FR2858018A1 - Groupe motopropulseur hybride et procede de commande de ralenti - Google Patents

Groupe motopropulseur hybride et procede de commande de ralenti Download PDF

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Abstract

Un groupe motopropulseur hybride comporte un moteur thermique (2), une machine électrique (4), une transmission de couplage reliée en outre au moteur thermique et à la machine électrique, des accumulateurs reliés à la machine électrique (4) pour stocker ou délivrer de l'énergie électrique. Selon un procédé de commande, on commande le moteur thermique (2) et la machine électrique (4) pour entraîner un véhicule et gérer la charge des accumulateurs, on commande la machine électrique (4) pour atténuer les oscillations de rotation d'un vilebrequin du moteur thermique lorsque ce dernier fonctionne au ralenti, on détermine une consigne de ralenti (Nr) en fonction du niveau de charge (Q) des accumulateurs , et on commande le moteur thermique (3) pour que la vitesse de rotation (N) du vilebrequin corresponde à la consigne de ralenti (Nr).

Description

-
Groupe motopropulseur hybride et procédé de commande de ralenti.
L'invention concerne un groupe motopropulseur hybride pour un véhicule et son procédé de commande lors du fonctionnement au ralenti.
Les véhicules à groupe motopropulseur hybride 5 combinent un moteur thermique à carburant fossile, et un ou plusieurs moteurs électriques, alimentés par des accumulateurs électriques. Ils bénéficient ainsi des avantages de chacun des types de moteur. Ainsi, le moteur thermique a une longue autonomie et une 10 puissance élevée. Le moteur électrique a un couple important disponible sur une grande plage de vitesses, il est silencieux et ne génère pas de gaz d'échappement.
On connaît par le document US 6 286 423 un 15 procédé de commande d'un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique et une machine électrique couplés ensemble. Le moteur thermique fonctionne quelque fois au ralenti, c'est-à-dire qu'il ne fournit aucune puissance pour entraîner le 20 véhicule et que la demande d'entraînement du véhicule est nulle. La vitesse de rotation du moteur thermique est alors faible et le niveau d'oscillation de la vitesse de rotation d'un vilebrequin du moteur thermique est à un niveau important. Le document US 6 25 286 423 propose un procédé commandant la machine électrique pour atténuer des oscillations de la vitesse de rotation du vilebrequin lorsque le moteur thermique tourne au ralenti. Pour cela, un calculateur pilote le couple délivré ou absorbé par la machine électrique.
Cependant, l'application de ce procédé consomme de l'énergie électrique en provenance d'accumulateurs 5 du véhicule. Lorsque ceux-ci sont faiblement chargés, l'application du procédé peut conduire rapidement à vider complètement les accumulateurs. Le procédé ne peut plus alors être appliqué, et le fonctionnement du véhicule peut également être compromis.
L'invention vise donc à fournir un procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride permettant d'amortir les oscillations de rotation du vilebrequin quel que soit le niveau de charge des accumulateurs.
L'invention a pour objet un procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride comportant un moteur thermique, une machine électrique, une transmission de couplage reliée en outre au moteur thermique et à la machine électrique, des 20 accumulateurs reliés à la machine électrique pour stocker ou délivrer de l'énergie électrique. Selon ce procédé, on commande le moteur thermique et la machine électrique pour entraîner un véhicule et gérer la charge des accumulateurs, on commande la machine électrique pour atténuer les oscillations de rotation d'un vilebrequin du moteur thermique lorsque ce dernier fonctionne au ralenti.
Conformément à l'invention, on détermine une consigne de ralenti en fonction du niveau de charge 30 des accumulateurs, et on commande le moteur thermique pour que la vitesse de rotation du vilebrequin corresponde à la consigne de ralenti.
Grâce à l'invention, il est possible d'adapter le fonctionnement du moteur au ralenti au niveau de chargement des accumulateurs. De la sorte, on peut 5 optimiser le fonctionnement du groupe motopropulseur hybride tout en évitant de risquer le déchargement complet des accumulateurs.
La transmission de couplage peut être un lien direct entre le vilebrequin et le rotor de la machine 10 électrique, ou elle peut comporter des intermédiaires tels qu'un embrayage, un coupleur, un train d'engrenages, un système à poulies et courroie ou autre.
De préférence, la consigne de ralenti est une 15 fonction décroissante du niveau de charge des accumulateurs. Lorsque le niveau de charge des accumulateurs est trop faible, la consigne de ralenti est à un niveau élevé. En effet, on a constaté que la consommation électrique est plus faible, voire nulle, 20 lorsqu'on augmente la consigne de ralenti. Lorsque le niveau de charge des accumulateurs est élevé, on dispose de suffisamment d'énergie pour l'application du procédé d'atténuation des oscillations. Il est ainsi possible de réduire la consigne de ralenti sans 25 risque de génération de bruit ou d'oscillations néfastes pour le confort et la tenue des organes du véhicule. Ainsi, la consommation de carburant est réduite, et par la même occasion l'émission de gaz d'échappement.
