FR2996614A1

FR2996614A1 - Systeme permettant de diminuer le delai de mise a disposition d'un groupe electropompe d'une boite de vitesses automatisee d'un vehicule hybride

Info

Publication number: FR2996614A1
Application number: FR1259665A
Authority: FR
Inventors: Yohan Milhau; Florian Doux
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2014-04-11

Abstract

La présente invention propose un système permettant de diminuer le délai de mise à disposition d'un groupe électropompe (12) d'une boîte de vitesses automatisée (5) d'un véhicule hybride (1) ayant également un mode de déplacement uniquement par moteur utilisant une énergie alternative dans lequel des premiers moyens de pilotage du groupe électropompe (12) contrôlés par des deuxièmes moyens de collecte et de traitement des informations en provenance du véhicule même, des informations d'environnement du véhicule identifiées et une unité de commande électronique apte à anticiper l'émission d'un signal d'augmentation de la pression hydraulique du groupe électropompe (12) jusqu'à une position de consigne permettant un changement d'état avant l'actionnement éventuel de ce dernier, en fonction d'une analyse des informations collectées et traitées.

Description

SYSTEME PERMETTANT DE DIMINUER LE DELAI DE MISE A DISPOSITION D'UN GROUPE ELECTROPOMPE D'UNE BOÎTE DE VITESSES AUTOMATISEE D'UN VEHICULE HYBRIDE La présente invention concerne un système permettant de diminuer le délai de mise à disposition d'un groupe électropompe d'une boîte de vitesses automatisée d'un véhicule hybride présentant également un mode de déplacement par un moteur utilisant une énergie alternative.

Un véhicule hybride électrique est un véhicule faisant appel à deux stockages d'énergie distincts pour se déplacer. On le désigne généralement simplement comme véhicule hybride dans le cas de l'association d'un moteur thermique et d'une machine électrique réversible. Les véhicules hybrides font appel à un dispositif de stockage électrique réversible. Le principe général de fonctionnement consiste à combiner un moteur électrique, souvent réversible en générateur, avec un moteur thermique pour propulser un véhicule. Au démarrage, c'est normalement le moteur électrique qui assure la mise en mouvement du véhicule. Lorsqu'une vitesse plus élevée est atteinte ou qu'une accélération forte est demandée, le moteur thermique prend le relais pour remplacer progressivement le moteur électrique. En cas de très forte accélération, les deux moteurs fonctionnent simultanément, ce qui permet une accélération supérieure. En phase de décélération, de descente et de freinage, une partie de l'énergie cinétique est transformée par le moteur/générateur en électricité pour recharger les batteries, assurant ainsi le rôle de frein moteur et soulageant les freins mécaniques. La gestion de l'ensemble est en général contrôlée par une unité de 30 contrôle électronique embarquée qui tient compte de l'état de charge de la batterie, de la température du moteur thermique et de celle du catalyseur, des besoins en chauffage et en climatisation et de la pression sur les pédales d'accélérateur et de frein, de la vitesse du véhicule On classe les véhicules hybrides en fonction de l'importance de la partie électrique et de la manière dont elle est combinée avec le moteur 5 thermique. Le «full hybrid» est la formule la plus répandue. Le véhicule peut être entraîné par chaque moteur séparément ou par les deux moteurs ensemble. Une gestion de la transmission complexe permet toutes les combinaisons. 10 Dans l'état de la technique, il est connu que si le véhicule hybride est uniquement équipé d'une pompe attelée au moteur thermique pour alimenter des actionneurs hydrauliques dans la boîte de vitesse reliée au moteur thermique le changement de rapport ne peut avoir lieu que si le moteur thermique est en service. Le temps de réponse pour la mise à 15 disposition du couple de la roue peut être long, voire supérieur à une seconde lors d'une transition du roulage électrique vers le roulage thermique, ce temps de réponse peut être réduit par un allumage anticipé du moteur thermique se traduisant par de la consommation d'énergie fossile. 20 Le but de la présente invention est de proposer un système permettant de diminuer le délai de mise à disposition d'un groupe électropompe d'une boîte de vitesses automatisée d'un véhicule hybride permettant une transition du roulage électrique vers le roulage thermique dans sa totalité ou graduellement sans délai de mise à 25 disposition du couple provenant du moteur thermique, en économisant en même temps de l'énergie fossile et aussi d'utiliser les informations afin d'optimiser la consommation globale via la gestion du groupe électropompe. La présente invention a donc pour objet de proposer un système 30 permettant de diminuer le délai de mise à disposition d'un groupe électropompe d'une boîte de vitesses automatisée d'un véhicule hybride ayant également un mode de déplacement par un moteur utilisant une énergie alternative comprenant des premiers moyens de pilotage du groupe électropompe contrôlés par des deuxièmes moyens de collecte et de traitement des informations en provenance du véhicule même, des informations d'environnement du véhicule identifiées et une unité de commande électronique apte à anticiper l'émission d'un signal d'augmentation de la pression hydraulique du groupe électropompe jusqu'à une position de consigne permettant un changement d'état avant l'actionnement éventuel de ce dernier, en fonction d'une analyse des informations collectées et traitées.

