FR3146840A1 - Procédé de pilotage d’un groupe motopropulseur, groupe motopropulseur et véhicule comprenant un tel groupe motopropulseur - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de pilotage (E100A) d’un groupe motopropulseur (100A) comprenant une machine électrique (110), un arbre de transmission (120) permettant de transmettre le couple développé par la machine électrique jusqu’à au moins une roue motrice (10), un calculateur (130A) configuré pour envoyer des instructions à la machine électrique, et un capteur de vitesse (140A) configuré pour déterminer une vitesse de rotation de l’arbre de transmission.
Selon l’invention, le procédé de pilotage comprend les étapes suivantes : - E2) réception de données (D) depuis le capteur de vitesse, - E4) détermination par le calculateur d’une instruction de régulation (Creg), par exemple un couple, grâce aux données reçues, et - E6) transmission de l’instruction de régulation à la machine électrique.
L’invention concerne également un groupe motopropulseur configuré pour mettre en œuvre un tel procédé et un véhicule automobile comportant un tel groupe motopropulseur.
Figure pour l’abrégé : Fig.1
Description
La présente invention concerne de manière générale le pilotage d’un groupe motopropulseur de véhicule automobile électrique.
Elle concerne plus particulièrement un procédé de pilotage d’un groupe motopropulseur comprenant une machine électrique, un arbre de transmission permettant de transmettre le couple développé par la machine électrique jusqu’à au moins une roue motrice, un calculateur configuré pour envoyer des instructions à la machine électrique, et un capteur de vitesse configuré pour déterminer une vitesse de rotation de l’arbre de transmission.
L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réduction des vibrations de l’arbre de transmission.
Elle concerne également un groupe motopropulseur. Elle concerne aussi un véhicule automobile équipé d’un tel groupe motopropulseur.
Dans un groupe motopropulseur électrique de véhicule automobile, une machine électrique permet de faire tourner les roues motrices de ce véhicule par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse et d’un arbre de transmission.
L’arbre de transmission se trouve alors interposé entre la machine électrique et la roue motrice. L’inertie de la machine électrique et de la roue motrice entrainent la création de vibrations mécaniques sur l’arbre de transmission. On dit que l’arbre de transmission est un ensemble de raideur non nulle qui rentre dans un mode excité.
Les vibrations sont d’autant plus fortes lorsqu’un changement d’instruction brutal est appliqué à la machine électrique (une demande de forte décélération par exemple).
Ces vibrations peuvent notamment casser l’arbre de transmission.
Une solution de filtre préventif existe aujourd’hui. Les vibrations étant des mouvements mécaniques de haute fréquence, la demande de couple envoyé à la machine électrique peut être filtré par un filtre passe-bas afin de supprimer les fréquences générant ces vibrations.
Ce filtre étant appliqué en préventif (et non adapté à la demande de couple) s’avère peu efficace, les vibrations étant en effet toujours présentes. De plus, cette solution entraine souvent une diminution de l’accélération ou de la décélération demandée.
Enfin, la mise en place d’un tel filtre nécessite de nombreux essais en usine (pour paramétrer le filtre) et coûte donc cher.
Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose de piloter le groupe motopropulseur grâce à un asservissement, et notamment une boucle de régulation.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé de pilotage tel que défini dans l’introduction, comprenant les étapes suivantes :
- E2) réception de données depuis le capteur de vitesse,
- E4) détermination par le calculateur d’une instruction de régulation, par exemple un couple, grâce aux données reçues, et
- E6) transmission de l’instruction de régulation à la machine électrique.
- E2) réception de données depuis le capteur de vitesse,
- E4) détermination par le calculateur d’une instruction de régulation, par exemple un couple, grâce aux données reçues, et
- E6) transmission de l’instruction de régulation à la machine électrique.
