FR2950302A1 - Procede de gestion de l'accouplement du moteur thermique sur un vehicule automobile hybride - Google Patents

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Abstract

Procédé de gestion de l'accouplement du moteur thermique (2) sur un véhicule automobile hybride (1) comportant un moteur thermique, un moyen d'accouplement automatique (6) de ce moteur thermique à des roues motrices (8) du véhicule, et au moins une machine électrique (20) de traction du véhicule reliée à des accumulateurs d'énergie électrique (26), ce procédé de gestion réalisant automatiquement en cas de lâcher de la pédale d'accélérateur et pour des basses vitesses de roulage, un désaccouplement du moteur thermique (2) lorsque les accumulateurs électriques (26) ne sont pas saturés, et un accouplement lorsque ces accumulateurs sont saturés, caractérisé en ce que les accumulateurs électriques (26) étant saturés, pour des petites variations rapprochées (42) de la pédale d'accélérateur, proches d'une demande de couple nul aux roues, l'accouplement du moteur thermique (2) est maintenu.

Description

PROCEDE DE GESTION DE L'ACCOUPLEMENT DU MOTEUR THERMIQUE SUR UN VEHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE
La présente invention concerne un procédé de gestion de l'accouplement du moteur thermique sur un véhicule automobile hybride comprenant une motorisation électrique, ainsi qu'un véhicule mettant en oeuvre un tel procédé. Les véhicules de type hybride parallèle utilisant l'énergie électrique, disposent généralement de deux motorisations indépendantes, un moteur thermique entraînant des roues motrices du véhicule par une transmission mécanique, et une machine électrique reliée aussi à des roues motrices, qui est alimentée par des accumulateurs d'énergie électrique. La transmission mécanique du moteur thermique peut comprendre une commande automatique permettant de désaccoupler ce moteur des roues motrices, pour utiliser uniquement la machine électrique pour la traction du véhicule, ou pour récupérer l'énergie cinétique de ce véhicule en générant un courant électrique qui recharge les accumulateurs. Cette transmission mécanique à commande automatique peut être notamment une boîte de vitesses manuelle robotisée, une boîte de vitesses à double embrayage, une transmission automatique à trains planétaires, ou une transmission à variation continue. Le moteur thermique peut comporter un système de démarrage piloté, relié à un calculateur de supervision. Ce calculateur de supervision commande les principaux composants de traction pour gérer les arrêts et redémarrages du moteur thermique ainsi que son accouplement aux roues motrices, afin de réduire la consommation de carburant et les émissions de gaz polluants, et d'optimiser l'agrément de conduite. En particulier lorsque le conducteur relâche la pédale d'accélérateur pour ralentir le véhicule, ou lors d'un freinage léger avec la pédale de frein, on désaccouple le moteur thermique des roues motrices pour qu'il ne freine pas le véhicule. La machine électrique effectue alors seule le freinage du véhicule, ce qui permet d'optimiser la récupération de l'énergie cinétique de ce véhicule. Lors d'un lâcher de pédale d'accélérateur prolongé, par exemple en montagne pendant une longue descente, les accumulateurs électriques peuvent devenir complètement chargés, et la machine électrique ne doit plus produire d'électricité qui ne pourra pas être stockée. Pour assurer un agrément de conduite, ainsi que la sécurité en évitant de trop chauffer les freins du véhicule par friction, on accouple alors à nouveau le moteur thermique qui délivre un frein moteur.
Un problème qui se pose est que l'on peut avoir alors pour des petites variations de la pédale d'accélérateur proches de sa position relâchée, correspondant à une demande de couple aux roues très faible en valeur absolue, une succession d'accouplements et de désaccouplements qui sont inconfortables.
Un système connu présenté notamment dans le document FR-A1-2722738, comporte une machine électrique reliée à des roues motrices du véhicule. Quand les accumulateurs électriques sont saturés, le courant électrique produit lors des ralentissements du véhicule, est transformé par un onduleur pour alimenter un moteur électrique qui entraîne à son tour le moteur thermique. On garde de cette manière en permanence une possibilité de freinage en dissipant l'énergie cinétique du véhicule par l'entraînement du moteur thermique, la liaison électrique entre les roues et ce moteur permettant de gérer l'agrément de conduite. Toutefois, cette installation est complexe, encombrante et onéreuse. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et d'apporter une solution simple et efficace permettant une gestion des accouplements du moteur thermique pendant les phases de ralentissement, qui assure un agrément de conduite.
