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EP3350049A1 - Procédé et dispositif de commande du couple électrique d'un véhicule automobile hybride - Google Patents

Procédé et dispositif de commande du couple électrique d'un véhicule automobile hybride

Info

Publication number
EP3350049A1
EP3350049A1 EP16775778.0A EP16775778A EP3350049A1 EP 3350049 A1 EP3350049 A1 EP 3350049A1 EP 16775778 A EP16775778 A EP 16775778A EP 3350049 A1 EP3350049 A1 EP 3350049A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
electric
battery
recoverable
electric power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP16775778.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Karima NAIR
Frédéric Roudeau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP3350049A1 publication Critical patent/EP3350049A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for controlling a hybrid powertrain for a motor vehicle comprising a heat engine and at least one electric motor powered by a battery, for transmitting to the wheels a torque requested according to a distribution between an electric torque. transmitted to the wheels by the electric motor and a thermal torque transmitted to the wheels by the engine.
  • Hybrid powertrain control systems are designed to manage the operation and timing of different engines depending on driving conditions, to limit fuel consumption and minimize particulate pollutant emissions.
  • the principle used to choose the best operating point is to minimize the sum of the thermal consumption and the electrical consumption by weighting the energy of electrical origin by an equivalence factor.
  • This factor weights the electrical energy with thermal energy, that is to say it gives the amount of fuel needed to recharge a certain amount of electrical energy stored in the battery or, with a reverse reasoning , the amount of fuel that can be saved by using a certain amount of energy from the battery.
  • the equivalence factor represents the cost of the electrical energy stored in the battery. For the energy management strategy to be optimal on a route, it is necessary that this equivalence factor is unique and constant for given driving conditions. It depends on several parameters such as the duration, the Telec length of the route, the altitude profile encountered, the mode of driving, the environmental conditions (city, peri-urban area, highway ...), etc.
  • the patent document FR 2 988 674 discloses a system and a method for controlling the hybrid powertrain in a motor vehicle providing optimized control of the energy equivalence factor, according to the instantaneous state of energy of the battery and a target of energy and the driving conditions of the vehicle.
  • This energy management law taking into account the torque demanded by the driver and the equivalence factor thus determined, therefore makes it possible to provide for each ratio the electric torque to be applied to the electric motor to satisfy the criterion of minimization of the energy consumption.
  • this method of energy optimization is incapable of taking into account disturbances likely to influence the management of thermal and electrical energy flows, such as, in particular, the electrical power consumption of the on-board vehicle network, linked to the consumption of the DC-DC converter connected to the traction battery of the vehicle, in particular in correlation with the type of running of the vehicle.
  • the energy management law could be made to provide boost phases, where the electric motor powered by the battery assists the engine to provide energy to the wheel, while the onboard network consumes a lot during the same time, so that the battery would discharge much too fast.
  • the kinetic energy recovered during deceleration can be used to boost, but we could end up having to regenerate just after, because the onboard network takes too much energy.
  • the law of energy management of the vehicle controls a boost phase and just after it controls a regeneration phase, because it does not know that it is on a type of high-traffic network running board, we will activate the motricity wrongly. Indeed, we do not take into account the performance of the kinematic chain that we undergo by 2 times, first by spending energy boost, then recovering it in deceleration.
  • a method of controlling a hybrid powertrain of a motor vehicle comprising a heat engine and at least one electric motor powered by a battery, for transmitting to the wheels of the vehicle a torque requested according to a distribution between a electric torque transmitted by the electric motor and a thermal torque transmitted by the heat engine, said battery further supplying an onboard network of the vehicle via a converter, wherein the electric motor is able to operate as a generator during a regeneration phase during which part of the kinetic energy of the vehicle during the taxiing phase is recovered and converted into recoverable electric power in order to recharge the battery, said method being characterized in that it comprises steps of:
  • the step of estimating the electrical power consumed by the on-board vehicle network comprises a step of determining the power consumed by the averaged converter over a time window of predetermined duration.
  • the step of estimating the recoverable electric power as a function of the type of rolling of the vehicle comprises a step of analysis of the rolling as a function of at least the speed of the vehicle and the requested torque, so as to identify a type of taxiing among at least one traffic in traffic jams, a taxi in urban environment, a road taxi and a highway taxi.
  • the recoverable electric power is determined on the basis of a correspondence table assigning values of recoverable electric power as a function of the type of rolling identified.
  • the step of controlling the electric torque transmitted to the wheels is further performed according to the state of charge of the battery.
  • the method comprises a step of comparing the state of charge of the battery with a predetermined state of charge threshold, the electric torque transmitted to the wheels being non-zero when the state of charge of the battery is greater than the predetermined state of charge threshold.
  • control method described above can be implemented by digital processing means, for example a microprocessor, a microcontroller or other.