Selon un mode de réalisation préféré, lesdits moyens de collecte des informations comprennent un dispositif d'identification des informations via la signalisation telles qu'une couleur d'un feu tricolore, une limitation de vitesse, une ligne continue etc. et/ou un dispositif utilisant le GPS ou GSM pour récolter des informations sur les conditions de la route, telles que limitation de vitesse, incident, zone embouteillée, ralentissement, conditions climatiques, etc. Avantageusement, lesdits moyens de collecte des informations comprennent en outre un dispositif de contrôle de distance inter-véhicule disposant des informations sur la distance qui sépare le véhicule d'un véhicule qui le précède, le temps qui sépare ces deux véhicules, et la vitesse du véhicule qui précède. Selon une variante, le groupe électropompe comprend des actionneurs hydrauliques de changement de rapport et d'embrayage/débrayage du moteur thermique du véhicule hybride.

Selon un mode de réalisation préféré, lorsqu'un démarrage du moteur thermique imminent est détecté par l'unité de commande, l'augmentation de la pression du groupe électropompe est commandée pour que la phase de démarrage du moteur thermique et un changement de rapport puissent être concomitants.

Avantageusement, le groupe électropompe soit remplace une pompe mécanique attelée au moteur thermique soit vient s'ajouter à cette dernière.

Selon un mode de réalisation préféré, le véhicule hybride équipé du seul groupe électropompe comprend en outre une batterie haute tension et lorsque cette batterie n'a plus la capacité d'absorber de l'énergie dans des phases de récupération d'énergie, l'unité de commande pilote le groupe électropompe, de telle sorte qu'il parvient à une pression de seuil maximale. Selon un mode de réalisation préféré, le véhicule hybride équipé de la pompe mécanique attelée au moteur thermique avec le groupe électropompe comprend en outre une batterie haute tension et lorsque cette batterie n'a plus la capacité d'absorber de l'énergie dans des phases de récupération d'énergie, l'unité de commande choisit le système de meilleur rendement énergétique entre les roues du véhicule et un récipient de stockage hydraulique de la boîte de vitesse: si le rendement du groupe électropompe est inférieur à celui de la pompe attelée au moteur thermique, l'énergie est prélevée aux roues, via une chaîne de traction, le moteur thermique et la pompe attelée, et si le rendement du groupe électropompe est supérieur à celui de la pompe attelée au moteur thermique, l'énergie est prélevée aux roues via une machine électrique et le groupe électropompe.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit en référence aux dessins schématiques annexés : Fig. 1 représente un schéma de l'architecture d'un véhicule hybride, Fig. 2 représente un schéma de l'architecture d'un logiciel de mise en oeuvre de la présente invention, Fig. 3 représente un chronogramme montrant la stratégie de fonctionnement selon un premier mode de réalisation de l'invention, Fig. 4 représente un chronogramme montrant la stratégie de fonctionnement selon un second mode de réalisation de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages seront mis en évidence à la lecture de cette description.