Ainsi, grâce à l’invention, la commande de la machine électrique est régulée grâce à une boucle fermée, en temps réel. Cette boucle fermée se base sur au moins une valeur de vitesse mesurée de l’arbre de transmission. Les vibrations sont donc corrigées de manière efficace. De plus la régulation n’impacte pas l’accélération ou la décélération demandée par le conducteur.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé de pilotage conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
– l’instruction de régulation est déterminée en fonction de la différence entre une demande de couple que le groupe motopropulseur doit exercer et un couple de régulation,
- l’étape E4) comprend l’application d’un filtre à avance de phase,
- les données reçues par le calculateur comprennent des valeurs de vitesse de rotation du moteur électrique ramenée sur l’arbre de transmission,
- l’étape E4) comprend l’application d’un filtre passe-haut,
- l’étape E4) comprend l’application d’un filtre à retard de phase, et
- le capteur de vitesse comprend un premier détecteur situé à une extrémité de l’arbre de transmission et configuré pour mesurer une première vitesse de rotation ou situé sur l’arbre moteur et configuré pour déterminer une première vitesse de rotation et un second détecteur situé à une deuxième extrémité de l’arbre de transmission et configuré pour mesurer une seconde vitesse de rotation, et l’instruction de régulation est déterminée en fonction de l’écart entre la première vitesse de rotation et la seconde vitesse de rotation.
L’invention propose également un groupe motopropulseur comprenant :
une machine électrique, un arbre de transmission permettant de transmettre le couple développé par la machine électrique jusqu’à au moins une roue motrice, et un calculateur configuré pour envoyer des instructions, par exemple un couple, à la machine électrique.
une machine électrique, un arbre de transmission permettant de transmettre le couple développé par la machine électrique jusqu’à au moins une roue motrice, et un calculateur configuré pour envoyer des instructions, par exemple un couple, à la machine électrique.
Il est prévu que le groupe motopropulseur comprend un capteur de vitesse configuré pour mesurer une vitesse de rotation de l’arbre de transmission, et que le calculateur est configuré pour recevoir des données depuis le capteur de vitesse, pour déterminer une instruction de régulation grâce aux données reçues, et pour transmettre ladite instruction de régulation à la machine électrique.
En outre, le capteur de vitesse peut être positionné sur une extrémité de l’arbre de transmission, du côté le plus proche de la machine électrique.
L’invention propose également un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur tel que décrit précédemment.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
Sur la , on a représenté un groupe motopropulseur 100A d’un véhicule automobile selon un premier mode de réalisation de l’invention.
Ce véhicule automobile pourrait être de tout type. Il s’agit par exemple d’une voiture comportant classiquement un châssis et des roues.
Le groupe motopropulseur 100A comprend une machine électrique 110, au moins un arbre de transmission 120 et un calculateur 130A.
Le calculateur 130A permet ici de mettre en œuvre un procédé de pilotage E100A qui sera décrit par la suite.
La machine électrique 110 pourrait être de tout type, notamment à flux axial ou radial. Elle comporte classiquement un carter qui loge un rotor et un stator. Le rotor est adapté à tourner dans le carter et il est fixé à un arbre de sortie qui est ici couplé à un réducteur de vitesse 150.
Le réducteur de vitesse 150 peut être une boîte de vitesses mais de manière préférentielle, il pourra s’agir d’un réducteur plus simple (mono-rapport, voire bi-rapports).
Le réducteur de vitesse 150 entraine ensuite à son tour chaque arbre de transmission 120.
Chaque arbre de transmission 120 permet de transmettre le couple développé par la machine électrique 110 jusqu’à une roue motrice du véhicule. Dans la suite, on considérera un seul arbre de transmission et la roue motrice 10 correspondante.
L’arbre de transmission 120 est de préférence un élément monobloc, c’est-à-dire un élément construit en une seule pièce monobloc. Il est par exemple couplé d’un côté au réducteur de vitesse par un pignon et de l’autre à un joint de cardan.
Cet arbre de transmission 120 est soumis à des contraintes de torsion et de cisaillement. Il peut donc être représenté comme une succession de ressorts et de masses.
L’arbre de transmission est équipé d’un capteur de vitesse 140A.
Le capteur de vitesse 140A peut être situé sur une extrémité de l’arbre de transmission 120. Le capteur de vitesse 140A est ici situé sur l’extrémité la plus proche de la machine électrique 110. Le capteur de vitesse 140A comprend ici un unique détecteur qui mesure des valeurs de la vitesse de rotation de l’arbre de transmission 120, au niveau de la sortie du réducteur de vitesses.
