Brevet FR3103869A1 — publié le 20210604

L’invention a trait à un procédé de contrôle de passage d’un premier rapport à un deuxième rapport sur un groupe motopropulseur comprenant un moteur, une machine électrique et une boîte de vitesses avec un arbre primaire, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : (a) détection d’un besoin de changement du premier rapport au deuxième rapport ; (b) fermeture d’un embrayage ou d’un frein de manière à engager le deuxième rapport ; (c) contrôle de la vitesse de rotation de l’arbre primaire, en vue de se rapprocher d’une vitesse (28) correspondant au deuxième rapport, en émettant une consigne de couple à l’arbre primaire (30, 30.1) ; (d) verrouillage de l’embrayage ou du frein ; où à l’étape (c), la consigne de couple à l’arbre primaire (30, 30.1) est répartie au moteur (16, 16.1) et à la machine électrique (32, 32.2). Figure 5 contrôle DE COUPLE LORS DE PASSAGE DE RAPPORT SUR UNE BOÎTE DE VITESSE ÉLECTRIFIÉE L’invention a trait au domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement au domaine des transmissions de véhicules automobiles. Les boîtes de vitesses à double-embrayage sont de plus en plus utilisées car elles présentent l’avantage de pouvoir changer de rapport sans interruption du couple moteur, comme une boîte de vitesses automatique classique à convertisseur de couple, tout en présentant un rendement équivalent à celui d’une boîte de vitesses manuelle, c’est-à-dire sans convertisseur de couple. Une telle boîte de vitesses comprend classiquement deux arbres primaires en prise directe avec des deux embrayages respectivement, et un arbre secondaire. Les passages de rapport s’opèrent en engageant le rapport désiré sur l’arbre primaire inactif, c’est-à-dire dont l’embrayage est ouvert, et de progressivement ouvrir l’embrayage actif et simultanément fermer l’embrayage inactif. Cette action a pour effet de mettre progressivement l’arbre primaire initialement inactif (mais en rotation) en prise avec le moteur et simultanément de désaccoupler l’arbre primaire initialement actif, c’est-à-dire initialement transmettant la puissance du moteur sur le rapport de transmission à changer. Un glissement a lieu dans chacun des deux embrayages lors des changements de rapport afin de synchroniser le moteur avec l’arbre primaire du nouveau rapport engagé. Cependant, ces glissements peuvent provoquer des à-coups, en particulier lors du verrouillage de l’embrayage associé au nouveau rapport engagé si la vitesse de rotation du moteur n’est pas encore totalement synchronisée avec celle de l’arbre primaire dudit rapport. Il est également récemment connu de prévoir une machine électrique dans une boîte de vitesses automatique, en prise avec l’arbre primaire. L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de réduire les à-coups lors de changements de rapport dans une boîte de vitesse où les changements de rapport s’opèrent sans interruption du couple moteur. L’invention a pour objet un procédé de contrôle de passage d’un premier rapport à un deuxième rapport sur un groupe motopropulseur comprenant, successivement suivant une ligne de transmission de puissance mécanique, un moteur, une machine électrique et une boîte de vitesses avec un arbre primaire couplé à la machine électrique de traction et au moteur, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : (a) détection d’un besoin de changement du premier rapport au deuxième rapport ; (b) fermeture d’un embrayage ou d’un frein de manière à engager le deuxième rapport ; (c) contrôle de la vitesse de rotation de l’arbre primaire, en vue de se rapprocher d’une vitesse correspondant au deuxième rapport, en émettant une consigne de couple à l’arbre primaire ; (d) verrouillage de l’embrayage ou du frein ; remarquable en ce qu’à l’étape (c), la consigne de couple à l’arbre primaire est répartie au moteur et à la machine électrique. La machine électrique est avantageusement une machine électrique de traction. Le moteur est avantageusement un moteur à combustion. Selon un mode avantageux de l’invention, la répartition de la consigne de couple à l’arbre primaire est fonction des inerties en rotation du moteur et de la machine électrique. Selon un mode avantageux de l’invention, la répartition au moteur de la consigne de couple à l’arbre primaire est d’autant plus grande que