Elle propose à cet effet un procédé de gestion de l'accouplement du moteur thermique sur un véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique, un moyen d'accouplement automatique de ce moteur thermique à des roues motrices du véhicule, et au moins une machine électrique de traction du véhicule reliée à des accumulateurs d'énergie électrique, ce procédé de gestion réalisant automatiquement en cas de lâcher de la pédale d'accélérateur et pour des basses vitesses de roulage, un désaccouplement du moteur thermique lorsque les accumulateurs électriques ne sont pas saturés, et un accouplement lorsque ces accumulateurs sont saturés, caractérisé en ce que les accumulateurs électriques étant saturés, pour des petites variations rapprochées de la pédale d'accélérateur, proches d'une demande de couple nul aux roues, l'accouplement du moteur thermique est maintenu. Un avantage de ce procédé de gestion est que l'on peut en maintenant l'accouplement du moteur thermique lors de petites variations rapprochées de la pédale d'accélérateur, éviter une succession d'accouplements et de désaccouplements rapprochés qui seraient désagréable. Le procédé de gestion de l'entraînement du moteur thermique selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, les petites variations rapprochées de la pédale d'accélérateur, sont sensiblement comprises entre 0 et une faible part qui peut être d'environ 15% de la valeur maximum d'enfoncement de cette pédale. Avantageusement, le procédé de gestion attend que la demande du conducteur se stabilise sans petites variations rapprochées pendant un certain temps, pour déterminer si le moteur thermique peut être désaccouplé. Avantageusement, les basses vitesses de roulage pour lesquelles on réalise un accouplement ou un désaccouplement du moteur thermique lorsque la pédale d'accélérateur est relâchée, sont inférieures à une vitesse d'environ 60km/h.
Avantageusement, le procédé de gestion demande à un système de démarrage indépendant, un redémarrage du moteur thermique avant de réaliser l'accouplement de ce moteur thermique. L'invention a aussi pour objet un véhicule hybride comportant un moteur thermique, un moyen d'accouplement automatique de ce moteur thermique à des roues motrices du véhicule, au moins une machine électrique de traction du véhicule reliée à des accumulateurs d'énergie électrique, et un procédé de gestion de l'accouplement de ce moteur thermique aux roues motrices, ce procédé de gestion comportant de plus l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Le moyen d'accouplement automatique du moteur thermique peut comprendre un embrayage. Avantageusement, entre l'embrayage et les roues motrices se trouve une transmission réalisant de manière automatique des changements du 15 rapport de démultiplication. Selon une disposition particulière du véhicule hybride, le moteur thermique entraîne les roues avant de ce véhicule, et la machine électrique de traction entraîne les roues arrière. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et 20 avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un véhicule hybride parallèle ; - la figure 2 est un graphique présentant en fonction de la vitesse du véhicule et du couple aux roues motrices, un procédé de gestion de 25 l'accouplement du moteur thermique selon l'art antérieur ; et - la figure 3 est un graphique présentant en fonction de la vitesse du véhicule et du couple aux roues motrices, un procédé de gestion de l'accouplement du moteur thermique selon l'invention. La figure 1 présente schématiquement un véhicule hybride 1 30 comprenant un moteur thermique 2 qui peut entraîner les roues avant 8 de ce véhicule par un embrayage 6, puis une transmission 4 réalisant de manière automatique des changements du rapport de démultiplication. Le moteur thermique 2 est démarré par un système de démarrage indépendant, comprenant dans cet exemple une machine électrique de démarrage 10 reliée au moteur par une courroie de transmission 12. Avantageusement, ce système de démarrage possède une fonction du type « Stop et Start », qui arrête le moteur thermique 2 lorsque le véhicule 1 s'immobile pendant un petit temps, et le redémarre automatiquement lorsque le conducteur presse la pédale d'accélérateur.
Une machine électrique de traction 20 est relié au train arrière comprenant les roues arrière 24, par une transmission mécanique 22. Cette machine électrique 20 comporte une liaison vers des accumulateurs électriques 26, pour délivrer un couple de traction en utilisant l'énergie électrique stockée dans ces accumulateurs, ou au contraire freiner le véhicule 1 en rechargeant les accumulateurs. Un calculateur de supervision non représenté, est relié à des calculateurs rapprochés de commande des principaux organes comme le moteur thermique 2, la transmission 4 avec son embrayage 6, et la machine électrique 20, pour en fonction de la demande du conducteur et des conditions de roulage, envoyer des ordres à ces calculateurs rapprochés qui réalisent les différentes configurations de motorisation du véhicule. En particulier, le calculateur de supervision décide du mode de traction thermique ou électrique, pour optimiser la consommation du véhicule et le confort de conduite.
