FR2990672A1 - Procede et dispositif pour la commande d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Procédé pour la commande d'une ligne d'entraînement comprenant une machine électrique pour obtenir une puissance électrique demandée correspondant au couple de consigne mécanique (MEMSoll) selon lequel on prédétermine la puissance électrique demandée en fonction d'un état de charge d'une batterie de puissance. La puissance électrique demandée est indépendante de l'état de charge de la batterie de puissance lorsque l'état de charge de la batterie de puissance se trouve dans une plage de palier.

Description

Domaine de l'invention L'invention se rapporte à un procédé pour la commande d'une ligne d'entraînement comprenant une machine électrique pour fournir un couple de consigne mécanique correspondant à une puis- sance électrique demandée selon lequel on prédétermine la puissance électrique demandée en fonction d'un état de charge d'une batterie de puissance. L'invention concerne un procédé pour la commande et/ou la régulation d'un entraînement électrique dans les véhicules hy- brides, en particulier pour l'hybridation d'entrée avec une tension infé- rieure à 60 V. L'invention se rapporte également à un programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, une mémoire électrique sur laquelle est enregistré le programme d'ordinateur ainsi qu'une installation de commande et de régulation réalisée pour mettre en oeuvre le procédé. Etat de la technique Dans le cadre de la discussion publique au sujet des émissions de CO2 ainsi que de l'augmentation constante des prix des carburants, l'importance des systèmes pour la réduction de la consom- mation de carburant et, par conséquent, de l'émission en CO2 aug- mente. Dans ce contexte, l'hybridation de la ligne moteur va prendre de plus en plus d'importance. Un des buts des véhicules hybrides est la récupération de l'énergie cinétique libérée par le freinage ou de l'énergie potentielle libé- rée lors de la descente des dénivellations. Celle-ci peut être par exemple utilisée pour alimenter le réseau embarqué ce qui peut avoir une influence significative sur la consommation en carburant. Si la machine électrique alimentée par un onduleur per- met un entraînement en mode moteur, alors le couple du moteur à combustion interne sera augmenté par le couple électrique pour par exemple augmenter le roulage. Si, de plus, par exemple, on récupère plus d'énergie que nécessaire pour l'alimentation du réseau embarqué et la fonction d'assistance, alors on peut réduire de manière ciblée le couple fourni par le moteur à combustion interne et le compenser par un couple électrique.

On peut réduire la consommation en carburant par ce décalage du point de charge. L'hybridation de la ligne moteur nécessite une machine électrique appropriée et un réservoir d'énergie approprié tel que par exemple une batterie lithium-ions ainsi qu'une stratégie de régulation appropriée. La machine électrique peut être utilisée dans les véhicules hybrides, soit sous la forme d'un moteur pour soutenir le moteur à combustion interne, soit sous la forme d'un générateur qui récupère l'énergie de freinage. Même si la batterie de puissance a une charge basse ou un mauvais état général, par exemple du fait de la tempéra- ture ou de son vieillissement, un fonctionnement en mode générateur peut-être nécessaire en dehors des phases de freinage. Dans ce cas, la machine électrique n'est pas entraînée par l'énergie cinétique ou l'énergie potentielle du véhicule mais doit être entraînée par le moteur à combustion interne qui utilise plus de carburant pour obtenir le cou- rant pour charger la batterie ou pour l'alimentation du réseau embarqué. Dans ce cas, le fonctionnement en mode générateur conduit à une augmentation de la consommation en carburant. Différentes stratégies de gestion de l'énergie sont pos- sibles pour réguler le mode de fonctionnement de la machine électrique, c'est-à-dire aussi bien sa puissance en mode moteur que sa puissance en mode générateur. Le but de ces stratégies peut être de réguler un état de charge de consigne. Cela conduit à ce, qu'après une phase de récupération conduisant à un état de charge supérieure à l'état de charge de consigne, on mette en oeuvre une phase d'assistance jusqu'à ce que l'état de charge de consigne soit régulé. Si toutefois, le conducteur exige un soutien électrique pendant une plus longue durée, alors on essaie, de rétablir aussi vite que possible l'état de charge, par un fonctionnement en générateur de la machine électrique ; dans ce cas, on utilise du carburant pour entraîner la machine électrique en mode générateur. Le but consistant à réguler l'état de charge de consigne aussi vite que possible conduit à la création de cycles et ainsi à un vieillissement de la batterie de puissance. Par exemple, le document DE 103 46 213 Ai, décrit un procédé de régulation de l'état de charge d'un accumulateur d'énergie d'un véhicule à moteur hybride selon lequel on régule l'état de charge de l'accumulateur d'énergie par une régulation de charge en fonction de la vitesse du véhicule. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un procédé de type dé- fini ci-dessous caractérisé en ce que la puissance électrique demandée est indépendante de l'état de charge de la batterie de puissance lorsque l'état de charge de la batterie de puissance se trouve dans une plage de palier.