Le calculateur 130A peut être de type analogique et comporter différents composants électroniques et différentes interfaces d’entrée et de sortie de manière à appliquer des filtres à des signaux en entrée. Par exemple, le calculateur 130A peut être de type hacheur-onduleur.
En variante, le calculateur 130A peut être de type numérique et par exemple comprendre un processeur, une mémoire et différentes interfaces d'entrée et de sortie. Dans cette variante, le calculateur 130A mémorise une application informatique, grâce à sa mémoire, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le processeur permet la mise en œuvre de procédés tels que ceux décrit ci-après. Dans cette éventualité, l’application informatique peut coder une fonction de type hacheur-onduleur.
Grâce à ses interfaces d'entrée, le calculateur 130A est adapté à recevoir des données. Notamment, le calculateur peut recevoir des données D depuis le capteur de vitesse 140A. Les données D reçues par le calculateur 130A comprennent des valeurs mesurées par le capteur de vitesse 140A au cours du temps, qui indiquent ainsi les variations de la vitesse de rotation de l’arbre de transmission 120.
Le calculateur 130A peut déterminer une instruction de régulation Creg grâce aux données D reçues depuis le capteur de vitesse 140A.
Grâce à ses interfaces de sortie, le calculateur 130A peut envoyer des instructions, et notamment l’instruction de régulation Creg, à la machine électrique 110. La machine électrique 110 est donc pilotée par le calculateur 130A.
Autrement dit, le groupe motopropulseur 100A est un système asservi, et la machine électrique 110 est pilotée grâce à une boucle fermée. Cette boucle fermée permet notamment au calculateur d’utiliser des mesures en temps réel de la vitesse de rotation de l’arbre de transmission 120 afin de calculer l’instruction de régulation Creg.
Sur la , on a représenté schématiquement un groupe motopropulseur 100B selon un second mode de réalisation de l’invention. Ce groupe motopropulseur 100B est également destiné à motoriser un véhicule automobile.
Le groupe motopropulseur 100B fonctionne de manière similaire au groupe motopropulseur 100A, et on y retrouve notamment une machine électrique 110, un réducteur 150 et un arbre de transmission 120 fonctionnant de la même manière que dans le groupe motopropulseur de la .
Le groupe motopropulseur 100B selon ce second mode de réalisation comprend aussi un capteur de vitesse 100B. Dans ce mode de réalisation, le capteur de vitesse 140B comprend un premier détecteur 141 et un second détecteur 142. Le premier détecteur 141 est positionnée à une première extrémité de l’arbre de transmission 120, par exemple à l’extrémité la plus proche de la machine électrique 110, et permet de mesurer une première vitesse de rotation. Le second détecteur 142 est positionnée à une seconde extrémité de l’arbre de transmission 120, par exemple à l’extrémité la plus proche de la roue motrice 10, et permet de mesurer une seconde vitesse de rotation.
Le capteur de vitesse 140B peut ainsi par exemple mesurer l’écart entre la première vitesse de rotation et la seconde vitesse de rotation, représentant l’écart de vitesses entre les deux extrémités de l’arbre de transmission 120.
Le groupe motopropulseur 100B comprend également un calculateur 130B mettant en œuvre un procédé de pilotage E100B qui sera décrit par la suite. Le calculateur 130B peut également être de type analogique ou numérique.
Le calculateur 130B peut, comme décrit précédemment, recevoir des données du capteur de vitesse 140B.
Les données D reçues par le calculateur 130B comprennent ici l’écart des vitesses de rotations de l’arbre de transmission 120 en ses deux extrémités.
En variante, le capteur de vitesse 140B peut envoyer au calculateur 130B les valeurs de vitesses de rotation des deux extrémités, et le calculateur 130B peut calculer l’écart des vitesses des deux extrémités. Les données D reçues par le calculateur 130B comprennent alors les valeurs de vitesses de rotations de l’arbre de transmission 120 en ses deux extrémités.
Le calculateur 130B peut déterminer une instruction de régulation Creg grâce aux données D reçues depuis le capteur de vitesse 140B.
Grâce à ses interfaces de sortie, le calculateur 130B peut envoyer des instructions, et notamment l’instruction de régulation Creg, à la machine électrique 110. La machine électrique 110 est donc pilotée par le calculateur 130B.