On peut obtenir ainsi un roulage uniquement en mode électrique avec une traction par la machine électrique 20, ou une récupération d'énergie au freinage, le moteur thermique 2 étant désaccouplé des roues avant motrices 8. Dans ce cas, quand le calculateur de supervision décide de revenir à une traction ou un freinage par le moteur thermique 2, le système de démarrage indépendant 10 remet en marche ce moteur pour pouvoir ensuite l'accoupler aux roues motrices 8 en limitant les à-coups.
La figure 2 présente sur un graphique comportant la vitesse V du véhicule sur l'axe des abscisses, et le couple C délivré aux roues motrices sur l'axe des ordonnés, une courbe de demande de freinage du véhicule 30 quand le conducteur relâche la pédale d'accélérateur, et une courbe de couple de freinage maximal 32 que peut assurer la machine électrique 20 quand les accumulateurs électriques 26 ne sont pas saturés. En dessous de la vitesse V1 du véhicule qui peut correspondre à environ 60 km/h, la puissance de traction nécessaire est suffisamment faible pour que le véhicule puisse rouler uniquement en traction électrique. Dans ce cas l'embrayage 6 de la transmission 4 est ouvert, et la machine électrique 20 assure seule la traction du véhicule 1. Dans cette zone de vitesse lors d'un lâcher de la pédale d'accélérateur, les accumulateurs électriques 26 n'étant pas saturés, le couple de freinage 32 que peut assurer la machine électrique 20 est plus important en valeur absolue que le couple de demande de freinage 30. Dans ce cas, le freinage est assuré sans problème uniquement par la machine électrique 20, qui recharge les accumulateurs électriques 26. Lorsque la charge des accumulateurs électriques 26 approche de la saturation, ces accumulateurs ne peuvent recevoir qu'une puissance électrique réduite. Le couple de freinage 32 que peut délivrer la machine électrique 20 est diminué en valeur absolue, la courbe de couple freinage maximum remonte suivant la flèche 36, pour donner une nouvelle courbe de couple de freinage 34. Quand la courbe de couple de freinage diminué 34 remonte au dessus de la courbe de demande de freinage 30, comme présenté sur le graphique entre les vitesses V2 et V1, la machine électrique 20 délivre un couple de freinage insuffisant pour répondre à la demande du conducteur. Dans ce cas, on pilote le système de démarrage 10 pour remettre en marche le moteur thermique 2, et l'accoupler automatiquement par l'embrayage 6 aux roues motrices 8, afin d'ajouter un couple de freinage venant de ce moteur thermique.
On assure ainsi la sécurité du véhicule 1, le moteur thermique 2 pouvant délivrer pendant de longues durées le couple de freinage nécessaire. Si le conducteur appui franchement sur la pédale d'accélérateur, par exemple pour des valeurs supérieures à 15% de l'enfoncement maximal de cette pédale, le couple de traction demandé est suffisamment élevé pour nécessiter l'accouplement systématique du moteur thermique 2, qui est réalisé de manière automatique. Un problème qui se pose est que lorsque le conducteur appui légèrement sur la pédale d'accélérateur pour une demande de couple aux roues proche d'une valeur nulle, par exemple avec des valeurs comprises entre 1 et 15% de l'enfoncement maximal de cette pédale, le couple de freinage ou le couple de traction demandé par le conducteur est suffisamment faible pour permettre un arrêt du moteur thermique 2.
On peut obtenir ainsi lors de fréquentes variations de la pédale d'accélérateur dans cette zone, par exemple lors du roulage dans un embouteillage, des accouplements et désaccouplements successifs et rapprochés du moteur thermique 2 qui occasionnent du bruit et des vibrations, ainsi que des accélérations longitudinales du véhicule. Cette situation peut être inconfortable. La figure 3 est un graphique comprenant la courbe de demande de freinage du véhicule 30 quand le conducteur relâche la pédale d'accélérateur, et une courbe de couple C positif minimum 40 correspondant au couple à partir duquel on demande systématiquement un démarrage du moteur thermique 2, pour un enfoncement de la pédale d'accélérateur supérieur dans cet exemple à 15%. La courbe de couple C positif minimum 40 s'arrête à la vitesse V1 qui est avantageusement d'environ 60 km/h, à partir de laquelle le moteur thermique 2 est systématiquement accouplé Pour cette figure 3, les accumulateurs électriques 26 sont saturés et la courbe de couple de freinage maximum 34 que peut délivrer la machine électrique 20, passe à partir de la vitesse V3 au dessus de la courbe de demande de freinage du véhicule 30 avec la pédale d'accélérateur relâchée. Il faut donc entre la vitesse V3 et la vitesse V1, le conducteur ayant relâché la pédale d'accélérateur, accoupler le moteur thermique 2 pour assurer le freinage demandé. Dans le cas où le conducteur appuie légèrement sur la pédale d'accélérateur pour atteindre notamment une valeur supérieure à 15%, puis relâche cette pédale, la demande de couple aux roues du conducteur devient légèrement positive puis négative comme présenté par la courbe 42, en oscillant autour d'un couple aux roues nul. La demande de couple aux roues 42 passe par deux zones de transition 44 comprises entre les courbes 34 et 40, où cette demande de couple C positive ou négative est suffisamment faible en valeur absolue pour pouvoir désaccoupler le moteur thermique 2 des roues avant 8. Le procédé de gestion de l'accouplement du moteur thermique 2 suivant l'invention, maintient dans les zones de transition 44 comprenant des petites variations rapprochées de demande couple, l'accouplement de ce moteur thermique pour éviter des variations fréquentes de l'état de la transmission, qui pourraient provoquer des à-coups.
