,,
`
`•
`
`I. •
`:.1 ,.
`
`,,'•
`
`PCT
`
`ORGANISATION MONDIALE DE LA PROPRIETE INTELLECTIJELLE
`Bureau international
`DEM.ANOE INTERNATIONALE PUBLIEE EN VERTIJ DU 1RAITE DE COOPERATION EN MATIER£ DE BREVETS (PCT)
`(11) Numero de publication internationale: WO 99/24280
`
`(51) Classification internationale des brevets 6:
`B60K 6/04
`
`Al
`
`(43) Date de publication Internationale:
`
`20 mai 1999 (20.05.99)
`
`(21) Numero de la demande internationale:
`
`PCT/FR98/02403
`
`(22) Date de depot international:
`
`IO novembre 1998 (10.11.98)
`
`(81) Etats designes: BR, CN, JP, US, brevet euro¢en (AT, BE,
`CH, CY, DE, DK, ES, Fl, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC,
`NL, PT, SE).
`
`(30) Donnees relatives a la priorite:
`12 novembre 1997 (12.1 t.97)
`97/14174
`
`Publiee
`Avec rapport de recherche internationale.
`
`FR
`
`(71) Deposant (pour IOUS les Etats designes sauf US): RENAULT
`[FR/FR); 34, quai du Point du Iour, F-92109 Boulogne
`Billancourt Cedex (FR).
`
`(72) Inventeurs; et
`(75) Inventeurs/Deposants (US seulement): BORGEAUD, Yves
`[FR/FR); 24, rue de Mussel Burgh, F-95500 Champigny
`sur Mame (FR). CAILLARD, Benoit [FR/FR]; 69, boule(cid:173)
`vard Desgranges, F-92330 Sceaux (FR). HEMEDINGER,
`Stephane [FR/FR); 32, rue Juliette Savar, F-94000 Creten
`(f'R). PANNEQUIN, William [FR/FR]; 46, avenue de
`Buzenval, F-92500 Rueil Malmaison (FR).
`
`(74) Mandataire: ROUGEMONT, Bernard; Renault, Service 0267
`-TPZ OJ2 110, 860, quai de Stalingrad, F-92109 Boulogne
`Billancourt Cedex (f'R).
`
`(54) Title: MOTOR VEHICLE WITII DUAL ENGINE SYSTEM
`
`(54) Titre: VEHICULE AUTOMOBILE A MOTORISATION HYDRIDE
`
`1100
`DEcision de
`demarrage ou d' arrel
`du moleur thermique
`
`1200
`D6termination du couple
`du moleur electrique Ce_ref
`el de la consigne de couple
`du moteur thermique
`Ct_ref
`
`1100 ... DECISION TO START OR TO STOP HEAT ENGINE
`1200 ... DETERMINATION OF THE ELECTRIC ENGINE TORQUE Ce-ref AND
`SET POINT OF HEAT ENGINE TORQUE Ct-ref
`
`(57) Abstract
`
`The invention concerns a motor vehicle with dual engine system comprising an electric engine and a heat engine, wherein a central
`management unit executes a first task (1200) including the detennination of a torque which each engine must provide to supply an engine
`torque in conformity with the torque requested by the driver, and wherein the heat engine can be stopped. The invention is characterised, at
`least for some operating modes, the central unit executes a second task (I JOO) during which the decision to stop or to start the heat engine
`is taken, and the first and second tasks an: executed in parallel, the execution frequency of the second task being less frequently operated
`than the first.
`
`BMW1012
`Page 716 of 1654
`
`