Autrement dit, et de manière similaire au premier mode de réalisation, le groupe motopropulseur 100B est un système asservi, et la machine électrique 110 est pilotée grâce à une boucle fermée. Cette boucle fermée permet notamment au calculateur d’utiliser des mesures en temps réel de la vitesse de rotation de l’arbre de transmission 120 afin de calculer l’instruction de régulation Creg.
Le procédé de pilotage E100A ; E100B du groupe motopropulseur 100A ; 100B, qui fait plus précisément l’objet de la présente invention, vise alors à réduire les vibrations de l’arbre de transmission 120, notamment lors de changements brutaux de comportement du véhicule.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l’invention, ce procédé de pilotage E100A ; E100B comporte les étapes principales suivantes :
E2) réception par le calculateur 130A ; 130B des données D depuis le capteur de vitesse 140A ; 140B,
E4) détermination de l’instruction de régulation Creg grâce aux données D reçues, et
E6) transmission de l’instruction de régulation Creg à la machine électrique 110.
Deux modes de réalisations de ce procédé sont décrits ici.
Dans un premier temps, on peut décrire de manière plus détaillée le premier mode de réalisation du procédé de pilotage E100A du groupe motopropulseur 100A de la manière suivante, en référence à la .
Le procédé de pilotage E100A est mis en œuvre en boucle, à pas de temps réguliers.
Il commence à une étape préliminaire pendant laquelle le capteur de vitesse 140A mesure une valeur de la vitesse de rotation de l’arbre de transmission 120. Le capteur de vitesse 140A envoie ensuite la valeur mesurée au calculateur 130A.
Le procédé de pilotage E100A poursuit à l’étape E2) à laquelle le calculateur 130A reçoit les données D reçues du capteur de vitesse 140A. Les données D reçues comprennent la au moins une vitesse de rotation de l’arbre de transmission 120.
Le procédé de pilotage E100A poursuit ensuite à l’étape E4) à laquelle le calculateur 130A détermine l’instruction de régulation Creg grâce aux données D reçues.
L’instruction de régulation Creg peut être sous la forme d’un couple. En variante, l’instruction de régulation Creg pourrait être n’importe quelle autre grandeur permettant de réguler la machine électrique 110, comme une puissance ou une vitesse de rotation par exemple.
L’instruction de régulation Creg est ici déterminée par la différence entre une demande de couple C1 et un couple de régulation C2, soit Creg=C1-C2.
La demande de couple C1 est typiquement le couple nécessaire pour que le véhicule avance à la vitesse et avec l’accélération demandée par le conducteur (ou par un calculateur tiers régulant de façon autonome la vitesse du véhicule). Le calcul de cette demande de couple ne faisant pas l’objet de la présente invention, il ne sera pas ici décrit en détail.
Le couple de régulation C2 est le couple calculé par le calculateur dans la boucle d’asservissement et permettant de corriger la demande de couple C1 afin d’atténuer les vibrations de l’arbre de transmission 120.
Autrement dit, le procédé de pilotage E100A permet de réguler la vitesse de la machine électrique en tenant compte à la fois du couple de la puissance demandée par le conducteur, et à la fois d’une atténuation des vibrations de l’arbre de transmission 120.
Le capteur de vitesse 140A étant positionné sur l’arbre de transmission 120, du côté le plus proche de la machine électrique 110, les données D reçues par le calculateur 130A sont les valeurs de vitesse de rotation de l’arbre de transmission.
La position du capteur de vitesse 140A permet de définir la position de l'asservissement. Il est important que la position de l’asservissement soit en amont de l'arbre de transmission 120 (donc au plus près de la machine électrique 110). En effet, en raison du déphasage entre la vitesse de rotation de la roue motrice 10 et la vitesse de la machine électrique 110, un asservissement près de la roue motrice 10 créerait de fortes instabilités, et donc des vibrations.
Le calculateur 130A applique d’abord un gain K aux données D reçues, de façon à transformer la vitesse mesurée en couple. Ce gain K permet d’ajuster l’amortissement du mode de vibration. Plus ce gain est élevé, plus l’amortissement sera efficace. Il existe cependant une limite déterminée par la marge de stabilité de la boucle de régulation en vitesse. En effet, au-delà de cette limite, les marges de stabilité de la boucle de régulation sont trop réduites et donc pas acceptable.
