FR3096638A1 - Procede de limitation du recul en pente d'un vehicule automobile hybride, dote d’une loi de commande - Google Patents

Procede de limitation du recul en pente d'un vehicule automobile hybride, dote d’une loi de commande Download PDF

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Yohan Milhau
Gaetan Rocq
Arnaud Bardet
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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de limitation du recul en pente d'un véhicule automobile hybride lors d'un démarrage d'un moteur thermique par un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique, pour lequel la condition d'extinction du moteur est que le conducteur appuie sur le frein et que la vitesse du véhicule soit inférieure à un premier seuil de vitesse, tandis que la condition du redémarrage du moteur est que le conducteur lâche la pédale de frein, ledit véhicule comprenant en outre un système d'aide au démarrage en côte appliquant une action de freinage audit véhicule, ledit système d'aide au démarrage en côte intégrant un loi de commande L utilisant la valeur P de la déclivité de la route pour piloter le groupe motopropulseur. Figure 1

Description

PROCEDE DE LIMITATION DU RECUL EN PENTE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE, DOTE D’UNE LOI DE COMMANDE
La présente invention concerne un procédé d'arrêt et de redémarrage automatique assisté d’une aide au démarrage en côte d’un véhicule hybride, destiné à limiter le recul en pente du véhicule au moyen d’une stratégie de gestion de la boîte de vitesse, du moteur thermique et de l’embrayage prenant en compte la déclivité de la route.
Il est connu des véhicules hybrides dotés d'un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique, auquel est adjoint un système d'Aide au Démarrage En Cote, connu sous la dénomination de « ADEC » en français ou de « Hill Assist » en anglais.
De manière usuelle, le système d'aide au démarrage en côte autorise le dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique à éteindre le moteur thermique quand il est détecté que la pente ascendante est suffisamment faible et donc qu'il n'y a pas besoin de maintien du véhicule contre un recul.
Dans le cas contraire, c'est-à-dire quand un besoin de maintien est détecté, le système d'aide au démarrage en côte autorise le dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique à éteindre le moteur thermique quand la fonction de maintien en pente est active.
Pour savoir dans quelle situation le véhicule se trouve, celui-ci doit être arrêté, afin d'avoir une mesure de la pente précise. Ceci impose donc l'arrêt du moteur thermique pour un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique équipé d'un démarreur à 0 km/H.
La stratégie « Hill Assist » permet de maintenir les freins serrés afin de prévenir du recul en pente. Cependant le desserrage des freins se base sur une volonté de couple, sans prise en compte de la dynamique d’obtention dudit couple. Très souvent le seuil de couple doit être surévalué pour autoriser le desserrage des freins afin d’être certain que le couple sera installé. Cette incertitude génère l’inconvénient que le véhicule peut rester retenu par les freins alors que les organes fournissent potentiellement déjà du couple.
Lorsque le véhicule est arrêté, en condition nominale de température et de niveau de charge de la batterie, le moteur thermique est éteint et découplé pour favoriser la consommation et diminuer les émissions.
De plus sur une application où la vitesse et la demande de couple sont faibles, la boite de vitesse est maintenue « ouverte » afin de favoriser le train Arrière pour son meilleur rendement et donc fournir l’énergie nécessaire au déplacement du véhicule.
Dans ces conditions et lorsque le conducteur veut démarrer en pente, la fourniture de puissance par le train Arrière ou par la machine électrique Avant peut s’avérer trop faible pour assurer la dynamique de décollage souhaitée.
De plus, l’apport de la puissance requise par le moteur thermique, rendu nécessaire, nécessite un certain temps du fait de la procédure de démarrage et du couplage de l’embrayage. Il peut alors être observé un recul dans la pente, qui peut occasionner des collisions intempestives.
C’est pourquoi, l’invention propose de pallier tout ou partie des risques évoqués précédemment en utilisant la valeur de la pente pour anticiper le besoin de couple, et plus particulièrement en sollicitant, par ordre de priorité, la fermeture de la boite de vitesse, le démarrage du moteur, et le pré-positionnement de l’embrayage.
