WO2008050054A2 - Procede et dispositif de controle de la charge electrique d'un element tampon d'energie dans une transmission infiniment variable - Google Patents

Procede et dispositif de controle de la charge electrique d'un element tampon d'energie dans une transmission infiniment variable Download PDF

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WO2008050054A2
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Philippe Pognant-Gros
Olivier Reyss
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Renault S.A.S.
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for controlling the electrical charge of a power buffer element for infinitely variable transmission (IVT). It finds application in the field of mechanical energy transmission to drive a vehicle.
  • IVT infinitely variable transmission
  • the heat engine is mechanically coupled to the wheels of the vehicle by means of a transmission having at least two parallel paths of mechanical power exchange between the vehicle wheels and the engine.
  • the heat engine transmits mechanical power to the wheels of the vehicle when the engine drives the vehicle or receives it when the vehicle is under engine braking, two machines electric motors, being able to operate as motor or generator being also suitably coupled on the parallel paths of mechanical power exchange of the infinitely variable transmission.
  • the two electrical machines are powered through control controllers via a buffer of electrical energy, itself controlled by a charge controller.
  • a mode of operation is well known, under the term of "regenerative braking", during which at least one of the electrical machines recycles kinetic energy by producing electric energy which is used to recharge the element buffer of electrical energy.
  • the recharge controller does not have a very long time to achieve a sufficient recharge of the element of electrical energy buffer.
  • the problem underlying the invention therefore lies in the search for a method and a device for an efficient charging of the electric energy buffer element while the vehicle is stationary, the drive wheels being blocked.
  • the present invention relates to a method for controlling the electrical charge of a buffer element of electrical energy in an infinitely variable transmission comprising two reversible electric machines and a heat engine, coupled to the drive wheels of a vehicle by two mechanical power transfer paths. Both electrical machines are powered via a buffer element of electrical energy.
  • the method of the invention consists of at least one of the following steps:
  • the present invention also relates to a device for controlling the charge of an electric energy buffer element intended to feed two reversible electrical machines of an infinitely variable transmission to two parallel paths of mechanical power transfer between a heat engine and wheels. of vehicle stopped.
  • the device of the invention comprises means for calculating a reference torque distribution of the two electrical machines operating as a generator on the basis of the method of the invention for recharging the electric energy buffer element.
  • FIG. 1 represents a flowchart of the method of the invention.
  • FIG. 2 represents a block diagram of the device for implementing the method of the invention.
  • the invention relates to a control of a part of the vehicle when it is stopped, the drive wheels of the vehicle being blocked.
  • the invention relates, in fact, to a control of a part of the vehicle which starts at the moment when the driver of the vehicle enters his vehicle and ends when the driver of the vehicle starts a journey using the connected powertrain. mechanically to the wheels of the vehicle by its infinitely variable transmission. Once startup is performed, the method of the invention is no longer active, including the drive wheels of the vehicle is no longer blocked.
  • the charge controller performs a detection of the state of locking of the wheels. Then, it performs a charge level test of the electrical energy storage element to determine if it is below a predetermined charge level or charge state beyond which it is possible or if it is necessary to perform a recharge operation.
  • step E2 the calculation of an optimal load point PCO is executed on the database specifying an optimum load condition of the energy buffer element between the mechanical power delivered by the heat engine and the charging characteristics of the current and voltage electrical energy buffer element.
  • step E3 an objective target torque value is set for the heat engine T_th.
  • this torque setpoint of the heat engine T_th is applied to a suitable setpoint input of the heat engine controller.
  • step E4 it is established a function of distribution of the setpoint torque T el and T_e2 of electrical machines e1 and e2 working in generator mode for recharging the electrical energy buffering element.
  • step E5 a determination is made of the current operating point PFC on which the powertrain is located, consisting of the heat engine, the electric drive and the infinitely variable transmission.
  • step E7 on the basis of the difference deviation [kT] calculated in the previous step, a computation doublet of the powertrain (T_e1, T_e2) which is applied to the controllers of the two electrical machines of the variator is calculated. electric.
  • a possible mode output operation is detected, such as a gearbox gear commitment, and if the test is positive, a step E9 of end of charging mode of the buffer element energy. If the test E8 is negative, the loop B continues and the control returns to the aforementioned step E3.
  • the step of determining the optimal charging point PCO comprises a step in which values of the control parameters of the thermal engine are determined which are such that the power transfer between the heat engine and the element buffer of electrical energy is maximum.
  • the determination of the control parameters of the thermal engine is carried out on the basis of mappings established for the heat engine, the infinitely variable transmission, the electrical machines and the electrical energy buffer element finally receiving the mechanical energy produced by the engine or optimal operating point.
  • the maps established for the heat engine make it possible to establish the mechanical power delivered by the engine on the basis of the data of the engine speed and the engine torque.
  • the mappings established for the infinitely variable transmission make it possible to determine the mechanical power transmitted from the input coupling of the heat engine to the various output couplings on the shafts of the rotors of the electric machines.
  • the mappings established for the electrical machines make it possible to establish the electric power delivered by each electric machine as a function of the mechanical torque and the rotational speed applied to the rotor of each electric machine.