De manière particulière, la consigne de ralenti varie entre 400 et 900 tours par minute. La consigne de 900 tours par minute correspond à une consigne de ralenti classique en l'absence d'amortissement des oscillations. En l'absence d'énergie suffisante pour appliquer l'atténuation des oscillations, on choisit 5 une consigne de ralenti telle que l'atténuation n'est pas nécessaire. La limite inférieure de consigne de ralenti doit garantir que le moteur thermique ne cale pas.
De manière avantageuse, la consigne de ralenti 10 est constante audessous d'un premier seuil prédéterminé de charge des accumulateurs et constante au-dessus d'un deuxième seuil prédéterminé de charge des accumulateurs.
L'invention a aussi pour objet un groupe 15 motopropulseur hybride comportant un moteur thermique, une machine électrique, une transmission de couplage reliée en outre au moteur thermique et à la machine électrique, des accumulateurs reliés à la machine électrique pour stocker ou délivrer de 20 l'énergie électrique, des moyens de commande du moteur thermique et de la machine électrique pour entraîner un véhicule et gérer la charge des accumulateurs, des moyens d'amortissement pour commander la machine électrique de manière à atténuer 25 les oscillations de rotation d'un vilebrequin du moteur thermique lorsque ce dernier fonctionne au ralenti.
Selon l'invention, il comporte des moyens de surveillance recevant une information du niveau de 30 charge des accumulateurs et déterminant une consigne de ralenti en fonction du niveau de charge des accumulateurs, et les moyens de commande reçoivent ladite consigne de ralenti et commandent le moteur thermique pour que la vitesse de rotation du vilebrequin corresponde à la consigne de ralenti.
L'invention sera mieux comprise et d'autres 5 particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels: - les figures 1 à 4 montrent différents types 10 d'architecture de groupe motopropulseur auxquels s'applique l'invention; - la figure 5 montre un diagramme fonctionnel d'un procédé selon l'invention; - la figure 6 montre une fonction de détermination 15 d'une consigne de ralenti conforme à l'invention.
La figure 1 montre un type particulier de groupe motopropulseur 1 hybride comportant un moteur thermique 2, une boîte de vitesses 3 robotisée ou automatique et une machine électrique 4. La machine 20 électrique 4 remplit différentes fonctions, dont une fonction de démarreur du moteur thermique 2, une fonction de générateur pour recharger des accumulateurs 5 et fournir de l'énergie électrique au véhicule, et une fonction d'entraînement en 25 fournissant un couple à l'entrée de la boîte de vitesses 3. La boîte de vitesses 3 fournit un couple pour entraîner un véhicule sur un arbre de sortie 32.
Un vilebrequin 21 du moteur thermique est relié à un rotor 41 de la machine électrique 4 par 30 l'intermédiaire d'un embrayage ou d'un coupleur 6. Le rotor 41 est relié à un arbre d'entrée 31 de la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un embrayage 7.
Le groupe motopropulseur 10 de la figure 2 est identique au groupe motopropulseur de la figure 1, hormis que le vilebrequin 21 est relié directement au 5 rotor 41, sans embrayage intermédiaire.Le groupe motopropulseur 20 de la figure 3 comporte également le moteur thermique 2, une machine électrique 4' et la boîte de vitesses 3. La machine électrique 4' n'est pas dans l'alignement du vilebrequin 21, mais 10 est déportée latéralement. Pour cela, le vilebrequin 21 du moteur thermique 2 est relié à une poulie de renvoi 42 par l'intermédiaire d'un embrayage ou d'un coupleur 6. La poulie de renvoi 42 est reliée à l'arbre d'entrée 31 de la boite de vitesses par 15 l'intermédiaire de l'embrayage 7. Le rotor 45 de la machine électrique 4' comporte une deuxième poulie 43 placée dans le même plan que la poulie de renvoi 42.
Une courroie 44 forme avec les poulies 42, 43 un système de transmission vers la machine électrique 20 4' Le groupe motopropulseur 30 de la figure 4 est identique au groupe motopropulseur de la figure 3, hormis que le vilebrequin 21 est relié directement à la poulie 42, sans embrayage intermédiaire.
Dans tous les modes de réalisation décrits sur les figures 1 à 4, lorsque le moteur fonctionne au ralenti, l'embrayage 7 est dans une position débrayée ou la boîte de vitesses 3 est découplée de telle sorte que la boîte de vitesses 3 ne peut transmettre 30 aucun couple entre son arbre d'entrée 31 et son arbre de sortie 32.
Lorsque le groupe motopropulseur fonctionne au ralenti, par exemple pour amener ou maintenir en température le moteur thermique et la ligne d'échappement, un calculateur, non représenté, 5 applique un procédé de commande décrit par le diagramme de la figure 5. Dans un premier module 101, on détermine, d'une manière connue en soi, le niveau de charge Q des accumulateurs. Au module 102, à partir du niveau de charge reçu du premier module 10 102, on détermine une consigne de ralenti Nr, en appliquant une fonction mémorisée. Le module 102 forme les moyens de surveillance du niveau de charge.