`

`(S7) Abreg~
`
`L'invention propose un vehicule automobile ii motorisation hybride comportant un moteur electrique et un moteur thermique, du type
`dans lequel une unite cenlrale de gestion execute une premiere tache (1200) comportant la determination du couple que doit foumir chaque
`moteur pour foumir un couple moteur conforme A un couple demande par le conducteur, et du type dans lequel le moteur thermique est
`susceptible d'etre arrete, caracterise en ce que, au moins pour certains modes de fonctionnement. !'unite centrale execute une deuxieme
`tAche (1100) au cours de laquelle est decide l'arret ou le demarrage du moteur thermique, et en ce que la premiere et la deuxieme tll.che
`sont executl!es en parallele, la frequence d'execution de la deuxieme tll.che etant inferieure A celle de la premiere tache.
`
`Codes utilises pour identifier Jes Etats parties au PCT, sur les pages de couverture des brochures publiant des demandes
`intemationales en vertu du PCT.
`
`UNIQUEMENT A TITRE D'INFORMATION
`
`AL
`AM
`AT
`AU
`AZ
`BA
`BB
`BE
`BF
`BG
`BJ
`BR
`BY
`CA
`CF
`CG
`CH
`Cl
`CM
`CN
`cu
`CZ
`DE
`DK
`EE
`
`Albanie
`Anntnie
`Autriche
`Australic
`Ar.erba'ldjan
`Bosnie-Herztgovine
`Barnacle
`Belgique
`Burlcina Faso
`Bulgarie
`Benin
`B~il
`D61arus
`Canada
`Rq,ubliquc centrafricaine
`Congo
`Suisse
`Coo, d'Ivoire
`Carneroun
`Chino
`Cuba
`R6publiquc !Cheque
`Allemagne
`Dancmart
`Bslonle
`
`ES
`Fl
`FR
`.GA
`GB
`GE
`GH
`GN
`GR
`HU
`IE
`IL
`lS
`IT
`JP
`KE
`KG
`KP
`
`KR
`KZ
`LC
`LI
`LK
`LR
`
`Espagne
`P"mlande
`France
`Gabon
`Royaumc-Uni
`Gtotgie
`Ghana
`Guin~
`Grm:
`Hongrie
`lrlande
`lsrall
`lslande
`ltalie
`Japan
`Kenya
`KirghiziSlall
`R6publique populaire
`~ocnuique de eoree
`Rq,ubliquc de Qm!c
`Kazabtan
`Saime-Lucle
`Liechtenstein
`Sri Lanka
`Libma
`
`LS
`LT
`LU
`LV
`MC
`MD
`MG
`MK
`
`ML
`MN
`MR
`MW
`MX
`NE
`NL
`NO
`NZ
`PL
`PT
`RO
`RU
`SD
`SE
`SG
`
`Lesotho
`Lituanie
`Luxembourg
`Lettonie
`Monaco
`Republique de Moldova
`Madagascar
`ll.x-Rfpubliquc yougoslave
`de M!Gdoine
`Mali
`Mongolic
`Mauritanie
`Malawi
`Mexiquc
`Niger
`Pays-Bas
`NOIV~ge
`Nouvelle-Ulandc
`Pologne
`Ponugal
`Roumanie
`F61mtion de Russie
`Soudan
`Su~
`Singapour
`
`Sl
`SK
`SN
`sz
`TD
`TG
`TJ
`TM
`TR
`TI
`VA
`UG
`us
`uz
`VN
`vu
`zw
`
`Stovtnie
`Slovaquie
`S6~gal
`Swaziland
`Tchad
`Togo
`Tadjil::islml
`Turbnettistan
`Tmquie
`Trinilt:et· Tobago
`Ulcrainc
`Ouganda
`Bla!s-Unis d' Am~rique
`Quzbtklstan
`Viel Nam
`Vougoslavie
`Zimbabwe
`
`BMW1012
`Page 717 of 1654
`
`

`

`. i
`·1
`
`WO 99/24280
`
`PCT/FR98/02403
`
`s
`
`10
`
`Vehicule automobile a motorisation hybride
`automobile a
`L'invention
`concerne
`un
`vehicule
`motorisation hybride comportant des moyens perfectionnes de
`
`gestion de l'energie.
`L'invention concerne plus particulierement un vehicule
`automobile a motorisation hybride, du type dans lequel un
`ensemble motopropulseur comporte un moteur electrique et un
`thermique qui sont susceptibles de contribuer a
`l'entra1nement du vehicule, et du type dans lequel une unite
`
`moteur
`
`centrale de gestion execute une premiere tache comportant la
`determination du couple que doit fournir chaque moteur pour
`que
`!'ensemble motopropulseur
`fournisse au vehicule un
`couple moteur conforme a un couple demande par
`conducteur du vehicule, et du type dans
`lequel le moteur
`
`le
`
`15
`
`thermique est susceptible d'etre arrete, le vehicule etant alors
`
`entra1ne par le seul moteur electrique aliments en courant
`electrique par une batterie d'accumulateurs.
`Dans la recherche de vehicules moins polluants que les
`vehicules automobiles ne comportant qu'un unique moteur
`thermique, les vehicules a motorisation hybride se presentent
`comme une alternative particulierement
`interessante aux
`vehicules strictement electrique.
`
`En effet, ces derniers presentent
`
`l'avantage de
`
`n'emettre par eux-memes aucune substance toxique tout en
`etant a la fois particulierement silencieux et economiques a
`l'usage. Cependant, les vehicules electriques ne tirent leur
`
`energie que des seules batteries d'accumulateurs qu'ils
`
`embarquent avec eux. Or, etant donnees
`
`les
`
`faibles
`
`performances des batteries d'accumulateurs actuellement
`connues, du mains celles suscept.ibles d'etre utilisees a un
`cout raisonnable dans un vehicule automobile, les vehicules
`electriques ne peuvent emmagasiner qu'une quantite d'energie
`relativement fa.ible, en depit d'une masse consequente, ce qui
`
`20
`
`25
`
`30
`
`FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26)
`
`BMW1012
`Page 718 of 1654
`
`