L’invention a en particulier pour objet un procédé de limitation du recul en pente d'un véhicule automobile hybride lors d'un démarrage d'un moteur thermique par un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique, pour lequel la condition d'extinction du moteur thermique est que le conducteur appuie sur le frein et que la vitesse du véhicule soit inférieure à un premier seuil de vitesse, tandis que la condition du redémarrage du moteur thermique est que le conducteur lâche la pédale de frein, ledit véhicule comprenant en outre un système d'aide au démarrage en côte appliquant une action de freinage audit véhicule, le dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique intégrant la loi de commande L définie par les étapes suivantes :
- Vérification que le véhicule est à l’arrêt puis,
- Récupération de la valeur P de la déclivité de la route puis,
- Comparaison de la valeur P de la déclivité de la route avec une première valeur seuil P1 au de-là de laquelle le système d'aide au démarrage en côte commande le couplage de la boîte de vitesse puis,
- Comparaison de la valeur P de la déclivité de la route avec une deuxième valeur seuil P2 au de-là de laquelle le système d'aide au démarrage en côte commande le démarrage du moteur thermique puis,
- Comparaison de la valeur P de la déclivité de la route avec une troisième valeur seuil P3 au de-là de laquelle le système d'aide au démarrage en côte commande le couplage de l’embrayage.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.
Selon certaines caractéristiques, la valeur P de la déclivité de la route est obtenue par mesure directe, et en particulier au moyen d’un capteur ou bien d’un GPS.
Selon d’autres caractéristiques, la valeur P de la déclivité de la route est une estimation basée sur les efforts extérieurs, à savoir l’écart entre l’accélération réelle du véhicule et l’accélération théorique qu’aurait le véhicule avec le couple réalisé par tous les organes.
De manière préférentielle, la loi de commande L n’est appliquée que si et seulement si le niveau de puissance disponible de l’énergie alternative à celle du moteur thermique, est inférieur à une valeur limite P0, de manière à ne pas démarrer inutilement le moteur thermique.
De manière préférentielle, le résultat de l’exécution de la loi de commande L est annulé lorsque le véhicule n’est pas en situation de roulage au bout d’une valeur de temps T0 après l’exécution de la loi de commande L.
De manière préférentielle, la situation de roulage est définie lorsque la distance parcourue par le véhicule est supérieure à une valeur D0 déterminée.
De manière préférentielle, l’état du levier de vitesse est utilisé pour appliquer la loi de commande L à une situation de roulage en marche avant et en pente montante ou bien à une situation de roulage en marche arrière en pente descendante.
Selon un mode de réalisation particulier, les première, deuxième et troisième valeurs seuil de la déclivité de la route sont respectivement de l’ordre de 4, 6 et 8%.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique ainsi qu'un système d'aide au démarrage en côte, caractérisé en ce que le recul du véhicule lors d'un arrêt sur une pente ascendante est limité par un procédé selon l’invention.
D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et de l’unique figure :
Cette figure représente une vue schématique de la loi de commande appliquée au dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique selon l’invention.
Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
Selon l’invention, le procédé de limitation du recul en pente selon l’invention s’adresse aux véhicules automobiles hybrides, c’est-à-dire aux véhicules dotés d’une propulsion hybride qui consiste à combiner un ou plusieurs moteurs électriques (réversibles pour devenir générateurs) avec un moteur thermique.
Le procédé de limitation du recul en pente selon l’invention s’adresse plus particulièrement aux véhicules dotés d’un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique, pour lequel la condition d'extinction du moteur est que le conducteur appuie sur le frein et que la vitesse du véhicule soit inférieure à un premier seuil de vitesse, tandis que la condition du redémarrage du moteur est que le conducteur lâche la pédale de frein, ledit véhicule comprenant en outre un système d'aide au démarrage en côte apte à appliquer une action de freinage audit véhicule.
Le procédé de limitation du recul en pente selon l’invention s’adresse plus particulièrement aux véhicules à hybridation complète, dans laquelle le véhicule peut être entraîné par chaque moteur séparément ou par les deux moteurs ensemble.
Ce fonctionnement nécessite des puissances supérieures à 20 kW3. Une gestion de la transmission complexe permet toutes les combinaisons. Le pourcentage d'utilisation du moteur électrique dépend de la capacité de la batterie, dont la charge a lieu en roulage, par le moteur thermique, ainsi que lors des ralentissements, par la récupération de l'énergie cinétique, ou par recharge via le moteur thermique, ou via une recharge électrique si cela est possible.
