Brevet FR3135045A1 — publié le 20231103

Système de commande d’un groupe motopropulseur hybride automobile comprenant un ensemble de moyens de calcul (11,12,13,14,15,17,18,25) et un commutateur (24) configurés pour : déterminer le point de fonctionnement et des consommations globale du groupe motopropulseur, et une consigne de couple brute du moteur thermique, déterminer un gradient d’un facteur d’équivalence en fonction des consommations du groupe motopropulseur, déterminer un gradient d’un couple au niveau du vilebrequin en fonction du couple cible requis à la roue et du rapport de démultiplication, déterminer des valeurs minimale et maximale du gradient de couple moteur thermique en fonction du gradient du facteur d’équivalence, du gradient du couple au niveau du vilebrequin et de tables, déterminer une consigne de couple optimal en fonction de la consigne de couple brute et des valeurs minimale et maximale du gradient de couple moteur thermique. Figure pour l’abrégé : Fig 2 Procédé et système de commande d’un groupe motopropulseur hybride basé sur des gradients de couple L’invention a pour domaine technique la commande des groupes motopropulseurs hybrides. Un véhicule automobile hybride est généralement équipé d’un moteur thermique et d’un ou plusieurs moteurs électriques. Un tel véhicule automobile hybride, comme les autres véhicules automobiles, doit pouvoir respecter la norme liée à la dépollution dans chacun des pays dans lequel le véhicule est commercialisé, et permettre d’avoir un grain de prestation ainsi qu’un gain de consommation de carburant. Les véhicules automobiles hybrides peuvent être munis de différents groupes motopropulseurs. On connait notamment les groupes motopropulseurs dits d’hybridation douce (« mild hybrid » en langue anglaise), dans lesquels le moteur thermique est associé à une machine électrique pouvant fonctionner en tant que moteur ou en tant que générateur. L’arbre moteur primaire est lié au vilebrequin du moteur thermique, par exemple par des moyens élastiques de type courroie. L’arbre moteur primaire est associé à une boite de vitesses de sorte à offrir une pluralité de rapports de transmission possibles entre la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation de l’arbre moteur primaire. La machine électrique est alors couplée au moteur thermique et son rapport d’entraînement avec les roues ne peut pas varier indépendamment de celui du moteur thermique. On connaît aussi des groupes motopropulseurs dans lesquels les rapports de démultiplication sont indépendants pour le moteur et pour la machine électrique. Par exemple le document FR-A1-3022495 divulgue un arrangement avec un moteur thermique et au moins une première machine électrique montée en bout d’arbre. Indépendamment de l’hybridation du groupe motopropulseur du véhicule, il est nécessaire de disposer d’un procédé de commande permettant de gérer la répartition de puissance motrice du véhicule entre les différents organes de traction. En d’autres termes, la requête de couple du conducteur est répartie entre le moteur thermique et la/les machine(s) électrique(s), compte tenu des rapports de transmission respectifs et des contraintes pouvant exister. Ces contraintes sont notamment les suivantes : • Prise en compte de la « volonté conducteur » à travers l’enfoncement de la pédale d’accélérateur • Dépollution • Confort thermique (chauffage de l’habitacle) • Gestion des bruits et chocs NVH (acronyme anglophone pour « Noise vibration and hardness ») Ce procédé de commande comprend une série d’étapes également appelées par la suite « Loi de gestion d’énergie » fonctionnant en deux phases, la première étant la définition du champ d’optimisation en fonction des contraintes citées précédemment et la deuxième étant l’optimisation énergétique liée à la consommation globale du groupe motopropulseur. Le champ d’optimisation consiste à définir des plages de couples possibles pour le moteur thermique et pour la ou les machines électriques. Les exemples suivants illustrent le champ d’optimisation pour différentes contraintes. • Pour des contraintes de dépollution, en cas de fonctionnement à froid nécessitant de chauffer rapidement un catalyseur de dépollution, on peut imposer une fenêtre de couples élevés au moteur thermique permettant d’augmenter les pertes