  • a device for controlling a hybrid powertrain of a motor vehicle comprising a heat engine and at least one electric motor powered by a battery, for transmitting to the wheels of the vehicle a torque requested in a distribution between a couple an electric motor transmitted by the electric motor and a thermal torque transmitted by the heat engine, said battery further supplying an on-board vehicle network via a converter, the electric motor being able to operate as a generator in a regeneration phase; during which part of the kinetic energy of the vehicle during the taxiing phase is recovered and converted into recoverable electric power in order to recharge the battery, said device being characterized in that it comprises a module for estimating the electric power consumed by the vehicle's onboard network, a power estimation module recoverable electric e depending on the type of running of the vehicle, a comparison module between the electrical power consumed by the on-board electrical system and the recoverable electric power, and a limitation module able to prohibit the supply of an electric torque to the wheels when the electrical power consumed by the on-board electrical system is greater than the recoverable electric power.
  • This device can for example include or be integrated in one or more processors.
  • FIG. single appended illustrating a functional architecture of the electric torque control strategy to be requested from the electric motor according to the method of the invention.
  • the object of the invention is to make it possible to continuously compensate for the consumption of the on-board network, in particular in the event of heavy demands on the on-board power supply, by continuously scanning the electrical power consumed by the connected DC-DC converter. to the battery and supplying the onboard network, and by modulating the boost phases decided by the energy management law by taking into account the type of taxiing of the vehicle, in order to estimate the recovery potential, that is, that is to say the battery recharge potential with the kinetic energy of the vehicle recovered during the driving phase during deceleration.
  • the ability to recharge the battery with a portion of the kinetic energy of the vehicle recovered in the rolling phase depends on the frequency and amplitude of the deceleration phases, which depend on the type of driving.
  • the control strategy is designed to reserve the kinetic energy. recovered for the sole consumption of the onboard network.
  • the invention uses a technique that, on the one hand, compensates the on-board power consumption permanently and, on the other hand, limits the boost phases by scanning the power consumed by the DC-DC converter on a time window and evaluating whether the vehicle is in a traffic jam situation, in a taxi situation in an urban environment, or in a taxi or highway situation, with the aim of determining whether the deceleration phases of the vehicle will be likely to be sufficiently frequent and of sufficient amplitude to recover kinetic energy and thus estimate the deceleration energy recovery capacity to recharge the battery.
  • the functionality implemented by the method of the invention for optimizing the management of vehicle energy flows is therefore based on the fact that take into account the potential for recovery, so as to eliminate any electrical torque assisting motor skills when, given the power consumption of the on-board power system, on the one hand and the recovery potential, on the other hand, it is more profitable to reserve the kinetic energy recovered from the vehicle's only network.
  • the vehicle's recuperative potential is a function of the type of taxiing.
  • this recuperative potential which translates the ability to recharge the battery with the kinetic energy of the vehicle captured during the taxiing phase, is minimal in bottling conditions and increases with the following type of taxiing: urban environment, road taxi, driving on the highway.
  • Table 1 below provides a look-up table for determining the energy potential recovered on a rolling cycle by type of rolling thus identified and hence the recoverable power potential P_DCDCMax_Absorb, a function of the energy potential recovered.
  • Table 2 below gives a numerical example illustrating the application of the method of the invention, leading to authorize or not the boost phases according to the type of taxiing, respectively bottling, urban, road, highway, depending on the potential of energy recovered on a rolling cycle by type of rolling and the energy consumed by the onboard network with, according to the example, a DC-DC converter having an output power of 700 W.
  • the control strategy leads to prohibit electrically assisting the motor traction of the vehicle with the electric motor (prohibition of boost), so as to promote the use of the energy recovered for the power supply of the on-board network.
  • the single appended figure illustrates the software architecture of the control strategy implemented by the method of the invention.
  • Type of haulage State giving the type of haulage: traffic jam, urban, road, highway;
  • - PDCDCMax_Absorb Potential of recoverable power
  • - Cond_DCDC Indicator indicating if the power condition consumed by the DC-DC converter is much lower than the recoverable power in the deceleration / braking phases;
  • DCDC torque to be realized by the electric machine for the compensation of the consumption of the DC-DC converter
  • a module 1 .1 for estimating the power consumed by the vehicle onboard network receives as input the power PEIecDCDC consumed by the DC-DC converter and, according to the exemplary embodiment, is adapted to calculate an average power value. consumed over a time window of duration equal to 1 minute, for example.
  • the power estimation module 1 .1 therefore provides the power PDCDC_Filtrée averaged over the time window.
  • a rolling analysis module 1 .2 receives as input the VitesseVéh variables corresponding to the speed of the vehicle and CpIGMPDrv corresponding to the torque requested by the driver, so as to identify the type of taxiing in which the vehicle is located, among a type of traffic in traffic jam (E), in urban mode (U), on the road (EU) or on the motorway (HW). This information on the type of rolling is provided to a calculation module 1 .3 adapted to estimate the recoverable power potential PDCDCMax_Absorb, resulting from the kinetic energy of the vehicle recoverable on the type of taxiing thus identified, based on the table. correspondence in Table 1 above.
