FR2863953A1 - Procede et systeme de commande de vehicule a motorisation hybride - Google Patents

Procede et systeme de commande de vehicule a motorisation hybride Download PDF

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Abstract

Procédé et système de commande pour un véhicule à motorisation hybride, dans lequel une unité de commande 9 des moteurs 1 et 3 effectue une prévision d'accélération du véhicule en fonction d'informations de navigation du véhicule et émet un ordre de coupure ou de démarrage du moteur thermique 1, indépendamment de la destination du véhicule.

Description

Procédé et système de commande de véhicule à motorisation
hybride.
La présente invention relève du domaine des systèmes de commande de véhicules terrestres, en particulier de véhicules automobiles à roues.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un groupe moto propulseur hybride de véhicule automobile.
L'invention s'applique aux véhicules hybrides comprenant par exemple un moteur de traction électrique alimenté par une batterie d'alimentation embarquée à bord du véhicule et un moteur de traction à combustion interne, c'est-à-dire aux véhicules utilisant plusieurs sources d'énergie, len particulier un carburant et une énergie électrique stockée dans la batterie.
Un des soucis majeurs des fabricants de véhicules automobiles est de mettre au point des véhicules dont la consommation énergétique et les émissions polluantes sont les plus faibles possibles. Les véhicules hybrides, qui offrent plusieurs modes de fonctionnement, sont capables d'utiliser les moteurs de traction en fonction des conditions de roulage du véhicule, afin de limiter la consommation énergétique et les émissions polluantes.
Ainsi, par exemple, ces véhicules sont capables de fonctionner soit selon un mode de fonctionnement électrique, dans lequel l'énergie motrice est fournie par un moteur électrique, soit selon un mode hybride, dans lequel l'énergie motrice est fournie par le moteur électrique et par un moteur thermique, qui fonctionnent alors conjointement, dans des proportions réglables allant de 0 à 100%, le moteur électrique pouvant fonctionner en récupération d'énergie. Un système de commande est prévu pour déterminer le mode de fonctionnement devant être utilisé et pour commander les moteurs.
Le document EP-A-1 256 476 décrit l'intégration d'un système embarqué de navigation pour gérer l'énergie lorsque le véhicule se déplace vers une destination connue. La position du véhicule est surveillée en permanence, les demandes du conducteur sont déterminées et le système prend en compte des données relatives à la position courante du véhicule, et à des paramètres opérationnels du véhicule pour gérer l'utilisation de l'énergie du véhicule.
Toutefois, le conducteur du véhicule est contraint d'indiquer la destination de son déplacement, ce qui lui ajoute une tâche au démarrage du véhicule. Or, il est préférable d'alléger les tâches du conducteur, plutôt que de les alourdir. Le conducteur risque d'oublier d'indiquer sa destination d'où une impossibilité de gérer l'énergie comme le propose ce document, et un possible gaspillage d'énergie. Par ailleurs, certains conducteurs peuvent craindre une mémorisation ou une communication à des tiers de la destination et ressentir une atteinte à la protection de leur vie privée. La demanderesse s'est donc rendue compte qu'il est intéressant de gérer l'énergie d'un véhicule de destination inconnue.
Un but de l'invention consiste à réduire les tâches du conducteur au démarrage du véhicule.
Un but de l'invention est de réduire la consommation d'énergie du véhicule.
Le procédé de commande, selon un aspect de l'invention, est destiné à un véhicule à motorisation hybride. Une unité de commande des moteurs effectue une prévision d'accélération du véhicule en fonction d'informations de navigation du véhicule et émet un ordre de coupure ou de démarrage du moteur thermique, indépendamment de la destination du véhicule.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les informations de navigation du véhicule comprennent des informations de localisation du véhicule.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les informations de navigation du véhicule comprennent une prévision du trajet du véhicule. La prévision est effectuée de façon proche, par exemple sur une distance de quelques kilomètres ou sur une durée de quelques minutes.