  • the mappings established for the electrical energy buffering element allow using a computer having means for addressing a list of input arguments to the mapping memory and a means for reading a map reading argument. to determine the state of charge and / or the quantity of electricity stored as a function of the current and the voltage delivered by each of the electrical machines.
  • the controller implementing the method of the invention uses the various aforementioned maps so that, after having determined the maximum load point, deduce the setpoint torque and speed to apply to the engine.
  • the implementation controller of the method of the invention comprises means for reading the various maps recorded in memories and for deriving a torque and a set speed that are applied to the controller of the engine.
  • the torque of the electrical machines is distributed according to the maximum power that the electrical machines can absorb.
  • the maps of the electrical machines record the values of mechanical power that the two electrical machines can absorb without exceeding the limits in particular temperature operation.
  • the maps describing the operating parameters of the electrical machines and particularly of each of them are taken into account. of their maximum deliverable electric powers.
  • the distribution function is determined so that at any time a relation of the form is verified:
  • the device essentially comprises a calculateuM which is connected by suitable electrical connections to control inputs of various controllers of a powertrain 11, e1, e2.
  • the powertrain exchanges mechanical power with an infinitely variable transmission which itself exchanges mechanical power with the drive wheels 26 of the vehicle.
  • the powertrain adapted to exchange mechanical power with an infinitely variable transmission mainly comprises:
  • a heat engine 1 1, and preferably a combustion engine
  • Each of these components of the powertrain comprises its own controller respectively the controller 12 for controlling the heat engine 11, the controller 24 for controlling the first electric machine e1 and the controller
  • Controllers 24 and 25 of the two electrical machines each include:
  • a setpoint input port particularly a torque setpoint, whose positive sign indicates, for example, that the electric machine is controlled functioning as an electric drive motor and whose negative signal indicates that the electric machine is controlled operating as an electric generator;
  • the electric energy buffer element 14 discharges slowly and the consumed electrical energy is transformed into mechanical rotation energy placed on an input coupling A, B respectively infinitely variable transmission. Conversely, when the setpoint values are negative, the mechanical power derived in the infinitely variable transmission is transformed into rotational movement on the outputs A, B and the electrical machine receiving this mechanical power transforms it. in electric energy for recharging the electric energy buffer element 14.
  • the controller 12 of the heat engine has a setpoint input port which enables it to produce actuation commands of the control actuators, for example the opening opening shareholder of the throttle valve. gas, so as to set the operating point of the engine whether on idle speed, for example when the mechanical power supplied by the drive wheels of the vehicle 26 is recycled to the engine brake or an operating point normal drive with a certain torque and speed.
  • actuation commands of the control actuators for example the opening opening shareholder of the throttle valve. gas
  • the invention implemented in the device shown makes it possible to transfer at least a portion of the mechanical power delivered by the heat engine 1 1 to the coupling C of the infinitely variable transmission to the couplings A and B, and thus to electrical machines e1 and / or e2 operating as generators.
  • the computer 1 comprises means for determining the respective shares of the two electrical machines e1 and e2 in the charging work of the electric energy buffer element 14.
  • the electric energy buffer element 14 has load characteristics. which do not allow, if one wishes to work on an optimal point of load, any value of current and voltage of load.
  • the device of the invention comprises a plurality of sensors making it possible to detect the mechanical power transferred to the two electrical machines.
  • the computer 1 also comprises a means for detecting power parameters, such as torque and / or rotational speed, on each IVT infinitely variable transmission access coupler. This means for detecting power parameters may comprise sensors or software estimators. In a particular embodiment shown in FIG.
  • a single sensor is provided which measures the speed of rotation of one of the two electrical machines, here the machine e2, using a rotation speed sensor of the gear shaft of the electric machine e2.
  • the rotation speed sensor is made on the basis of a software estimator of the rotational speed of the electric machine implemented, as is known, in the electrical controller 25 of said electric machine e2 .
  • the computer 1 essentially comprises two resources 20 and 26 which make it possible to execute at predetermined times by the computer: a determination of the instantaneous mechanical powers for each of the components of the power unit: the power and P_th heat engine, the power of the first electric machine P_e1 and the power of the second electric machine P_e2;
  • each mapping memory of a first resource 20 comprises an input port on which is applied a reading argument of the map and at least one output port on which is available an argument read in the map memory.
  • the first resource 20 receives on its input a measurement value of the speed of rotation from a sensor 27 which measures the rotation speed of the second electrical machine e2.
  • an output port b a set value for the speed of rotation of the second electrical machine e2, on an output port c, an alpha rate ( ⁇ ) for distributing the mechanical power expressed in torque at given speeds for the two electrical machines e1 and e2, and on an output port d, a representative datum optimal rotational speeds of the electrical machines under specified operating conditions.
  • the output d is activated on a data representative of an operation of the electrical machines at a given noise level as acceptable in the passenger compartment of the vehicle. Other operating conditions may be taken into account.
  • the data representative of the optimum speeds of the electrical machines is stored in a suitable memory of the first resource 20.