  • the average power PDCDC_Filtrée consumed by the on-board network on the time window and the recoverable power PDCDCMax_Absorb in regeneration are provided to a comparison module 1 .4 able to provide a Cond_DCDC indicator, revealing the result of the comparison between the power consumed by the vehicle's onboard network and recoverable power.
  • the boost is authorized (the indicator Cond_DCDC is set to the binary value 1 ).
  • the electric motor is allowed to provide an electric torque to the wheels to assist the torque supplied to the wheels by the heat engine.
  • the boost is prohibited (the indicator Cond_DCDC is set to the binary value 0). In other words, the electric torque transmitted to the wheels is zero in this case.
  • a comparison module 1 .5 of the state of charge of the battery with the predetermined state of charge threshold is implemented, which provides a Cond_SOC indicator revealing the result of this comparison. If the state of charge of the battery is higher than the threshold, then the indicator Cond_SOC is set to the binary value 1. In the opposite case, the indicator Cond_SOC is set to the binary value 0.
  • the two indicators provided by the comparison modules 1 .4 and 1 .5, respectively Cond_DCDC and Cond_SOC are supplied to a limitation module 1 .6 adapted to perform a binary addition in the form of a logical or between the two indicators, so as to allow the boost when one of the two conditions is met, namely whether the power consumed by the on-board network is less than the recoverable power or if the state of charge of the battery is higher than the set threshold. On the other hand if neither of the two conditions is met, the limitation module 1 .6 prohibits the boost (the electric torque transmitted to the wheels is zero).
  • an electric torque setpoint CplMECrkOpt_LGE recommended by the energy management law 2.1 installed in the powertrain computer, is determined taking into account the engine speed N, the requested torque CpIGMPDrv and the the state of charge of the battery, so as to optimize the energy use of the battery, for example according to the optimization algorithm described in the aforementioned patent document FR 2988674.
  • the throttle limitation strategy explained previously makes it possible to compensate the consumption of the on-board system by adding the power consumed by the DC-DC (except when the battery is full) at the request of torque CplMECrkOpt_LGE calculated by the management law of the energy.
  • the torque demand CplMECrkOpt_LGE calculated by the energy management law is first filtered by the boost limiting strategy in a filtering module 2.2.
  • the recommended electric torque setpoint is obtained after application of the boost limiting strategy CplMECrkOpt_CsFluxEnergie.
  • the pair CpIMEDCDC to be made by the electric machine for the compensation of the consumption of the DC-DC converter is derived from an on-board mapping 2.3, providing the torque CpIMEDCDC, which is added in a calculation module 2.4 to the electrical torque setpoint. recommended after applying the CplMECrkOpt_CsFluxEnergie boost limiting strategy, in order to output the electrical torque to the final crankshaft CpIMECrkOpt requested by the energy management law function, supplemented by the application of the boost control strategy. As indicated above, the compensation of the power consumed by the onboard network is not performed when the battery is full.
  • the state of charge of the SOCHT battery is compared with a second predetermined state of charge threshold SeuilSOCBasDCDC, so as to implement the compensation only if the state of charge of the battery is lower than this second predetermined threshold.
  • SeuilSOCBasDCDC a second predetermined state of charge threshold
  • the invention takes into account the consumption of the on-board network and the type of taxiing in order to estimate the recoverable free energy to compensate for this consumption of the onboard network and to decide when the law of energy management must focus on energy for the onboard network and when it must focus on energy to make the motor (boost).

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de commande d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile comprenant un moteur thermique et un moteur électrique alimenté par une batterie alimentant aussi un réseau de bord, le moteur électrique pouvant fonctionner en générateur dans une phase de régénération durant laquelle une partie de l'énergie cinétique du véhicule est transformée en puissance électrique récupérable, caractérisé en ce qu'il comprend un module d'estimation(1.1) de la puissance électrique consommée par le réseau de bord (PDCDC_Filtrée),un module (1.3) d'estimation de la puissance électrique récupérable (PDCDCMax_Absorb) en fonction du type de roulage (E, U, EU, HW),un module de comparaison (1.4) entre la puissance électrique consommée par le réseau de bord et la puissance électrique récupérable, et un module de limitation (1.6) interdisant la fourniture d'un couple électrique aux roues lorsque la puissance électrique consommée par le réseau de bord est supérieure à la puissance électrique récupérable.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE COMMANDE DU COUPLE ELECTRIQUE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un groupe motopropulseur hybride pour un véhicule automobile comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique alimenté par une batterie, pour transmettre aux roues un couple demandé suivant une répartition entre un couple électrique transmis aux roues par le moteur électrique et un couple thermique transmis aux roues par le moteur thermique.