l’inertie en rotation dudit moteur est grande, et la répartition à la machine électrique de la consigne de couple à l’arbre primaire est d’autant plus grande que l’inertie en rotation de ladite machine électrique est grande. Selon un mode avantageux de l’invention, la répartition de la consigne de couple à l’arbre primaire est proportionnelle aux inerties en rotation du moteur et de la machine électrique. Selon un mode avantageux de l’invention, le groupe motopropulseur comprend un embrayage à friction couplant le moteur à l’arbre primaire, ledit embrayage à friction comprenant un moyeu amortisseur. Selon un mode avantageux de l’invention, à l’étape (c) la consigne de couple à l’arbre primaire correspond à une diminution dudit couple de manière à réduire la vitesse de rotation de l’arbre primaire lorsque le deuxième rapport est supérieur au premier rapport. Selon un mode avantageux de l’invention, lorsque le deuxième rapport est supérieur au premier rapport, la répartition à la machine électrique de la consigne de couple à l’arbre primaire correspond un couple de freinage et la répartition au moteur de ladite consigne de couple est une diminution de couple moteur, de manière à réduire la vitesse de rotation de l’arbre primaire. Selon un mode avantageux de l’invention, lorsque le deuxième rapport est inférieur au premier rapport, la répartition à la machine électrique de la consigne de couple à l’arbre primaire correspond un couple moteur et la répartition au moteur de ladite consigne de couple est une augmentation de couple moteur, de manière à augmenter la vitesse de rotation de l’arbre primaire. Selon un mode avantageux de l’invention, l’étape (b) comprend une ouverture simultanée d’un autre embrayage ou frein apte à désengager le premier rapport, lesdits embrayage(s) et/ou frein(s) en fermeture et ouverture simultanées étant des embrayage(s) et/ou frein(s) de changement de rapport internes à la boîte de vitesses. Alternativement, ces deux embrayages peuvent former un double-embrayage reliant cinématiquement le moteur à l’arbre primaire et un deuxième arbre primaire. L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant : un groupe motopropulseur comprenant, successivement suivant une ligne de transmission de puissance mécanique, un moteur, une machine électrique et une boîte de vitesses avec un arbre primaire couplé à la machine électrique et au moteur ; et une unité de contrôle de passage de rapports de la boîte de vitesses ; remarquable en ce que l’unité de contrôle est configurée pour exécuter le procédé de l’invention. Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent de supprimer la production d’oscillations dans les vitesses de rotation du moteur et de la machine électrique et, partant, la production d’à-coups lors des changements de rapport. est une représentation schématique de l’architecture d’un groupe motopropulseur auquel le procédé selon l’invention est appliqué; est une vue en perspective de l’embrayage du groupe motopropulseur de la figure 1, montrant le moyeu amortisseur ; est une représentation graphique de différents paramètres lors d’un changement de rapport sur le groupe motopropulseur de la figure 1 ; est une représentation schématique des inerties en rotation du moteur et de la machine électrique du groupe motopropulseur de la figure 1, de part et d’autre de l’embrayage ; est une représentation graphique de différents paramètres lors d’un changement de rapport suivant l’invention. Description détaillée La figure 1 est une représentation schématique de l’architecture d’un groupe motopropulseur en relation duquel l’invention va être décrite. Le groupe motopropulseur 2 comprend un moteur à combustion 4, un embrayage 6 couplé audit moteur à combustion 2 et une boîte de vitesse 8 couplée audit embrayage 6. Plus particulièrement, l’embrayage comprend un système à friction 6.1 et un moyeu amortisseur 6.2. Le système à friction 6.1 comprend un volant d’inertie couplé au moteur à combustion et au moins un disque à friction configuré pour être pressé contre ledit volant en vue d’être entrainé en rotation par le volant en question. Le moyeu amortisseur 6.2 est couplé en rotation avec l’au moins un disque à friction au moyen de ressorts autorisant une rotation relative sur un secteur donné. La boîte de vitesse 8 comprend au moins un arbre