  • this memory contains, for a given vehicle, only one representative datum which is recorded on delivery of the vehicle or at the end of its manufacturing process.
  • this initial data is, if necessary, updated during a maintenance operation or maintenance of the vehicle, for example if we want to correct acceptable noise levels.
  • the data memory representative of the optimum speeds of the electrical machines contains a plurality of values each corresponding to a determined operating condition. An operating condition detection circuit is then used to address in the memory the corresponding data representative of the optimum speeds of the two electrical machines.
  • the second resource 26 receives as input a value read in the maps of the first resource 20 using the rotation speed argument of the machine e2 and which represents the mechanical powers that can be absorbed by the electrical machines e1 and e2
  • the second resource 26 comprises a memory in which at least one mapping of the setpoint torque T th to be transmitted to a torque set input input of the controller 12 of the heat engine 11 is recorded.
  • mapping resource 20 it has two other exit doors b and c.
  • the output port b is connected to the positive input of a subtracter 22, the other negative type input, which is also connected to the input port a of the mapping resource, receives in real time the measurement of the rotational speed or speed of the electric machine e2, that is w_e2.
  • the subtractor 22 is, in a particular embodiment, a means for calculating the difference produced by the current operating point P FC with respect to the optimum load point PCO (step E6 of the method;
  • the current operating point PFC is represented by the regime w_e2 of the electric machine e2 while the optimum load point PCO is represented by the output value presented at the gate b of the mapping resource 20.
  • the value presented at the output port b of the mapping resource 20 is a determined speed value wcible_e2 of the electric machine e2 or of the electric machine e1, which is read in the mapping memory included in the resource 20.
  • the mapping resource 20 includes an exit gate c on which a value of an alpha distribution coefficient is made available based on the values instantaneous T el and T_e2 set pairs of electrical machines e1 and e2 so that the power of each electric machine respects two constraints: participate in the absorption of the mechanical power delivered by the engine 11 on the coupler C of the transmission infinitely variable 15; and respect a limit value of electric torque that can be delivered in generator mode.
  • the device of the invention comprises a resource 23 for establishing a distribution of the set pairs of the two electrical machines such that:
  • T_e2 (1 - alpha) * T where T is a value determined according to the difference signal w eE - wcible_e2 produced at the output of the subtractor 22.
  • the resource 23 for establishing a distribution of the set pairs of the two electrical machines thus comprises two output gates respectively connected to the entrance gates of the two controllers of the electrical machines e1 and e2 which transmit to them the setpoint torques T_e1 and T_e2 which make it possible to to approach at each instant of execution of the loop B of the method of the invention the optimal charging point PCO of the buffer element for storing electrical energy.
  • the storage element of the electrical energy comprises a super capacitor.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle de la charge électrique d'un élément tampon d'énergie (14) pour une transmission infiniment variable (15). Elle trouve application dans le domaine de la transmission d'énergie mécanique pour entrainer un véhicule. Le procédé consiste à déterminer un point de charge optimale pour l'élément tampon d'énergie électrique (14); puis, à chaque instant pendant l'arrêt du véhicule avec ses roues (21) d' entrainement bloquées, à déterminer une valeur cible de couple thermique pour transmettre de la puissance mécanique aux machines électriques (24, 25) par la transmission infiniment variable (15).

Description

"Procédé et dispositif de contrôle de la charge électrique d'un élément tampon d'énergie pour transmission infiniment variable"
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle de la charge électrique d'un élément tampon d'énergie pour une transmission infiniment variable (IVT). Elle trouve application dans le domaine de la transmission d'énergie mécanique pour entraîner un véhicule.
Dans l'état de la technique, on connaît un groupe particulier de transmissions mécaniques dénommées IVT ou « transmission infiniment variable ». Dans une telle transmission, le moteur thermique est mécaniquement couplé aux roues du véhicule par intermédiaire d'une transmission présentant au moins deux chemins parallèles d'échange de puissance mécanique entre les roues du véhicule et le moteur thermique. À l'aide d'embrayages et/ou de coupleurs à crabots par exemple, le moteur thermique transmet de la puissance mécanique vers les roues du véhicule lorsque le moteur thermique entraîne le véhicule ou en reçoit lorsque le véhicule roule en frein moteur, deux machines électriques, pouvant fonctionner en moteur ou en génératrice étant elles aussi couplées de manière convenable sur les chemins parallèles d'échange de puissance mécanique de la transmission infiniment variable.
De plus, les deux machines électriques sont alimentées à travers des contrôleurs de pilotage par l'intermédiaire d'un élément tampon d'énergie électrique, lui-même contrôlé par un contrôleur de charge.
Dans l'état de la technique, on a particulièrement développé des solutions permettant de gérer selon différentes contraintes le fonctionnement du contrôleur de charge de l'élément tampon d'énergie. Particulièrement, quand les deux machines électriques fonctionnent comme des moteurs, l'élément tampon d'énergie électrique se décharge en fournissant l'énergie électrique qu'il a stockée précédemment aux moteurs électriques de la transmission infiniment variable. À l'inverse, quand les deux machines électriques fonctionnent comme des génératrices, leurs contrôleurs orientent l'énergie électrique produite vers l'élément tampon d'énergie électrique sous le contrôle du contrôleur de charge de l'élément tampon d'énergie électrique.
