FR3005921A1 - Repartition du couple entre le train avant et le train arriere d'un vehicule hybride - Google Patents

Abstract

L'invention a trait à un procédé de répartition de couple entre le train avant et le train arrière d'un véhicule hybride, les trains avant et arrière étant mécaniquement découplés, le procédé comprenant les étapes suivantes: (a) réception et/ou détermination d'une consigne de couple total Ctotal, (b) détermination sur base de la consigne de couple total Ctotal d'une consigne de couple pour le train avant Cav et d'une consigne de couple pour le train arrière Car. A l'étape (b), l'une des consignes de couple Cav et Car, préférentiellement Car, est limitée à une valeur maximale Cmax et/ou à une valeur minimale Cmin, Cmax et/ou Cmin étant fonction(s) de l'autre de Cav et Car, de manière à éviter une instabilité du véhicule.

Description

RÉPARTITION DU COUPLE ENTRE LE TRAIN AVANT ET LE TRAIN ARRIÈRE D'UN VÉHICULE HYBRIDE L'invention a trait au domaine des véhicules automobiles dont les trains avant et arrière sont animés de manière indépendante. Plus particulièrement, l'invention a trait au domaine des véhicules hybride dont un des trains avant ou arrière est entrainé par un moteur à combustion et l'autre desdits trains est entrainé par un moteur électrique. L'invention a trait à la répartition de couple entre le train avant et le train arrière d'un tel véhicule. Le document de brevet FR 2 980 408 Al divulgue un procédé de répartition de couple entre le train avant et le train arrière d'un véhicule hybride dont un des trains avant ou arrière est entrainé par un moteur à combustion et l'autre desdits trains est entrainé par un moteur électrique. Ce document s'intéresse plus particulièrement au problème de surconsommation de carburant générée par l'activation du mode quatre roues motrices du véhicule par son conducteur, notamment lorsque les conditions d'adhérence sont précaires. Dans ce mode, les deux moteurs de traction, à savoir le moteur thermique et le moteur électrique sont en fonction. Le conducteur ayant activé ce mode suite à la perception de conditions d'adhérences précaires peut facilement oublier de le désactiver lorsque les conditions d'adhérences sont revenues à la normale. Le procédé de cet enseignement prévoit de modifier la répartition de couple entre les trains avant et arrière en transférant de manière automatique une partie de la demande de couple du conducteur du moteur thermique vers le moteur électrique après que le véhicule ait évolué sans perte d'adhérence sur une distance donnée. Cet enseignement ne s'intéresse à la répartition de couple entre les trains avant et arrière qu'en relation avec l'activation du mode quatre roues motrices du véhicule. Il ne s'intéresse par conséquent pas à la problématique de répartition de couple dans d'autres conditions plus usuelles de fonctionnement du véhicule. Le document de brevet FR 2 955 533 B1 décrit également un procédé de répartition de couple entre le train avant et le train arrière d'un véhicule hybride dont un des trains avant ou arrière est entrainé par un moteur à combustion et l'autre desdits trains est entrainé par un moteur électrique. Cet enseignement propose un procédé permettant d'exploiter les quatre roues motrices du véhicule, essentiellement à des fins de stabilité de trajectoire, tout en préservant la consommation de carburant du véhicule. Pour ce faire, le procédé prévoit de modifier la répartition de couple entre les trains avant et arrière de manière à ce que le train avant et le moteur thermique associé transmettre davantage de couple lorsque le système de régulation de freinage en vue de rétablir la trajectoire du véhicule n'a pas été activé depuis durant une durée prédéterminée. En d'autres termes, le procédé prévoit de passer de manière automatique d'une répartition de couple optimale pour l'adhérence et le comportement routier en cas de conditions d'adhérence limites (typiquement 60% du couple à l'avant et 40% à l'arrière) à une répartition de couple plus avantageuse d'un point de vue consommation. Ce procédé ne s'intéresse par conséquent à la répartition de couple que dans le mode de transmission sur les quatre roues. Le document de brevet FR 2 911 565 B1 a trait à une unité de commande électronique pour véhicule hybride à quatre roues motrices. Plus particulièrement, cet enseignement a pour objet de réduire la consommation de carburant du véhicule tout en conservant la possibilité de rouler en mode quatre roues motrices de manière permanente. L'unité de commande comporte à la fois des moyens de détermination de la consigne de couple total à partir des données reçues par le conducteur et des moyens de répartition et d'optimisation de cette consigne de couple total. Cela permet d'appliquer dynamiquement les couples au niveau de chacun des trains du véhicule. Cependant, bien que les paramètres tels que l'adhérence ou la déclivité du véhicule soient pris en compte, cet enseignement ne précise pas davantage la manière dont le couple est réparti. De manière générale, la répartition de couple entre les trains avant et arrière d'un véhicule hybride à quatre roues motrices peut être influencée par de nombreux 25 facteurs comme notamment : - les changements de rapport de la boîte de vitesse ; - les interventions du système de stabilisation de la trajectoire (communément désigné par ESP acronyme de « Electronic Stability Program » en anglais) ; - la gestion de la recharge des batteries ; 30 - optimisation de la consommation d'énergie ; Or dans certaines situations de vie du véhicule, la répartition de couple entre les trains avant et arrière peut nuire au comportement routier du véhicule, ne fût-ce que de manière transitoire. C'est notamment le cas lorsque les couples sur les trains avant et arrière respectivement sont de sens opposés. Bien que les trois documents cités ci-avant aient trait à la répartition de couple entre les trains avant et arrière d'un véhicule, chacun d'eux s'intéresse à des conditions de vie bien particulières du véhicule et n'aborde pas directement l'influence des paramètres notamment transitoires sus mentionnés susceptibles de générer des différences de couple entre les essieux avant et arrière nuisant au comportement routier du véhicule.