Ensuite, dans le module 103, on détermine la commande qui doit être envoyée au moteur thermique 15 pour obtenir la consigne de ralenti Nr. Une information de vitesse de rotation du vilebrequin N est reçue et est comparée à la consigne Nr. Le module 103 fait partie des moyens de commande du moteur thermique et de la machine électrique.
Dans le même temps, le module 104 reçoit une information de la commande qui est envoyée au moteur thermique et une information d'accélération de rotation instantanée Acc en provenance d'un capteur sur le vilebrequin. On élabore alors une commande 25 pour la machine électrique 4, 4' pour atténuer les oscillations de rotation du vilebrequin, d'une manière connue en soi. Le module 104 forme les moyens d'amortissement commandant l'atténuation les oscillations de rotation d'un vilebrequin du moteur 30 thermique lorsque ce dernier fonctionne au ralenti.
Ainsi, on détermine une consigne de ralenti Nr, on régule le moteur thermique selon cette consigne de ralenti, et on atténue les oscillations de rotation du vilebrequin.
La figure 6 montre un exemple de loi déterminant la consigne de ralenti Nr en fonction du 5 niveau de charge des accumulateurs Q et mise en oeuvre par les moyens de surveillance. Le graphique de la figure 6 a en abscisse le niveau de charge des accumulateurs Q, gradué de 0 à 100%, et en ordonnée la consigne de ralenti Nr. La fonction est 10 représentée par la courbe 200. La courbe 200 comporte un premier palier 201 entre 0% et un premier seuil Q1 à une consigne Nrl. Elle comporte un deuxième palier 202 entre un deuxième seuil Q2 et 100% à une consigne Nr2. La courbe décroît de manière linéaire entre les 15 deux paliers 201, 202. Cependant, on pourrait envisager une autre forme d'évolution.
La consigne de ralenti Nrl, appliquée lorsque le niveau de charge des accumulateurs est faible, correspond à un régime qui ne nécessite pas 20 d'atténuation des oscillations, et donc ne consomme pas d'énergie. Elle est fonction des caractéristiques du moteur thermique. Par exemple, la consigne Nrl vaut 900 tr/min (min-1) et le niveau Q1 vaut 20%.
La consigne de ralenti Nr2, appliquée lorsque 25 le niveau de charge des accumulateurs est important, correspond à un régime au-dessous duquel il serait difficile de descendre, par exemple, parce que le moteur thermique risquerait de caler. Elle est fonction des caractéristiques du moteur thermique et 30 des possibilités du procédé d'atténuation des oscillations. Par exemple, la consigne Nr2 vaut 400 tr/min (min-1) et le niveau Q2 vaut 80%.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1. Procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride comportant un moteur thermique (2), une machine électrique (4), une transmission de couplage (6, 7, 41) reliée en outre au moteur 5 thermique et à la machine électrique, des accumulateurs (5) reliés à la machine électrique (4) pour stocker ou délivrer de l'énergie électrique, procédé selon lequel on commande le moteur thermique (2) et la machine électrique (4) pour entraîner un 10 véhicule et gérer la charge des accumulateurs, on commande la machine électrique (4) pour atténuer les oscillations de rotation d'un vilebrequin (21) du moteur thermique lorsque ce dernier fonctionne au ralenti, caractérisé en ce qu'on détermine une 15 consigne de ralenti (Nr) en fonction du niveau de charge (Q) des accumulateurs (5), et on commande le moteur thermique (3) pour que la vitesse de rotation (N) du vilebrequin (21) corresponde à la consigne de ralenti (Nr).
2. Procédé de commande selon la revendication 1, selon lequel la consigne de ralenti (Nr) est une fonction décroissante du niveau de charge (Q) des accumulateurs.
3. Procédé selon la revendication 2, selon lequel la consigne de ralenti (Nr) varie entre 400 et 900 tours par minute.
4. Procédé selon la revendication 2, selon lequel la consigne de ralenti (Nr) est constante au- dessous d'un premier seuil (Q1) prédéterminé de charge des accumulateurs.
5. Procédé selon la revendication 2, selon lequel la consigne de ralenti (Nr) est constante au5 dessus d'un deuxième seuil (Q2) prédéterminé de charge des accumulateurs.
6. Groupe motopropulseur hybride comportant un moteur thermique (2), une machine électrique (4), une transmission de couplage (6, 7, 41) reliée en 10 outre au moteur thermique (2) et à la machine électrique (4), des accumulateurs (5) reliés à la machine électrique (4) pour stocker ou délivrer de l'énergie électrique, des moyens de commande (103) du moteur thermique et de la machine électrique pour 15 entraîner un véhicule et gérer la charge des accumulateurs (5), des moyens d'amortissement (104) pour commander la machine électrique de manière à atténuer les oscillations de rotation d'un vilebrequin (21) du moteur thermique (2) lorsque ce 20 dernier (2) fonctionne au ralenti, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de surveillance (102) recevant une information du niveau de charge (Q) des accumulateurs (5) et déterminant une consigne de ralenti (Nr) en fonction du niveau de charge (Q) des 25 accumulateurs, les moyens de commande (103) recevant ladite consigne de ralenti (Nr) et commandant le moteur thermique (2) pour que la vitesse de rotation (N) du vilebrequin (21) corresponde à la consigne de ralenti (Nr).
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