La présente invention présente l'avantage de réduire le nombre de cycles et ainsi le vieillissement de la batterie de puissance. Cela signifie que la ligne moteur qui comprend toutes les unités motrices, comprend également la machine électrique. On prédétermine une puissance demandée (en mode générateur ou mode mo- teur) que la machine doit fournir. Cette puissance demandée correspond selon la vitesse de rotation de la machine électrique à un couple de rotation ou au couple de consigne mécanique. La machine électrique essaie d'ajuster ce couple de consigne mécanique, c'est-à-dire pour que le couple correspond le plus exactement possible (c'est-à-dire par exemple des inerties propres) au couple de consigne mécanique. Suivant une autre caractéristique la courbe de la puissance électrique souhaitée en fonction de l'état de charge de la batterie de puissance présente une zone de palier pour laquelle la puissance souhaitée en fonction de l'état de charge ne varie plus. Cette zone de palier comprend, selon l'invention, une partie substantielle (au moins 10 %, de préférence supérieure à 30 %) de l'état de charge possible qui s'étend de 0 à 100 %. Selon une autre caractéristique la machine électrique fonctionne aussi bien en génératrice qu'en moteur lorsque l'état de charge de la batterie de puissance se trouve dans la plage de palier et que le couple de consigne d'embrayage est suffisamment petit pour être fourni par un moteur à combustion interne de la ligne d'entraînement. Le couple de consigne d'embrayage c'est-à-dire le couple de rotation qui doit être transmis par l'embrayage aux roues motrices est fourni par la machine électrique et le moteur à combustion interne.

Si le moteur à combustion interne est capable à lui seul de fournir assez de couple pour atteindre ce couple de consigne d'embrayage, alors la machine électrique est commandée de sorte (abstraction faite des forces de frottement) qu'elle ne fournisse pas de couple lorsque l'état de charge se trouve dans la zone de palier, ce qui on diminue particulière- ment efficacement le nombre de cycles de la batterie de puissance. Cela est par exemple le cas lorsque le couple de consigne d'embrayage varie suffisamment lentement, de sorte que l'inertie, en particulier l'alimentation en air du moteur à combustion interne ne s'oppose pas au couple généré par le moteur à combustion interne ap- pliqué à l'embrayage à l'embrayage et qui représente en bonne approximation le couple de consigne. Selon une autre caractéristique le couple de consigne mécanique est choisi pour charger la batterie de puissance si son état de charge est inférieur à une première valeur seuil. Si la machine élec- trique ne fournit plus ce couple de consigne mécanique, alors la puissance électrique générée est supérieure à la puissance du réseau embarqué, c'est-à-dire supérieure à la puissance électrique consommée par les utilisateurs du réseau embarqué à l'exception de la batterie de puissance. Cela présente l'avantage que par le choix de la première va- leur de seuil, prédétermine la limite inférieure de l'état de charge de la batterie de puissance en dessous duquel on ne peut passer en mode de fonctionnement normal ce qui augmente la durée de vie de la batterie. Selon un autre aspect de l'invention, on détermine le couple de consigne mécanique à partir d'un couple de consigne méca- nique non limité dans lequel les couples de consigne mécanique non limités seront limités dans une étape de limitation à des valeurs supérieures ou égales à une limite mécanique inférieure et/ou des valeurs inférieure ou égales à une limite mécanique supérieure.

La limite mécanique supérieure et la limite mécanique in- férieure sont dans ce cas des couples. La limite mécanique supérieure correspond alors au couple maximum admissible de la machine électrique fonctionnant en moteur. La limite mécanique inférieure est, de manière correspondante, le couple de rotation minimal admissible de la machine électrique, couple de rotation de la machine électrique plus grand en valeur absolue que celui du moteur fonctionnant en mode générateur (précédé d'un signe négatif). Si le couple de consigne non limité est supérieur à la limite mécanique supérieure, respectivement plus petit que la limite mécanique inférieure, alors le couple de consigne est égal à la limite mécanique supérieure, respectivement inférieure. Dans le cas contraire on fixe le couple de consigne mécanique égal au couple de consigne non limité ce qui palie de manière particulièrement efficace le fait d'exiger de la machine électrique un couple que celle-ci ne pourra pas fournir.

Selon une autre caractéristique, les limites mécaniques inférieures et/ou les limites mécaniques supérieures dépendent de l'état de charge de la batterie de puissance ce qui évite de manière particulièrement simple que la batterie de puissance ne soit trop déchargée ou surchargée.