`

`W099/24280
`
`2
`
`PCT /FR98/02403
`
`leur . confere a la
`performances.
`
`fois une faible autonomie et de faibles
`
`Aussi, la solution d'une motorisation hybride comportant
`un moteur thermique susceptible de participer a l'entrairiement
`du vehicule permet de realiser des vehicules presentant des
`
`5
`
`performances et une autonomie bien plus elevee, satisfaisante
`
`pour un usage normal du vehicule.
`
`II existe deux types Jrincipaux de vehicules hybrides.
`
`Dans
`
`les vehiculesl hybrides serie, seul
`
`le moteur
`
`10
`
`electrique est susceptible d'entrainer directement les roues
`
`motrices du vehicule, eventuellement au travers d'une boHe de
`
`vitesses, d'un differentiel et/ou d'un embrayage. Le moteur
`
`electrique
`
`tire son energ1e d'une· batterie d'accumulateurs
`
`rechargee d'une generatrick electrique qui est entrainee par le
`1s moteur thermique.
`
`Dans un
`
`tel
`
`type de vehicule hybride,
`
`le moteur
`
`electrique est done toufours en fonctionnement et le moteur
`
`thermique peut soit etre arirete, le vehicule fonctionnant alors
`
`en mode electrique pur, sbit etre mis en marche de maniere
`
`que la generatrice produisb de l'electricite en vue d'alimenter
`I
`le moteur electrique et/ou de recharger les batteries.
`
`Dans un vehicule hy/bride paralliale, le moteur thermique
`
`et le moteur electrique sonlt tous le~ deux relies, generalement
`par un systeme de boite di vitesses a deux entrees, aux roues
`motrices du vehicule. 1~neralement, un embrayage est
`
`interpose entre chaque rnoteur et les roues matrices pour
`
`permettre le desacc~uple~ent du moteur lorsque celui~ci n'est
`
`~o
`
`25
`
`30
`
`pas utilise pour l'entrainef ent. Les. vE!hicules automobiles de
`type hybride parallele peuvent done etre entraines soit a l'aide
`t . I
`t
`'I
`I' .d
`d
`I
`·t
`.
`d
`u seu moteur e ec nque, soi a
`a1 e
`u seu mo eur
`I
`a
`encore
`simultanement. Par ailleuris, dans certaines configurations, ii
`
`l'aide
`
`des
`
`deux moteurs
`
`thermique,
`
`ou
`
`BMW1012
`Page 719 of 1654
`
`

`

`WO 99/24280
`
`3
`
`PCT/FR98/02403
`
`est possible d'utiliser le moteur electrique pour assurer le
`
`demarrage du moteur thermique et le moteur electrique peut
`aussi etre « inverse» de telte sorte que, le moteur thermique
`entrainant en rntation le moteur electrique, eventuellement en
`s meme temps qu'il entraine en rotation les roues matrices du
`vehicule, assure le rechargement des batteries.
`
`ti est a noter qu'il existe une variante de realisation des
`
`vehicules hybrides en parallele dans lesquels chacun de·s deux
`moteurs thermique et electrique est accouple non pas a un
`10 meme essieu, mais a des essieux differents.
`
`Quel que soit le. type de vehicule hybride envisage, ii
`
`est done necessaire de gerer le plus efficacement possible la
`I
`commands de chacun des moteurs thermique et electrique
`
`15
`
`pour assurer l'entrainement du vehicule selon les desiderata
`du conducteur qui determine a chaque instant le couple moteur
`necessaire
`a
`l'avancement du
`vehicule
`pour assurer
`
`!'acceleration ou la deceleration du vehicule, ou le maintien du
`
`vehicule a une vitesse stabilisee.
`
`Notamment, le choix de !'utilisation ou non du moteur
`
`::io
`
`thermique est particulierement crucial car
`
`ii permet de
`
`determiner l'autonomie du vehicule, ses performances, tout
`
`cela dans la mesure ou la mise en route du moteur thermique
`
`est effectivement possible, ce qui peut par exemple etre
`
`25
`
`interdit dans certaines zones au trafic particulierement dense
`ou a certaines periodes pour limiter la pollution.
`Par ailleurs, ii est necessaire que les transferts de
`
`repartition de la puissance fournie .. par chacuh des moteurs se
`fassent de maniere « transparente » pour
`c'est-a-dire en ne produisant qu'un minimum de perturbations
`
`le con~ucteur,
`
`30
`
`et d'a-coups.
`
`Aussi, !'invention propose un vehicute automobile du
`
`type decrit precedemment, caracterise en ce que, au mains
`
`BMW1012
`Page 720 of 1654
`
`