primaire 8.1 et une série de roues dentées 8.2 permettant de réaliser plusieurs rapports de transmission entre l’arbre primaire et un arbre secondaire 8.3. La boîte de vitesses comprend également une machine électrique 10, à savoir un moteur électrique pouvant également travailler en génératrice. Il s’agit en l’occurrence d’une machine électrique de traction reliée électriquement à des batteries d’accumulateurs d’énergie électrique. La machine électrique 10 est couplée à l’arbre primaire 8.1 de la boîte de vitesses. Ce couplage peut être direct en ce que le rotor de la machine électrique peut être couplé directement à l’arbre primaire 8.1. L’arbre secondaire 8.3 de la boîte de vitesses 8 est couplé, via un différentiel non représenté, aux roues d’au moins un essieu du véhicule. L’ensemble embrayage 6 - boîte de vitesses 8 est avantageusement une boîte de vitesses automatique avec des embrayages et/ou freins internes assurant les changements de rapport. Alternativement, l’embrayage à friction 6 est alors avantageusement un double-embrayage. La figure 2 est une représentation en perspective de l’embrayage 6. On peut observer le disque de friction 6.1.1 du système à friction de l’embrayage et le moyeu d’amortissement 6.2 du même embrayage, en prise directe avec l’arbre primaire 8.1 correspondant de la boîte de vitesses. Le disque de friction 6.1.1 comprend un disque central superposé à un disque central du moyeu amortisseur 6.2, ces deux disques superposés étant couplés en rotation via des ressorts de compression 6.3 répartis autour de l’arbre primaire 8.1 suivant des tangentes à un cercle centré sur ledit arbre. Ces ressorts 6.3 autorisent une rotation relative d’un angle α dépendant du couple transmis et limité à une valeur maximale typiquement comprise entre 10° et 30°. La figure 3 représente de manière graphique une évolution temporelle de différents paramètres de contrôle du groupe motopropulseur de la figure 1 lors d’un changement de rapport de transmission, à savoir le passage d’un premier rapport de transmission à un deuxième rapport de transmission, en l’occurrence supérieur au premier rapport de transmission. L’axe des abscisses, à savoir l’axe horizontal, représente le temps t et l’axe des ordonnées, à savoir l’axe vertical, représente le couple C (exprimé par exemple en N.m) et la vitesse de rotation N (exprimée par exemple en tours par minute). On peut observer que le couple de consigne provenant de la demande du conducteur 14 et le couple de consigne du moteur 16 sont constants et égaux durant l’opération de changement de rapport. Le couple transmis par l’embrayage ou frein entrant 18, c’est-à-dire l’embrayage ou frein associé au deuxième rapport de transmission à engager, augmente en partant de zéro alors que le couple transmis par l’embrayage ou frein sortant 20, c’est-à-dire l’embrayage ou frein associé au premier rapport de transmission à désengager, diminue pour atteindre zéro. En d’autres termes, ces deux couples se croisent, comme cela est typique lors d’un changement de rapport de transmission dans une boîte de vitesses automatique ou encore une boîte de vitesses robotisée à double-embrayage. La vitesse de rotation du moteur 22 et la vitesse de rotation de la machine électrique 24 suivent initialement une évolution linéaire suivant une droite 26 associée au premier rapport de transmission pour ensuite diminuer et rejoindre une valeur plus basse suivant une droite 28 associée au deuxième rapport de transmission. A cet effet, il est souhaitable de diminuer le couple de consigne à l’arbre primaire 30. Cette diminution est illustrée par l’écart de couple 30.1. Le couple de consigne de la machine électrique 32, jusqu’alors de zéro, peut prendre une valeur négative suivant un écart 32.1 correspondant à l’écart 30.1, correspondant à un couple résistant qui va diminuer la vitesse de rotation du moteur. Une telle mesure est avantageuse en ce que le couple de la machine électrique est contrôlable de manière plus précise que le moteur à combustion. Une fois que la vitesse de rotation du moteur a atteint la valeur cible sur la droite 28 associée au deuxième rapport de transmission en voie d’engagement, l’embrayage ou frein entrant peut alors être verrouillé, ce verrouillage étant représenté par une augmentation du couple transmis par l’embrayage ou frein entrant 