Selon un autre aspect de l'invention, le couple de con- signe mécanique non limité est déterminé comme différence entre le couple de consigne d'embrayage et le couple instantané du moteur à combustion interne de la ligne d'entraînement. De cette manière, on assure ainsi particulièrement sim- plement que dans un état stationnaire (c'est-à-dire lorsque les valeurs de consigne allouées dans la ligne moteur se modifient si lentement que les groupes moteur fournissent des couples de rotation qui correspondent à leur valeur de consigne), la somme des couples du moteur à combustion interne et de la machine électrique est -le couple de con- signe d'embrayage. Selon un autre aspect de l'invention le couple de consigne du moteur à combustion interne est la différence du couple de consigne d'embrayage et du couple mécanique demandé. Le couple mécanique demandé est, dans ce cas, le couple de rotation qui (pour une vitesse de rotation prédéterminée de la ma- chine électrique) correspond justement à la puissance électrique souhaitée. Le couple de consigne du moteur à combustion interne et le couple de consigne prédéterminé pour la commande et/ou la régulation du moteur à combustion interne. La commande et/ou la régulation du moteur à combustion interne règle les paramètres de fonctionnement de telle sorte que le couple instantané du moteur à combustion interne suive le mieux possible son couple de consigne. Cette différence assure que le couple de consigne du moteur à combustion interne soit largement réglé pour que le couple de consigne mécanique en définitive cor- responde le mieux possible (notamment jusqu'à la limite des composants de la ligne moteur) au couple mécanique souhaité. Selon un autre aspect de l'invention, le couple mécanique demandé dépend de l'état de charge de la batterie de puissance. On contrôle ainsi de manière particulièrement simple, les processus de charge et de décharge de la batterie de puissance. Selon un autre aspect de l'invention, le couple mécanique demandé est indépendant de l'état de charge de la batterie de puissance lorsque cet état de charge se trouve dans la plage de palier ce qui minimise de manière particulièrement simple, le nombre de cycles de la bat- terie de puissance. Selon un autre aspect de l'invention, le couple mécanique demandé est choisi égal à zéro lorsque l'état de charge de la batterie de puissance se trouve dans la plage de palier ce qui diminue ainsi de manière particulièrement simple le nombre de cycles de la batterie de puis- sance. Selon un autre aspect de l'invention le couple mécanique demandé est choisi de sorte que la machine électrique fonctionne en générateur lorsque l'état de charge de la batterie de puissance est inférieur à la limite inférieure de la plage de palier.

Selon un autre aspect de l'invention le couple mécanique demandé est choisi de sorte que la machine électrique fonctionne en générateur lorsque l'état de charge de la batterie de puissance est supérieur à une limite supérieure de la plage de palier. On évite ainsi de manière particulièrement simple et efficace, la décharge excessive de la batterie de puissance. Il est particulièrement avantageux de prévoir un programme d'ordinateur pour réaliser toutes les étapes du procédé selon l'invention. Le programme d'ordinateur est de manière particulièrement avantageuse enregistré dans sur une mémoire électrique pour une ins- tallation de commande et/ou de régulation de moteur à combustion in- terne. Cette installation de commande et/ou de régulation est avantageusement programmée pour réaliser toutes les étapes du procédé selon l'invention. Dessins Des modes de réalisation particulièrement avantageux sont représentés aux dessins. Ainsi : - la figure 1 est le schéma d'un réseau embarqué à deux tensions, - la figure 2 montre schématiquement l'établissement des flux d'information pour la commande de la machine électrique, - la figure 3 est un ordinogramme du procédé selon l'invention, - la figure 4 est une courbe de la relation entre la puissance électrique souhaitée du moteur et l'état de charge de la batterie de puissance, - la figure 5 est une courbe schématique de la caractéristique de puissance d'une batterie de puissance, - la figure 6 montre schématiquement la puissance électrique souhai- tée par le moteur en fonction de l'état de charge de la batterie de puissance pour une certaine hystérésis. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre schématiquement un réseau embar- qué à deux tensions d'un entraînement hybride avec un réseau embar- qué basse tension de 14 V et un réseau embarqué haute tension de 48 V. La partie haute tension du réseau embarqué comprend une machine électrique 1, par exemple un générateur-démarreur 1, d'autres utilisateurs électriques 2 (représentés uniquement schématiquement) et une batterie de puissance 3. Le réseau embarqué basse tension du réseau embarqué comprend un démarreur 5 qui peut par exemple fonctionner pour un démarrage conventionnel, d'autres utilisateurs électriques 6 (représentés uniquement schématiquement) ainsi qu'une batterie courante 7. Les parties haute tension et la partie basse tension du réseau embarqué sont couplées au moyen d'un transformateur continu- continu (DC-DC) 4. La commande et/ou la régulation des composants de la ligne d'entraînement se fait par exemple par l'installation de commande et/ou de régulation 8 (« appareil de commande » en abrégé dans la suite de ce texte), qui peut également appliquer le procédé selon l'invention par un programme informatique mémorisé dans une mémoire électrique. Le courant électrique IEm sortant de la machine électrique 1 se divise en un courant de batterie 'Bat, qui charge la batterie de puis- sance 3 et un courant de réseau embarqué IBN qui alimente les autres composants du reste du réseau embarqué avec la partie restante du courant IEM de la machine électrique qui n'alimente pas la batterie de puissance 3. La batterie de puissance 3 délivre une tension de batterie UBat.

Le degré d'actionnement de la pédale d'accélérateur ou de la pédale de frein 10 est transmis à l'appareil de commande 8 par les capteurs correspondants. La pédale d'accélérateur 9 transmet son degré d'actionnement Wped à l'appareil de commande 8 ; la pédale de frein 10 transmet son degré d'actionnement Bped à l'appareil de commande 8.

L'appareil de commande 8 a par exemple une logique d'exploitation qui décide comment procéder dans le cas où le degré d'actionnement de la pédale d'accélérateur ainsi que le degré d'actionnement de la pédale de frein sont différents de 0. Il est par exemple possible que dans un tel cas le degré d'actionnement de la pédale d'accélérateur Wped soit, en interne, mis à la valeur 0 et qu'ainsi, l'actionnement de la pédale de frein soit prioritaire. Dans la suite le degré d'actionnement de la pédale d'accélérateur ou de la pédale de frein, représentent le sens de degrés d'actionnement qui ont été évalués par une telle logique de sorte qu'en particulier, au moins une des deux valeurs Wped, Bped est toujours égale à O. A titre d'exemple, l'appareil de commande détermine l'état de charge SOC de la batterie de puissance 3 par les capteurs appropriés ou un procédé approprié. La figure 2 montre schématiquement le montage de com- posant de commande de la ligne d'entrainement. A la base, la gestion de la machine électrique 14 comprend un bloc de conversion 16 qui reçoit la puissance électrique souhaitée PE ainsi que la limite électrique supérieure PEO et! ou la limite électrique inférieure PEU qui correspondent toutes les deux à des puissances.