Bien entendu entre les deux situations précédemment décrites, il existe une infinité de situations dans lesquelles plus ou moins d'énergie électrique est échangée entre une machine électrique et l'élément tampon et plus ou moins de puissance mécanique est échangée entre les roues du véhicule couplées en sortie de la transmission infiniment variable et le moteur thermique et/ou au moins l'une des machines électriques.
Particulièrement, un mode de fonctionnement est bien connu, sous le vocable de « freinage récupératif », au cours duquel au moins l'une des machines électriques recycle de l'énergie cinétique en produisant de l'énergie électrique qui sert à recharger l'élément tampon d'énergie électrique.
Par ailleurs, il est même possible de travailler en entraînement complètement électrique, au moins l'une des machines électriques travaillant en mode moteur. Dans ce mode d'entraînement complètement électrique, l'élément tampon d'énergie électrique se décharge rapidement.
Il existe donc, notamment en environnement urbain, un certain nombre de situations dans lesquelles l'élément tampon d'énergie électrique doit être rechargé alors que le freinage récupératif n'est plus envisageable. C'est notamment le cas du véhicule entièrement à l'arrêt, ses roues d'entraînement étant bloquées relativement à la transmission infiniment variable. Cependant, on a découvert une situation particulière dans laquelle un problème de contrôle de la recharge électrique n'est pas résolu. Tout d'abord lorsqu'un véhicule équipé d'une transmission infiniment variable du type rappelé ci-dessus rentre en mission, il se peut que le conducteur ait besoin d'énergie électrique pour alimenter certains consommateurs, tels que le chauffage, la climatisation ou la radio, sans nécessairement vouloir démarrer le véhicule. D'autre part, lorsqu'un véhicule équipé d'une transmission infiniment variable reste longtemps inutilisé, il se peut que l'élément tampon d'énergie électrique se soit vidé. Or, dans l'un ou l'autre de ces deux cas, le contrôleur de la recharge ne dispose pas d'une durée très importante pour parvenir à une recharge suffisante de l'élément de tampon d'énergie électrique. Le problème à la base de l'invention réside donc dans la recherche d'un procédé et d'un dispositif permettant une recharge efficace de l'élément tampon d'énergie électrique alors que le véhicule est en arrêt, les roues d'entraînement étant bloquées. À cette fin, la présente invention concerne un procédé de contrôle de la charge électrique d'un élément tampon d'énergie électrique dans une transmission infiniment variable comportant deux machines électriques réversibles et un moteur thermique, couplés aux roues d'entraînement d'un véhicule par deux chemins de transfert de puissance mécanique. Les deux machines électriques sont alimentées par l'intermédiaire d'un élément tampon d'énergie électrique. Le procédé de l'invention consiste en au moins l'une des étapes suivantes :
-- à déterminer un point de charge optimale pour l'élément tampon d'énergie électrique ; puis, à chaque instant pendant l'arrêt du véhicule avec ses roues d'entraînement bloquées :
-- à déterminer une valeur cible de couple à fournir par le moyen du moteur thermique pour transmettre de la puissance mécanique aux machines électriques par la transmission infiniment variable ; -- à déterminer une fonction de répartition de la puissance électrique fournie par chacune des deux machines électriques en fonction de sa puissance électrique disponible ;
-- à calculer un point de fonctionnement en cours pour le système comprenant le moteur thermique, les deux machines électriques et la transmission infiniment variable ;
-- à calculer l'écart pour le point de fonctionnement en cours relativement au point de charge optimale ; et
-- à déduire de l'écart précédent des valeurs de couple thermique et de puissance électrique pour chacune des machines la valeur de couple de consigne de chaque machine électrique ; de manière à assurer une recharge de l'élément tampon d'énergie électrique.
La présente invention concerne aussi un dispositif de contrôle de la charge d'un élément tampon d'énergie électrique prévu pour alimenter deux machines électriques réversibles d'une transmission infiniment variable à deux chemins parallèles de transfert de puissance mécanique entre un moteur thermique et des roues de véhicule à l'arrêt. Le dispositif de l'invention comporte un moyen pour calculer une répartition de couple de consigne des deux machines électriques fonctionnant en génératrice sur la base du procédé de l'invention pour recharger l'élément tampon d'énergie électrique.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des figures annexées parmi lesquelles :
-- la figure 1 représente un organigramme du procédé de l'invention ; et
-- la figure 2 représente un schéma bloc du dispositif de mis en oeuvre du procédé de l'invention.
D'une manière générale, l'invention se rapporte à un contrôle d'une partie du véhicule lorsque celui-ci est à l'arrêt, les roues d'entraînement du véhicule étant bloquées. Mais, préféren- tiellement, l'invention se rapporte à un contrôle d'une partie du véhicule qui débute au moment où le conducteur du véhicule pénètre dans son véhicule et se termine au moment où le conducteur du véhicule démarre un trajet à l'aide du groupe motopropulseur connecté mécaniquement aux roues du véhicule par sa transmission infiniment variable. Une fois la mise en route effectuée, le procédé de l'invention n'est plus actif, notamment les roues d'entraînement du véhicule n'étant plus bloquées.