Les différentes phases de fonctionnement d'un « full hybrid » se déroulent comme suit :
- lorsque le véhicule est immobile, les deux moteurs (thermique et électrique) sont à l'arrêt ;
- la mise en mouvement de la voiture est assurée par le moteur électrique seul, jusqu'à une vitesse maximum variant entre 70 à 130 km/h suivant les modèles ;
- au-delà de ces vitesses, ou lorsqu'une accélération plus forte est demandée, le moteur thermique est démarré pour fournir le supplément de puissance et remplacer progressivement le moteur électrique ;
- en cas de demande de puissance importante (forte accélération ou forte pente), les deux moteurs fonctionnent simultanément pour additionner leurs couples moteurs ;
- en phase de décélération ou de descente, le freinage régénératif permet au moteur/générateur de convertir une part de l'énergie cinétique en énergie électrique, rechargeant la batterie. Ce rôle de frein moteur peut être accru en forçant le moteur thermique à tourner sans injection de carburant, soulageant les freins mécaniques à friction. Celui-ci peut au contraire être arrêté pour réduire la consommation et la pollution, ce qui désactive son frein-moteur.
La gestion de l'ensemble est confiée à l'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.
Toujours selon l’invention, le dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique intègre une loi de commande L définie en figure 1 et par les étapes détaillées ci-après.
Tel que détaillé sur la figure 1, il est tout d’abord nécessaire de vérifier que le véhicule est à l’arrêt ou pas, comme l’indique la condition « Véhicule stoppé ? OUI/NON ».
Dans le cas où le véhicule est à l’arrêt, la valeur P de la déclivité de la route est récupérée.
Ensuite, la loi de commande L vérifie si la condition « ValeurPente > ValeurSeuil_1 ? OUI/NON » est remplie ou pas, c’est-à-dire si la valeur P de la déclivité de la route est supérieure une première valeur seuil P1. Si tel est le cas, le système d'aide au démarrage en côte commande le couplage de la boîte de vitesse.
Ensuite, la loi de commande L vérifie si la condition « ValeurPente > ValeurSeuil_2 ? OUI/NON » est remplie ou pas, c’est-à-dire si la valeur P de la déclivité de la route est supérieure une première valeur seuil P2. Si tel est le cas, le système d'aide au démarrage en côte commande le démarrage du moteur thermique.
Enfin, la loi de commande L vérifie si la condition « ValeurPente > ValeurSeuil_3 ? OUI/NON » est remplie ou pas, c’est-à-dire si la valeur P de la déclivité de la route est supérieure une troisième valeur seuil P3. Si tel est le cas, le système d'aide au démarrage en côte commande le couplage de l’embrayage.
La première valeur seuil P1 est inférieure ou égale à la seconde valeur seuil P2, elle-même inférieure ou égale à la troisième valeur seuil P3.
Ainsi, la loi de commande L utilise l’information sur la valeur de la déclivité de la route afin de déterminer le niveau de puissance nécessaire pour la mise en situation de roulage ainsi que la dynamique de couple souhaitée si besoin.
La valeur P de la déclivité de la route peut être obtenue par mesure directe ou bien être estimée par calcul.
Il peut être envisagé en particulier d’obtenir une mesure directe de la déclivité de la route au moyen d’un capteur ou bien d’un GPS.
La valeur P de la déclivité de la route peut alternativement être obtenue par une estimation basée sur les efforts extérieurs, à savoir l’écart entre l’accélération réelle du véhicule et l’accélération théorique qu’aurait le véhicule avec le couple réalisé par tous les organes.
De préférence, les première, deuxième et troisième valeurs seuil de la déclivité de la route sont respectivement de l’ordre de 4, 6 et 8 %.
De manière à ne pas démarrer inutilement le moteur thermique, la loi de commande L n’est appliquée que si et seulement si le niveau de puissance disponible de l’énergie alternative (généralement la batterie du moteur électrique) à celle du moteur thermique, est inférieur à une valeur limite P0.
Avantageusement, cette valeur limite P0 est de l’ordre de 20 kW et dépend de la pente et de la volonté du conducteur.
De manière préférentielle, le résultat de l’exécution de la loi de commande L est annulé lorsque le véhicule n’est pas en situation de roulage au bout d’une valeur de temps T0 après l’exécution de la loi de commande L.
Avantageusement, cette valeur limite T0 est de l’ordre de 5 s à 1 min.