Le bloc de conversion reçoit la vitesse de rotation de la machine électrique 1 par exemple déterminée par un capteur qui peut, par exemple, également déterminer la vitesse de rotation d'un vilebrequin pour obtenir la vitesse de rotation de la machine électrique 1.

Le bloc de conversion 16 reçoit le couple mécanique sou- haité MM à partir de la puissance électrique souhaitée PE. De manière analogue, on détermine la limite mécanique supérieure à MMO et la limite inférieure MMU à partir de la limite électrique supérieure PEO et/ou de la limite électrique inférieure PEU. Cette détermination se fait par exemple à l'aide de champs de caractéristiques qui sont, par exemple, obtenus lors d'essais ou d'extrapolations théoriques qui représentent la relation entre le couple généré, le courant et la vitesse de rotation de la machine électrique. Si l'on admet que la tension du réseau embarqué ne varie pas, dans l'exemple de réalisation une tension nomi- nale de 48 V, on détermine alors un courant par exemple à partir de la puissance électrique correspondant et à partir de cela, le couple correspondant. Le couple mécanique demandé MM ainsi que la limite mécanique supérieure MMO et/ou la limite mécanique inférieure MMU sont transmis à un dispositif de gestion de courroies de transmission 18. Ce dispositif de gestion de courroies de transmission 18 est par exemple intégré à une gestion de puissance 20. Le dispositif de gestion de courroie de transmission 18 convertit le couple mécanique souhaité ainsi que la limite mécanique supérieure MMO et/ou la limite méca- nique inférieure à MMU, le cas échéant, en une vitesse de rotation du vilebrequin, de sorte que tous les couples aient la même base de référence. La gestion de puissance 20 détermine le couple de con- signe mécanique MEMsoll sur la base du couple mécanique souhaité MM la limite supérieure MMO et/ou la limite mécanique inférieure MMU, par exemple selon le procédé représenté à la figure 3. Le couple mécanique de consigne MEMsoll est transmis à la gestion de la machine électrique 14 qui commande la machine électrique 1 pour obtenir un couple correspondant au couple mécanique de consigne MEMsoll. Ainsi, la ma- chine électrique 1 atteint le courant électrique IEM de la machine élec- trique qui est au moins partiellement transmis ou extrait de la batterie de puissance 3, ce qui est représenté par la flèche hachurée. La batterie de puissance 3 intègre une logique de commande qui détermine le courant de batterie instantané 'Bat, la tension de batterie UBat et l'état de charge SOC et les transmets à un dispositif de gestion d'énergie 12. De manière optionnelle, le dispositif de gestion de la machine électrique 14, transmet la valeur du courant électrique IEM (déterminée par exemple par évaluation) à la machine électrique 1. Le dispositif de gestion d'énergie 12 détermine la puissance électrique souhaitée PE ainsi que la limite électrique supérieure PEO et/ou la li- mite inférieure PEU et les transmet au bloc convertisseur 16 du dispositif de gestion de la machine électrique 14. La figure 3 montre à titre d'exemple, le déroulement du procédé selon l'invention dans la gestion de puissance 20. Au pas 2000 on détermine le degré d'activation de la pédale d'accélérateur WPed et le degré d'activation de la pédale de frein BPed et à partir de cela, le couple de roue demandé par le conducteur FWRM. Cela est transmis à un pas 2010 qui tient compte des interventions commandant le couple, comme par exemple des interventions sur la dynamique de conduite (par exemple par ESP) et/ou des interventions sur la boîte de vitesse (changement de rapport) pour déterminer le couple de consigne de roue RSM à transmettre à la roue motrice qui est transmis à un pas 2020. Au pas 2020 on détermine le couple de consigne d'embrayage KSM à partir du couple de consigne de roue 2020.