thermiques. • Pour des contraintes de vibration, on peut imposer de limiter les rapports de boite de vitesses et de limiter le couple du moteur thermique à une plage prédéterminée en fonction de la vitesse de rotation. • Pour des contraintes de chauffage de l’habitacle, on peut imposer au moteur thermique un couple minimal à réaliser afin d’obtenir une augmentation rapide de la température du liquide de refroidissement et par suite d’augmenter la température de chauffage de l’habitacle. Ce champ d’optimisation n’étant généralement pas réduit à un unique choix de couples pour chaque source motrice, la loi de gestion d’énergie peut alors définir le point de fonctionnement / la répartition optimale de couple ou de puissance entre les organes de traction pour optimiser la consommation globale du groupe motopropulseur en fonction de l’énergie présente dans la batterie et de la demande de couple à la roue du conducteur. Le champ d’optimisation étant généralement ouvert, suivant le type d’optimisation présent dans la loi de gestion d’énergie, le point de fonctionnement optimal peut évoluer très rapidement en fonction des paramètres physiques et des représentations énergétiques des organes de traction. On prend l’exemple d’un modèle linéaire de consommation d’un moteur thermique de type (Eq.1) Avec : A_ENG et B_ENG : des coefficients dépendants de la vitesse de rotation du moteur thermique et T_ENG : le couple requis en sortie du moteur thermique. On prend également l’exemple d’un modèle polynomial d’ordre deux de consommation d’un moteur électrique de type (Eq.2) Avec : A_ME et B_ME et C_ME : des coefficients dépendants de la vitesse de rotation du moteur électrique et T_ME : le couple requis en sortie du moteur électrique. Il arrive que, dans certains cas d’usage, les vitesses de rotation de la machine électrique et du moteur thermique ne soient pas en phase, (par exemple, à cause des jeux présents dans la boite de vitesses, du volant moteur, ou de l’élasticité de la courroie de liaison entre le vilebrequin du moteur et arbre de sortie de la machine électrique, etc.), et que certains mécanismes physiques entrainent des oscillations de vitesse de rotation, par exemple la gestion de la levée des soupapes à hauteur variable impliquant des oscillations de vitesse de rotation du moteur thermique dans certains points de fonctionnement. Le déphasage des modèles électrique(s) (Eq. 2) et thermique (Eq. 1) implique qu’à un instant donné t, le moteur thermique ait une consommation plus faible que celle de la machine électrique. Ce déphasage induit alors l’émission par l’optimisation de consommation d’une cible de couple du moteur thermique plus grande que celle du moteur électrique. Il s’en suit alors, qu’à un instant ultérieur , du fait du déphasage des modèles électrique et thermique, le moteur électrique présente la consommation la plus faible. L’optimisation de consommation émet alors une cible de couple du moteur thermique moins élevée que celle du moteur électrique. Les situations décrites aux instants t et peuvent se succéder et créer des oscillations de couple. Le déphasage entre les modèles de consommation du moteur thermique et des moteurs électriques a alors tendance à augmenter et à entretenir de manière encore plus dynamique l’oscillation des consignes de couple optimal. Une instabilité du point de fonctionnement apparait ainsi dans certaines situations du fait d’un comportement oscillant auto-entretenu de la loi de gestion. Le problème technique à résoudre est ainsi comment inhiber toute oscillation et instabilité du groupe motopropulseur hybride lié à la détermination du point de fonctionnement optimal par la loi de gestion d’énergie tout en respectant le champs d’optimisation et l’évolution normale de ce point. L’invention a pour objet un procédé de commande d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile, comprenant un moteur thermique et au moins une machine électrique associée à une batterie comprenant les étapes suivantes : on détermine par l’intermédiaire d’une loi de gestion de l’énergie, une consigne de couple brute du moteur thermique en fonction de la consommation globale du groupe motopropulseur, la consommation de moteur thermique et d’au moins une machine électrique, on détermine un facteur d’équivalence ainsi que le gradient du facteur