Le calculateur 130A applique ensuite un filtre à retard de phase F1 sur les données sortantes du gain K. Le filtre F1 permet d’anticiper l’instabilité qui sera induite par l’application d’un filtre passe-haut F2 à sa suite. En effet, le filtre passe-haut F2 décrit ci-dessous va créer un effet de déphasage. Tout déphasage de la chaine directe de la boucle d’asservissement risque de compromettre la stabilité de l’asservissement. Pour éviter cela, des filtres (ici le filtre F1) permettent de compenser l’effet de déphasage (ici du filtre F2).
Le calculateur 130A applique ensuite le filtre passe-haut F2 sur les données sortantes du filtre F1.
La vitesse de rotation de l’arbre de transmission 120 correspondant aux instructions du conducteur étant à basses fréquences, le filtre passe-haut F2 permet d’annuler le gain correspondant à ces consignes.
En d’autres termes, le signal sortant du filtre passe-haut F2 correspond uniquement aux vibrations, à hautes fréquences, de l’arbre de transmission que l’on souhaite atténuer. L’asservissement se fait alors uniquement sur ces vibrations.
Le choix de l’ordre du filtre F2 permet de paramétrer la fréquence de coupure et donc d’assurer le retrait des fréquences voulues. Ici, le filtre passe-haut F2 est de deuxième ordre. En effet, un filtre d’ordre 1 n’est alors pas assez efficace et ne corrige pas les vibrations.A l’inverse, un filtre d’ordre 3 corrige les vibrations, mais diminue également la demande de couple du conducteur.
Le calculateur 130A applique ensuite un filtre à avance de phase F3 sur les données sortantes du filtre F2. Le filtre à avance de phase F3 déphase les signaux qu’il reçoit.
Ce filtre à avance de phase F3 compense le déphasage induit par les retards de la boucle d’asservissement dus notamment aux temps d’acquisition de la mesure, aux temps de calcul et aux temps d’envoi de la commande. Ce procédé de pilotage E100A a notamment des bonnes performances lorsque le retard de la chaine d’asservissement est faible (par exemple, inférieur 5 ms, de préférence inférieur à 100 µs).
Les signaux sortants du filtre à avance de phase F3 correspondent au couple de régulation C2.
Le procédé de pilotage E100A se poursuit ensuite à l’étape E6) à laquelle le calculateur 130A transmet l’instruction de régulation Creg, et notamment le couple de régulation C0, à la machine électrique 110. La machine électrique 110 applique ensuite l’instruction de régulation Creg.
Le second mode de réalisation du procédé de pilotage E100B, schématisé sur la , repose sur le groupe motopropulseur 100B dans lequel le capteur de vitesse 140B comprend deux détecteurs 141, 142 positionnés aux deux extrémités de l’arbre de transmission 120.
Le procédé de pilotage E100B comprend les mêmes étapes E2) et E6) que le procédé de pilotage E100A décrites précédemment. Seule l’étape E4) se distingue de celle du procédé de pilotage E100A et sera décrite en détails ici.
Lors de l’étape E2), le calculateur 130B reçoit des données du capteur de vitesse 140B.
De préférence, les données D reçues comprennent des valeurs de l’écart des vitesses de rotation des deux extrémités de l’arbre de transmission 120. En variante, les données reçues sont les valeurs de vitesse de rotation des deux extrémités de l’arbre de transmission 120 et calcule l’écart entre les deux.
Lors de l’étape E4), le calculateur 130B applique d’abord un gain K à l’écart de vitesse de rotation des deux extrémités (que ce soient les données reçues ou que ce soit calculé à partir des données reçues).
Le calculateur 130B applique ensuite un filtre à avance de phase F3 sur les données sortantes de l’application du gain K. De manière similaire au premier mode de réalisation E100A, le filtre à avance de phase F3 compense les retards de la boucle d’asservissement.
Les signaux sortants du filtre à avance de phase F3 correspondent au couple de régulation C2.
