WO2024200933A1 - Procede de pilotage d'une transmission dct en recuperation d'energie - Google Patents

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    • F16H61/684—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive
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    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/48—Inputs being a function of acceleration

Definitions

  • TITLE METHOD FOR CONTROLLING A DCT TRANSMISSION IN ENERGY RECOVERY
  • the invention relates, in general, to the technical field of the management of the control of a powertrain of a motor vehicle equipped with a hybrid powertrain associated with a DCT type transmission.
  • the invention controls the DCT type transmission, in particular e-DCT, by recovering energy when the speed of a primary gearbox shaft is lower than an idling speed of a thermal engine.
  • the example of implementation of the invention described is a hybrid motor vehicle whose driving power is alternately or cumulatively provided by a heat engine and an electric machine supplied with electrical energy by batteries.
  • the heat engine and the electric machine form a motor assembly whose driving energy is transmitted by a DCT type transmission device to a front or rear wheel set.
  • This example of implementation of the invention was chosen to facilitate the description of the invention, without however being limited thereto. Indeed, the invention can also, for example, apply to a motor vehicle in which the driving energy is transmitted to more than one wheel set.
  • a control device makes it possible to ensure the transmission to the drive wheel set of an engine torque generated by the heat engine, the electric machine or both.
  • This control device manages a first clutch connecting the engine assembly to a first gearbox comprising odd transmission ratios, and a second clutch connecting the engine assembly to a second gearbox comprising even transmission ratios.
  • the rotation speed of the wheels of the drive train returned to a primary shaft of the gearbox may be lower than a rotation speed of the thermal engine of the hybrid motor vehicle.
  • the thermal engine has a minimum rotation speed, called idle speed, below which it cannot go down. Typically, this idle speed is of the order of 900 rpm.
  • control device is programmed to slide the clutch between the heat engine and the primary shaft of the gearbox. In the event of deceleration, there is a loss of braking energy which cannot be recovered by the electric machine in order to charge the batteries.
  • the invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the state of the art by proposing in particular a solution allowing control of the DCT type transmission allowing efficient recovery of braking energy when driving at low speed.
  • a method for controlling a DCT transmission of a motor vehicle comprising a powertrain comprising a heat engine and a DCT type transmission device comprising an electric machine, a gearbox having a primary shaft, a coupling clutch between the heat engine and the primary shaft 6, a gear train kinematically connecting the primary shaft to a input of the electric machine; the hybrid motor vehicle decelerating and the electric machine being in generator mode, the method comprises steps of:
  • a primary shaft rotation speed falls below a threshold value RAP, change from a transmission ratio then engaged in the gearbox to a slightly lower transmission ratio, if possible.
  • the method prior to the change step comprises a step of:
  • the coupling clutch opens and the thermal engine stops.
  • a powertrain for a motor vehicle comprising a heat engine and a DCT type transmission device comprising an electric machine, a gearbox having a primary shaft, a coupling clutch between the heat engine and the primary shaft, a gear train kinematically connecting the primary shaft to an input of the electric machine, as well as a computer arranged so as to implement the method having one of the preceding technical characteristics.
  • the transmission device comprises a first gearbox coupled to the primary shaft via a coupling clutch and a second gearbox coupled to the primary shaft via a coupling clutch.
  • a motor vehicle comprising a powertrain having one of the preceding technical characteristics.
  • FIG. 1 a diagram of a powertrain of a hybrid motor vehicle intended to be driven by a driving method according to the invention
  • FIG. 2 a graph of the evolution of the primary shaft speed and the driving speed for the first three gearbox ratios illustrating the operation of the control method according to the invention.
  • FIG. 1 schematically illustrates a powertrain 1 of a hybrid motor vehicle in which a method for controlling a DCT transmission according to the invention will be implemented.
  • the powertrain 1 drives a front or rear wheel set 2.
  • the powertrain drives two or more wheel sets.
  • the powertrain 1 is here a hybrid powertrain.
  • the latter comprises a heat engine 3, a DCT type transmission device 4.
  • the DCT type transmission device is here an e-DCT type transmission device in that it comprises an electric machine 5.
  • the DCT type transmission device 4 comprises a primary shaft 6 and a coupling clutch KO between the heat engine 3 and the primary shaft 6.
  • the DCT type transmission device 4 also comprises a gear train 65 connecting the electric machine 5 to the primary shaft 6.