d’équivalence en fonction de l’énergie courante présente dans la batterie et de la cible d’énergie de la batterie, on détermine le couple au niveau du vilebrequin en fonction du couple cible requis à la roue et de la démultiplication obtenus de la loi de gestion de l’énergie et on détermine le gradient du couple au niveau du vilebrequin, on détermine une valeur minimale du gradient de couple moteur thermique et une valeur maximale du gradient de couple moteur thermique par l’intermédiaire de tables paramétrables fonction chacune du gradient du facteur d’équivalence et du gradient de couple cible filtré au niveau du vilebrequin on détermine le couple optimal du moteur thermique en fonction de la consigne de couple brute du moteur thermique en limitant sa dynamique d’évolution en fonction de la valeur minimale du gradient de couple moteur thermique et de la valeur maximale du gradient de couple moteur thermique. Procédé de commande selon la revendication 1, comprenant une étape de filtrage au premier ordre du gradient du couple au niveau du vilebrequin en fonction d’une constante de temps mémorisée. Le procédé peut comprendre les étapes suivantes : on détermine qu’une première valeur logique prend une première valeur si une valeur minimale du couple optimal du moteur thermique prédéfinie est supérieure à la valeur de couple optimal du moteur thermique, si tel n’est pas le cas, la première valeur logique prend une deuxième valeur, on détermine qu’une deuxième valeur logique prend une première valeur si la valeur maximale du couple optimal du moteur thermique prédéfinie est inférieure à la valeur de couple optimal du moteur thermique, si tel n’est pas le cas, la deuxième valeur logique prend une deuxième valeur, on détermine une valeur de sélection en fonction de l’opération logique OU entre la première valeur logique et la deuxième valeur logique, on transmet, à la détermination du couple optimal du moteur thermique, un premier ensemble comprenant la valeur minimale du gradient de couple moteur thermique et la valeur maximale du gradient de couple moteur thermique comme gradient final minimal de couple moteur thermique et gradient final maximal de couple moteur thermique si la valeur de sélection prend la première valeur et un deuxième ensemble de valeurs prédéfinies comprenant une valeur minimale par défaut du gradient de couple moteur thermique et une valeur maximale par défaut du gradient de couple moteur thermique si la valeur de sélection prend la deuxième valeur. La valeur minimale par défaut du gradient de couple moteur thermique peut prendre une valeur plus faible que la valeur minimale du gradient de couple moteur thermique et la valeur maximale par défaut du gradient de couple moteur thermique peut prendre une valeur plus élevée que la valeur maximale du gradient de couple moteur thermique. L’invention a également pour objet un système de commande d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile, comprenant un premier moyen de calcul configuré pour exécuter une loi de gestion de l’énergie de sorte à déterminer une consigne de couple brute du moteur thermique, le système de commande comprenant : un deuxième moyen de calcul et un troisième moyen de calcul configurés pour déterminer un gradient d’un facteur d’équivalence de l’énergie courante présente dans la batterie et de la cible d’énergie de la batterie, un quatrième moyen de calcul et un cinquième moyen de calcul configurés pour déterminer un gradient de couple au niveau du vilebrequin en fonction du couple cible requis à la roue et du rapport de démultiplication, un sixième moyen de calcul et un septième moyen de calcul configurés pour déterminer respectivement une valeur maximale et un valeur minimale du gradient de couple moteur thermique en fonction du gradient du facteur d’équivalence, du gradient du couple au niveau du vilebrequin et d’une table mémorisée dans les moyens de calcul respectifs, et un huitième moyen de calcul configuré pour déterminer une consigne de couple optimal en fonction de la consigne de couple brute et des valeurs minimale et maximale du gradient de couple moteur thermique de sorte que sa dynamique soit modifiée. Le système peut comprendre un moyen de filtrage configuré pour réalise le filtrage au premier ordre du gradient du couple au niveau du vilebrequin