L'invention a pour objectif de proposer une répartition de couple entre le train avant et le train arrière d'un véhicule hybride qui garantit la stabilité du véhicule tout en conservant les avantages inhérents aux véhicules hybrides, tels que la limitation de la consommation d'énergie. L'invention a pour objet un procédé de répartition de couple entre le train avant et le train arrière d'un véhicule hybride, les trains avant et arrière étant mécaniquement découplés, le procédé comprenant les étapes suivantes: (a) réception et/ou détermination d'une consigne de couple total Ctotai ; (b) détermination sur base de la consigne de couple total Ctotai d'une consigne de couple pour le train avant Cav et d'une consigne de couple pour le train arrière Car ; remarquable en ce que à l'étape (b) l'une des consignes de couple Cav et Car, préférentiellement Car, est limitée à une valeur maximale Cmax et/ou à une valeur minimale Cmin, Cmax et/ou Cmin étant fonction(s) de l'autre de Cav et Car, de manière à éviter une instabilité du véhicule. Selon un mode avantageux de l'invention, à l'étape (b) la valeur de l'autre de Cav et Car ne subit pas de limitation à ladite étape. Il est entendu que les valeurs Cav et Car sont limitées intrinsèquement par les capacités des moteurs respectifs et des ressources en énergie disponible. Le procédé peut s'appliquer aux différents modes de transmission du véhicule, notamment le ou les modes de transmission à quatre roues motrices. Selon un mode avantageux de l'invention, Cmax et/ou Cmin comprend au moins une plage de valeurs où elle augmente avec l'autre de Cav et Car, préférentiellement lorsque l'autre de Cav et Car passe de valeurs négatives à des valeurs positives.

Selon un mode avantageux de l'invention, Cmax et/ou Cmin est au moins essentiellement constant sur une majeure partie de la plage de l'autre de Cav et Car. Selon un mode avantageux de l'invention, Cmax est supérieur à Cmin sur toute la plage de travail de l'autre de Cav et Car.

Selon un mode avantageux de l'invention, la valeur moyenne de Cmax dans la plage négative de l'autre de Cav et Car est inférieure à la valeur moyenne de Cmax dans la plage positive de l'autre Cav et Car. Selon un mode avantageux de l'invention, le train avant est animé par un moteur à combustion et le train arrière est animé par un moteur électrique, l'étape (b) comprenant les sous-étapes suivantes: (b1) établissement de la consigne du couple du train avant Cav en fonction de la consigne du couple total Ctotai et d'une consigne de répartition; (b2) établissement de la consigne du couple du train arrière Car en fonction de la consigne du couple total Ctotai et de la consigne ou d'une estimation du couple du train avant Cav; (b3) limitation de la consigne du couple du train arrière Car.