La présente invention se rapporte au fonctionnement d'un véhicule de type hybride ayant un mode ZEV (zéro émission véhicule) et à tout moyen de couplage automatisé. Le type de véhicule hybride peut être un thermique électrique, thermique hydraulique, thermique pneumatique, etc. Sur Fig. 1 sont représentés schématiquement les principaux éléments de la chaîne de traction d'un véhicule hybride 1. Les trains avant 2 et arrière 3 sont propulsés à l'aide d'un moyen de couplage situé entre le moteur thermique et les trains. Dans cet exemple le moyen de couplage est une boîte de vitesse automatisée 5 , ledit moyen peut être aussi une boîte manuelle pilotée, CVT, un convertisseur de puissance, etc. De manière générale, les phases de couplage et de découplage du moteur thermique sont pilotées pour réduire au minimum la consommation d'énergie fossile et pour accroître les performances du véhicule lors d'une forte sollicitation de couple par le conducteur. Le véhicule comporte en outre deux moteurs électriques avant 6 et arrière 7 situés respectivement pour le moteur électrique 6 attelé par une courroie 11 au moteur thermique 4 et pour le moteur électrique 7 20 couplé au train arrière 3 à l'aide d'un réducteur 8. Ainsi le véhicule peut rouler en mode ZEV, dans cette situation de fonctionnement, le moteur thermique 4 sera mis hors service, la chaîne de traction sera alors totalement découplée afin de ne pas entraîner le moteur 4 via les roues. Le véhicule se déplacera ainsi uniquement en 25 mode électrique, par exemple à l'aide du moteur électrique 7 agissant sur le train arrière 3 du véhicule. Le pilotage de la boîte de vitesse 5 se fait via des actionneurs hydrauliques, non représentés, situés à proximité et/ou à l'intérieur de la boîte de vitesse. Un système de pompe 9 mécanique met sous 30 pression un fluide (généralement de l'huile) dans un récipient de stockage 10. Cette énergie permet de déplacer les actionneurs lors des changements d'état de la boîte et de l'embrayage. La mise sous pression du système est réalisée selon l'état de la technique à l'aide de la pompe mécanique 9 attelée au moteur thermique 4. On notera que dans le cas d'une application hybride, un groupe électropompe 12 peut remplacer ou s'ajouter à la pompe mécanique 9 attelée au moteur thermique 4. Dans les deux cas la modification d'état de la boîte de vitesse ne peut avoir lieu qu'à partir d'un certain niveau de pression dans le récipient de stockage10. Selon un mode de réalisation préféré la présente invention concerne uniquement les véhicules hybrides équipés d'un groupe électropompe 12 permettant d'augmenter le niveau de pression hydraulique P de la boîte de vitesse 5 pour effectuer un changement de rapport. Dans le cas de certaines technologies hybrides, le groupe électropompe peut être remplacé par une pompe prélevant de l'énergie 15 au récipient de stockage principal 10 pour augmenter le niveau de pression hydraulique de la boîte de vitesse. La chaîne de traction du véhicule 1 comporte de plus une batterie haute tension 13 alimentant d'une part le groupe électropompe 12 et d'autre part des onduleurs 14 alimentant les moteurs électriques 6 et 7. 20 De manière traditionnelle le véhicule 1 est muni de dispositifs ESP 19 équipant chaque roue du véhicule et comprend une batterie basse tesion 15 pour l'alimentation du réseau basse tension 16 du véhicule et du démarreur 17 via un convertisseur de courant continu 18. Ledit convertisseur foournit une énergie additionnelle aux onduleurs 14. 25 Fig. 2 représente le schéma de l'architecture du logiciel permettant de mettre en oeuvre le concept général de la présente invention qui consiste en un système permettant d'anticiper la nécessité de la montée en pression P au moyen d'un groupe électropompe d'une boîte de vitesse automatisée d'un véhicule hybride à l'aide des moyens de 30 collecte et de traitement des informations en provenance du véhicule même et des informations d'environnement du véhicule identifiées pour le pilotage du groupe électropompe 12 et/ou de la pompe 9.