À la figure 1 , lors d'une étape de mise en marche E1 , le contrôleur de charge exécute une détection de l'état de blocage des roues. Puis, il exécute un test du niveau de charge de l'élément de stockage d'énergie électrique pour déterminer s'il est inférieur à un niveau de charge ou un état de charge prédéterminé au-delà duquel il est possible ou s'il est nécessaire de réaliser une opération de recharge.
Puis, lors d'une étape E2, le calcul d'un point de charge optimal PCO est exécuté sur la base de données spécifiant une condition de charge optimale de l'élément tampon d'énergie entre la puissance mécanique délivrée par le moteur thermique et les caractéristiques de charge de l'élément tampon d'énergie électrique en courant et en tension.
Une fois les données caractéristiques du point de charge optimal PCO, calculées en fonction des données instantanées détectées lors de l'étape de mise en marche, une boucle B de contrôle dans le temps est initiée au cours de laquelle sont successivement exécutées les étapes suivantes.
Lors de l'étape E3, il est établi une valeur de couple objectif consigne pour le moteur thermique T_th. Dans un mode de réalisation, cette consigne de couple du moteur thermique T_th est appliquée sur une entrée convenable de consigne du contrôleur de moteur thermique.
Lors de l'étape E4, il est établi une fonction de répartition des couples de consigne T el et T_e2 des machines électriques e1 et e2 travaillant en mode de génératrice destinée à recharger l'élément tampon d'énergie électrique.
Lors de l'étape E5, on réalise une détermination du point de fonctionnement en cours PFC sur lequel se trouve le groupe motopropulseur, composé du moteur thermique, du variateur électrique et de la transmission infiniment variable.
Lors de l'étape E6, on réalise le calcul de l'écart pour le point de fonctionnement en cours PFC relativement au point de charge optimale PCO selon une relation de la forme : ecart[kT] = Ecart(PCO, PFC) dans laquelle relation, kT représente l'instant de calcul de l'écart dans la boucle B et EcartQ est une fonction prédéterminée de calcul d'écart entre le point de fonctionnement PFC et le point de charge optimale prédéterminé PCO qui lui sont passés comme paramètres.
Lors de l'étape E7, on calcule sur la base de l'écart ecart[kT] calculé lors de l'étape précédente un doublet de consigne du groupe motopropulseur (T_e1, T_e2) qui est appliqué aux contrôleurs des deux machines électriques du variateur électrique.
Lors d'une étape E8, on détecte une éventuelle opération de sortie de mode, comme par exemple un engagement de vitesses de boîtes de vitesses, et si le test est positif, une étape E9 de fin de mode de recharge de l'élément tampon d'énergie. Si le test E8 est négatif, la boucle B se poursuit et le contrôle retourne à l'étape E3 précitée.
Selon un mode particulier de réalisation, l'étape de détermination du point de charge optimale PCO comporte une étape dans laquelle on détermine des valeurs des paramètres de contrôle du moteur thermique qui sont telles que le transfert de puissance entre le moteur thermique et l'élément tampon d'énergie électrique soit maximal. Particulièrement, la détermination des paramètres de contrôle du moteur thermique est réalisée sur la base de cartographies établies pour le moteur thermique, la transmission infiniment variable, les machines électriques et l'élément tampon d'énergie électrique finalement récepteur de l'énergie mécanique produite par le moteur ou point de fonctionnement optimal.
Particulièrement, les cartographies établies pour le moteur thermique permettent d'établir la puissance mécanique délivrée par le moteur sur la base de la donnée du régime moteur et du couple moteur. Les cartographies établies pour la transmission infiniment variable permettent de déterminer la puissance mécanique transmise de l'accouplement d'entrée du moteur thermique aux diverses accouplements de sortie sur les arbres des rotors des machines électriques. Les cartographies établies pour les machines électriques permettent d'établir la puissance électrique délivrée par chaque machine électrique en fonction du couple mécanique et de la vitesse de rotation appliqués au rotor de chaque machine électrique. Les cartographies établies pour l'élément tampon d'énergie électrique permettent à l'aide d'un calculateur comportant un moyen pour adresser une liste d'arguments d'entrée à la mémoire de cartographie et un moyen pour lire un argument de lecture de cartographie, de déterminer l'état de charge et/ou la quantité d'électricité stockée en fonction du courant et de la tension délivrés par chacune des machines électriques.
De cette manière, il est possible de déterminer une valeur maximale d'état de charge ou de quantité d'électricité stockée et d'en déduire par exemple un couple et un régime de moteur thermique pour obtenir cette valeur maximale. Dans ce cas, le contrôleur qui met en œuvre le procédé de l'invention utilise les diverses cartographies précitées de façon à, après avoir déterminé le point de charge maximale, en déduire la consigne de couple et de régime à appliquer au moteur thermique.