Les systèmes de commande des groupes motopropulseurs hybrides sont conçus pour gérer le fonctionnement et la synchronisation des différents moteurs en fonction de conditions de roulage, afin de limiter la consommation de carburant et de minimiser les émissions de particules polluantes. On parle de gestion des flux d'énergies thermique et électriques, pour désigner notamment la stratégie de pilotage mise en oeuvre dans le système de commande en vue d'optimiser la répartition de puissance entre les flux d'énergie thermique et d'énergie électrique. Le principe mis en oeuvre pour choisir le meilleur point de fonctionnement consiste à minimiser la somme de la consommation thermique et de la consommation électrique en pondérant l'énergie d'origine électrique par un facteur d'équivalence.
Ce facteur pondère l'énergie électrique avec l'énergie thermique, c'est-à- dire qu'il donne la quantité de carburant nécessaire pour recharger d'une certaine quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie ou, avec un raisonnement inverse, la quantité de carburant capable d'être économisée en utilisant une certaine quantité d'énergie provenant de la batterie. Dit autrement, le facteur d'équivalence représente le coût de l'énergie électrique stockée dans la batterie. Pour que la stratégie de gestion d'énergie soit optimale sur un parcours, il est nécessaire que ce facteur d'équivalence soit unique et constant pour des conditions de roulage données. Il dépend de plusieurs paramètres comme la durée, la longueur kilométrique du parcours, le profil d'altitude rencontré, le mode de conduite, les conditions environnementales (ville, zone péri urbaine, autoroute...), etc.
Le document de brevet FR 2 988 674 fait connaître un système et un procédé de commande du groupe motopropulseur hybride dans un véhicule automobile assurant un pilotage optimisé du facteur d'équivalence énergétique, en fonction de l'état d'énergie instantané de la batterie et d'une cible d'énergie et des conditions de roulage du véhicule. Cette loi de gestion de l'énergie, en prenant en compte le couple demandé par le conducteur et le facteur d'équivalence ainsi déterminé, permet donc de fournir pour chaque rapport le couple électrique à demander au moteur électrique pour satisfaire le critère de minimisation de la consommation d'énergie.
Toutefois, cette méthode d'optimisation énergétique est incapable de prendre en compte des perturbations susceptibles d'influer sur la gestion des flux d'énergie thermique et électrique, telles que, notamment, la consommation électrique du réseau de bord du véhicule, liée à la consommation du convertisseur DC-DC connecté à la batterie de traction du véhicule, en particulier en corrélation avec le type de roulage du véhicule.
Cet aspect se révèle être d'autant plus critique dans le contexte des véhicules à hybridation légère, dits « mild hybrid » en anglais, qui permettent une légère récupération d'énergie cinétique en décélération pour recharger la batterie (phase de régénération) et une fonction d'assistance du moteur thermique à l'accélération par le moteur électrique (phase de « boost » selon la terminologie anglo-saxonne), car la batterie haute tension sur ce type de véhicule est typiquement une batterie présentant une capacité énergétique relativement faible, de l'ordre de quelques centaines de Wh et qui, par conséquent, se décharge très rapidement.
Or, sans la vision de la consommation du réseau de bord, la loi de gestion de l'énergie pourrait être amenée à prévoir des phases de boost, où le moteur électrique alimenté par la batterie assiste le moteur thermique pour fournir de l'énergie à la roue, tandis que le réseau de bord consomme beaucoup pendant le même temps, de sorte que la batterie se déchargerait beaucoup trop vite. D'autre part, l'énergie cinétique récupérée lors de décélération peut être utilisée afin de faire du boost, mais on pourrait se retrouver à devoir faire de la régénération juste après, car le réseau de bord prélève trop d'énergie. Par exemple, si la loi de gestion de l'énergie du véhicule commande une phase de boost et que juste après elle commande une phase de régénération, car elle ne sait pas qu'elle est sur un type de roulage à forte consommation de réseau de bord, on va activer la motricité à tort. En effet, on ne prend pas en compte le rendement de la chaîne cinématique que l'on subit par 2 fois, d'abord en dépensant l'énergie en boost, puis en la récupérant en décélération.
Ainsi, il a pu être constaté que pour de fortes sollicitations de consommation du réseau de bord, la batterie est amenée à se décharger beaucoup trop rapidement.
Il existe donc un besoin pour un procédé de commande permettant d'optimiser la gestion de l'énergie sur un véhicule hybride en prenant en compte la consommation du réseau de bord, en particulier en corrélation avec le type de roulage.
Ce but est atteint grâce à un procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique alimenté par une batterie, pour transmettre aux roues du véhicule un couple demandé suivant une répartition entre un couple électrique transmis par le moteur électrique et un couple thermique transmis par le moteur thermique, ladite batterie alimentant en outre un réseau de bord du véhicule par l'intermédiaire d'un convertisseur, dans lequel le moteur électrique est apte à fonctionner en générateur durant une phase de régénération durant laquelle une partie de l'énergie cinétique du véhicule en phase de roulage est récupérée et transformée en puissance électrique récupérable afin de recharger la batterie, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de :
- estimation de la puissance électrique consommée par le réseau de bord du véhicule, - estimation de la puissance électrique récupérable en fonction du type de roulage du véhicule,
- comparaison entre la puissance électrique consommée par le réseau de bord et la puissance électrique récupérable, et
- pilotage du couple électrique transmis aux roues en fonction de la comparaison, de façon à commander un couple électrique nul lorsque la puissance électrique consommée par le réseau de bord est supérieure à la puissance électrique récupérable.