Au pas 2030, on détermine le couple de consigne de mo- teur à combustion interne VMSM en tant que différence : couple de consigne d'embrayage KSM - Couple mécanique de consigne MM. Le couple de consigne de moteur à combustion interne VMSM est réglé dans un pas 2040 par l'appareil de commande par une commande cor- respondant à des grandeurs de réglage du moteur à combustion interne c'est-à-dire que le moteur à combustion interne établit un couple correspondant au couple de moteur à combustion interne VMSM. Au pas 2040 on détermine par exemple le couple instantané du moteur à combustion interne VMIM à l'aide d'une modélisation ou, selon une va- riante, à l'aide de capteurs, c'est-à-dire le couple réellement fourni par le moteur à combustion interne. Au pas 2050, on détermine le couple de consigne mécanique non limité MEMni en tant que différence : couple de consigne d'embrayage KSM - couple instantané de moteur à combustion interne VMIM. Le couple de consigne mécanique non limité MEMni est transmis au pas de limitation 2060 dans lequel on détermine le couple de consigne mécanique MEMsou. Si le couple mécanique non limite MEMni est supérieur à la limite mécanique supérieure MMO, alors on choisit le couple mécanique de consigne MEMsoll égal à la limite mécanique supérieure MMO. Si le couple mécanique de consigne non limi- té MEMiil est inférieur à la limite mécanique inférieure MMU, on choisit le couple de consigne mécanique MEMsou égal à la limite mécanique inférieure MMU. Dans les autres cas, on choisit le couple de consigne mécanique MEMsoll égal au couple mécanique de consigne non limité MEMni. Au pas 2070, on transmet le couple mécanique de consigne MEMsoll au dispositif de gestion de la machine électrique 14. La figure 3 montre comment on détermine la puissance électrique souhaitée PE, la limite électrique supérieure PEO et la limite électrique inférieure PEU dans le dispositif de gestion d'énergie 12. La puissance électrique demandée PE est déterminée par une courbe de puissance demandée 120 ou donnée le cas échéant par une courbe de puissance optionnelle dans le mode de poussée inertielle 130 en fonction de l'état de charge SOC de la batterie de puissance 3. Le fait que l'on soit en propulsion mode de poussée (poussée inertielle) est par exemple transmit par un message « marche/arrêt» de la com- mande du moteur. On peut prévoir que lorsque ce message affiche que la propulsion est en état de « marche », la puissance électrique souhaitée soit déterminée selon la courbe de puissance électrique souhaitée dans la poussée inertielle 130 et dans les autres cas, par la courbe de puissance demandée 120.

En fonction de l'état de charge SOC de la batterie de puissance 3, on détermine la limite électrique supérieure PEO par une courbe d'assistance 110. De manière analogue, on détermine la limite électrique inférieure PEU par une caractéristique de freinage 100. La figure 3 montre l'état de charge SOC de la batterie de puissance 3 en abscisses et la puissance électrique en ordonnées. La puissance électrique motrice est reportée vers le bas, la puissance génératrice est reportée vers le haut, c'est-à-dire une puissance demandée PE positive et une limite supérieure respectivement inférieure PEO/ PEU sont représentées avec l'axe positif dirigé vers le bas.

L'état de charge SOC est divisé en sept sous-parties (par ordre croissant ; une première valeur seuil 401, une seconde valeur seuil 402, une troisième valeur seuil 403, une quatrième valeur seuil 404, une cinquième valeur seuil 405 et une sixième valeur seuil 406) : une première plage B1 entre l'état de charge SOC = 0 et la première va- leur seuil, une seconde plage B2 entre la première valeur seuil 401 et la seconde valeur seuil 402, une troisième plage B3 entre la deuxième valeur seuil 402 et la troisième valeur seuil 403, une quatrième plage B4 entre la quatrième valeur seuil 404 et la cinquième valeur seuil 405 et une sixième plage B6 entre la cinquième valeur seuil 405 et la sixième valeur seuil 406, une septième plage B7 pour un état de charge supé- rieur à la sixième valeur seuil 406. La courbe de freinage 100 est indiquée en pointillés, courbe pour laquelle les états de charge SOC inférieurs à la cinquième valeur seuil 405 prennent une puissance de générateur PGen positive essentiellement constante. Cette puissance génératrice constante PGen est choisie de sorte que cette puissance puisse être établie par la machine électrique 1 et la batterie de puissance 3 pendant un intervalle de temps de quelques secondes, par exemple cinq secondes. La courbe de freinage 100 descend alors jusqu'à la sixième valeur seuil 406 de ma- nière continue jusqu'à 0 et dans la septième plage B7 elle est constante et égale à 0, indépendamment de l'état de charge SOC. Il est également possible de la choisir constante et égale à la puissance du réseau embarqué 200 dans la septième plage B7. De même, on représente la courbe d'assistance 110, qui pour un état de charge SOC supérieur à la seconde valeur de seuil 402 admet une puissance motrice essentiellement constante PMot. Cette puissance motrice PMot est choisie pour qu'elle puisse être fournie par la machine électrique 1 alimentée par la batterie de puissance 3 pendant un intervalle de temps de quelques secondes, par exemple cinq secondes. La courbe d'assistance chute alors dans la seconde plage B2 alors que l'état de charge SOC chute, continuellement jusqu'à 0 et en dessous, en s'inversant en puissance génératrice. Cette puissance génératrice PGen augmente avec l'état de charge SOC de la batterie de puissance 3 continuant à chuter et elle dépasse la charge du réseau embarqué 200 avant d'atteindre la première valeur de seuil 401. Dans la première plage B1, la puissance génératrice PGen donnée par la courbe d'assistance prend essentiellement une valeur constante en fonction de l'état de charge SOC. La charge de réseau embarqué 200 est déterminée dans le dispositif de gestion d'énergie 12, par exemple comme produit du courant de réseau embarqué IBN et de la tension nominale du réseau partiellement embarqué haute tension, 48 V dans l'exemple de réalisation. Le courant de réseau embarqué IBN peut être déterminé comme différence entre le courant IEm de la machine électrique 1 et le courant de batterie 'Bat. La caractéristique normale 120 (en trait continu) se trouve dans toute la plage d'état de charge SOC de la batterie de puissance 3 au-dessus de la caractéristique d'assistance 110 (c'est-à-dire qu'on applique une plus forte puissance génératrice PGen ou une plus faible puissance motrice PMot) et en dessous de la caractéristique de freinage 100 (c'est-à-dire qu'on applique une plus faible puissance génératrice PGen ou une plus grande puissance motrice PMot). Dans la première plage B1 et la seconde plage B2, la caractéristique normale 120 a une valeur essentiellement constante de puissance génératrice PGen positive. Cette puissance génératrice PGen est par exemple choisie de sorte que la batterie de puissance 3 puisse être chargée en continu avec cette puissance c'est-à-dire par exemple jusqu'à ce que l'état de charge SOC dépasse la seconde valeur seuil 402. Elle chute alors dans la troisième zone B3, lorsque l'état de charge SOC augmente, en continu jusqu'au seuil de charge 200 pré- déterminé. Dans la quatrième plage B4, la puissance génératrice PGen ainsi que la puissance motrice PMot sont égales 0 et dans la cinquième plage B5, respectivement dans la sixième plage B6, la puissance motrice PMot donnée par la caractéristique de conduite normale 120 augmente de manière continue avec l'augmentation de l'état de charge SOC dans la batterie de puissance 3. La courbe caractéristique de poussée inertielle 130 op- tionnelle est indiquée en pointillés, cette caractéristique se superpose dans la première plage B1 et la deuxième plage B2 avec la caractéristi- que de conduite normale 120 et, dans la troisième plage B3, la quatrième plage B4, la cinquième plage B5 et la sixième plage B6, elle indique une puissance génératrice PGen qui se trouve entre la caractéristique de conduite normale 120 et la caractéristique de freinage 100.