À cette fin, le contrôleur de mise en oeuvre du procédé de l'invention comporte des moyens pour lire les diverses cartographies enregistrées dans des mémoires et pour en déduire un couple et un régime de consigne qui sont appliquées au contrôleur du moteur thermique.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le couple des machines électriques est réparti en fonction de la puissance maximale que peuvent absorber les machines électriques. Particulièrement, les cartographies des machines électriques enregistrent les valeurs de puissance mécanique que les deux machines électriques peuvent absorber sans dépasser des limites notamment de fonctionnement en température. De même, pour calculer la fonction de répartition des puissances électriques débité par les machines électriques sur un contrôleur de charge de l'élément tampon d'énergie électrique, il est tenu compte des cartographies décrivant les paramètres de fonctionnement des machines électriques et particulièrement de chacune de leurs puissances électriques délivrables maximales.
Particulièrement dans un mode de réalisation, la fonction de répartition est déterminée de manière à ce que à tout instant soit vérifiée une relation de la forme :
T_e1 / T_e1 ,max = T_e2 / T_e2,max À la figure 2, on a représenté un mode particulier de réalisation d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Principalement, le dispositif comporte essentiellement un calculateuM qui est connecté par des liaisons électriques convenables à des entrées de commande de divers contrôleurs d'un groupe motopropulseur 11, e1, e2. Le groupe motopropulseur échange de la puissance mécanique avec une transmission infiniment variable qui elle-même échange de la puissance mécanique avec les roues d'entraînement 26 du véhicule. À cet effet, le groupe motopropulseur adapté à échanger de la puissance mécanique avec une transmission infiniment variable comporte principalement :
-- un moteur thermique 1 1 , et préférentiellement un moteur à explosion ;
-- deux machines électriques réversibles e1 et e2 alimentées par l'intermédiaire d'un élément tampon d'énergie électrique 14.
Chacun de ces composantes du groupe motopropulseur comporte son propre contrôleur respectivement le contrôleur 12 de commande du moteur thermique 1 1 , le contrôleur 24 de commande de la première machine électrique e1 et le contrôleur
25 de commande de la seconde machine électriques e2.
Les contrôleurs 24 et 25 des deux machines électriques comportent chacun :
-- un port d'entrée de valeurs de consigne, particulièrement une consigne de couple, dont le signe positif indique par exemple que la machine électrique est contrôlée fonctionnant comme moteur électrique d'entraînement et dont le signal négatif indique que la machine électrique est contrôlée fonctionnant comme une génératrice électrique ; et
-- une connexion d'alimentation électrique de puissance avec l'élément tampon d'énergie électrique.
Quand les valeurs de consigne sont positives, l'élément tampon d'énergie électrique 14 se décharge lentement et l'énergie électrique consommée est transformée en énergie mécanique de rotation placée sur un couplage d'entrée A, B respectivement de la transmission infiniment variable. I nversement, quand les valeurs de consignes sont négatives, la puissance mécanique dérivée dans la transmission infiniment variable est transformée en mouvement de rotation sur les sortie A, B et la machine électrique réceptrice de cette puissance mécanique la transforme en énergie électrique de recharge de l'élément tampon d'énergie électrique 14.
De même, le contrôleur 12 du moteur thermique comporte un port d'entrée de valeurs de consigne qui lui permet de produire des ordres d'actionnement des actionneurs de contrôle comme par exemple l'actionnaire d'ouverture de fermeture du papillon d'admission des gaz, de façon à fixer le point de fonctionnement du moteur thermique que ce soit sur un régime de ralenti, par exemple quand de la puissance mécanique fournie par les roues d'entraînement du véhicule 26 est recyclé en frein moteur ou sur un point de fonctionnement d'entraînement normal avec un couple et un régime déterminés.
Ainsi qu'il a été exposé ci-dessus, l'invention mise en oeuvre dans le dispositif représenté permet de transférer au moins une partie de la puissance mécanique délivrée par le moteur thermique 1 1 sur le couplage C de la transmission infiniment variable vers les couplages A et B, et de ce fait vers les machines électriques e1 et/ou e2 fonctionnant en génératrices.
Selon l'invention, le calculateur 1 comporte un moyen pour déterminer les parts respectives des deux machines électriques e1 et e2 dans le travail de charge de l'élément tampon d'énergie électrique 14.
En effet, ainsi qu'il est exposé ci-dessus, non seulement chaque machine électrique peut présenter un comportement particulier en génératrice différent de l'autre machine électrique, mais aussi, l'élément tampon d'énergie électrique 14 présente des caractéristiques de charge qui ne permettent pas, si on souhaite travailler sur un point de charge optimale, n'importe quelle valeur de courant et de tension de charge. De plus, le dispositif de l'i nvention comporte u ne plu ralité de capteurs permettant de détecter la puissance mécanique transférée vers les deux machines électriques. De ce fait le calculateur 1 comporte aussi un moyen pour détecter des paramètres de puissance, comme le couple et/ou le régime de rotation, sur chaque coupleur d'accès à la transmission infiniment variable IVT. Ce moyen pour détecter des paramètres de puissance peut comporter des capteurs ou des estimateurs logiciels. Dans un mode particulier de réalisation représenté à la figure 2, un seul capteur est prévu qui mesure la vitesse de rotation de l'une des deux machines électriques, ici la machine e2, à l'aide d'un capteur de vitesses de rotation de l'arbre du rapport de la machine électrique e2. Dans un autre mode de réalisation le capteur de vitesses de rotation est réalisé sur la base d'un estimateur logiciel de la vitesse de rotation de la machine électrique implémenté, ainsi qu'il est connu, dans le contrôleur électrique 25 de ladite machine électrique e2.