De la sorte, on empêche toute phase de boost, c'est-à-dire une phase d'assistance du moteur thermique à l'accélération par le moteur électrique, dès lors que la consommation du réseau de bord est supérieure à la puissance récupérable. Ainsi, grâce à cet agencement, on va réserver l'énergie cinétique récupérée lors de la décélération pour la seule consommation du réseau de bord.
De préférence, l'étape d'estimation de la puissance électrique consommée par le réseau de bord du véhicule comprend une étape de détermination de la puissance consommée par le convertisseur moyennée sur une fenêtre temporelle de durée prédéterminée.
De préférence, l'étape d'estimation de la puissance électrique récupérable en fonction du type de roulage du véhicule comprend une étape d'analyse du roulage en fonction d'au moins la vitesse du véhicule et du couple demandé, de façon à identifier un type de roulage parmi au moins un roulage en embouteillages, un roulage en environnement urbain, un roulage sur route et un roulage sur autoroute.
Avantageusement, la puissance électrique récupérable est déterminée sur la base d'une table de correspondance attribuant des valeurs de puissance électrique récupérable en fonction du type de roulage identifié.
De préférence, l'étape de pilotage du couple électrique transmis aux roues est effectuée en outre en fonction de l'état de charge de la batterie.
Avantageusement, le procédé comprend une étape de comparaison de l'état de charge de la batterie avec un seuil d'état de charge prédéterminé, le couple électrique transmis aux roues étant non nul dès lors que l'état de charge de la batterie est supérieur au seuil d'état de charge prédéterminé.
Le procédé de commande décrit ci-dessus peut être mis en œuvre par des moyens numériques de traitement, par exemple un microprocesseur, un microcontrôleur ou autre.
Il est en outre proposé un dispositif de commande d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique alimenté par une batterie, pour transmettre aux roues du véhicule un couple demandé suivant une répartition entre un couple électrique transmis par le moteur électrique et un couple thermique transmis par le moteur thermique, ladite batterie alimentant en outre un réseau de bord du véhicule par l'intermédiaire d'un convertisseur, le moteur électrique étant apte à fonctionner en générateur dans une phase de régénération durant laquelle une partie de l'énergie cinétique du véhicule en phase de roulage est récupérée et transformée en puissance électrique récupérable afin de recharger la batterie, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un module d'estimation de la puissance électrique consommée par le réseau de bord du véhicule, un module d'estimation de la puissance électrique récupérable en fonction du type de roulage du véhicule, un module de comparaison entre la puissance électrique consommée par le réseau de bord et la puissance électrique récupérable, et un module de limitation apte à interdire la fourniture d'un couple électrique aux roues lorsque la puissance électrique consommée par le réseau de bord est supérieure à la puissance électrique récupérable.
Ce dispositif peut par exemple comprendre ou être intégré dans un ou plusieurs processeurs.
Il est en outre proposé un véhicule automobile comprenant un dispositif de commande tel que décrit ci-dessus.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence à la figure unique annexée illustrant une architecture fonctionnelle de la stratégie de pilotage du couple électrique à demander au moteur électrique conforme au procédé de l'invention.
Le procédé objet de l'invention vise à permettre de compenser en permanence la consommation du réseau de bord, en particulier en cas de fortes sollicitations de consommation du réseau de bord, en scrutant en permanence la puissance électrique consommée par le convertisseur DC-DC connecté à la batterie et alimentant le réseau de bord, et en modulant les phases de boost décidées par la loi de gestion de l'énergie en prenant en compte le type de roulage du véhicule, afin d'estimer le potentiel récupératif, c'est-à-dire le potentiel de recharge de la batterie avec l'énergie cinétique du véhicule récupérée en phase de roulage lors de décélération. En effet, la capacité à recharger la batterie avec une partie de l'énergie cinétique du véhicule récupérée en phase de roulage dépend de la fréquence et de l'amplitude des phases de décélération, qui dépendent du type de roulage.
En particulier, selon l'invention, dans les cas où l'énergie cinétique récupérée est plus faible que l'énergie consommée par le réseau de bord, via le convertisseur DC-DC, la stratégie de commande est conçue pour réserver l'énergie cinétique récupérée pour la seule consommation du réseau de bord.
Pour ce faire, l'invention utilise une technique qui, d'une part, compense la consommation de réseau de bord en permanence et, d'autre part, limite les phases de boost en scrutant la puissance consommée par le convertisseur DC- DC sur une fenêtre temporelle et en évaluant si le véhicule est en situation de roulage en embouteillage, en situation de roulage en environnement urbain, ou encore en situation de roulage sur route ou sur autoroute, dans le but de déterminer si les phases de décélération du véhicule seront susceptibles d'être suffisamment fréquentes et d'amplitude suffisantes afin de récupérer de l'énergie cinétique et ainsi estimer la capacité de récupération d'énergie en décélération pour recharger la batterie.