Selon un mode avantageux de l'invention, l'étape (b) comprend la sous-étape supplémentaire suivante: (b4) modification de la consigne de répartition et de la consigne du couple du train avant Cav lorsque l'étape (b3) impose une modification de la consigne du couple du train arrière Car. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un train avant et un train arrière entrainés, et des moyens de contrôle des trains avant et arrière, remarquable en ce que les moyens de contrôle sont configurés pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Selon un mode avantageux de l'invention, le train avant étant couplé via une boîte de vitesse à un moteur à combustion et à un premier moteur électrique et le train arrière étant couplé exclusivement à un deuxième moteur électrique, remarquable en ce que les moyens de contrôle sont aptes à agir sur la boîte de vitesse, le moteur à combustion, le premier moteur électrique et le deuxième moteur électrique en vue de transmettre les consignes de couple du train avant Cav et du train arrière Car. Les mesures de l'invention sont intéressantes notamment en ce qu'elles permettent de réduire et même de supprimer les périodes de dégradation potentielle du comportement routier du véhicule. Elles diminuent les interventions d'un système de stabilisation de trajectoire et augmentent ainsi la sécurité du véhicule. Les nombreux paramètres d'influence de la répartition du couple entre les essieux sont de nature à générer dans certaines situations de vie du véhicule des répartitions potentiellement incohérentes, c'est-à-dire notamment avec des couples opposés entre les essieux avant et arrière ou encore avec des différences de couple importantes lorsqu'ils sont dans le même sens. Ces situations peuvent être plus ou moins brèves, voire longues, notamment en fonction des conditions de vie du véhicule. Ces situations peuvent par ailleurs résulter également d'erreurs de calcul provenant notamment d'une incohérence dans la logique de contrôle du véhicule ou encore d'un signal défectueux ou incohérent d'un capteur. Les mesures de l'invention permettent ainsi d'éviter la génération de telles situations potentiellement dangereuses. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - la figure 1 illustre l'architecture d'un véhicule hybride à quatre roues motrices ; - les figures 2a à 2d illustrent les différentes configurations possibles quant au sens des couples appliqués aux essieux avant et arrière ; - la figure 3 est un logigramme illustrant le procédé de répartition des couples selon l'invention. - la figure 4 est un graphe correspondant à un exemple de limitation du couple du train arrière en fonction du couple du train avant, conformément à l'invention. Le schéma d'un véhicule hybride 2 est représenté à la figure 1. Le véhicule comprend un train avant 4 et un train arrière 6.

Une chaîne de traction classique 16 assure la traction du train avant 4. A cet effet, cette chaîne de traction 16 comporte un moteur thermique 8 couplé à une boîte de vitesses 10. Cette boîte de vitesse 10 est reliée au train avant 4 par l'intermédiaire d'une descente de pont (non représentée). Une machine électrique secondaire 12 est associée mécaniquement au moteur thermique 8. Cette machine électrique secondaire 12 assure la recharge d'une batterie haute tension 24 du véhicule par l'intermédiaire d'un onduleur 22. Un starter 14, ou démarreur, est utilisé pour démarrer le moteur thermique 12 en cas de températures très basses et dans le cas où la machine électrique secondaire 12 n'est pas capable d'assurer cette fonction.

Une deuxième chaîne de traction 28 est prévue. Elle est composée d'une machine électrique principale 26 reliée au train arrière 6 du véhicule. Cette deuxième chaîne de traction 6 peut aider à la traction du véhicule ou recharger la batterie haute tension 24.