La puissance génératrice PGen donnée par la caractéristique de poussée inertielle 130 chute approximativement de manière constante dans la troisième plage B3 et la quatrième plage B4 avec l'augmentation de l'état de charge SOC jusqu'à une valeur au-dessus du seuil de charge 200 prédéterminé. Lorsque l'état de charge SOC continue à augmenter, la puissance génératrice PGen de la caractéristique de poussée inertielle 130, dans la quatrième plage B4 et la cinquième plage B5, est essentiellement constante pour retomber de manière continue jusqu'à 0 dans la sixième plage B6 avec l'augmentation de l'état de charge SOC. Dans la septième plage B7, la puissance génératrice PGen ainsi que la puissan- ce motrice PMot de la caractéristique de poussée 130 sont égales à 0. Dans la première plage B1 qui correspond à un état de charge SOC de la batterie de puissance en dessous de l'état de charge admissible de la batterie de puissance 3, toutes les caractéristiques doivent être choisies pour correspondre à une puissance génératrice PGen au-dessus de la charge de réseau embarqué. La caractéristique d'assistance 100 doit être par exemple choisie dans cette plage pour se trouver sûrement au-dessus de la charge maximale de réseau embarqué. De manière alternative, la courbe caractéristique d'assistance 110 est adaptée de manière dynamique en fonction de la puissance généra- trice PGen dans cette plage, en fonction de la charge actuelle du réseau embarqué 200, par exemple comme charge de réseau embarqué 200 plus une puissance fixe par exemple 500 W. Dans la représentation de la figure 4, les valeurs néga- tives des ordonnées correspondent à un fonctionnement moteur de la machine électrique 1 et les valeurs positives des ordonnées, à son fonc- tionnement en mode générateur de la machine électrique 1 permettent la lecture simple suivante : Si la puissance génératrice dans la figure 4 est supérieure à la charge de réseau embarqué 200, alors la batterie de puis- sance 3 est chargée et l'état de charge SOC augmente de manière correspondante. De manière analogue, l'état de charge SOC chute lorsque la puissance génératrice PGen est inférieure à la charge du réseau embarqué 200. La plage d'état de charge entre la seconde valeur seuil 402 et la troisième valeur seuil 403 représente la réserve d'assistance 210, c'est-à-dire que dans cette seconde plage B2 de l'état de charge SOC, on dispose d'une assistance avec la puissance d'assistance maximale possible (alors que cette puissance d'assistance maximale possible n'est plus disponible pour un état de charge SOC plus bas).

De manière analogue, la plage d'état de charge entre la quatrième valeur de seuil 404 et la cinquième valeur de seuil 405 représente la réserve de récupération 215, c'est-à-dire que dans cette cinquième plage B5, on dispose de la récupération avec la puissance génératrice maximale possible.