La fonctionnalité mise en œuvre par le procédé de l'invention pour optimiser la gestion des flux d'énergie du véhicule repose donc sur le fait de prendre en compte le potentiel récupératif, de façon à supprimer tout couple électrique d'assistance à la motricité lorsque, compte tenu de la consommation électrique du réseau de bord, d'une part et du potentiel récupératif, d'autre part, il est plus rentable de réserver l'énergie cinétique récupérée au seul réseau de bord du véhicule.
Comme expliqué précédemment, le potentiel récupératif du véhicule est fonction du type de roulage. Ainsi, ce potentiel récupératif, qui traduit la capacité à recharger la batterie avec l'énergie cinétique du véhicule captée en phase de roulage, est minimal en conditions d'embouteillage et va croissant par type de roulage suivant : environnement urbain, roulage sur route, roulage sur autoroute.
Le tableau 1 ci-après fournit une table de correspondance permettant de déterminer le potentiel d'énergie récupérée sur un cycle de roulage par type de roulage ainsi identifié et partant, le potentiel de puissance récupérable P_DCDCMax_Absorb, fonction du potentiel d'énergie récupérée.
Le tableau 2 ci-après donne un exemple numérique illustrant l'application du procédé de l'invention, conduisant à autoriser ou non les phases de boost selon le type de roulage, respectivement embouteillage, urbain, route, autoroute, en fonction du potentiel d'énergie récupérée sur un cycle de roulage par type de roulage et de l'énergie consommée par le réseau de bord avec, selon l'exemple, un convertisseur DC-DC présentant une puissance de sortie de 700 W.
Type de Puissance Puissance Delta Suppression roulage DC-DC 700W récupérable Energie motricité
[W.h] [W.h] d'origine électrique embouteillage 180 25 -155 Oui
urbain 190 150 - 40 Oui
route 210 250 +40 Non
autoroute - - - -
Aussi, conformément au procédé de l'invention, lorsque la comparaison entre la puissance consommée par le réseau de bord du véhicule et la puissance récupérable dans les phases de décélération/freinage indique que la puissance consommée par le réseau de bord est supérieure à la puissance récupérable, soit quand le véhicule subit un type de roulage en embouteillage et urbain suivant l'exemple illustré ci-dessus, le couple électrique transmis aux roues du véhicule est nul. Autrement dit, lorsque cette condition est atteinte, la stratégie de commande conduit à interdire d'assister électriquement la motricité du véhicule à l'aide du moteur électrique (interdiction du boost), de sorte à favoriser l'utilisation de l'énergie récupérée pour l'alimentation du réseau de bord.
La figure unique annexée illustre l'architecture logicielle de la stratégie de commande mise en œuvre par le procédé de l'invention.
Les variables utilisées dans cette figure sont détaillées ci-dessous:
- SOCHT : Etat de charge de la batterie haute tension ;
- Cond_SOC : Indicateur indiquant que la batterie est chargée au-delà d'un état de charge (SOC) de motricité ;
- PEIecDCDC : Puissance consommée par le convertisseur DC-DC ;
- PDCDC_Filtrée : Puissance du convertisseur DC-DC moyennée sur une fenêtre temporelle ;
- CpIGMPDrv : Couple demandé par le conducteur ;
- Type de roulage : Etat donnant le type de roulage : embouteillage, urbain, route, autoroute ;
- PDCDCMax_Absorb : Potentiel de puissance récupérable ; - Cond_DCDC : Indicateur indiquant si la condition puissance consommée par le convertisseur DC-DC est bien inférieure à la puissance récupérable dans les phases de décélération/freinage ;
- N : Régime moteur ;
- CplMECrkOpt_LGE : consigne de couple électrique préconisée par l'optimisation énergétique de la loi de gestion de l'énergie ;
- CplMECrkOpt_CsFluxEnergie : Consigne de couple électrique préconisée après gestion du boost conformément à la stratégie de commande découlant du procédé de l'invention ;
- CDCDC : Couple DCDC ;
- CpIMEDCDC : Couple DCDC à faire réaliser par la machine électrique pour la compensation de la consommation du convertisseur DC-DC ;
- CpIMECrkOpt : Couple électrique au vilebrequin final demandé par la fonction LGE, agrémenté de la gestion du boost conformément à l'invention.