Dans un mode de réalisation de l'invention, si la prévision du trajet comprend une montée, un obstacle susceptible de provoquer un ralentissement suivi d'une accélération du véhicule ou l'entrée dans une zone à limitation de vitesse plus élevée que la zone où se trouve actuellement le véhicule, alors ladite unité de commande inhibe une éventuelle coupure du moteur thermique. On évite ainsi un redémarrage du moteur thermique au moment où une forte puissance est demandée, un tel redémarrage demandant une puissance élevée et pouvant nuire à une accélération en mode électrique seul. ân évite ainsi de troubler le conducteur lors de manoeuvres délicates en accélération, par exemple le franchissement d'un carrefour, giratoire ou non, ou l'entrée sur une autoroute.
Avantageusement, ladite unité de commande détermine si une coupure ou un démarrage du moteur thermique est souhaitable en fonction d'états internes du véhicule et d'actions du conducteur, et si une coupure ou un démarrage du moteur thermique est souhaitable, ladite unité de commande détermine si les informations de navigation du véhicule rendent ladite coupure ou ledit démarrage souhaitable ou non. La gestion de l'énergie du véhicule tient compte à la fois de l'état du véhicule et de données extrinsèques du véhicule dans son environnement, notamment d'une prévision d'obstacles.
Dans un mode de réalisation de l'invention, si une coupure ou un démarrage du moteur thermique est souhaitable, ladite unité de commande envoie une requête à un système de navigation.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le système de navigation répond à ladite requête en envoyant des informations de profil de route. On peut ainsi maintenir le moteur thermique en fonctionnement avant une montée, un feu de signalisation, un carrefour, une bretelle d'accès à une voie rapide, et plus généralement tout endroit où le véhicule va probablement avoir un besoin élevé d'énergie.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le système de navigation répond à ladite requête en envoyant, en outre, des informations de conditions de circulation. On peut ainsi maintenir le moteur thermique en fonctionnement avant une bretelle d'accès à une voie rapide dégagée et arrêter le moteur thermique avant une bretelle d'accès à une voie rapide embouteillée où le conducteur demandera une accélération faible en raison de la vitesse réduite des autres véhicules.
L'invention propose également un système de commande pour un véhicule à motorisation hybride comprenant un moteur thermique et un moteur électrique. Le système comprend un moyen de réception d'informations de navigation du véhicule, et un moyen de commande. pour effectuer une prévision d'accélération du véhicule en fonction d'informations de navigation du véhicule et émettre un ordre de coupure ou de démarrage du moteur thermique, indépendamment de la destination du véhicule, en fonction de la prévision d'accélération.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le système comprend une liaison entre ledit moyen de commande et un système de navigation du véhicule de façon qu'une information de navigation du véhicule soit fournie au moyen de commande par le système de navigation. Le moyen de commande peut ainsi tenir compte de la localisation du véhicule pour le choix du mode de propulsion.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le système comprend un module de génération d'ordre de changement de mode de propulsion en fonction de ladite information de navigation et d'une information de changement souhaitable de mode de propulsion.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le système comprend un moyen de mesure de l'enfoncement d'une pédale d'accélérateur, le moyen de commande étant prévu pour émettre un ordre de coupure ou de démarrage du moteur thermique, en fonction de la prévision d'accélération et de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur.
L'invention propose également un véhicule hybride comprenant un moteur thermique, un moteur électrique, une batterie d'alimentation et un système de commande du moteur thermique et du moteur électrique, pourvu d'un moyen de commande apte à effectuer une prévision d'accélération du véhicule en fonction d'informations de navigation du véhicule et émet un ordre de coupure ou de démarrage du moteur thermique, indépendamment de la destination du véhicule.
L'invention s'applique à tous types de véhicules hybrides, par exemple à moteur électrique intégré à la boîte de vitesse du véhicule ou à moteur électrique séparé de la boîte de vitesse du véhicule.
L'invention permet une meilleure gestion de l'énergie et un confort de conduite accru, ce qui rend le choix d'un véhicule hybride plus attrayant que celui d'un véhicule à motorisation thermique simple.