`

`.- WO 99/24280
`
`4
`
`PCT/FR98/02403
`
`pour certains modes de
`
`fonctionnement de
`
`!'ensemble
`
`motopropulseur, l'unite centrale execute une deuxieme tache
`
`au cours de laquelle est decide l'arret ou le demarrage du
`
`moteur thermiq~e. en ce que la premiere tache et la deuxieme
`
`s
`
`tache sont executees en parallele, et en ce que la frequence
`d'execution de la deuxieme tache est inferieure a celle de la
`premiere tache.
`
`Selan d'autres caracteristiques de !'invention :
`a
`10 motopropulseur un mode de fonctionnement electrique dans
`
`le
`
`conducteur
`
`peut
`
`imposer
`
`!'ensemble
`
`lequel le moteur thermique est arrete ;
`
`a
`motopropulseur un mode de fonctionnement de regeneration
`
`le
`
`conducteur
`
`peut
`
`imposer
`
`!'ensemble
`
`dans lequel le moteur thermique est utilise notamment pour
`
`15
`
`assurer le rechargement de la batterie ;
`
`le
`
`cond ucteur
`
`peut
`
`imposer
`
`!'ensemble
`
`a
`fonctionnement hybride dans
`
`motopropulseur un mode de
`
`lequel !'unite centrale execute la deuxieme tache au cours de
`
`laquelle est decide
`
`l'arret ou
`
`le demarrage du moteur
`
`20
`
`thermique ;
`
`-
`
`la decision d'arret ou de demarrage du moteur
`
`thermique est prise notamment en fonction d'un niveau de
`
`charge de la batterie ;
`
`-
`
`le · demarrage du moteur thermique est decide ou
`
`25
`
`30
`
`la batterie est
`le niveaµ de charge de
`lorsque
`confirme
`inferieur a un niveau. de seuil bas, et en ce que l'arret du
`moteur thermique est susceptible d'etre decide ou d'etre
`
`le niveau de charge de
`lorsque
`confirme
`superieur a un niveau de seuil haut ;
`la decision d'arret ou de demarrage du moteur
`-
`thermique est prise notamment. en
`fonction du couple
`
`la batterie est
`
`instantanee demande par le conducteur ;
`
`BMW1012
`Page 721 of 1654
`
`

`

`W099/24280
`
`5
`
`PCT/FR98/02403
`
`-
`
`la decision d'arret ou de demarrage du moteur
`
`thermique est prise notamment en fonction du couple moyen
`
`demande par le conducteur pendant un intervalle de temps
`
`predetermine prec~ant de la decision ;
`
`5
`
`-
`
`le · demarrage du moteur the~miq ue est decide . ou
`
`le
`instantane demande par
`le couple
`lorsque
`confirme
`conducteur est superieur a un niveau de seuil haut, et en ce
`que l'arret du moteur thermique est susceptible d'etre decide
`
`ou d'etre confirme lorsque le couple instantane et le couple
`10 moyen demandes par le conducteur sont inferieurs a un niveau
`de seuil bas.;
`
`l'arret du moteur thermique est decide ou confirme
`-
`lorsque, a la
`fois,
`le niveau de charge de la batterie est
`superieur a un niveau de seuil haut et _le couple instantane et
`le couple moyen demandes par le conducteur sont inferieurs a
`un niveau de seuil bas ;
`
`15
`
`-
`
`la decision d'arret ou de demarrage du moteur
`
`thermiq ue est prise notamment en fonction d'un ecart entre le
`
`couple demande par le conducteur et le couple effectivement
`
`20
`
`fourni par !'ensemble motopropulseur ;
`
`- en
`
`fonctionnement du · mode de
`
`fonctionnement
`
`selectionne par le conducteur, ii est fixe un niveau de consigne
`
`de charge de la batterie ;
`
`-
`
`!'ensemble motopropulseur est un ensemble hybride
`
`25
`
`.en serie ctans
`
`lequel les ._roues matrices du vehicule sont
`
`entrainees exclusivement par le moteur electrique qui est
`
`alimentee par du courant electrique provenant soit de
`
`la
`
`l;>atterie soit d'une generatrice entrainee par
`
`le moteur
`
`30
`
`thermique ;
`ii est determine la puissance electrique a fournir a la
`.batterie en fonction d'un ecart entre les niveaux reel et de
`
`reference de la batterie, en tenant compte de valeurs limites
`
`BMW1012
`Page 722 of 1654
`
`

`

`·~- WO 99/24280
`
`6
`
`PCT /FR98/02403
`
`de puissance de charge et de decharge de la batterie ;
`
`-
`le demarrage du moteur thermique est determine en
`fonction de la puissance electrique a fournir a la batterie, de la
`puissance elec~fique absorbee par le moteur electrique et en
`
`5
`
`fonction d'un ecart entre la valeur du couple demande par le
`
`conducteur et
`
`la valeur du couple
`
`fourni par
`
`le moteur
`
`electrique ;
`
`- ii est determine un niveau de· consigne de la puissance
`
`fournie par la generatrice en fonction de la puissance · reelle
`
`10
`
`fournie par la generatrice, de la puissance reelle fournie par la
`batterie, et de la puissance a fournir a la batterie, en tenant
`compte la puissance maximale susceptible d'etre fournie par la
`
`generatrice ;
`
`-
`
`ii est determine une puissance electrique necessaire
`
`15
`
`en fonction du couple moteur demande par le conducteur, en
`
`tenant compte, au mains lorsque ce couple est superieur en
`valeur absolue a une valeur minimale, d'un rendement du
`moteur electrique ;
`
`-
`
`ii est determine une valeur de consigne du couple
`
`20
`
`fourni par le moteur electrique en fonction du couple moteur
`
`demande par le conducteur multiplie par, au moins lorsque la
`
`puissance electrique necessaire est superieure en valeur
`absolue a une valeur de seuil, du rapport de la puissance
`electrique susceptible d'etre
`fournie au moteur electrique
`
`:2s
`
`divisee par la puissance e.t.ectrique necessaire, la puissance
`
`electrique susceptible d'etre
`
`fournie au moteur etectrique
`
`tenant compte de la puissance electrique necessaire, de la
`
`· puissance reelle fournie par la geDeratrice, de la puissance
`
`susceptible d'etre fournie par la batterie, et de la puissance
`
`30 maximale susceptible d'etre absorbee par le moteur ;
`
`-
`
`!'ensemble motopropulseur est un ensemble hybride
`
`en parallele dans lequel le moteur electrique et le moteur
`
`BMW1012
`Page 723 of 1654
`
`