Dans le dispositif de l'invention, le calculateur 1 comporte essentiellement deux ressources 20 et 26 qui permettent d'exécuter à des instants prédéterminés par le calculateur : une détermination des puissances mécaniques instantanées pour chacun des composants du groupe moto- propulseur : la puissance et moteur thermique P_th, la puissance de la première machine électrique P_e1 et la puissance de la seconde machine électrique P_e2 ;
-- une détermination du couple maximal admissible qui peut être délivrée par le moteur thermique soit le couple seuil T_th. À cet effet, chaque mémoire de cartographie d'une première ressource 20 comporte un port d'entrée sur lequel est appliqué un argument de lecture de la cartographie et au moins un port de sortie sur lequel est disponible un argument lu dans la mémoire de cartographies. La première ressource 20 reçoit sur son entrée a une valeur de mesure de la vitesse de rotation issue d'un capteur 27 qui mesure la vitesse de rotation de la seconde machine électrique e2. Elle produit en sortie sur un port de sortie b, une valeur de consigne pour la vitesse de rotation de la seconde machine électrique e2, sur un port de sortie c, un taux alpha (α) de répartition de la puissance mécanique exprimée en couple à vitesses données pour les deux machines électriques e1 et e2, et sur un port de sortie d, une donnée représentative des vitesses optimales de rotation des machines électriques dans des conditions de fonctionnement déterminées. Dans un exemple de réalisation, la sortie d est activée sur une donnée représentative d'un fonctionnement des machines électriques à un niveau de bruit donné comme acceptable dans l'habitacle du véhicule. D'autres conditions de fonctionnement peuvent être prises en compte. La donnée représentative des vitesses optimales des machines électriques est enregistrée dans une mémoire convenable de la première ressource 20. Dans un mode de réalisation, cette mémoire ne contient, pour un véhicule donné, qu'une seule donnée représentative qui est enregistrée à la livraison du véhicule ou à l'issue de son processus de fabrication. Dans un mode de réalisation, cette donnée initiale est, le cas échéant, mise à jour lors d'une opération de maintenance ou d'entretien du véhicule, par exemple si on veut corriger des niveaux de bruit acceptables. Dans un autre mode de réalisation, la mémoire de données représentatives des vitesses optimales des machines électriques contient une pluralité de valeurs correspondant chacune à une condition de fonctionnement déterminée. Un circuit de détection de conditions de fonctionnement est alors utilisé pour adresser dans la mémoire la donnée correspondante représentative des vitesses optimales des deux machines électriques.
La seconde ressource 26 reçoit en entrée une valeur lue dans les cartographies de la première ressource 20 à l'aide de l'argument de vitesse de rotation de la machine e2 et qui représente les puissances mécaniques que peuvent absorber les machines électriques e1 et e2 La seconde ressource 26 comporte une mémoire dans laquelle est enregistrée au moins une cartographie du couple de consigne T th à transmettre à une entrée de saisie de consigne de couple du contrôleur 12 du moteur thermique 1 1 . Dans un mode de réalisation, le couple de consigne T_th du moteur thermique 1 1 est déterminée à partir d'une fonction T_th = f3(Pabs_e1 , Pabs_e2), la fonction f3() étant préférentiellement construite sous forme de tables numériques enregistrées sous forme de cartographies enregistrées dans la mémoire de cartographies de la ressource de cartographies 27.
En revenant à la ressource de cartographie 20, elle comporte deux autres portes de sortie b et c. La porte de sortie b est connectée en entrée positive d'un soustracteur 22 dont l'autre entrée, de type négative, qui est aussi connectée à la porte d'entrée a de la ressource 20 de cartographies, reçoit en temps réel la mesure de la vitesse de rotation ou régime de la machine électrique e2, soit w_e2.
Le soustracteur 22 est, dans un mode de réalisation particulier, un moyen pour calculer l'écart produit par le Point de fonctionnement en cours P FC par rapport au point de charge optimal PCO (étape E6 du procédé ; Figure 1 ). Dans cette modélisation, le point de fonctionnement en cours PFC est représenté par le régime w_e2 de la machine électrique e2 tandis que le point de charge optimal PCO est représenté par la valeur de sortie présentée à la porte b de la ressource de cartographie 20. Dans un mode particulier de réalisation, la valeur présentée à la porte de sortie b de la ressource de cartographies 20 est une valeur de régime déterminée wcible_e2 de la machine électrique e2 ou de la machine électrique e1 , qui est lue dans la mémoire de cartographies inclue dans la ressource 20.