La batterie haute tension 24 est connectée à un convertisseur continu/continu 22 qui transforme la tension continue « haute tension » de la batterie haute tension 24 en une tension basse compatible avec le starter 14 et la batterie basse tension 20. Dans le véhicule hybride 2, un système de répartition du couple sur le train avant 4 et le train arrière 6 va traiter les informations données par le conducteur. Selon les données reçues, le couple va être réparti automatiquement entre le moteur thermique 8, le moteur électrique principal 26 et le moteur électrique secondaire 12. Les quatre combinaisons suivantes, représentées à la figure 2, sont possibles pour un véhicule hybride : a) Figure 2a : Un couple positif est produit sur le train arrière tandis qu'un couple négatif est produit sur le train avant. Cette combinaison génère un effet de contraction sur le véhicule et à tendance à déstabiliser le véhicule. b) Figure 2b : Un couple positif est produit tant à l'avant que à l'arrière du véhicule. Cette combinaison a pour effet de favoriser la marche avant et/ou l'accélération du véhicule. Les deux couples étant dans le même sens, le véhicule est stable et ne présente pas de problème d'adhérence. c) Figure 2c : Un couple négatif est produit tant à l'avant que à l'arrière du véhicule. Dans ce cas, la marche arrière et/ou le freinage du véhicule est favorisé. De nouveau, aucun problème de stabilité n'est à relever car les deux couples sont dans le même sens. d) Figure 2d : Un couple négatif est produit sur le train arrière tandis qu'un couple positif est produit sur le train avant. Cette combinaison génère un effet d'allongement du véhicule et à tendance à augmenter le risque de tête-à-queue du véhicule. La figure 3 montre la logique du procédé de répartition des couples dans la gestion de la conduite d'un véhicule hybride selon l'invention.

La première étape 30 consiste à collecter les données fournies par le conducteur au moyen d'une interface conducteur/véhicule. Cette interface peut être composée notamment d'une pédale de frein, d'une pédale d'accélération et d'une boîte de vitesse (automatique et/ou manuelle). Ces données sont transmises à l'unité de commande électronique 36. Cette unité de commande électronique comprend plusieurs fonctionnalités qui vont servir à l'interprétation des données reçues et à leur application sur le train avant et sur le train arrière du véhicule. Tout d'abord, les données sont analysées à l'étape 32 en vue de déterminer la consigne de couple total Ctotal à appliquer de manière globale aux trains du véhicule.

Au cours de l'étape suivante 34, la répartition de la consigne de couple total Ctotal en des consignes de couple pour le train avant Cav et le train arrière Car est opérée. Pour ce faire, un ratio de répartition peut être appliqué au couple total Ctotal. La répartition s'opère toutefois habituellement sur base d'une multitude de paramètres tels que la gestion de changement de rapport, la gestion de l'agrément de conduite, la gestion des interventions du système de stabilisation de la trajectoire, gestion du mode de conduite, etc. La consigne de couple du train avant Cav est transmise au train avant. La consigne du couple de train arrière Car est quant à elle soumise à une opération de limitation en fonction du couple du train avant Cav. L'opération de limitation consiste à limiter la valeur de consigne du couple du train arrière Car. Pour ce faire, cette opération peut comparer la consigne de couple du train arrière provenant de l'opération de répartition 34 avec le couple du train avant. Ce dernier peut provenir de la consigne et/ou d'une estimation et/ou d'une valeur mesurée dudit couple. En fonction du résultat de la comparaison entre ces valeurs, la consigne de couple du train arrière Car peut se voir modifiée par limitation.

La valeur de consigne Cav peut être modifiée à son tour par la limitation de Car, en fonction notamment de l'importance de la limitation opérée sur Car, afin de pouvoir assurer le couple total désiré par le conducteur. Différentes approches de limitation peuvent être suivies pour autant qu'elles minimisent ou évitent les situations de contraction et d'allongement illustrées aux figures 2a et 2d. La valeur de consigne Car peut être limitée vers le haut à une valeur supérieure Cmax et vers le bas à une valeur minimale Cmin. Les limites Cmax et Cr,* sont préférentiellement fonctions de Cav, plus particulièrement d'une valeur de consigne ou d'une valeur estimée de Cav. En d'autres termes, on peut avoir : Crnin=f (Cav) < Car < Cmax=f (Cav)- Le véhicule illustré à la figure 1 est en effet un véhicule à traction essentiellement avant, la transmission arrière étant de moindre puissance que la transmission avant. Si l'on désire garder le comportement « traction » du véhicule, l'opération de limitation va alors limiter Car par rapport à Cav. La figure 4 illustre de manière graphique un exemple de règle de limitation de Car par rapport à Cav. L'axe des abscisses représente le couple au niveau du train avant Cav et l'axe des ordonnées représente le couple au niveau du train arrière Car. La zone hachurée représente la zone autorisée. Les cas des figures 2b et 2c où Cav et Car sont de même signe correspondent aux zones 4b et 4c de la zone hachurée. Dans la zone 4b, la valeur de Car est limitée à une valeur maximale Cmax et dans la zone 4c, la valeur de Car est limitée à une valeur minimale Cmin cette limite étant en l'occurrence négative. Les cas des figures 2a et 2d où Cav et Car sont de signes opposés correspondent aux zones 4a et 4d de la zone hachurée. Dans la zone 4a, la valeur de Car est limitée à une valeur maximale Cmax et dans la zone 4d, la valeur de Car est limitée à une valeur minimale Cmin , cette limite étant en l'occurrence négative.