La plage d'état de charge entre la première valeur seuil 401 et la sixième valeur seuil 406 représente la plage d'état de charge utilisable 220, c'est-à-dire qu'en fonctionnement normal l'état de charge varie toujours dans cette plage d'état de charge 220 et ne la quitte pas. La plage d'état de charge entre la troisième valeur seuil 403 et la quatrième valeur seuil 404 représente la plage de palier 230 dans laquelle la puissance électrique demandée PE donnée par la courbe caractéristique de puissance demandée 230 sous la forme d'une fonction de l'état de charge SOC ne varie pas. La troisième valeur seuil 403 représente ainsi la limite inférieure de la plage de palier 230, et la quatrième valeur de seuil 404, la limite supérieure de la plage de palier 230. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 4, la puissance génératrice PGen donnée par la caractéristique de puissance demandée 120 et/ou la caractéristique de puissance demandée en mode de poussée inertielle 130, en fonction de l'état de charge SOC est constante dans la seconde plage B2 et s'incline ensuite au passage vers la troisième plage et avec l'augmentation de l'état de charge SOC elle tombe à zéro. L'état de charge SOC auquel cette chute commence peut également se trouver déjà dans la seconde plage B2 ou dans la troi- sième B3. La figure 5 illustre le choix de la première valeur seuil 401 et de la sixième valeur seuil 406. Elle représente une puissance de batterie Pse de la batterie de charge 3 donnée par le produit du courant de batterie Ise et de la tension de batterie Use en fonction de l'état de charge SOC de la batterie de puissance 3. La courbe caractéristique de charge 500 donne la relation entre la puissance de batterie Pse et l'état de charge SOC lors d'une charge de la batterie et la courbe caractéristique 510, lors de la décharge de la batterie. La courbe caractéristique de charge 500 prend, pour les petites valeurs de l'état de charge, approximativement une valeur cons- tante de la puissance de batterie Pse. Pour une valeur caractéristique, par exemple pour un état de charge SOC d'environ 60 %, la puissance de batterie Psat commence à chuter lorsque l'état de charge SOC augmente. La puissance de batterie Pse donnée par la caractéristique de décharge 510 augmente sur toute la plage de l'état de charge SOC avec l'augmentation de l'état de charge SOC. La durée de vie de la batterie de puissance 3 dépend de manière caractéristique du choix de la largeur de la plage d'état de charge utilisable 220; plus la plage d'état de charge utilisable 220 est choisie large, plus courte est la durée de vie de la batterie de puissance 3. Pour équilibrer les avantages d'une plage d'état de charge utilisable 220 large avec les inconvénients d'une durée de vie raccourcie, on peut déterminer la largeur de la plage d'état de charge utilisable 220, par exemple à 50 % de la largeur totale de l'état de charge possible SOC. La position de la plage d'état de charge utilisable 220 n'a au contraire, en grande partie, pas d'effet essentiel sur la durée de vie de la batterie de puissance 3, de sorte que la première valeur seuil 401 et la sixième valeur seuil 406 dans l'optique de la durée de vie de la batterie de puissance 3 peuvent être choisies librement dans de grandes limites aussi longtemps que leur intervalle est le même que la largeur choisie de la plage d'état de charge utilisable 220. On peut, par exemple choisir la première valeur de seuil 401 égale à 30 % et la sixième valeur seuil 406 est égale à 80 %. Après avoir fixé la première valeur seuil 401, on peut choisir avantageusement la seconde valeur seuil 402 de sorte que la pente de la caractéristique d'assistance 110 dans la plage entre la première valeur seuil 401 et la seconde valeur seuil 402 soit aussi raide que possible mais néanmoins aussi plate pour que le conducteur ne puisse le remarquer. C'est-à-dire que pendant un processus d'assistance alimenté par la décharge de la batterie de puissance 3, la puissance motrice PMot de la machine électrique 1 diminue, sans avoir de conséquence perceptible pour le conducteur. Cela est par exemple déterminé par des essais de conduite. De même, après avoir fixé la sixième valeur de seuil 406, on peut choisir la cinquième valeur de seuil 405 de sorte que la pente de la caractéristique de freinage 100 soit aussi raide que possible entre la cinquième valeur de seuil 405 et la sixième valeur de seuil 406 mais toutefois suffisamment plate pour qu'elle ne soit pas remarquée par le conducteur.

Après avoir fixé la seconde valeur de seuil 402, on peut choisir la troisième valeur de seuil 403 de sorte que la réserve d'assistance 210 est une grandeur caractéristique choisie. Cette grandeur de la réserve d'assistance 210 donne une durée de temps caractéristique pendant laquelle on puisse assister avec la puissance motrice maximale PMot après laquelle dans le mode de conduite guidée par la caractéristique de puissance demandée 120, la batterie de puissance 3 est chargée. La durée caractéristique peut par exemple être de quelques secondes, par exemple 5 secondes. De même après avoir fixé la cinquième valeur de seuil 405, on peut choisir la quatrième valeur de seuil 404 de sorte que la réserve de récupération 215 est une grandeur caractéristique choisie. Cette grandeur de la réserve de récupération 215 donne la durée caractéristique pendant laquelle on peut récupérer avec la puissance génératrice PGen, après que dans le mode de conduite réglé par la caractéristique de puissance demandée 120, la batterie de puissance 3 a été déchargée. Cette durée caractéristique peut par exemple être de quelques secondes, par exemple 5 secondes. La figure 6 montre un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel les caractéristiques représentées à la figure 4, c'est-à-dire la courbe caractéristique de freinage 100, la caractéristique d'assistance 110, la courbe caractéristique de conduite normale 120 et la courbe caractéristique de poussée inertielle 130 sont à chaque fois remplacée par une paire de courbes caractéristiques décalées parallèlement le long de l'axe des abscisses représentant l'état de charge SOC de la batterie de puissance 3. La figure 6 montre une courbe caractéris- tique de freinage gauche 100a, une courbe caractéristique de freinage droite 100b, une courbe caractéristique d'assistance gauche 110a, une caractéristique d'assistance droite 110b, une courbe caractéristique de conduite normale gauche 120a, une courbe caractéristique de conduite normale droite 120b, une courbe caractéristique de poussée inertielle gauche 130a et une courbe caractéristique de poussée inertielle droite 130b. Dans cet exemple de réalisation, le procédé selon l'invention, fonctionne de manière analogue à celui représenté précé- demment ; on choisit à chaque fois une courbe caractéristique des paires gauche/droite utilisées pour réaliser le procédé selon l'invention avec la courbe caractéristique de freinage et/ou la courbe caractéristique d'assistance et/ou la courbe caractéristique de boost et/ou la caractéristique de conduite normale et/ou la caractéristique de poussée.