De plus, la ressource de cartographies 20 comporte une porte de sortie c sur laquelle est rendue disponible une valeur d'un coefficient de répartition alpha en fonction des valeurs instantanées T el et T_e2 des couples de consigne des machines électriques e1 et e2 de sorte que la puissance de chaque machine électrique respecte deux contraintes : participer à l'absorption de la puissance mécanique délivrée par le moteur thermique 11 sur le coupleur C de la transmission infiniment variable 15 ; et respecter une valeur limite de couple électrique délivrable en mode génératrice.
Sur ces deux contraintes, le dispositif de l'invention comporte une ressource 23 pour établir une répartition des couples de consigne des deux machines électriques telle que :
T_e1 / T_e2 = Tmax_e1 / Tmax_e2 = alpha et on en déduit :
Tel = alpha * T et T_e2 = (1 - alpha) * T dans laquelle T est une valeur déterminée en fonction du signal d'écart w eE - wcible_e2 produit en sortie du soustracteur 22.
La ressource 23 pour établir une répartition des couples de consigne des deux machines électriques comporte donc deux portes de sortie respectivement connectées aux portes d'entrée des deux contrôleurs des machines électriques e1 et e2 qui leur transmettent les couples de consigne T_e1 et T_e2 qui permettent de se rapprocher à chaque instant d'exécution de la boucle B du procédé de l'invention du point de charge optimal PCO de l'élément tampon de stockage d'énergie électrique. Dans un mode particulier de réalisation, l'élément de stockage de l'énergie électrique comporte un super condensateur.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de contrôle de la charge électrique d'un élément tampon d'énergie électrique dans une transmission infiniment variable comportant deux machines électriques réversibles et un moteur thermique, couplés aux roues d'entraînement d'un véhicule par deux chemins de transfert de puissance mécanique, les deux machines électriques (e1, e2) étant alimentées par l'intermédiaire d'un élément tampon d'énergie électrique (14), caractérisé en ce qu'il consiste : -- à déterminer (E2) un point de charge optimale (PCO) pour l'élément tampon d'énergie électrique ; puis, à chaque instant (B) pendant l'arrêt du véhicule avec ses roues d'entraînement bloquées :
-- à déterminer (E3) une valeur cible de couple à fournir par le moyen du moteur thermique pour transmettre de la puissance mécanique aux machines électriques par la transmission infiniment variable (IVT ; 15) de manière à assurer une recharge de l'élément tampon d'énergie électrique. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste aussi à déterminer (E4) une fonction de répartition de la puissance électrique fournie par chacune des deux machines électriques en fonction de sa puissance électrique disponible. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste aussi à calculer (E5) un point de fonctionnement en cours (PFC) pour le système comprenant le moteur thermique, les deux machines électriques et la transmission infiniment variable.
4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste aussi à calculer (E6) l'écart pour le point de fonctionnement en cours (PFC) relativement à un point de charge optimale (PCO) prédéterminé pour l'élément de stockage d'énergie électrique. 5 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il consiste aussi à déduire (E7) de l'écart des valeurs de couple thermique et de puissance électrique pour chacune des machines la valeur de couple de consigne de chaque machine électrique.
6 - Dispositif de contrôle de la charge d'un élément tampon d'énergie électrique prévu pour alimenter deux machines électriques (e1 , e2) réversibles d'une transmission infiniment variable (IVT ; 15) à deux chemins parallèles de transfert de puissance mécanique entre un moteur thermique (1 1 ) et des roues (21 ) de véhicule à l'arrêt, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (23) pour calculer une répartition des couples de consigne (T_e1 , T_e2) des deux machines électriques (e1 , e2) fonctionnant en génératrices sur la base du procédé de l'invention pour recharger l'élément tampon d'énergie électrique (14).
7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des ressources de cartographies (20) pour déterminer une consigne de couple moteur thermique (T_th) et des consignes de couple des machines électriques (T_e1 , T_e2) en fonction de la mesure d'une vitesse de rotation (w_e2) de l'une des machines électriques (e_2).
8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une ressource (23) pour établir une répartition des couples de consigne des deux machines électriques en fonction des puissances maximales des machines électriques de façon à réduire l'écart pour le point de fonctionnement en cours relativement à un point de charge optimale prédéterminé pour l'élément de stockage d'énergie électrique (14).
9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour calculer l'écart produit par le point de fonctionnement en cours (PCC) relativement à un point de charge optimal (PCO : étape E6 du procédé ; Figure 1 ), le point de fonctionnement en cours (PFC) étant représenté par le régime (w_e2) de l'une (e2) des deux machines électriques tandis que le point de charge optimal PCO est déterminé par la valeur de sortie présentée à la porte de sortie (b) d'une ressource de cartographies (20) produisant des valeurs instantanées de puissance thermique (P_th), de puissance électriques (P_e1 et P_e2) des machines électriques sur la base de la mesure de la vitesse de rotation (w_e2) de l'une (e2) des deux machines électriques.
10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que l'élément tampon d'énergie électrique est un super condensateur (14).
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