  • the DCT 4 type transmission device comprises, in a manner known per se, a first gearbox 41, comprising odd transmission ratios, a first clutch K1 for coupling between the primary shaft 6 and that of the first gearbox 41, a second gearbox 42, comprising even transmission ratios, and a second clutch K2 for coupling between the primary shaft 6 and that of the second gearbox 42.
  • the electric machine 5 is electrically connected to a battery 8. In traction mode, the battery 8 thus supplies the electric machine and, in recovery mode, the electric machine, controlled as a generator, thus supplies the battery 8.
  • a control device or calculator 9 makes it possible to manage the operation of the hybrid powertrain 1, in particular the DCT type transmission device 4.
  • the control device or calculator 9 is arranged so as to be able to implement the method for controlling a DCT transmission according to the invention which will now be described in more detail.
  • a torque is provided by the wheel set 2 and the electric machine 5 is driven in generator mode in order to charge the battery 8.
  • the electric machine 5 is driven here in mode.
  • a deceleration braking phase can then induce a driving speed of the hybrid motor vehicle brought back, initially, to a rotation speed value of the primary shaft 6 (due to the gear reduction due to the transmission ratio then engaged within one of the first 41 and second 42 gearboxes) which is lower than the idling speed of the heat engine 3.
  • the method for controlling a DCT transmission comprises a step of opening the coupling clutch KO and stopping the heat engine 3.
  • the primary shaft 6 is separated from the heat engine and remains only kinematically connected to the electric machine 5 via the gear train 65.
  • the transmission ratio then engaged within one of the first 41 and second 42 gearboxes is retained.
  • the method for controlling a DCT transmission determines whether a rotation speed value of the primary shaft 6 is less than a threshold value RAP of the electric machine 5. This threshold value RAP is determined so that the electric machine 5 in generator mode can charge the battery 48. This threshold value RAP is less than or equal to the idling speed of the heat engine 3. [0026] If the value of the rotation speed of the primary shaft 6 is indeed, the method for controlling a DCT transmission according to the invention comprises a step of lowering the transmission ratio then engaged within one of the first 41 and second 42 gearboxes to a transmission ratio just lower. This is no longer possible when the transmission ratio then engaged is the 1st .
  • the method for controlling a DCT transmission according to the invention lowers the transmission ratio to 2nd when the value of the rotation speed of the primary shaft 6 falls below the threshold value RAP. From then on, the value of the rotation speed of the primary shaft 6 increases by “passing” from the speed curve of 3rd to the speed curve of 2nd . Then, as the driving speed continues to decrease, the rotation speed value of the primary shaft 6 again falls below the threshold value RAP: the method for controlling a DCT transmission according to the invention then lowers the transmission ratio to 1st and the rotation speed value of the primary shaft increases by “passing” from the speed curve of 2nd to that of 1st .
  • the implementation of the method for controlling a DCT transmission according to the invention makes it possible to avoid slippage of the coupling clutches KO, K1 and K2, sources of recovery energy losses, and therefore to have efficient charging of the battery 8 by the electric machine 5 in generator mode, in particular during decelerations at low driving speed of the hybrid motor vehicle.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de pilotage d'une transmission DCT d'un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur (1) comprenant un moteur thermique (3) et un dispositif de transmission de type DCT (4) comportant une machine électrique (5), une boite de vitesse (41,42) ayant un arbre primaire (6), un embrayage de couplage (K0) entre le moteur thermique et l'arbre primaire 6, un train d'engrenage (65) liant cinématiquement l'arbre primaire à une entrée de la machine électrique, dans lequel, le véhicule automobile hybride décélérant et la machine électrique (5) étant en mode génératrice, le procédé comprend des étapes de :  Si une vitesse de rotation de l'arbre primaire (6) descend sous une valeur seuil RAP, changement d'un rapport de transmission alors engagé de la boite de vitesse (41,42) vers un rapport de transmission juste inférieur, si cela est possible.

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE PILOTAGE D'UNE TRANSMISSION DCT EN RECUPERATION D'ENERGIE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2302871 déposée le 27.03.2023 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[0002] L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique de la gestion de pilotage d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile équipé d’un groupe motopropulseur hybride associé à une transmission de type DCT.