Le calculateur 130B peut alors déterminer l’instruction de régulation Creg et l’envoyer à la machine électrique 110 lors de l’étape E6) tel que décrit précédemment.
Dans ce mode de réalisation, la boucle de régulation est effectuée sur l’écart entre les vitesses entre les deux extrémités de l’arbre de transmission, c’est-à-dire entre la vitesse de la machine électrique 110 et la vitesse de la roue motrice 10.
Cette solution est particulièrement intéressante si les détecteurs 141, 142 comprennent une fréquence d’échantillonnage très élevée, par exemple, les détecteurs peuvent réaliser une mesure avec une fréquence d’échantillonnage de 500 Hz à 1kHz.
Dans les deux modes de réalisation décrits ci-dessus, le réglage des filtres est réalisé grâce à des simulations permettant de calculer les fréquences de résonnance des vibrations. La fréquence de résonnance est calculée grâce à la formule suivante : où correspond à la raideur de l’arbre de transmission (par exemple, ici équivalent à 150 N.m/°), et où est l’inertie équivalente de l’arbre de transmission 120. L’inertie équivalente de l’arbre de transmission 120 est calculée grâce à la formule où est une constante sans unité du réducteur équivalant à 8.57, est l’inertie du rotor de la machine électrique 110 et est l’inertie de la au moins une roue motrice et du véhicule automobile.
Les paramètres cités précédemment et donc la fréquence de résonnance des vibrations dépendent aussi de l'adhérence du véhicule automobile à la route. Par exemple, en forte adhérence, l’inertie équivalente peut être de l’ordre de 3.6 K.g.m2, alors que en cas de faible adhérence, l’inertie équivalente peut être de l’ordre de 1.3 K.g.m2. Par conséquent, et en utilisant ces valeurs numériques, la fréquence de résonnance des vibrations dans un cas de forte adhérence est de l’ordre de 7.8 Hz tandis qu’elle équivaut à 13 Hz en faible adhérence.
Les deux modes de réalisation du procédé de pilotage E100A, E100B sont donc calibrés afin de pouvoir atténuer les vibrations à fortes et à faibles adhérences.
Sur la , un diagramme de Bode représentant la réponse en fréquence d’un groupe motopropulseur piloté selon un procédé de pilotage de l’état de l’art AA, du groupe motopropulseur 100A de la piloté selon le procédé de pilotage E100A et du groupe motopropulseur 100B de la piloté selon le procédé de pilotage E100B lorsqu’il y a une forte adhérence entre les roues de traction et la route est représenté.
On peut attribuer une fonction de transfert à chaque mode de réalisation du groupe motopropulseur piloté selon un des procédés de pilotage AA, E100A, E100B dans ce cas de forte adhérence. Le graphique du haut représente le gain G en décibels (dB) des fonctions de transfert des différents groupes motopropulseurs en fonction de la fréquence f en hertz (Hz). Le graphique du bas correspond à la phase PHI en degrés (°) des fonctions de transfert des différents groupes motopropulseurs en fonction de la fréquence f.
Le procédé de pilotage selon l’état de l’art comprend l’application d’un filtre passe-bas préventif sans régulation. Ce filtre n’est donc pas dans une boucle d’asservissement et a pour objectif de filtrer les hautes fréquences correspondant aux vibrations. La réponse en fréquence du groupe motopropulseur selon l’art antérieur (représenté en pointillé et à la référence AA) présente un pic autour de 4,5Hz qui correspond à la fréquence de résonnance des vibrations dans un cas de forte adhérence. La méthode prévue par l’art antérieur ne permet pas d’atténuer la fréquence de résonnance des vibrations et n’est donc pas efficace.
La réponse en fréquence du groupe motopropulseur 100A de la (représenté en tiret) comprend une forte atténuation de la fréquence de résonnance. Seule une légère augmentation avoisinant les 0dB est visible en amont de la fréquence de résonnance. Le gain G au niveau de la fréquence de résonnance est négatif (entre -10 et 0 dB). Le procédé de pilotage selon le premier mode de réalisation E100A atténue donc bien la fréquence de résonnance des vibrations en cas de forte adhérence.