Avantageusement, le procédé de gestion attend ensuite que la demande du conducteur se stabilise pendant un petit temps dans la zone de transition 44, plusieurs secondes par exemple, pour désaccoupler le moteur thermique 2. Dans le cas contraire, le procédé de gestion maintient le moteur thermique 2 accouplé.
On peut réaliser ainsi de manière simple et économique, avec seulement des modifications des logiciels du procédé de gestion, une amélioration de l'agrément acoustique et vibratoire du véhicule lorsque les accumulateurs électriques sont saturés. La sécurité du véhicule est assurée en délivrant de manière confortable et permanente un couple de freinage aux roues, qui permet de descendre des pentes prolongées. De plus la réponse dynamique du véhicule peut être améliorée. Si le conducteur effectue une forte demande de couple, en enfonçant par exemple brutalement la pédale d'accélérateur, le moteur thermique peut répondre plus vite à cette demande. Avantageusement, suivant la configuration particulière présentée dans cet exemple de véhicule hybride, le moteur thermique entraîne les roues avant du véhicule ce qui permet de garder un groupe motopropulseur standard généralement utilisé pour les véhicules à roues avant motrices, et la machine électrique entraîne les roues arrière.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1 û Procédé de gestion de l'accouplement du moteur thermique (2) sur un véhicule automobile hybride (1) comportant un moteur thermique, un moyen d'accouplement automatique (6) de ce moteur thermique à des roues motrices (8) du véhicule, et au moins une machine électrique (20) de traction du véhicule reliée à des accumulateurs d'énergie électrique (26), ce procédé de gestion réalisant automatiquement en cas de lâcher de la pédale d'accélérateur et pour des basses vitesses de roulage, un désaccouplement du moteur thermique (2) lorsque les accumulateurs électriques (26) ne sont pas saturés, et un accouplement lorsque ces accumulateurs sont saturés, caractérisé en ce que les accumulateurs électriques (26) étant saturés, pour des petites variations rapprochées (42) de la pédale d'accélérateur, proches d'une demande de couple nul aux roues, l'accouplement du moteur thermique (2) est maintenu.
  2. 2 - Procédé de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les petites variations rapprochées (42) de la pédale d'accélérateur, sont sensiblement comprises entre 0 et une faible part qui peut être d'environ 15% de la valeur maximum d'enfoncement de cette pédale.
  3. 3 - Procédé de gestion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il attend que la demande du conducteur se stabilise sans petites variations rapprochées pendant un certain temps, pour déterminer si le moteur thermique (2) peut être désaccouplé.
  4. 4 - Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les basses vitesses de roulage pour lesquelles on réalise un accouplement ou un désaccouplement du moteur thermique (2) lorsque la pédale d'accélérateur est relâchée, sont inférieures à une vitesse (V1) d'environ 60km/h.
  5. 5 - Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce qu'il demande à un système de démarrageindépendant (10) un redémarrage du moteur thermique (2) avant de réaliser l'accouplement de ce moteur thermique.
  6. 6 - Véhicule hybride comportant un moteur thermique (2), un moyen d'accouplement automatique (6) de ce moteur thermique à des roues motrices (8) du véhicule, au moins une machine électrique (20) de traction du véhicule reliée à des accumulateurs d'énergie électrique (26), et un procédé de gestion de l'accouplement de ce moteur thermique (2) aux roues motrices (8), caractérisé en ce que ce procédé de gestion est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  7. 7 - Véhicule hybride selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen d'accouplement automatique comprend un embrayage (6).
  8. 8 - Véhicule hybride selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'entre l'embrayage (6) et les roues motrices (8), se trouve une transmission (4) réalisant de manière automatique des changements du rapport de démultiplication.
  9. 9 - Véhicule hybride selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moteur thermique (2) entraîne les roues avant (8) de ce véhicule, et la machine électrique de traction (20) entraîne les roues arrière (24).
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