Ces moyens de collecte 25 comportent un module permettant d'identifier et de traiter des informations d'environnement, ce module peut par exemple interprèter les panneaux de signalisation, telle que la couleur d'un feu tricolore, des panneaux de limitation de vitesse, des 5 panneaux de stop, des informations sur la présence de ligne continue, etc. Ce module peut également comporter un dispositif de contrôle inter-véhicule donnant des informations sur la distance entre un véhicule et un véhicule qui le précède lequel dispositif fournit également des informations concernant le temps qui sépare ces deux 10 véhicules ainsi que la vitesse du véhicule qui précède. Ces moyens de collectes 25 peuvent également comporter un système tel que le GPS (Global Positioning System) ou un système GSM afin d'utiliser les informations récoltées sur les conditions de la route comme une limitation de vitesse, un incident, une zone embouteillée, un 15 ralentissement, des conditions climatiques, etc. Les informations d'environnement du véhicule peuvent comprendre la vitesse maximale autorisée, le delta de vitesse maximale autorisée, des informations sur un arrêt à venir (stop ou feu rouge), un ralentissement à prévoir, et le type de zone de roulage, en zone urbaine, extra-urbaine, autoroute, 20 altitude, pente. Comme on peut le voir sur Fig. 2 les information du véhicule même dépendent principalement des valeurs du module 22 imposées par le conducteur et transmises à l'interface homme/machine 21, ladite interface fixe ainsi les points de fonctionnement dans le module 24 du 25 véhicule 1 et constitue le premier moyen de pilotage du groupe électropompe 12. Les signaux représentatifs de ces points de fonctionnement sont transmis via le module 27 aux moteurs électriques 6,7 et via le module 28 au moteur thermique 4. Le choix des points de fonctionnement (module 24) est contraint 30 par les limitations organiques reçues du module 23. Le traitement de toutes les informations collectées, y compris des informations du module 23, concernant le véhicule même et des informations d'environnement 25 du véhicule consiste à appliquer dans une unité de commande électronique 26 un modèle permettant l'anticipation des situations où un bon fonctionnement des actionneurs hydrauliques est nécessaire. Si une telle situation est détectée, le système qui comprend 5 une unité de commande électronique 26 émet un signal d'augmentation de pression hydraulique P dans la boîte de vitesse 5. Le signal d'augmentation de la pression P est alors transmis par les dispositifs de commande 29, 30 au groupe électropompe 12 et/ou à la pompe mécanique 9. Ainsi, un changement d'état de la boîte de vitesse, soit 10 changement de rapport ou embrayage/débrayage, peut être effectué instantanément. La présente invention est basée sur le principe suivant: lors d'un parcours, la vitesse et l'accélération d'un véhicule sont étroitement liées aux panneaux de signalisation et aux conditions extérieures de roulage. 15 Ainsi, en utilisant le comportement du véhicule, on peut prévoir la décision du conducteur, l'anticiper et la corriger lorsque le conducteur interprète mal l'environnement et donc limiter les changement d'état de la chaîne de traction ou même les anticiper avant que le conducteur ne le décide de lui-même. 20 Dans ce qui suit, on va décrire quelques situations d'utilisation du véhicule et du comportement attendu en retour. 1. Roulage ZEV et détection d'un démarrage imminent. L'information de l'environnement peut être avantageusement utilisée pour compléter les conditions nominales de découplage de la 25 machine. Par exemple dans les situations d'utilisation suivantes : un passage au vert d'un feu tricolore, une augmentation de la vitesse maximale autorisée, une augmentation de la vitesse du véhicule qui précède, on peut anticiper un démarrage du moteur thermique 4. Si l'énergie hydraulique est insuffisante, c'est-à-dire si la pression 30 minimale Pmin est inférieure à la pression P pour permettre un changement d'état de la boîte de vitesse 5 et/ou de l'embrayage alors on va piloter le groupe électropompe 12 afin d'augmenter la pression hydraulique jusqu'à atteindre un seuil d'énergie permettant un changement d'état. Cette stratégie peut également s'appliquer lorsqu'il est détecté un démarrage du moteur thermique 4 imminent. 2. Batterie haute tension 13 pleine ou non-respect de la volonté du conducteur en décélération. Dans ce cas d'utilisation Fig. 3 et Fig. 4 représentent schématiquement les stratégies mises en oeuvre de l'invention dans un véhicule 1 en phase de récupération d'énergie.

Le chronogramme représenté Fig. 3 concerne le cas d'un véhicule équipé d'un groupe électropompe 12 uniquement. Lorsque la batterie haute tension 13 est saturée et n'a plus la capacité d'absorber de l'énergie dans les phases d'utilisation de récupération d'énergie (volonté conducteur négative traduite par un couple de consigne négatif, et ce quel que soit l'état du moteur thermique), il est demandé le pilotage au groupe électropompe 12. Ceci permet de consommer de l'énergie cinétique (énergie gratuite) évitant ainsi que cette énergie soit dissipée dans les freins. Ce pilotage du groupe électropompe 12 s'effectuera jusqu'à obtention de la pression maximale P. Ce pilotage permettra de limiter une augmentation ultérieure de la pression hydraulique P par dépense d'énergie non gratuite dans d'autres phases d'utilisation et va permettre de minimiser la consommation d'énergie fossile tout en gardant un confort de changement de rapport optimal.