L'économie d'énergie découle, d'une part, de l'augmentation du parc de véhicules hybrides selon l'invention et, d'autre part, de la faible consommation de chacun de ces véhicules par rapport aux véhicules hybrides connus.
L'invention s'applique à des véhicules équipés de types variés de motorisations hybrides, par exemple parallèles ou séries, équipés d'une ou deux machines électriques, de type à courant continu, synchrone ou asynchrone.
La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un groupe motopropulseur 10 de véhicule hybride, selon un aspect de l'invention; et - la figure 2 est un organigramme des étapes du procédé, selon un aspect de l'invention.
Comme on peut le voir sur la figure 1, un groupe motopropulseur comprend un moteur thermique 1, à combustion interne, associé à un alternateurredresseur 2 commandé par l'intermédiaire d'un arbre de rotation 12 pouvant comporter une boîte de vitesses, non représentée. Le moteur thermique 1 entraîne l'alternateur 2 pour fournir une puissance électrique à un ou plusieurs moteurs électriques 3 reliés aux roues 4 par un système de transmission 5. Chaque moteur électrique 3 est piloté en couple ou en régime par une unité de commande 6.
Des organes auxiliaires 7, consommateurs de puissance électrique, différents de ceux de la chaîne de traction, sont alimentés par l'alternateur redresseur 2 à travers un convertisseur de tension statique 8 abaissant la haute tension d'alimentation à une basse tension continue ou alternative de fonctionnement des auxiliaires.
Une unité de commande électronique 9, de type superviseur, reçoit une information sur la demande de couple souhaitée par le conducteur du véhicule à partir de l'enfoncement de la pédale 10 d'accélérateur ou de celle du frein, ainsi que des informations sur les moteurs, dans le but de piloter électroniquement les organes de la chaîne de traction. L'unité de commande électronique 9 comprend au moins un processeur associé à des mémoires vive et morte, à un bus de communication de données et à des ports d'entrée/sortie.
Le véhicule est en outre équipé d'une ou plusieurs batteries 11, permettant un stockage de l'énergie électrique.
En mode de transmission électrique, le moteur thermique 1 entraîne l'alternateur-redresseur 2 afin de produire la puissance d'alimentation des moteurs électriques 3 de traction et les organes auxiliaires 7, en fonction de la demande du conducteur agissant sur la pédale 10 d'accélérateur, de caractéristiques du véhicule, notamment la masse totale, et de conditions extérieures, par exemple la pente de la route. En outre, la batterie 11 peut prélever de l'énergie pour être rechargée, ou, au contraire, fournir de l'énergie pour accroître les performances du véhicule.
En mode tout électrique, le moteur thermique 1 est à l'arrêt et l'énergie de traction et des auxiliaires est entièrement fournie par la batterie 11. Le superviseur 9 est apte à effectuer la commutation entre le mode hybride et le mode tout électrique en fonction de données qui lui sont fournies par différents capteurs, notamment un capteur 20 mesurant l'action du conducteur sur la pédale d'accélérateur 10 et envoyant un signal représentatif de son enfoncement, un capteur 21 mesurant le régime d'au moins un moteur électrique 3 de traction, un capteur 22 mesurant la puissance électrique totale des moteurs électriques 3, un capteur 23 mesurant la puissance électrique en sortie de l'alternateur-redresseur 2, et un capteur 24 mesurant le régime du moteur thermique 1. Le superviseur 9 recueille toutes ces informations pour délivrer des consignes aux organes de la chaîne de traction et est en outre relié à un système de navigation 26, par exemple de type connu sous la dénomination GPS. Il est en outre prévu un capteur 26 de l'état de charge de la batterie 11.
Comme on peut le voir sur la figure 2, le superviseur 9 reçoit des informations en provenance du capteur 20 de la pédale d'accélération 10, du capteur 25 de l'état de charge de la batterie et d'autres capteurs référencés 28 et qui peuvent_ notamment comprendre les capteurs 21 à 24.