De manière préférentielle, la situation de roulage est définie lorsque la distance parcourue par le véhicule est supérieure à une valeur D0 déterminée.
Avantageusement, cette valeur limite D0 est de l’ordre de 30 m à 1km.
Avantageusement, même si la valeur P de la déclivité de la route est inférieure à la troisième valeur seuil P3, le système d'aide au démarrage en côte peut commander le couplage de l’embrayage, si la voiture se déplace dans le sens opposé à celui définit dans le couplage de la boîte de vitesse.
Pour savoir s’il faut appliquer la loi de commande L à une situation de roulage en marche avant et en pente montante ou bien à une situation de roulage en marche arrière en pente descendante, il est avantageux d’utiliser l’état du levier de vitesse.
Ainsi, les critères de puissances électriques disponibles, de niveaux de charge de la batterie, de temps et de distance parcourue permettent d’affiner la loi de commande L de manière à optimiser la consommation du véhicule ainsi que son confort de conduite.
A noter, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associés les uns avec les autres, selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.

Claims (9)

  1. Procédé de limitation du recul en pente d'un véhicule automobile hybride lors d'un démarrage d'un moteur thermique par un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique, pour lequel la condition d'extinction du moteur thermique est que le conducteur appuie sur le frein et que la vitesse du véhicule soit inférieure à un premier seuil de vitesse, tandis que la condition du redémarrage du moteur thermique est que le conducteur lâche la pédale de frein, ledit véhicule comprenant en outre un système d'aide au démarrage en côte apte à appliquer une action de freinage audit véhicule, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique intègre la loi de commande L définie par les étapes suivantes :
    - Vérification que le véhicule est à l’arrêt puis ,
    - Récupération de la valeur P de la déclivité de la route puis ,
    - Comparaison de la valeur P de la déclivité de la route avec une première valeur seuil P1 au de-là de laquelle le système d'aide au démarrage en côte commande le couplage de la boîte de vitesse puis ,
    - Comparaison de la valeur P de la déclivité de la route avec une deuxième valeur seuil P2 au de-là de laquelle le système d'aide au démarrage en côte commande le démarrage du moteur thermique puis ,
    - Comparaison de la valeur P de la déclivité de la route avec une troisième valeur seuil P3 au de-là de laquelle le système d'aide au démarrage en côte commande le couplage de l’embrayage.
  2. Procédé de limitation du recul en pente d'un véhicule automobile hybride selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur P de la déclivité de la route est obtenue par mesure directe, et en particulier au moyen d’un capteur ou bien d’un GPS.
  3. Procédé de limitation du recul en pente d'un véhicule automobile hybride selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur P de la déclivité de la route est une estimation basée sur les efforts extérieurs, à savoir l’écart entre l’accélération réelle du véhicule et l’accélération théorique qu’aurait le véhicule avec le couple réalisé par tous les organes.
  4. Procédé de limitation du recul en pente d'un véhicule automobile hybride selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la loi de commande L est appliquée si et seulement si le niveau de puissance disponible de l’énergie alternative à celle du moteur thermique, est inférieur à une valeur limite P0, de manière à ne pas démarrer inutilement le moteur thermique.
  5. Procédé de limitation du recul en pente d'un véhicule automobile hybride selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le résultat de l’exécution de la loi de commande L est annulé lorsque le véhicule n’est pas en situation de roulage au bout d’une valeur de temps T0 après l’exécution de la loi de commande L.
  6. Procédé de limitation du recul en pente d'un véhicule automobile hybride selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la situation de roulage est définie lorsque la distance parcourue par le véhicule est supérieure à une valeur D0 déterminée.
  7. Procédé de limitation du recul en pente d'un véhicule automobile hybride selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’état du levier de vitesse est utilisé pour appliquer la loi de commande L à une situation de roulage en marche avant et en pente montante ou bien à une situation de roulage en marche arrière en pente descendante.
  8. Procédé de limitation du recul en pente d'un véhicule automobile hybride selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première, deuxième et troisième valeurs seuil de la déclivité de la route sont respectivement de l’ordre de 4, 6 et 8 %.
  9. Véhicule automobile comprenant un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique ainsi qu'un système d'aide au démarrage en côte, caractérisé en ce que le recul du véhicule lors d'un arrêt sur une pente ascendante est limité par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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