est à 1, - un mode de fonctionnement du véhicule purement électrique interdisant de fait le démarrage du moteur thermique, est requis par le conducteur, - le moteur thermique est démarré. [0030] La requête de démarrage anticipée du moteur thermique ainsi élaborée et appliquée, permet de démarrer le moteur thermique au moment où un état hybride sera choisi pour cible. Le temps nécessaire au démarrage est donc supprimé dans le temps global de réalisation du nouvel état. Cette anticipation améliore de manière significative la réactivité du véhicule aux requêtes du conducteur. 6