18. Cependant, l’application du couple résistant à la machine électrique va provoquer des oscillations visibles sur les courbes de vitesse de rotation du moteur 22 et de la machine électrique 24. Ces oscillations sont susceptibles de générer des à-coups. Or de tels à-coups sont indésirables. Les oscillations décrites ci-avant sont d’autant plus présentes que l’embrayage ou frein entrant présente un moyeu amortisseur tel que décrit à la figure 2. En effet, l’application d’un couple résistant par la machine électrique va avoir pour effet de provoquer un déphasage entre le moyeu amortisseur 6.2 et le disque de friction 6.1.1 par compression des ressorts 6.3 (figure 2), ce déphasage pouvant être cyclique et favoriser le phénomène d’oscillation des vitesses de rotation du moteur et la machine électrique. La figure 4 illustre de manière schématique le phénomène de déphasage cyclique entre, d’une part, le moteur, y compris son volant d’inertie, et le disque d’embrayage à friction 6.1.1, et, d’autre part, le moyeu amortisseur 6.2 et la machine électrique 10. Ces oscillations peuvent être réduites fortement, voire annulées, en répartissant le couple de consigne à l’arbre primaire 30 sur le couple de consigne du moteur à combustion et sur le couple de consigne de la machine électrique. Cette répartition du couple de consigne à l’arbre primaire 30 est avantageusement au prorata des inerties en rotation, d’une part, du moteur et, d’autre part, la machine électrique. La figure 5 correspond à la figure 3, toutefois à cette différence près qu’une répartition du couple de consigne à l’arbre primaire y est appliquée. Le couple de consigne provenant de la demande du conducteur 14, les couples transmis par les embrayages ou freins entrant 18 et sortant 20, et le couple de consigne à l’arbre primaire 30 sont identiques à ceux de la figure 3. Contrairement à la figure 3, le couple de consigne du moteur 16 n’est pas constant, il présente, durant la période où le couple de consigne à l’arbre primaire présente une diminution, également une diminution formant un écart 16.1. Aussi le couple de consigne de la machine électrique 32 présente un écart 32.2 plus faible que l’écart 32.1 à la figure 3, car l’écart 30.1 du couple de consigne à l’arbre primaire 30 est maintenant obtenu également en partie par l’écart 16.1 au couple de consigne du moteur. En d’autres termes, l’écart 30.1 du couple de consigne à l’arbre primaire 30 nécessaire pour faire passer la vitesse de rotation du moteur 22 du niveau 26 au niveau 28 est réalisé par une diminution du couple de consigne au moteur 16, suivant l’écart 16.1, en plus du couple de consigne à la machine électrique, suivant l’écart 32.2 formant un couple résistant. On observe à la figure 5 que les vitesses de rotation du moteur 22 et de la machine électrique ne subissent plus d’oscillations lors du changement de vitesse. Les à-coups sont ainsi éliminés. Il est avantageux que la répartition du couple de consigne à l’arbre primaire soit proportionnelle aux inerties en rotation du moteur et de la machine électrique, car cela permet à chacun du moteur et de la machine électrique travaillant suivant ces consignes de travailler spécifiquement pour soi-même, à savoir que le couple entre le moyeu amortisseur 6.2 et le disque de friction 6.1 (figure 3) est en principe nul, ce qui évite des sollicitations des ressorts 6.3 (figure 2) et partant des déphasages. Plus précisément, l’écart 16.1 de la consigne de couple au moteur 16 est égale à l’écart 30.1 du couple de consigne à l’arbre primaire 30 multiplié par un facteur égal à l’inertie en rotation du moteur divisée par la sommes des inerties en rotation du moteur et de la machine électrique. L’écart 32.2 de la consigne de couple à la machine électrique est alors égal à l’écart 30.1 du couple de consigne à l’arbre primaire 30 multiplié par un facteur égal à l’inertie en rotation de la machine électrique divisée par la somme des inerties en rotation du moteur et de la machine électrique. L’invention vient d’être décrite en application à une boîte de vitesses automatique avec une machine électrique sur l’arbre primaire et des embrayages et/ou freins internes permettant de réaliser les différents rapports, ladite boîte étant couplée au moteur par un embrayage à friction classique. L’invention est cependant également