[0003] Plus spécifiquement, l’invention le pilotage de la transmission de type DCT, notamment e-DCT, en récupération d’énergie lorsque le régime d’un arbre primaire de boite de vitesse est inférieur à un régime de ralenti d’un moteur thermique.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0004] Dans la suite de la description, l’exemple de mise en œuvre de l’invention décrit est un véhicule automobile hybride dont la puissance motrice est alternativement ou cumulativement assurée par un moteur thermique et une machine électrique alimenté en énergie électrique par des batteries. Le moteur thermique et la machine électrique forment un ensemble moteur dont l’énergie motrice est transmise par un dispositif de transmission de type DCT à un train de roues avant ou arrière. Cet exemple de mise en œuvre de l’invention a été choisi pour faciliter la description de l’invention, sans pour autant qu’elle y soit limitée. En effet, l’invention peut aussi, par exemple, s’appliquer à un véhicule automobile dans lequel l’énergie motrice est transmise à plus qu’un train de roues.
[0005] Dans les dispositifs de transmission de type DCT pour véhicules automobile hybrides connus, un dispositif de pilotage permet d’assurer la transmission au train de roues motrices d’un couple moteur généré par le moteur thermique, la machine électrique ou les deux. Ce dispositif de pilotage gère un premier embrayage reliant l’ensemble moteur à une première boite de vitesse comprenant des rapports de transmission impairs, et un deuxième embrayage reliant l’ensemble moteur à une deuxième boite de vitesse comprenant les rapports de transmission pairs.
[0006] Lors d’une phase de roulage à faible vitesse du véhicule automobile hybride, le régime de rotation des roues du train moteur ramené à un arbre primaire de la boite de vitesse peut être inférieur à un régime de rotation du moteur thermique du véhicule automobile hybride. En effet, le moteur thermique présente un régime minimal de rotation, dit régime de ralenti, en dessous duquel il ne peut descendre. Typiquement, ce régime de ralenti est de l’ordre de 900 tr/min.
[0007] En conséquence, afin de permettre le roulage à faible vitesse de manière confortable pour un utilisateur du véhicule automobile hybride, le dispositif de pilotage est programmé pour faire glisser l’embrayage entre le moteur thermique et l’arbre primaire de la boite de vitesse. En cas de décélération, il y a une perte d’énergie de freinage qui ne peut pas être récupérée par la machine électrique afin de charger les batteries.
[0008] Il y a donc nécessité d’un pilotage de la transmission de type DCT permettant une récupération optimale de l'énergie de freinage en phase de décélération lors d’un roulage à faible vitesse.
EXPOSE DE L'INVENTION
[0009] L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment une solution permettant un pilotage de la transmission de type DCT permettant une récupération efficiente de l'énergie de freinage lors d’un roulage à faible vitesse.
[0010] Pour ce faire, il est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un procédé de pilotage d’une transmission DCT d’un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique et un dispositif de transmission de type DCT comportant une machine électrique, une boite de vitesse ayant un arbre primaire, un embrayage de couplage entre le moteur thermique et l’arbre primaire 6, un train d’engrenage liant cinématiquement l’arbre primaire à une entrée de la machine électrique ; le véhicule automobile hybride décélérant et la machine électrique étant en mode génératrice, le procédé comprend des étapes de :
Si une vitesse de rotation de l’arbre primaire descend sous une valeur seuil RAP, changement d’un rapport de transmission alors engagé de la boite de vitesse vers un rapport de transmission juste inférieur, si cela est possible.
[0011] Selon un mode de réalisation, le procédé préalablement à l’étape de changement, le procédé comporte une étape de :
Si une vitesse de rotation de l’arbre primaire est inférieure à une valeur de régime de ralenti du moteur thermique, ouverture de l’embrayage de couplage et arrêt du moteur thermique.
[0012] Selon un autre aspect de l’invention, il est prévu un groupe motopropulseur pour véhicule automobile comprenant un moteur thermique et un dispositif de transmission de type DCT comportant une machine électrique, une boite de vitesse ayant un arbre primaire, un embrayage de couplage entre le moteur thermique et l’arbre primaire, un train d’engrenage liant cinématiquement l’arbre primaire à une entrée de la machine électrique,, ainsi qu’un calculateur agencé de sorte à mettre en œuvre le procédé présentant l’une des caractéristiques techniques précédentes.
[0013] Selon un aspect de l’invention, dans le groupe motopropulseur, le dispositif de transmission comporte une première boite de vitesse couplée à l’arbre primaire via un embrayage de couplage et une deuxième boite de vitesse couplée à l’arbre primaire via un embrayage de couplage.
[0014] Selon un autre aspect encore de l’invention, il est prévu un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur présentant l’une des caractéristiques techniques précédentes.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0015] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : [Fig. 1] : un schéma d’un groupe motopropulseur d’un véhicule automobile hybride destiné à être piloté par un procédé de pilotage selon l’invention ;
[Fig. 2] : un graphique de l’évolution du régime de l’arbre primaire et la vitesse de roulage pour les trois premiers rapports de boite de vitesse illustrant le fonctionnement du procédé de pilotage selon l’invention.