Le chronogramme représenté Fig. 4 concerne le cas d'un véhicule équipé d'un groupe électropompe 12 et d'une pompe mécanique 9 attelée au moteur thermique. Si le moteur 4 est en service, on se retrouve dans le cas présenté sur Fig. 3 mais dans ce cas là l'augmentation de pression hydraulique 30 P se fera par le système de meilleur rendement énergétique compris entre la roue et le récipient de stockage hydraulique 10 : - Rendement du groupe électropompe 12 < pompe 9 attelée au moteur 4: l'énergie sera prélevée à la roue, via la chaine de traction, le moteur thermique 4 et la pompe 9 attelée. - Rendement du groupe électropompe 12 > pompe 9 attelée au moteur 4: l'énergie sera prélevée à la roue, via une machine électrique non représentée, et le groupe électropompe 12. Si le moteur 4 est hors service, l'énergie proviendra uniquement de la machine électrique et du groupe électropompe 12. Le système décrit ci-dessus permet ainsi de diminuer le délai de 10 mise à disposition d'un groupe électropompe et donc de limiter les changements d'état de la chaîne de traction et même de les anticiper avant que le conducteur ne le décide de lui-même.

Claims

REVENDICATIONS1. Système permettant de diminuer le délai de mise à disposition d'un groupe électropompe (12) d'une boîte de vitesses automatisée (5) d'un véhicule hybride (1) ayant également un mode de déplacement par un moteur utilisant une énergie alternative caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens de pilotage (24) du groupe électropompe (12) contrôlés par des deuxièmes moyens de collecte et de traitement des informations (23) en provenance du véhicule même, des informations d'environnement (25) du véhicule identifiées et une unité de commande électronique (26) apte à anticiper l'émission d'un signal d'augmentation de la pression hydraulique (P) du groupe électropompe (12) jusqu'à une position de consigne permettant un changement d'état avant l'actionnement éventuel de ce dernier, en fonction d'une analyse des informations collectées et traitées.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de collecte des informations (25) comprennent un dispositif d'identification des informations via la signalisation telles que la couleur d'un feu tricolore, une limitation de vitesse, une ligne continue etc. et/ou un dispositif utilisant le GPS ou GSM pour récolter des informations sur les conditions de la route, telles que limitation de vitesse, incident, zone embouteillée, ralentissement, conditions climatiques, etc.
3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de collecte des informations (25) comprennent en outre un dispositif de contrôle de distance inter-véhicule, disposant des informations sur: - la distance qui sépare le véhicule d'un véhicule qui précède - le temps qui sépare ces deux véhicules, et - la vitesse du véhicule qui précède.
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le groupe électropompe (12) commande des actionneurs hydrauliques de changement de rapport de la boîte de vitesse (5) et d'embrayage/débrayage du moteur thermique (4) du véhicule hybride.
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que lorsqu'un démarrage du moteur thermique (4) imminent est détecté par l'unité de commande (26), l'augmentation de la pression (P) du groupe électropompe (12) est commandée pour que la phase de démarrage du moteur thermique (4) et un changement de rapport puissent être concomitants.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le groupe électropompe (12) soit remplace une 15 pompe mécanique (9) attelée au moteur thermique (4) soit s'ajoute à cette dernière.
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le véhicule hybride (1) équipé du seul groupe électropompe (12) comprend en outre une batterie haute tension (13) et lorsque cette batterie n'a plus la 20 capacité d'absorber de l'énergie dans des phases de récupération d'énergie, l'unité de commande (26) pilote le groupe électropompe (12), de telle sorte qu'il parvient à une pression de seuil maximale.
8. Système selon la revendication 6 caractérisé en ce que le véhicule hybride (1) équipé de ladite pompe mécanique (9) attelée au moteur 25 thermique (4) avec le groupe électropompe (12), comprend en outre une batterie haute tension (13) et lorsque cette batterie n'a plus la capacité d'absorber de l'énergie dans des phases de récupération d'énergie, l'unité de commande (26) choisit le système de meilleur rendement énergétique entre les roues du véhicule et un récipient de stockage 30 hydraulique (10) de la boîte de vitesse (5): - si le rendement du groupe électropompe (12) est inférieur à celui de la pompe (9) attelée au moteur thermique, l'énergie est prélevée auxroues, via une chaîne de traction, le moteur thermique et la pompe attelée, - si le rendement du groupe électropompe (12) est supérieur à celui de la pompe (9) attelée au moteur thermique, l'énergie est prélevée aux roues via une machine électrique et le groupe électropompe .