transmis au sixième moyen de calcul et au septième moyen de calcul en fonction d’une constante de temps mémorisée. Le système peut comprendre une première mémoire comprenant une valeur minimale par défaut du gradient de couple moteur thermique et une valeur maximale par défaut du gradient de couple moteur thermique, une deuxième mémoire comprenant une valeur minimale du couple optimal du moteur thermique et une valeur maximale du couple optimal du moteur thermique, un premier moyen de comparaison configuré pour émettre une première valeur si la valeur courante du couple optimal du moteur thermique est supérieure à la valeur minimale du couple optimal du moteur thermique, et pour émettre une deuxième valeur si tel n’est pas le cas, un deuxième moyen de comparaison configuré pour émettre une première valeur si la valeur courante du couple optimal du moteur thermique est inférieure à la valeur maximale du couple optimal du moteur thermique et pour émettre une deuxième valeur si tel n’est pas le cas, un opérateur booléen configuré pour appliquer une table de vérité OU aux valeurs reçues du premier moyen de comparaison et du deuxième moyen de comparaison, le commutateur étant configuré pour transmettre au huitième moyen de calcul la valeur minimale du gradient de couple moteur thermique et la valeur maximale du gradient de couple moteur thermique si une deuxième valeur est reçue de l’opérateur booléen et pour transmettre la valeur minimale par défaut du gradient de couple moteur thermique et la valeur maximale par défaut du gradient de couple moteur thermique si une première valeur est reçue de l’opérateur booléen. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la illustre les principales étapes d’un procédé de commande selon l’invention, et - la illustre les principaux éléments d’un système de commande selon l’invention. Procédé de commande d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile, comprenant un moteur thermique et au moins une machine électrique associée à une batterie comprenant les étapes suivantes : on détermine par l’intermédiaire d’une loi de gestion de l’énergie, une consigne de couple brute optimale du moteur thermique en fonction de la consommation globale du groupe motopropulseur, la consommation de moteur thermique et d’au moins une machine électrique, on détermine un facteur d’équivalence ainsi que le gradient du facteur d’équivalence en fonction de l’énergie courante présente dans la batterie et de la cible d’énergie de la batterie, on détermine le couple au niveau du vilebrequin en fonction du couple cible requis à la roue et de la démultiplication obtenus de la loi de gestion de l’énergie et on détermine le gradient du couple au niveau du vilebrequin, on détermine une valeur minimale du gradient de couple moteur thermique et une valeur maximale du gradient de couple moteur thermique par l’intermédiaire de tables paramétrables fonction chacune du gradient du facteur d’équivalence et du gradient de couple cible filtré au niveau du vilebrequin on détermine le couple optimal du moteur thermique en fonction de la consigne de couple brute du moteur thermique en limitant sa dynamique d’évolution en fonction de la valeur minimale du gradient de couple moteur thermique et de la valeur maximale du gradient de couple moteur thermique. Procédé de commande selon la revendication 1, comprenant une étape de filtrage au premier ordre du gradient du couple au niveau du vilebrequin en fonction d’une constante de temps mémorisée. Procédé de commande selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, comprenant les étapes suivantes : on détermine qu’une première valeur logique prend une première valeur si une valeur minimale du couple optimal du moteur thermique prédéfinie est supérieure à la valeur de couple optimal du moteur thermique, si tel n’est pas le cas, la première valeur logique prend une deuxième valeur, on détermine une deuxième valeur logique prend une première valeur si la valeur maximale du couple optimal du moteur thermique prédéfinie est inférieure à la valeur de couple optimal du moteur thermique, si tel n’est pas le cas, la deuxième valeur logique prend une deuxième valeur, on détermine une valeur de sélection en fonction de l’opération logique OU entre la première valeur logique et la deuxième valeur