[0016] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
[0017] La figure 1 illustre de manière schématique un groupe motopropulseur 1 d’un véhicule automobile hybride au sein duquel va être mis en œuvre un procédé de pilotage d’une transmission DCT selon l’invention. Le groupe motopropulseur 1 entraine un train de roues 2 avant ou arrière. En variante, le groupe motopropulseur entraine deux ou plus trains de roue.
[0018] Le groupe motopropulseur 1 est ici un groupe motopropulseur hybride. Ce dernier comprend un moteur thermique 3, un dispositif de transmission de type DCT 4. Le dispositif de transmission de type DCT est ici un dispositif de transmission de type e-DCT en ce qu’il comporte une machine électrique 5.
[0019] D’autre part, le dispositif de transmission de type DCT 4 comporte un arbre primaire 6 et un embrayage de couplage KO entre le moteur thermique 3 et l’arbre primaire 6. Le dispositif de transmission de type DCT 4 comprend aussi un train d’engrenages 65 reliant la machine électrique 5 à l’arbre primaire 6.
[0020] Le dispositif de transmission de type DCT 4 comporte, de manière connue en soi, une première boite de vitesse 41, comportant les rapports de transmission impairs, un premier embrayage Kl de couplage entre l’arbre primaire 6 et celui de la première boite de vitesse 41, une deuxième boite de vitesse 42, comportant les rapports de transmission pairs, et un deuxième embrayage K2 de couplage entre l’arbre primaire 6 et celui de la deuxième boite de vitesse 42. [0021] La machine électrique 5 est connectée électriquement à une batterie 8. En mode traction, la batterie 8 alimente ainsi la machine électrique et, en mode récupération, la machine électrique, pilotée en génératrice, alimente ainsi la batterie 8.
[0022] Enfin, un dispositif de pilotage ou calculateur 9 permet de gérer le fonctionnement du groupe motopropulseur 1 hybride, notamment le dispositif de transmission de type DCT 4. En particulier, le dispositif de pilotage ou calculateur 9 est agencé de sorte à pouvoir mettre en œuvre le procédé de pilotage d’une transmission DCT selon l’invention qui va être maintenant décrit plus en détail.
[0023] Globalement, en phase de récupération d’énergie électrique, un couple est fourni par le train de roues 2 et la machine électrique 5 est pilotée en mode génératrice afin de charger la batterie 8. La machine électrique 5 est pilotée ici en régime. Une phase de freinage en décélération peut alors induire une vitesse de roulage du véhicule automobile hybride ramenée, dans un premier temps, à une valeur de régime de rotation de l’arbre primaire 6 (du fait de la démultiplication dû au rapport de transmission alors engagé au sein de l’une des première 41 et deuxième 42 boites de vitesse) qui soit inférieure au régime de ralenti du moteur thermique 3.
[0024] Dans cette situation, le procédé de pilotage d’une transmission DCT selon l’invention comporte une étape d’ouverture de l’embrayage de couplage KO et d’arrêt du moteur thermique 3. Ainsi, l’arbre primaire 6 est désolidarisé du moteur thermique et reste seulement lié cinématiquement à la machine électrique 5 via le train d’engrenages 65. Le rapport de transmission alors engagé au sein de l’une des première 41 et deuxième 42 boites de vitesse est conservé.
[0025] Ensuite, la décélération se poursuivant, le procédé de pilotage d’une transmission DCT selon l’invention détermine si une valeur régime de rotation de l’arbre primaire 6 est inférieure à une valeur seuil RAP de la machine électrique 5. Cette valeur seuil RAP est déterminé de sorte que la machine électrique 5 en mode génératrice puisse chargée la batterie 48. Cette valeur seuil RAP est inférieure ou égale au régime de ralenti du moteur thermique 3. [0026] Si la valeur de régime de rotation de l’arbre primaire 6 est effectivement, le procédé de pilotage d’une transmission DCT selon l’invention comporte une étape de descente du rapport de transmission alors engagé au sein de l’une des première 41 et deuxième 42 boites de vitesse vers un rapport de transmission juste inférieure. Cela n’est plus possible lorsque le rapport de transmission alors engagé est la lère.