Enfin, la réponse en fréquence du groupe motopropulseur 100B de la (représenté en trait plein) subit un gain négatif aux alentours de la fréquence de résonnance (entre -10 et -5 dB). Le gain G n’est jamais positif et ne s’approche pas de zéro. Le procédé de pilotage selon le second mode de réalisation E100B atténue donc bien les fréquences autour de la fréquence de résonnance des vibrations en cas de forte adhérence.
Sur la , un diagramme de Bode représentant la réponse en fréquence d’un groupe motopropulseur piloté selon un procédé de pilotage ne corrigeant pas les vibrations, du groupe motopropulseur 100A de la piloté selon le procédé de pilotage E100A et du groupe motopropulseur 100B de la piloté selon le procédé de pilotage E100B lorsqu’il y a une faible adhérence entre les roues de traction et la route est représenté.
On peut attribuer une nouvelle fonction de transfert à chaque mode de réalisation du groupe motopropulseur piloté selon un des procédés de pilotage AA, E100A, E100B dans ce cas de faible adhérence. Le graphique du haut représente le gain G en décibels (dB) des fonctions de transfert des différents groupes motopropulseurs en fonction de la fréquence f en hertz (Hz). Le graphique du bas correspond à la phase PHI en degrés (°) des fonctions de transfert des différents groupes motopropulseurs en fonction de la fréquence f.
La réponse en fréquence du groupe motopropulseur sans correction des vibrations (représenté en pointillé et à la référence AA) présente un pic autour de 8Hz qui correspond à la fréquence de résonnance des vibrations dans un cas de faible adhérence. Sans surprise, le groupe motopropulseur sans correction ne permet pas d’atténuer la fréquence de résonnance des vibrations.
La réponse en fréquence du groupe motopropulseur 100A de la (représenté en tiret) comprend une forte atténuation de la fréquence de résonnance. Le gain au niveau de la fréquence de résonnance est négatif (entre -10 et -5 dB). Le procédé de pilotage selon le premier mode de réalisation E100A atténue donc bien la fréquence de résonnance des vibrations en cas de faible adhérence.
Enfin, la réponse en fréquence du groupe motopropulseur 100B de la (représenté en trait plein) subit un gain négatif aux alentours de la fréquence de résonnance (entre -15 et -10 dB). Le procédé de pilotage selon le second mode de réalisation E100B atténue donc bien les fréquences autour de la fréquence de résonnance des vibrations en cas de faible adhérence.
Sur la , on a représenté la vitesse de rotation OMEGA d’une machine électrique du groupe motopropulseur en tours par minute (tours/min) piloté selon le procédé de pilotage de l’état de l’art AA, du groupe motopropulseur 100A selon le premier mode de réalisation de la et du groupe motopropulseur 100B selon le second mode de réalisation de de la en fonction du temps t exprimé en secondes (s) lorsqu’il y a une forte adhérence entre les roues de traction et la route.
On observe autour de 1 seconde une première vibration due à une demande de décélération du conducteur. Les courbes des trois groupes motopropulseurs diminuent dans le temps afin de répondre à la demande du conducteur. Sur la courbe de l’état de l’art AA (représenté en pointillé), les vibrations s’estompent légèrement au cours du temps t mais restent très fortes avec des variations avoisinant les 200 tours/min après 2 secondes de décélération.
Sur la courbe représentant la vitesse des machines électriques 110 au cours du temps pour les groupes motopropulseurs 100A et 100B, les vibrations sont amorties très rapidement. La vitesse du groupe motopropulseur 100A subit une vibration très faible, avec une variation de l’ordre de l’ordre de 10 tours/min après 2 secondes de décélération tandis que le groupe motopropulseur 100B a complètement atténué les vibrations après 1.3 seconde de décélération.
Le procédé de pilotage E100A ; E100B est donc efficace lorsque le véhicule présente une forte adhérence à la route.
Sur la , on a représenté la vitesse de rotation OMEGA d’une machine électrique du groupe motopropulseur en tours par minute (tours/min) piloté selon le procédé de pilotage de l’état de l’art AA, du groupe motopropulseur 100A selon le premier mode de réalisation de la et du groupe motopropulseur 100B selon le second mode de réalisation de de la en fonction du temps t en secondes (s) lorsqu’il y a une faible adhérence entre les roues de traction et la route.