Les deux limites Cmax et Cmin sont fonctions de Cav. Chacune des limites Cmax et Cmin peut présenter des plages essentiellement constantes pour des valeurs de Cav<Cavet Cav>Cav+. Des zones de transition sont prévues entre les valeurs Cav, et Cav_ où la limite supérieure Cmax varie d'une valeur plus faible à une valeur plus haute lorsque Cav passe du signe négatif au signe positif. Similairement, la limite inférieure Cmin varie d'une valeur plus faible à une valeur plus haute lorsque Cav passe du signe négatif au signe positif, à cette différence près que ces valeurs sont négatives.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de répartition de couple entre le train avant (4) et le train arrière (6) d'un véhicule hybride (2), les trains avant et arrière (4, 6) étant mécaniquement découplés, le procédé comprenant les étapes suivantes : (a) réception et/ou détermination (32) d'une consigne de couple total Ctotal ; (b) détermination (34) sur base de la consigne de couple total Ctotai d'une consigne de couple pour le train avant Cav et d'une consigne de couple pour le train arrière Car ; caractérisé en ce que à l'étape (b) l'une des consignes de couple Cav et Car, préférentiellement Car, est limitée à une valeur maximale Cmax et/ou à une valeur minimale Cmin, Cmax et/ou Cmin étant fonction(s) de l'autre de Cav et Car, de manière à éviter une instabilité du véhicule.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que à l'étape (b) la consigne de l'autre de Cav et Car ne subit pas de limitation.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que Cmax et/ou Cmin comprend au moins une plage de valeurs où elle(s) augmente(nt) avec l'autre de Cav et Car, préférentiellement lorsque l'autre de Cav et Car passe de valeurs négatives à des valeurs positives.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Cmax et/ou Cmin est au moins essentiellement constante sur une majeure partie de la plage de l'autre de Cav et Car.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que Cmax est supérieure à Cmin sur toute la plage de travail de l'autre de Cav et Car.
6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la valeur moyenne de Cmax dans la plage négative de l'autre de Cav et Car est inférieure à la valeur moyenne de Cmax dans la plage positive de l'autre Cav et Car.
7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le train avant (4) est animé par un moteur à combustion (8) et le train arrière (6) est animé par un moteur électrique (26), l'étape (b) comprenant les sous-étapes suivantes :(b1) établissement (34) de la consigne du couple du train avant Cav en fonction de la consigne du couple total Ctotai et d'une consigne de répartition; (b2) établissement (34) de la consigne du couple du train arrière Car en fonction - de la consigne du couple total Ctotal ; - de la consigne ou d'une estimation du couple du train avant Cav ; (b3) limitation (38) de la consigne du couple du train arrière Car.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape (b) comprend la sous-étape supplémentaire suivante : (b4) modification de la consigne de répartition et de la consigne du couple du train avant Cav lorsque l'étape (b3) impose une modification de la consigne du couple du train arrière Car.
9. 9. Véhicule automobile (2) comprenant un train avant (4) et un train arrière (6) entrainés, et des moyens de contrôle (36) des trains avant et arrière (4, 6), caractérisé en ce que les moyens de contrôle sont configurés pour mettre en oeuvre le procédé de l'une des revendications 1 à 8.
10. 10. Véhicule automobile (2) selon la revendication 9, le train avant (4) étant couplé via une boîte de vitesse (10) à un moteur à combustion (8) et à un premier moteur électrique (12) et le train arrière (6) étant couplé exclusivement à un deuxième moteur électrique (26), caractérisé en ce que les moyens de contrôle (36) sont aptes à agir sur la boîte de vitesse (10), le moteur à combustion (8), le premier moteur électrique (12) et le deuxième moteur électrique (26) en vue de transmettre les consignes de couple du train avant Cav et du train arrière Car.