À l'étape 29, le superviseur 9 met en oeuvre une loi de gestion de l'énergie pour déterminer le mode préférentiel de fonctionnement, tout électrique avec arrêt du moteur thermique ou hybride avec fonctionnement du moteur thermique et charge ou décharge de la batterie 11 suivant les circonstances, et ce en fonction des informations reçues par les entrées précitées du superviseur 9. La loi de gestion de l'énergie peut être mise en oeuvre par une cartographie ou encore un élément à logique flou.
À l'étape 30, si un changement de mode de propulsion n'est pas préconisé, alors on passe à l'étape 31 de conservation du mode antérieur. Si un changement de mode de propulsion est préconisé, on passe alors à l'étape 33.
Simultanément ou non, aux étapes 29 à 31, le superviseur 9 peut mettre en oeuvre une étape 32 de prévision d'accélération à l'aide des informations reçues en provenance du système de navigation 27, en particulier le lieu où se trouve le véhicule, la direction du véhicule et l'environnement routier. On peut prendre en compte les obstacles proches, notamment tout élément susceptible d'inciter ou d'obliger le conducteur à freiner et en général à ré-accélérer ultérieurement, par exemple un virage prononcé, un rond-point, un feu de signalisation, un encombrement, un ralentisseur formé en relief sur la chaussée, etc., et aussi les relèvements de limitation de vitesse, le profil de la route, notamment les montées, et les encombrements routiers. L'information d'obstacle proche détecté est alors utilisée à l'étape 33 pour effectuer une ré-interprétation du changement de mode de propulsion préconisé en réalisant une anticipation de la volonté du conducteur, permettant, à l'étape 34, de décider si la commande du conducteur devrait s'inverser ou non prochainement.
Comme illustré sur la figure 2, l'étape 32 de détection d'obstacle proche est mise en oeuvre postérieurement aux étapes 29 à 31 et comprend l'envoi d'une requête au système de navigation 27 en vue d'obtenir des informations de position géographique du véhicule et des informations sur l'environnement routier proche du véhicule, par exemple les montées, les descentes, la vitesse moyenne des autres véhicules, la limite de vitesse de la voie empruntée, les feux de signalisation, les carrefours et leurs aménagements, etc. S'il est estimé. que la commande du conducteur ne devrait pas s'inverser, alors, à l'étape 35, le superviseur 9 commande un changement du mode de propulsion. Au contraire, s'il est estimé que la commande du conducteur devrait s'inverser, à l'étape 36, le superviseur 9 commande la conservation du mode de propulsion en cours.
À titre d'exemple, en supposant que la batterie 11 est proche de son état de charge maximal, et que le moteur thermique est en fonctionnement, à l'étape 29, la loi de gestion de l'énergie va permettre de déterminer que le mode préférentiel est le mode tout électrique, et va donc préconiser un changement de mode de propulsion. Si le véhicule est sur une voie rapide en roulant à vitesse relativement constante et si le système de navigation 27 n'indique pas d'encombrement à venir, à l'étape 34, il est estimé que la commande du conducteur ne devrait pas s'inverser et le superviseur 9 commandera le changement de mode de propulsion à l'étape 35 en autorisant l'arrêt du moteur thermique.
Dans un autre cas, si la batterie est dans un état de charge moyen, en mode de fonctionnement hybride, sur une voie rapide, en cas de décélération, la loi de gestion de l'énergie préconisera un changement de mode de propulsion. Toutefois, si la présence d'une barrière de péage ou de douane, au passage de laquelle le véhicule devra être arrêté, est détectée par le système de navigation 27 et indiquée au superviseur 9, alors il est tenu compte de la remise en mouvement du véhicule après l'arrêt à la barrière de péage, remise en mouvement qui nécessite une accélération que la batterie 11 n'est pas forcément en mesure de fournir. Dans ce cas, il est décidé de maintenir le mode de fonctionnement hybride, y compris pendant la décélération, dans la mesure où il est prévu avec une probabilité suffisante que la commande du conducteur devrait s'inverser à bref délai.