logique, on transmet, à la détermination du couple optimal du moteur thermique, un premier ensemble comprenant la valeur minimale du gradient de couple moteur thermique et la valeur maximale du gradient de couple moteur thermique comme gradient final minimal de couple moteur thermique et gradient final maximal de couple moteur thermique si la valeur de sélection prend la deuxième valeur et un deuxième ensemble de valeurs prédéfinies comprenant une valeur minimale par défaut du gradient de couple moteur thermique et une valeur maximale par défaut du gradient de couple moteur thermique si la valeur de sélection prend la première valeur. Procédé de commande selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans la valeur minimale par défaut du gradient de couple moteur thermique présente une valeur plus faible que la valeur minimale du gradient de couple moteur thermique et la valeur maximale par défaut du gradient de couple moteur thermique présente une valeur plus élevée que la valeur maximale du gradient de couple moteur thermique. Système de commande d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile, comprenant un premier moyen de calcul (11) configuré pour exécuter une loi de gestion de l’énergie de sorte à déterminer une consigne de couple brute du moteur thermique, le système de commande étant caractérisé par le fait qu’il comprend : un deuxième moyen de calcul (12) et un troisième moyen de calcul (13) configurés pour déterminer un gradient d’un facteur d’équivalence en fonction des consommations du groupe motopropulseur, un quatrième moyen de calcul (14) un cinquième moyen de calcul (15) configurés pour déterminer un gradient de couple au niveau du vilebrequin en fonction du couple cible requis à la roue et du rapport de démultiplication, un sixième moyen de calcul (17) et un septième moyen de calcul (18) configurés pour déterminer respectivement une valeur maximale et une valeur minimale du gradient de couple moteur thermique en fonction du gradient du facteur d’équivalence, du gradient du couple au niveau du vilebrequin et d’une table mémorisée dans les moyens de calcul respectifs, et un huitième moyen de calcul (25) configuré pour déterminer une consigne de couple optimal en fonction de la consigne de couple brute et des valeurs minimale et maximale du gradient de couple moteur thermique de sorte que sa dynamique soit modifiée. Système de commande selon la revendication 5, comprenant un moyen de filtrage (16) configuré pour réalise le filtrage au premier ordre du gradient du couple au niveau du vilebrequin transmis au sixième moyen de calcul (17) et au septième moyen de calcul (18) en fonction d’une constante de temps mémorisée. Système de commande selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, comprenant une première mémoire (19) comprenant une valeur minimale par défaut du gradient de couple moteur thermique et une valeur maximale par défaut du gradient de couple moteur thermique, une deuxième mémoire (20) comprend une valeur minimale du couple optimal du moteur thermique et une valeur maximale du couple optimal du moteur thermique, un premier moyen de comparaison (21) configuré pour émettre une première valeur si la valeur courante du couple optimal du moteur thermique est supérieure à la valeur minimale du couple optimal du moteur thermique, et pour émettre une deuxième valeur si tel n’est pas le cas, un deuxième moyen de comparaison (22) configuré pour émettre une première valeur si la valeur courante du couple optimal du moteur thermique est inférieure à la valeur maximale du couple optimal du moteur thermique et pour émettre une deuxième valeur si tel n’est pas le cas, un opérateur booléen (23) configuré pour appliquer une table de vérité OU aux valeurs reçues du premier moyen de comparaison (20) et du deuxième moyen de comparaison (21), le commutateur (24) étant configuré pour transmettre au huitième moyen de calcul (24) la valeur minimale du gradient de couple moteur thermique et la valeur maximale du gradient de couple moteur thermique si une deuxième valeur est reçue de l’opérateur booléen (22) et pour transmettre la valeur minimale par défaut du gradient de couple moteur thermique et la valeur maximale par défaut du gradient de couple moteur thermique si une première valeur est reçue de l’opérateur booléen (22).