Si l'état de charge SOC de la batterie de puissance 3 chute alors on choisit la courbe caractéristique gauche d'une paire de courbes caractéristiques ; si l'état de charge SOC augmente, alors on choisit la courbe caractéristique droite. Les courbes caractéristiques ont une hystérésis, ce qui assure un comportement mieux contrôlable que les couples de rotation générateur ou moteur définis par ces courbes caractéristiques qui varient en fonction de l'état de charge, en n'étant pas réduites pour une courte durée pour à nouveau augmenter rapidement ensuite.35 19 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 machine électrique 2 utilisateur électrique 3 batterie de puissance 4 transformateur continu-continu 5 démarreur 6 utilisateur électrique 7 batterie 8 installation de commande et/ou de régulation 12 dispositif de gestion d'énergie 14 gestion de machine électrique 16 bloc de conversion 18 courroie de transmission 20 gestion de puissance 100 courbe de freinage 110 courbe d'assistance 120 courbe de puissance demandée 130 courbe de mode de poussée inertielle 200 seuil de charge 215 réserve de récupération 220 charge utilisable 230 puissance demandée 401, 402, 403, 404, 405, 406 valeur seuil 2010, 2020, 2030, 2040, 2050 2060, 2070 pas (étape) de procédé30

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1°) Procédé pour la commande d'une ligne d'entraînement comprenant une machine électrique (1) pour fournir un couple de consigne mécanique (MEMson) correspondant à une puissance électrique demandée (PE) selon lequel on prédétermine la puissance électrique demandée (PE) en fonction d'un état de charge (SOC) d'une batterie de puissance, caractérisé en ce que la puissance électrique demandée (PE) est indépendante de l'état de charge (SOC) de la batterie de puissance (3) lorsque l'état de charge (SOC) de la batterie de puissance (3) se trouve dans une plage de palier (230). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la machine électrique fonctionne aussi bien en génératrice qu'en moteur lorsque l'état de charge (SOC) de la batterie de puissance (3) se trouve dans la plage de palier (230) et que le couple de consigne d'embrayage (KSM) est suffisamment petit pour être fourni par un moteur à combustion interne de la ligne d'entraînement. 3°) Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le couple de consigne mécanique (MEMson) est choisi pour charger la batterie de puissance (3) lorsque son état de charge (SOC) a une valeur inférieure à une première valeur seuil (401). 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couple de consigne mécanique (MEMson) est déterminé à partir du couple de consigne mécanique (MEMni) non limité selon lequel le couple de consigne mécanique non limité (MEMn1) est limité dans une étape de limitation (2060) à des valeurs supérieures ou égales à une limite mécanique inférieure (MMU) et/ou des valeurs inférieure ou égales à une limite mécanique supérieure (MMO).355°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la limite mécanique inférieure (MMU) et/ou la limite mécanique supérieure (MMO) dépendent de l'état de charge (SOC) de la batterie de puis- sance. 6°) Procédé selon les revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le couple de consigne mécanique non limité (MEMni) est la différence entre le couple de consigne d'embrayage (KSM) et un couple instantané (VMIM) du moteur à combustion interne de la ligne d'entraînement. 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' un couple de consigne de moteur à combustion interne (VMSM) est la différence du couple de consigne d'embrayage (KSM) et d'un couple mécanique demandé (MM). 8°) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le couple mécanique demandé (MM) dépend de l'état de charge (SOC) de la batterie de puissance (3). 9°) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le couple demandé mécanique (MM) est indépendant de l'état de charge (SOC) de la batterie de puissance (3) si l'état de charge (SOC) de la batterie de puissance (3) se trouve dans la plage de palier (230). 10°) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le couple mécanique demandé (MM) est choisi égal à zéro si l'état de charge (SOC) de la batterie de puissance (3) se trouve dans la plage de palier (230).3511°) Procédé selon al revendication 8, caractérisé en ce que le couple mécanique demandé (MM) est choisi de sorte que la machine électrique (1) fonctionne en génératrice lorsque l'état de charge (SOC) de la batterie de puissance (3) est inférieur à la limite inférieure (403) de la plage de palier (220). 12°) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le couple mécanique demandé (MM) est choisi de sorte que la machine électrique (1) fonctionne en générateur lorsque l'état de charge (SOC) de la batterie de puissance (3) est supérieure à une limite supérieure (404) de la plage de palier (220). 13°) Programme d'ordinateur, dispositif de commande et/ou de régula- tion (8), ainsi que mémoire électrique, pour exécuter tous les pas du procédé selon une des revendications 1 à 12.20