On permet ainsi d'éviter un redémarrage du moteur thermique dans une phase critique pour l'agrément de conduite, par exemple lors de la remise en mouvement d'un véhicule après un arrêt dû à un feu de signalisation ou encore à un panneau stop à un carrefour. En effet, le redémarrage du moteur thermique prélève_ une énergie relativement importante sur la batterie 11 et réduit fortement l'accélération du véhicule en mode tout électrique, ce qui peut s'avérer désagréable, voire même gênant ou dangereux pour le conducteur habitué aux accélérations normales du véhicule et se trouvant brutalement avec un véhicule de capacité d'accélération réduite. On accroît ainsi la sécurité de conduite du véhicule.
Par ailleurs, un autre avantage de l'invention réside dans le fait que l'on évite des arrêts et des redémarrages rapprochés l'un de l'autre du moteur thermique, qui ne._présentent pas d'intérêt, voire s'avèrent néfastes pour la consommation de carburant du moteur thermique.
Grâce à l'invention, on dispose d'une gestion de l'énergie économique, ne nécessitant pas que le conducteur indique sa destination, dans la mesure où le système fonctionne grâce à une prévision de mouvement à court terme du véhicule au moyen d'informations fournies par un système de navigation susceptible de provoquer un ralentissement ou une accélération du véhicule. On entend par court terme une distance de quelques kilomètres ou une durée de quelques minutes. Le conducteur voit donc ses tâches allégées lors de la mise en route du véhicule, dont l'énergie gérée de façon économique, tandis que la destination reste inconnue du système de commande.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1-Procédé de commande pour un véhicule à motorisation hybride, dans lequel une unité de commande des moteurs effectue une prévision d'accélération du véhicule en fonction d'informations de navigation du véhicule et émet un ordre de coupure ou de démarrage du moteur thermique, indépendamment de la destination du véhicule.
2-Procédé selon la revendication 1, dans lequel les informations de navigation du véhicule comprennent des informations de localisation du véhicule.
3-Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les informations de navigation du véhicule comprennent une prévision du trajet du véhicule.
4-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite unité de commande détermine si une coupure ou un démarrage du moteur thermique est souhaitable en fonction d'états internes du véhicule et d'actions du conducteur, et si une coupure ou un démarrage du moteur thermique est souhaitable, ladite unité de commande détermine si les informations de navigation du véhicule rendent ladite coupure ou ledit démarrage souhaitable ou non.
5-Procédé selon la revendication 4, dans lequel si une coupure ou un démarrage du moteur thermique est souhaitable, ladite unité de commande envoie une requête à un système de navigation.
6-Procédé selon la revendication 5, dans lequel le système de navigation répond à ladite requête en envoyant des informations de profil de route.
7-Procédé selon la revendication 6, dans lequel le système de navigation répond à ladite requête en envoyant, en outre, des informations de conditions de circulation.
8-Système de commande pour un véhicule à motorisation hybride, le véhicule comprenant un moteur thermique (1) et un moteur électrique (3), caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de réception d'informations de navigation du véhicule, et un moyen de commande (9) pour effectuer une prévision d'accélération du véhicule en fonction d'informations de navigation du véhicule et émettre un ordre de coupure ou de démarrage du moteur thermique (1), indépendamment de la destination du véhicule, en fonction de la prévision d'accélération.
9-Système selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comprend une liaison entre ledit moyen de commande (9) et un système de navigation (26) du véhicule de façon qu'une information de navigation du véhicule soit fournie au moyen de commande (9) par le système de navigation (26).
10-Système selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comprend un module de génération d'ordre de changement de mode de propulsion en fonction de ladite information de navigation et d'une information de changement souhaitable de mode de propulsion.
11-Système selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de mesure de l'enfoncement d'une pédale d'accélérateur, le moyen de commande (9) étant prévu pour émettre un ordre de coupure ou de démarrage du moteur thermique (1), en fonction de la prévision d'accélération et de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur.
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