[0027] Ainsi, comme illustré à la figure 2, si le rapport de transmission alors engagé est la 3ème, le procédé de pilotage d’une transmission DCT selon l’invention descend le rapport de transmission en 2ème lorsque la valeur du régime de rotation de l’arbre primaire 6 passe en dessous de la valeur seuil RAP. Dès lors, la valeur du régime de rotation de l’arbre primaire 6 augmente en « passant » de la courbe de régime de la 3ème à la courbe de régime de la 2ème. Ensuite, la vitesse de roulage continuant de diminuer, de nouveau la valeur de régime de rotation de l’arbre primaire 6 passe en dessous de la valeur seuil RAP : le procédé de pilotage d’une transmission DCT selon l’invention descend alors le rapport de transmission en lère et la valeur de régime de rotation de l’arbre primaire augmente en « passant » de la courbe de régime de la 2ème à la celle de la lère.
[0028] Une fois la lère engagée, si la valeur du régime de rotation de l’arbre primaire passe de nouveau sous la valeur seuil RAP, il n’est plus possible de descendre le rapport de transmission engagé et ladite valeur de rotation de l’arbre primaire 6 continue de suivre la courbe de régime de la lère si la décélération se poursuit.
[0029] L’ évolution de la valeur du régime de rotation de l’arbre primaire 6 due au procédé de pilotage d’une transmission DCT selon l’invention est figurée en trait épais sur la figure 2.
[0030] Le fait de descendre le rapport de transmission engagé au sein de l’une des première 41 et deuxième 42 boites de vitesse permet de conserver une vitesse de rotation de l’arbre primaire 6, et donc une vitesse de rotation de l’entrée de la machine électrique 5 fonctionnant en mode génératrice suffisante pour charger de manière efficiente la batterie 8, en particulier à faible vitesse de roulage du véhicule automobile hybride au sein duquel le procédé de pilotage d’une transmission DCT selon l’invention est mise en œuvre. Il est entendu par « faible vitesse de roulage » une vitesse de déplacement inférieure à 20 km/h, voire inférieure à 15 km/h.
[0031] Au surplus, la mise en œuvre du procédé de pilotage d’une transmission DCT selon l’invention permet d’éviter des glissements des embrayages de couplage KO, Kl et K2 sources de pertes d’énergie de récupération et donc d’avoir un chargement efficient de la batterie 8 par la machine électrique 5 en mode génératrice, en particulier lors de décélérations à faible vitesse de roulage du véhicule automobile hybride.
[0032] Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple.
11 est entendu que la personne de l’art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
[0033] 11 est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour une personne de l’art à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de pilotage d’une transmission DCT d’un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur (1) comprenant un moteur thermique (3) et un dispositif de transmission de type DCT (4) comportant une machine électrique (5), une boite de vitesse (41,42) ayant un arbre primaire (6), un embrayage de couplage (KO) entre le moteur thermique et l’arbre primaire 6, un train d’engrenage (65) liant cinématiquement l’arbre primaire à une entrée de la machine électrique, caractérisé en ce que, le véhicule automobile hybride décélérant et la machine électrique (5) étant en mode génératrice, le procédé comprend des étapes de :
• Si une vitesse de rotation de l’arbre primaire (6) descend sous une valeur seuil RAP, changement d’un rapport de transmission alors engagé de la boite de vitesse (41,42) vers un rapport de transmission juste inférieur, si cela est possible.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé ce que, préalablement à l’étape de changement, le procédé comporte une étape de :
• Si une vitesse de rotation de l’arbre primaire (6) est inférieure à une valeur de régime de ralenti du moteur thermique (3), ouverture de l’embrayage de couplage (KO) et arrêt du moteur thermique (3).
3. Groupe motopropulseur pour véhicule automobile comprenant un moteur thermique (3) et un dispositif de transmission de type DCT (4) comportant une machine électrique (5), une boite de vitesse (41,42) ayant un arbre primaire (6), un embrayage de couplage (KO) entre le moteur thermique et l’arbre primaire (6), un train d’engrenage (65) liant cinématiquement l’arbre primaire à une entrée de la machine électrique, caractérisé en ce qu’il comporte un calculateur (9) agencé de sorte à mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendication 1 à 2.
4. Groupe motopropulseur selon la revendication 3, caractérisé en ce le dispositif de transmission comporte une première boite de vitesse (41) couplée à l’arbre primaire via un embrayage de couplage (Kl) et une deuxième boite de vitesse (42) couplée à l’arbre primaire (6) via un embrayage de couplage (K2).
5. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte un groupe motopropulseur selon la revendication 3 ou 4.
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