On observe autour de 1 seconde une première vibration dû à une demande de décélération du conducteur. Les courbes des trois groupes motopropulseurs diminuent dans le temps t afin de répondre à la demande du conducteur. Sur la courbe de l’état de l’art AA (représenté en pointillé), les vibrations s’estompent légèrement au cours du temps mais restent présentes après 1.4 seconde.
Le procédé de pilotage E100A ; E100B est donc efficace lorsque le véhicule présente une faible adhérence à la route.
Sur la courbe représentant la vitesse des machines électriques 110 au cours du temps pour les groupes motopropulseurs 100A et 100B, les vibrations sont atténuées très rapidement.
La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.
Claims (10)
- Procédé de pilotage (E100A ; E100B) d’un groupe motopropulseur (100A ; 100B) comprenant une machine électrique (110), un arbre de transmission (120) permettant de transmettre le couple développé par la machine électrique (110) jusqu’à au moins une roue motrice (10), un calculateur (130A; 130B) configuré pour envoyer des instructions à la machine électrique (110), et un capteur de vitesse (140A ;140B) configuré pour déterminer une vitesse de rotation de l’arbre de transmission (120), ledit procédé de pilotage (E100A ; E100B) étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
- E2) réception de données (D) depuis le capteur de vitesse (140A ; 140B),
- E4) détermination par le calculateur (130A; 130B) d’une instruction de régulation (Creg) , par exemple un couple, grâce aux données (D) reçues, et
- E6) transmission de l’instruction de régulation (Creg) à la machine électrique (110). - Procédé de pilotage (E100A ; E100B) selon la revendication 1, dans lequel l’instruction de régulation (Creg) est déterminée en fonction de la différence entre une demande de couple (C1) que le groupe motopropulseur (100A ; 100B) doit exercer et un couple de régulation (C2).
- Procédé de pilotage (E100A ; E100B) selon l’une des revendication 1 à 2, dans lequel l’étape E4) comprend l’application d’un filtre à avance de phase (F3).
- Procédé de pilotage (E100A) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel les données (D) reçues par le calculateur (130A) comprennent des valeurs de vitesse de rotation du moteur électrique ramenée sur l’arbre de transmission (120).
- Procédé de pilotage (E100A) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’étape E4) comprend l’application d’un filtre passe-haut (F2).
- Procédé de pilotage (E100A) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’étape E4) comprend l’application d’un filtre à retard de phase (F1).
- Procédé de pilotage (E100B) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le capteur de vitesse (140B) comprend :
-un premier détecteur (141) situé à une extrémité de l’arbre de transmission (120) et configuré pour mesurer une première vitesse de rotation ou situé sur l’arbre moteur et configuré pour déterminer une première vitesse de rotation et
- un second détecteur (142) situé à une deuxième extrémité de l’arbre de transmission (120) et configuré pour mesurer une seconde vitesse de rotation,
et dans lequel l’instruction de régulation (Creg) est déterminée en fonction de l’écart entre la première vitesse de rotation et la seconde vitesse de rotation. - Groupe motopropulseur (100A ; 100B) comprenant :
une machine électrique (110),
un arbre de transmission (120) permettant de transmettre le couple développé par la machine électrique (110) jusqu’à au moins une roue motrice (10),
un calculateur (130A ; 130B) configuré pour envoyer des instructions, par exemple un couple, à la machine électrique (110),
caractérisé en ce qu’il comprend un capteur de vitesse (140A ;140B) configuré pour mesurer une vitesse de rotation de l’arbre de transmission (120), et
en ce que le calculateur (130A ; 130B) est configuré pour recevoir des données (D) depuis le capteur de vitesse (140A ; 140B), pour déterminer une instruction de régulation (Creg) grâce aux données reçues (D), et pour transmettre l’instruction de régulation (Creg) à la machine électrique (110). - Groupe motopropulseur (100A) selon la revendication 8, dans lequel le capteur de vitesse (140A) est positionné sur une extrémité de l’arbre de transmission (120), du côté le plus proche de la machine électrique (110).
- Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte un groupe motopropulseur (100A ; 100B) conforme à l’une des revendications 8 à 9.
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