`

`.• - WO 99n4280
`
`7
`
`PCT /FR98/02403
`
`thermique entrainent chacun soit au moins une meme roue
`
`motrice soit des roues motrices differentes ;
`
`-
`
`!'ensemble motopropulseur fonctionne en mode de
`
`regeneration, I~ ·moteur electrique ne delivre un couple moteur
`
`s
`
`que si le conducteur provoque une hausse brutale du couple
`
`demande;
`
`-
`
`lorsque
`
`!'ensemble motopropulseur
`
`fonctionne en
`
`mode de regeneration. le moteur thermiq ue est commande
`
`pour fournir un couple maximal ;
`
`10
`
`-
`
`lorsque
`
`!'ensemble motopropulseur
`
`fonctionne en
`
`15
`
`20
`
`mode hybride et que le niveau de charge de la batterie est
`precedemment devenu inferieur a un niveau de seuil bas et n'a
`pas encore depasse un niveau de seuil haut,
`le moteur
`
`thermique est commande pour fournir un couple de con~igne
`au moins egal a un couple optimal correspondant a des
`conditions de rendement optimales du rnoteur thermique ;
`
`-
`
`lorsque
`
`!'ensemble motopropulseur
`
`fonctionne en
`
`mode hybride et que le couple instantane demande par le
`conducteur est precedemment devenu superieur a un niveau
`de seuil haut sans etre redevenu inferieur a un niveau de seuil
`bas en meme temps que le niveau moyen est inferieur au
`
`niveau de seuil bas, le moteur thefmique est commande pour
`fournir un couple de consigne au moins egal a une· valeur
`filtree du couple demande par le conducteur ; et
`
`25
`
`- si une valeur
`
`filtree du couple demands par
`
`le
`
`conducteur est superieure au couple maximal du moteur
`
`thermique, le moteur electrique est sollicite pour fournir. dans
`
`la mesure du possible, la quantite d~ couple manquante.
`
`30
`
`D'autres caracteristiques et avantages de !'invention
`apparaitront a la lecture de la description detaillee qui suit
`pour la comprehension de laquelle on se reportera aux dessins
`
`annexes dans lesquels :
`
`BMW1012
`Page 724 of 1654
`
`

`

`·• WO 99/24280
`
`8
`
`PCT/FR98/02403
`
`s
`
`10
`
`1s
`
`illustrant
`figure 1 est une vue schematique
`- _ la
`!'architecture d'un vehicule automobile a motorisation hybride,
`de type parallele ;
`- la figure 2-est une vue similaire a celle de la figure 1
`illustrant un vehicule hybride de type ser_ie ;
`- les figures 3A a 3K sont des organigrammes illustrant
`·une premiere strategie de gestion d'un vehicule hybride
`
`conforme aux enseignements de !'invention, plus particulie(cid:173)
`rement destinee a un vehicule hybride de type parallele ; et
`- les figures 4A a 4H illustrent un organigramme d'une
`strategie de gestion selon. !'invention, plus particulierement
`destinee a un vehicule de type hybride en serie.
`Dans un vehicule a motorisation hybride en parallele, du
`type de celle illustree a la figure 1, un moteur thermique 1 O et
`un moteur electrique 12 sont
`tous
`les deux susceptibles
`d'entrainer directement les roues motrices du vehicule.
`Le moteur. thermique 1 O est generalement un moteur a
`combustion interne du type a pistons alternatifs ou a piston
`rotatif ou encore de type turbine. II est alimente en energie
`
`20
`
`~ous forme chimique par un carburant liquide ou gazeux de
`
`type hydrocarbure.
`Le moteur electrique 12 est relie electriquement a une
`batterie
`d'accumulateurs
`16
`porte
`par
`le
`vehicule,
`
`eventuellement par le biais d'un convertisseur -onduleur. 17.
`
`25
`
`Les deux moteurs 10, 12 ·~entrainent chacun en rotation un
`
`arbre d'entree 18, 20 d'un organe de ·repartition de puissance
`
`22 dont le ou les arbres de sortie 24 entrainent en rotation les
`roues matrices. L'organe de distributio~ de puissance 22 peut
`comporter par exemple une boite de vitesses, un differentiel et
`
`30
`
`on peut choisir d'interposer entre l'un au mains des moteurs et
`l'arbre
`d'entree
`18,
`correspondant,
`un
`dispositif
`20
`d'embrayage 25 qui permet d'accoupler ou de desaccoupler a
`
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`
`