Un module 1 .1 d'estimation de la puissance consommée par le réseau de bord du véhicule reçoit en entrée la puissance PEIecDCDC consommée par le convertisseur DC-DC et, selon l'exemple de réalisation, est adapté pour calculer une valeur moyenne de puissance consommée sur une fenêtre temporelle de durée égale à 1 minute, par exemple. Le module d'estimation de puissance 1 .1 fournit donc en sortie la puissance PDCDC_Filtrée moyennée sur la fenêtre temporelle. Un module d'analyse de roulage 1 .2 reçoit en entrée les variables VitesseVéh correspondant à la vitesse du véhicule et CpIGMPDrv correspondant au couple demandé par le conducteur, de sorte à permettre d'identifier le type de roulage dans lequel se trouve le véhicule, parmi un type de roulage en embouteillage (E), en mode urbain (U), sur route (EU) ou sur autoroute (HW). Cette information sur le type de roulage est fournie à un module de calcul 1 .3 adapté pour estimer le potentiel de puissance récupérable PDCDCMax_Absorb, résultant de l'énergie cinétique du véhicule récupérable sur le type de roulage ainsi identifié, sur la base de la table de correspondance du tableau 1 ci-dessus. La puissance moyenne PDCDC_Filtrée consommée par le réseau de bord sur la fenêtre temporelle et la puissance récupérable PDCDCMax_Absorb en régénération sont fournies à un module de comparaison 1 .4 apte à fournir un indicateur Cond_DCDC, révélateur du résultat de la comparaison entre la puissance consommée par le réseau de bord du véhicule et la puissance récupérable. Conformément à la stratégie de commande mise en œuvre par l'invention, si la puissance moyenne PDCDC_Filtrée consommée par le réseau de bord est inférieure à la puissance récupérable PDCDCMax_Absorb, alors on autorise le boost (l'indicateur Cond_DCDC est mis à la valeur binaire 1 ). Autrement dit, on autorise dans ce cas le moteur électrique à fournir un couple électrique aux roues pour assister le couple fourni aux roues par le moteur thermique. Dans le cas contraire, si la puissance consommée par le réseau de bord est supérieure à la puissance récupérable, on interdit le boost (l'indicateur Cond_DCDC est mis à la valeur binaire 0). Autrement dit, le couple électrique transmis aux roues est nul dans ce cas.
A noter qu'il est également prévu d'autoriser le boost lorsque l'état de charge de la batterie SOCHT est supérieur à un premier seuil d'état de charge prédéterminé SeuilSOCBasMotricité, fixé par exemple à 80% de la pleine charge de la batterie. En effet, si la batterie est pleine ou quasi pleine, autant utiliser son énergie. On autorise le vidage de la batterie pour permettre de continuer à récupérer de l'énergie gratuite. Ainsi, un module de comparaison 1 .5 de l'état de charge de la batterie avec le seuil d'état de charge prédéterminé est mis en œuvre, qui fournit un indicateur Cond_SOC révélateur du résultat de cette comparaison. Si l'état de charge de la batterie est supérieur au seuil, alors l'indicateur Cond_SOC est mis à la valeur binaire 1 . Dans le cas contraire, l'indicateur Cond_SOC est mis à la valeur binaire 0. Les deux indicateurs fournis par les modules de comparaison 1 .4 et 1 .5, respectivement Cond_DCDC et Cond_SOC sont fournis à un module de limitation 1 .6 apte à effectuer une addition binaire sous la forme d'un ou logique entre les deux indicateurs, de façon à autoriser le boost dès lors que l'une des deux conditions est réunie, à savoir si la puissance consommée par le réseau de bord est inférieure à la puissance récupérable ou si l'état de charge de la batterie est supérieur au seuil fixé. Par contre si aucune des deux conditions n'est réunie, le module de limitation 1 .6 interdit le boost (le couple électrique transmis aux roues est nul).
Cette stratégie de limitation du boost conduisant à autoriser ou interdire l'assistance électrique à la motricité en fonction desdites conditions n'est évidemment appliquée que pour des demandes positives de la loi de gestion de l'énergie, car dans le cas négatif, on est en phase de régénération et on laisse la loi de gestion de l'énergie travailler.
Dans le cas de demande de couple positif, une consigne de couple électrique CplMECrkOpt_LGE préconisée par la loi de gestion de l'énergie 2.1 implantée dans le calculateur du groupe motopropulseur, est déterminée en tenant compte du régime moteur N, du couple demandé CpIGMPDrv et de l'état de charge de la batterie, de façon à optimiser l'utilisation énergétique de la batterie, par exemple suivant l'algorithme d'optimisation décrit dans le document de brevet précité FR 2988674.