applicable à une boîte de vitesses à double embrayage. Elle est également applicable à d’autres configurations de boîte de vitesses, dès lors que le changement de rapport se fait sans interruption du couple moteur et qu’un embrayage est en phase de fermeture avec glissement durant le changement de rapport. Procédé de contrôle de passage d’un premier rapport à un deuxième rapport sur un groupe motopropulseur (2) comprenant, successivement suivant une ligne de transmission de puissance mécanique, un moteur (4), une machine électrique (10) et une boîte de vitesses (8) avec un arbre primaire (8.1) couplé à la machine électrique (10) et au moteur (4), ledit procédé comprenant les étapes suivantes : (a) détection d’un besoin de changement du premier rapport au deuxième rapport ; (b) fermeture d’un embrayage ou d’un frein de manière à engager le deuxième rapport; (c) contrôle de la vitesse de rotation de l’arbre primaire (8.1), en vue de se rapprocher d’une vitesse (28) correspondant au deuxième rapport, en émettant une consigne de couple à l’arbre primaire (30, 30.1) ; (d) verrouillage de l’embrayage ou frein ; caractérisé en ce qu’à l’étape (c), la consigne de couple à l’arbre primaire (30, 30.1) est répartie au moteur (16, 16.1) et à la machine électrique (32, 32.2). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la répartition de la consigne de couple à l’arbre primaire (30, 30.1) est fonction des inerties en rotation du moteur (4) et de la machine électrique (10). Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la répartition au moteur (16, 16.1) de la consigne de couple à l’arbre primaire (30 ; 30.1) est d’autant plus grande que l’inertie en rotation dudit moteur est grande, et la répartition à la machine électrique (32, 32.2) de la consigne de couple à l’arbre primaire (30 ; 30.1) est d’autant plus grande que l’inertie en rotation de ladite machine électrique est grande. Procédé selon l’une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la répartition de la consigne de couple à l’arbre primaire (30, 30.1) est proportionnelle aux inerties en rotation du moteur (4) et de la machine électrique (10). Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le groupe motopropulseur (2) comprend un embrayage à friction (6) couplant le moteur (4) à l’arbre primaire (8.1), ledit embrayage à friction (6) comprenant un moyeu amortisseur (6.2). Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’à l’étape (c) la consigne de couple à l’arbre primaire (30, 30.1) correspond à une diminution dudit couple de manière à réduire la vitesse de rotation de l’arbre primaire (8.1) lorsque le deuxième rapport est supérieur au premier rapport. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, lorsque le deuxième rapport est supérieur au premier rapport, la répartition à la machine électrique (32, 32.2) de la consigne de couple à l’arbre primaire (30, 30.1) correspond un couple de freinage et la répartition au moteur (16, 16.1) de ladite consigne de couple (30, 30.1) est une diminution de couple moteur, de manière à réduire la vitesse de rotation de l’arbre primaire (8.1). Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, lorsque le deuxième rapport est inférieur au premier rapport, la répartition à la machine électrique de la consigne de couple transmis à l’arbre correspond un couple moteur et la répartition au moteur de ladite consigne de couple est une augmentation de couple moteur, de manière à augmenter la vitesse de rotation de l’arbre primaire (8.1). Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’étape (b) comprend une ouverture simultanée d’un autre embrayage ou frein apte à désengager le premier rapport, lesdits embrayage(s) et/ou frein(s) en fermeture et ouverture simultanées étant des embrayage(s) et/ou frein(s) de changement de rapport internes à la boîte de vitesses. Véhicule automobile comprenant : - un groupe motopropulseur (2) comprenant, successivement suivant une ligne de transmission de puissance mécanique, un moteur (4), une machine électrique (10) et une boîte de vitesses (8) avec un arbre primaire (8.1) couplé à la machine électrique (10) et au moteur (4) ; et - une unité de contrôle de passage de rapports de la boîte de vitesses ; caractérisé en ce que l’unité de contrôle est configurée pour exécuter le procédé de l’une des revendications 1 à 9.