`

`.• - WO 99/24280
`
`9
`
`PCT/FR98/02403
`
`volonte le moteur par rapport a l'organe de distribution de
`puissance 22.
`Le vehicule ainsi equipe peut done etre entraine soit a
`l'aide du seul m-0teur thermique 10, soit a l'aide du seul moteur
`s electrique 12, soit a l'aide des deux moteurs simultanement.
`Eventuellement, le moteur thermique peut voir sa puissance
`
`repartie entre d'une part l'entrainement des roues motrices 14,
`
`et d'autre part l'entrainement en rotation du moteur electrique
`
`« inverse » qui se
`
`transforme alors en une generatrice
`
`10
`
`electrique susceptible de recharger la batterie d'accumulateurs
`
`16.
`
`De meme, le moteur electrique 12 peut eventuellement
`
`etre utilise pour demarrer le moteur thermique 10.
`Dans le vehicule hybride de type serie qui est illustre a
`la figure 2, seul le moteur electrique 12 est relie directement
`
`1s
`
`aux roues matrices, eventuellement par le biais d'un organe de
`
`distribution de puissance
`
`(non
`
`represente). Le moteur
`
`electrique 12 peut etre alimente en energie electrique par la
`
`batterie d'accumulateurs 16 cu par une generatrice electrique
`
`20
`
`26 qui est entrainee par le moteur electrique 12.
`
`Dans tous les cas, ii peut etre prevu des convertisseurs
`
`onduleur 17 et redresseur 19 si le moteur electrique doit etre
`
`alimente en courant alternatif.
`
`De
`
`preference,
`
`pour
`
`assurer
`
`la
`
`gesti.on
`
`de
`
`:!5
`
`l'entrainement du vehicule, .. chacun des elements principaux du
`
`vehicule est pourvu d'une unite locale de commande, chacune
`de ces unites locales etant a son tour commandee. par une
`unite centrale de gestion qui permet_ de centraliser a la fois les
`informations concernant l'etat de chacun des organes, des
`informations quant a
`informations quant aux souhaits du conducteur.
`
`l'etat du vehicule et aussi des
`
`30
`
`L'unite centrale de gestion a notamment pour but de
`
`BMW1012
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`
`

`

`WO 99/24280
`
`10
`
`PCT/FR98/02403
`
`comn:iander les deux moteurs 10, 12 de maniere a utiliser au
`mieux l'energie du vehicule qui est stockee soit sous la forme
`
`electrique dans les batteries, soit sous la forme de carburant
`
`s
`
`de type hydro.carbure. Cette gestion a aussi pour but de
`repondre a tout moment de la maniere la plus satisfaisante
`possible aux souhaits du conducteur quant a !'acceleration et a
`la deceleration du vehicule, ce souhait etant de preference
`
`represente par un couple moteur Cdemande au niveau des
`
`roues motrices.
`
`10
`
`Deux taches principales sont executees cycliquement
`par l'unite centrale de g~stion, a savoir d'une part la decision
`· du demarrage ou de l'arret du moteur thermique 10 et, d'autre
`
`part,
`
`la determination des consignes du couple ou de
`
`la
`
`puissance que doivent fournir le moteur electrique et le moteur
`
`15
`
`thermique
`
`pour
`
`assurer
`
`l'entrainement
`
`du
`
`vehicule
`
`'.!O
`
`25
`
`conformement aux souhaits du conducteur.
`
`Selon !'invention, ces deux tac hes sont effectuees en
`parallele et elles sont executees a des frequences differentes.
`Ainsi, la tache consistant a determiner les consignes de
`couple a fournir par
`le moteur electrique et
`le moteur
`thermique sera par exemple executee toutes
`
`les quarante
`
`millisecondes tandis que la tache de decision du demarrage ou
`
`de
`
`l'arret du moteur thermique sera par exemple effectue
`
`toutes les secondes.
`
`En decouplant de la .porte ces deux taches, on parvient
`a obtenir une gestion de la puissance fournie par !'ensemble
`motopropulseur constitue par les deux moteurs 10, 12 qui
`
`permet de
`
`repondre de maniere quasi
`
`instantanee aux
`
`sollicitations du conducteur. De plus, en rendant la decision de
`
`30
`
`demarrage et d'arret du moteur thermique independante de la
`
`gestion instantanee de la puissance, on evite de multiplier ces
`phases d'arret et de demarrage qui sont a la fois des sources
`
`BMW1012
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`
`