La stratégie de limitation du boost exposée précédemment permet de compenser la consommation du réseau de bord en ajoutant la puissance consommée par le DC-DC (sauf quand la batterie est pleine) à la demande de couple CplMECrkOpt_LGE calculée par la loi de gestion de l'énergie. Pour ce faire, la demande de couple CplMECrkOpt_LGE calculée par la loi de gestion de l'énergie est d'abord filtrée par la stratégie de limitation du boost dans un module de filtrage 2.2. On obtient alors en sortie de ce module de filtrage 2.2 la consigne de couple électrique préconisé après application de la stratégie de limitation du boost CplMECrkOpt_CsFluxEnergie. Le couple CpIMEDCDC à faire réaliser par la machine électrique pour la compensation de la consommation du convertisseur DC-DC est issu d'une cartographie embarquée 2.3, fournissant le couple CpIMEDCDC, qui est ajoutée dans un module de calcul 2.4 à la consigne de couple électrique préconisé après application de la stratégie de limitation du boost CplMECrkOpt_CsFluxEnergie, de façon à fournir en sortie le couple électrique au vilebrequin final CpIMECrkOpt demandé par la fonction de loi de gestion de l'énergie, agrémenté de de l'application de la stratégie de limitation du boost. Comme indiqué plus haut, la compensation de la puissance consommée par le réseau de bord n'est pas effectuée quand la batterie est pleine. Aussi, on compare l'état de charge de la batterie SOCHT avec un second seuil d'état de charge prédéterminé SeuilSOCBasDCDC, de sorte à mettre en œuvre la compensation seulement si l'état de charge de la batterie est inférieur à ce second seuil prédéterminé SeuilSOCBasDCDC.
En conclusion, l'invention prend en compte la consommation du réseau de bord et le type de roulage afin d'estimer l'énergie gratuite récupérable pour compenser cette consommation du réseau de bord et de décider quand la loi de gestion de l'énergie doit privilégier l'énergie pour le réseau de bord et quand elle doit privilégier l'énergie pour faire de la motricité (le boost).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique alimenté par une batterie, pour transmettre aux roues du véhicule un couple demandé (CpIGMPDrv) suivant une répartition entre un couple électrique transmis par le moteur électrique et un couple thermique transmis par le moteur thermique, ladite batterie alimentant en outre un réseau de bord du véhicule par l'intermédiaire d'un convertisseur, dans lequel le moteur électrique est apte à fonctionner en générateur durant une phase de régénération durant laquelle une partie de l'énergie cinétique du véhicule en phase de roulage est récupérée et transformée en puissance électrique récupérable afin de recharger la batterie, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de :
- estimation de la puissance électrique consommée par le réseau de bord du véhicule (PDCDC_Filtrée),
- estimation de la puissance électrique récupérable (PDCDCMax_Absorb) en fonction du type de roulage du véhicule,
- comparaison entre la puissance électrique consommée par le réseau de bord (PDCDC_Filtrée) et la puissance électrique récupérable
(PDCDCMax_Absorb), et
- pilotage du couple électrique transmis aux roues en fonction de la comparaison, de façon à commander un couple électrique nul lorsque la puissance électrique consommée par le réseau de bord est supérieure à la puissance électrique récupérable.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'étape d'estimation de la puissance électrique consommée par le réseau de bord du véhicule comprend une étape de détermination de la puissance consommée par le convertisseur moyennée sur une fenêtre temporelle de durée prédéterminée.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape d'estimation de la puissance électrique récupérable (PDCDCMax_Absorb) en fonction du type de roulage du véhicule comprend une étape d'analyse du roulage en fonction d'au moins la vitesse du véhicule et du couple demandé, de façon à identifier un type de roulage (E, U, EU, HW) parmi au moins un roulage en embouteillages, un roulage en environnement urbain, un roulage sur route et un roulage sur autoroute.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la puissance électrique récupérable (PDCDCMax_Absorb) est déterminée sur la base d'une table de correspondance attribuant des valeurs de puissance électrique récupérable en fonction du type de roulage identifié.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de pilotage du couple électrique transmis aux roues est effectuée en outre en fonction de l'état de charge de la batterie (SOCHT).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de comparaison de l'état de charge de la batterie (SOCHT) avec un seuil d'état de charge prédéterminé (SeuilSOCBasMotricité), le couple électrique transmis aux roues étant non nul dès lors que l'état de charge de la batterie est supérieur au seuil d'état de charge prédéterminé.
7. Dispositif de commande d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique alimenté par une batterie, pour transmettre aux roues du véhicule un couple demandé (CpIGMPDrv) suivant une répartition entre un couple électrique transmis par le moteur électrique et un couple thermique transmis par le moteur thermique, ladite batterie alimentant en outre un réseau de bord du véhicule par l'intermédiaire d'un convertisseur, le moteur électrique étant apte à fonctionner en générateur dans une phase de régénération durant laquelle une partie de l'énergie cinétique du véhicule en phase de roulage est récupérée et transformée en puissance électrique récupérable afin de recharger la batterie, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un module d'estimation (1 .1 ) de la puissance électrique consommée par le réseau de bord du véhicule (PDCDC_Filtrée), un module (1 .3) d'estimation de la puissance électrique récupérable (PDCDCMax_Absorb) en fonction du type de roulage du véhicule (E, U, EU, HW), un module de comparaison (1 .4) entre la puissance électrique consommée par le réseau de bord (PDCDC_Filtrée) et la puissance électrique récupérable (PDCDCMax_Absorb), et un module de limitation (1 .6) apte à interdire la fourniture d'un couple électrique aux roues lorsque la puissance électrique consommée par le réseau de bord est supérieure à la puissance électrique récupérable.
8. Véhicule automobile comprenant un dispositif de commande selon la revendication 7.
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