`

`·~ WO 99/24280
`
`11
`
`PCT/FR98/0240~
`
`de pollution accentuees et des sources d'instabilite quant a la
`puissance totale fournie par les moteurs qui peut se traduire
`
`par des a-coups ressentis par le conducteur et les passagers
`
`du vehicule.
`
`5
`
`10
`
`La strategie de gestion du vehicule hybride selon
`
`!'invention sera plus particulierement decrite ci-apres selon
`
`deux modes de realisation dont l'un est plus particulierement
`adapte a un vehicule hybride de type parallele illustre a la
`figure 1, et dont l'autre est plus particulierement adapte a un
`vehicule hybride de type serie illustre a la figure 2.
`La premiere de ces deµx strategies fait appel a une
`serie de variables qui sont regroupees et explicitees dans le
`
`tableau ci-dessous.
`
`Notation
`Cl aC-1
`
`Cbas
`Cdemande
`
`Signification
`Constantes pennenam de calculer Chas et Cham en fonction de
`jauge _ banerie
`Seuil de couple infc!rieur pour la determination de th roulage
`Couple demande par le conducteur (positif pour l'accc!Jc!ration, nc!gatif
`pour la deceleration)
`Valeur tiltrc!e a temps de reponse rapide de Cdemande!
`Valeur filtree a temps de rcponse lent de Cdemandc!
`Consigne de couple du moteur c!lectrique
`(Positif pour la traction. nc!gatif pour le freinage rc!cupc!ratiO
`Couple de freinage recuperatif maximum admissible par le moteur
`c!lectrique (ne!gaciO
`Couple de traction maximum admissible par le moteur c!lectrique (positif)
`Couple electrique maximum compte cenu de l'c!tat de la banerie et de
`mode _selectionne (positif)
`Couple c!lectrique minimum compte tenu de l'c!tat de la banerie et de
`mode selectionne (nc!gatif)
`Seuil de couple supcrieur pour la dctennination de th_roulage
`Couple ma;<imum du mo.teur thermique. utilise! en mode Regeneration
`Couple du moteur the~que correspondant a sa consommation specifique
`minimale
`Consignc de couple du moteur thcrmiquc
`(Positif pour la traction. ncgatif pour le frein moteur)
`Estimation intermediaire de la valeur de Ct ref
`Estimation intermediaire de la valeur de Ct ref
`Couple de frein moteur maximum admissible par le moteur thermique
`tnegatif)
`Couple de traction mmdmum admissible par le motcur thennique (positif)
`Cth traction max
`Couple electrique maximum compte tenu de mode selectionne lpositit)
`Ctmax
`Couple c!lectrique minimum compte tenu de mode selectionne (negatil)
`Ctmin
`D_inf
`Vah:ur intennediaire dans le calcul.de Ct ref
`D_sup
`Valcur intenncdiaire dans le cnlcul de Ct_ref
`Deman de .. elcctrique Dcmandc de demarragc du moteur electriquc
`Dcmandc_thermiquc Dcmande de dcmarragc du motcur thcnniquc
`Hyst mode batterie
`Grandeur imcrmediaire pour la determination de th_recuperation
`
`Cdemande_filtrel
`Cdemande _ fi ltre:2
`Ce_ref
`
`Cel_freinage_max
`
`C~I traction ma.x
`Cema.x
`
`Cemin
`
`Chaui
`Ct maximum
`Ct_optimal
`
`Ct_ref
`
`Ct_ref .. int
`Ct .. refl
`Cth_freinage_max
`
`Unites
`Nm
`
`Nm
`Nm
`
`Nm
`Nm
`Nm
`
`Nm
`
`Nm
`Nm
`
`Nm
`
`Nm
`Nm
`Nm
`
`Nm
`
`Nm
`Nm
`Nm
`
`Nm
`Nm
`Nm
`Nm
`Nm
`Boolcen
`Boolcen
`.
`
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`
`

`

`W099/24280
`
`12
`
`PCT/FR98/0240J
`
`Hyst_mode_ couple
`
`jauge_ battcric
`Kickdown dcmande
`mode_selectionne
`
`N
`PbatMaxD
`Pbatmax.R
`Re_ii'lf
`Re_sup
`Rt_inf
`Rt sup
`seuiljauge_bas
`seuiljauge _haut
`th recuperation
`th_regeneration
`
`th_roulage
`
`(Electrique. Hybride)
`Grandeur intem,tediaire pour la dc.!tennination de th_roulage (Electrique.
`Hybridc)
`Etat de charge de la banerie de traction
`Demandc de complement d'aceeh:ration electrique I mode Regeneration)
`mode de fonctionncmcni selcctionnc par le conductcur
`(Electrique. Hybride ou Regeneration)
`Vitesse de rotation du moteur electrique
`Puissance mmc.ima!e de dechargc de la bancric de traction (positive)
`Puissance maximale de recharge de ta batterie de traction (negative)
`Valeur intermediairc dans le calcul de Ct_rcf (Cf. schema ci-dessous)
`Valcur intcrmediaire dans le calcul de Ct ref (Cf. schema ci-dessous)
`Valeur intermediaire dans le calcul de Ct ref (Cf. schema ci-dessous)
`Valeur intcrmediaire dans le calcul de Ct_ref (Cf. schema ci-dessous)
`Seuil bas de jauge banerie pour la determination de th_recuperation
`Seu ii Faut de jauge batterie pour la detennination de th recuperation
`Determine si le moteur thennique contribue a recharger la banerie
`Determine si le moteur thermique contribue ii recharger fonemem la
`batterie
`Detennine si le moceur thcnnique contribue a assurer le roulage
`
`.
`
`%
`Booleen
`.
`
`rad/s
`w
`w
`Nm
`Nm
`Nm
`Nm
`%
`~~
`Booleen
`
`I Booleen
`
`Booleen
`
`5
`
`10
`
`1s
`
`Sur
`la
`figure 3A, on a
`illustre
`les deux
`taches
`principales qui sont executees en parallele l'une par rapport a
`l'autre, a des
`frequences differentes. Bien entendu,
`les
`frequences de 1 hertz et de 25 hertz donnees .ici pour d'une
`
`part la tache 1100 de decis.ion de mise en route et d'arret du
`
`moteur thermique, et d'autre part la tache 1200 determination
`
`des consignes de couple des moteurs 10, 12 sent des exemples
`
`non limitatifs qui permettent d'illustrer le choix se.lon lequel la
`seconde de ces frequences est .Jargement superieure a la
`premiere.
`
`Chacune des taches 1100 et 1200 iltustrees sur ces
`
`figures est decomposee .en des taches de niveau inferieur qui
`seront explicitees en reference aux figures 3B a 3K.
`L'etape 1100 de decision de demarrage ou d'arret du
`
`moteur thermique est explicitee sur la figure 3B. Tout d'abord,
`
`aux etapes 1101 et 1102, ii est calcule deux valeurs filtrees du
`
`couple Cdemande demande par le conducteur. Les
`
`filtres
`
`20
`
`utilises sent par exemple des filtres du premier ordre, de type
`passe-bas. La premiere valeur Cdemande_filtre1 correspond a
`une moyenne de Cdemande sur un
`intervalle
`tres court
`
`precedant !'instant du calcul et reste representative de
`
`la
`
`BMW1012
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`

`

`WO 99/24280
`
`13
`
`PCT /FR98/02403
`
`valeur
`instantanee Cdemande. Au
`contraire,
`la
`valeur·
`Cdemande_filtre2 correspond a une valeur moyenne ecretee
`de Cdemande et elle est done representative d'une tendance a
`moyen
`terme .de
`la demande de. couple
`formulee par
`le
`
`s
`
`conducteur.
`
`Une fois ces deux valeurs calculees, sent executees
`
`trois taches de niveau
`
`inferieur au cours desquelles sent
`
`determinees des
`
`variables booleennes
`
`intermediaires
`
`th_roulage
`
`(tache 1110),
`
`th_recuperation
`
`(tache 112 O),
`
`10
`
`th_regeneration, demande_electrique et demande_thermiq ue
`
`(tache 113.0).
`
`Ces taches de niveau inferieur seront explicitees par la
`
`suite.
`
`Une fois ces valeurs determinees,
`
`ii est effectue a
`l'etape 1103 un test pour verifier si le moteur thermique 1 O est
`
`15
`
`disponible, c'est-a-dire s'il est en etat de delivrer un couple
`
`moteur. Dans
`
`!'affirmative,
`
`les variables booleennes qui
`
`viennent d'etre calculees sont ·conservees telles que, sin on.
`
`comme on peut le voir a l'etape 1104, les valeurs booleennes
`th_roulage, th_regeneration et th_recuperation so.nt forcees a
`zero.
`
`La
`
`tache 1110 de determination de la valeur de
`
`la
`
`th_roulage est decrite maintenant en
`variable booleenne
`reference a la figure 3C. A l'etape 1111, ii est tout d'abord
`calcule deux niveaux de s.euil Cbas et Chaut auxquels vont
`
`etre comparees les valeurs filtrees du couple demand~. Ces
`
`valeurs de seuil sent notamment determinees en fonction de
`
`l'etat de charge jauge_batterie de la _batterie 16.
`
`20
`
`2s
`
`A l'etape 1112, on verifie tout d'abord si la valeur filtree
`
`30 Cdemande_filtre1.
`
`representative
`
`du
`
`couple
`
`instantane
`
`demande par le cond ucteur, est superieure au niveau de seuil
`
`superieur Chaut. Dans !'affirmative, une variable booleenne
`
`BMW1012
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`
`

`

`WO 99/24280
`
`14
`
`PCT/FR.98/02403
`
`forcee a
`intermediaire hyst_mode_couple est
`la valeur
`« hybride » a l'etape 1113. Dans la negative, a l'etape 1114,
`on verifie si
`les deux valeurs filtrees du couple demande
`
`Cdemande_filtr_e1
`
`et Cdemande_filtre2
`
`sont
`
`inferieures
`
`5
`
`simultanement au niveau
`
`inferieur de couple Cbas. Dans
`
`!'affirmative, la valeur booleenne hyst_mode_couple est forcee
`a l'etape 1115 a la valeur « electrique ». Dans la negative, la
`variable booleenne hyst_mode_couple n'est pas modifiee.
`
`A l'etape 1116, on verifie alors si la variable boo.leenne
`hyst_mode_couple est egale a la valeur « hybride ». Dans
`!'affirmative, la valeur booleenne th_roulage est force~ a 1 a
`l'etape 1118. Dans la negative, la valeur booleenne th_roulage
`est forcee a zero a l'etape 1117.
`La
`tache 1120 de determination de la