EP2315931B1 - Procede et dispositif de controle du temps de demarrage d'un moteur thermique d'un vehicule - Google Patents

Procede et dispositif de controle du temps de demarrage d'un moteur thermique d'un vehicule Download PDF

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EP2315931B1
EP2315931B1 EP09784489.8A EP09784489A EP2315931B1 EP 2315931 B1 EP2315931 B1 EP 2315931B1 EP 09784489 A EP09784489 A EP 09784489A EP 2315931 B1 EP2315931 B1 EP 2315931B1
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tdem
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monitoring
phase
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for controlling the starting time of a thermal engine of a vehicle.
  • the invention also relates to a micro-hybrid system comprising this device.
  • the vehicles are made to operate in the "Stop and Go” mode thanks to a reversible electric machine, or alternator-starter, coupled to the heat engine, powered by an inverter mode "starter".
  • alternator-starter in a "Stop and Go" mode of operation consists, under certain conditions, in causing the complete shutdown of the engine when the vehicle is itself stationary and then restarting the engine.
  • thermal engine as a result, for example, of a driver action interpreted as a restart request.
  • a typical "Stop and Go" situation is that of stopping at a red light.
  • the engine is automatically stopped, then, when the light turns green, the engine is restarted by means of the alternator-starter, as a result of the detection by the system of the depression of the engine. the clutch pedal by the driver, or any other action reflecting the driver's willingness to restart his vehicle.
  • phase currents and the excitation current are generally provided simultaneously by the power circuits at the time of restarting.
  • This delay is due to the establishment of the magnetic flux in the rotor, and it is proposed to pre-flux the inductor before the establishment of the phase currents, so as to reduce the time required for the heat engine to reach a predetermined rotation speed.
  • the method is implemented by controlling the excitation current for a fixed period of time, and does not seem to be suitable for alternator-starters powered by an "14 + X" variable voltage edge electrical network, in which so-called “micro-hybrid” systems.
  • the document US 2006/0017290 A1 presents another example of control by pre-fluxing where the amplitude, the frequency and the phase of the current are controlled.
  • the present invention aims to meet this need and specifically relates to a method for controlling the starting time of a thermal engine of a vehicle, which is mechanically coupled to a polyphase rotating electrical machine with inductor.
  • This electric machine known per se, comprises phase windings and sensors of the position of a rotor in number equal to the number of these phases, and is connected to an electrical network board.
  • the method of interest is of the type of pre-fluxing by establishing an excitation current in the inductor during a predetermined pre-fluxing time prior to establishing phase currents.
  • phase currents are controlled, also in a manner known per se, by control signals which are out of phase with a variable phase angle as a function of a speed of rotation of the machine. electric compared to synchronization signals produced by the sensors.
  • the phase shift angle is also remarkably a function of a voltage of the on-board electrical network, in a range between first and second voltages, the second voltage being greater than the first.
  • the starting time is independent of the voltage of the on-board electrical network.
  • the phase shift angle for a current value of the rotational speed is decreased when the voltage of the on-board electrical network increases between the first and second voltages.
  • the phase angle is constantly less than or equal to a maximum phase shift angle below which the start time is greater than a reference threshold when the voltage of the electrical network is equal to the first voltage.
  • the predetermined pre-fluxing time is a function of the voltage of the on-board electrical network.
  • This predetermined pre-fluxing time is preferably decreased when the voltage of the on-board electrical network increases between the first voltage and the second voltage.
  • the invention also relates to a device for controlling the starting time of a thermal engine of a vehicle adapted to the implementation of the method described above.
  • this heat engine is mechanically coupled to a polyphase rotating electrical machine with inductor having phase windings and sensors of the position of a rotor in number equal to the number of phases.
  • the electric machine is powered by power circuits connected to at least one onboard electrical network and controlled by a control circuit.
  • This control circuit comprises first phase current control means by control signals out of phase with a variable phase angle as a function of a speed of rotation of the machine. electrical with respect to synchronization signals produced by the sensors, and further comprises second means for controlling a pre-fluxing.
  • the device according to the invention is remarkable in that it comprises first means for determining the phase shift angle during the starting time as a function of a voltage of the on-board electrical network.
  • these first determination means are included in said first control means, and comprise a memory containing a tabulation of the phase shift angle as a function of the speed of rotation of the electric machine and the voltage of the on-board electrical network. .
  • the device according to the invention is also remarkable in that it further comprises second means for determining a pre-fluxing time as a function of a voltage of the on-board electrical network.
  • These second determination means are preferably included in the second control means, and advantageously comprise a memory containing a tabulation of the pre-fluxing time as a function of the voltage of the on-board electrical network for a reference threshold of the start-up time. of the engine.
  • the device for controlling the start-up time of a heat engine according to the invention preferably relates to a vehicle whose electrical network is connected to the terminals of at least one ultra-capacitor, or similar.
  • the starting time is constantly about 450 ms when the voltage of the on-board electrical network varies between 18 V and 24 V.
  • the invention therefore also relates to a micro-hybrid system advantageously comprising the device for controlling the starting time of a heat engine described above.
  • the chronograms of the Figure 4 schematically show the phase angle between the synchronization signals produced by the sensors of the rotor position of a three-phase machine and the control signals of the phase currents.
  • the Figure 5 shows the variations of this phase shift angle as a function of the speed of rotation of the electrical machine for several values of the voltage of the on-board electrical network, so as to according to the invention, to maintain a constant start-up time.
  • the preferred embodiment of the invention relates to vehicles equipped with an alternator-starter with a micro-hybrid braking energy recovery device, as shown schematically on the Figure 1 .
  • the Figure 1 shows an alternator-starter 1 coupled to a vehicle engine 2.
  • This alternator-starter 1 comprises a polyphase electrical machine with reversible excitation 3 coupled to the motor 2 by means of a transmission 4 by belt and pulleys.
  • the electric machine 3 comprises a rotor 5 integral with an output pulley 6 at the end of the shaft 7.
  • the rotor 5 has an inductor 8 supplied by means of a rotating commutator by an excitation circuit 9.
  • the machine 3 also comprises phase windings 10, or induced, powered by an inverter 11.
  • a control circuit 12 drives the power circuits of the machine 3, constituted by the inverter 11 and the excitation circuit 9, as a function of the information provided by a sensor of the position 13 of the rotor 5, and control signals. generated by an electronic control unit of the vehicle.
  • the electronic control unit receives operating parameters of the motor 2, and other context information via dedicated wire links or a CAN-type embedded data communication bus.
  • the inverter 11 is preferably constituted by a chopper circuit of the voltage of the on-board electrical network Vbat + X generating pulses, the frequency and the width of which are controlled by the control circuit 12, when the alternator-starter 1 operates in electric motor.
  • This same chopper circuit is a reversible AC - DC converter that operates as a synchronous rectifier when the alternator-starter 1 operates as an alternator.
  • the on-board electrical network is connected to the terminals of an ultra-capacitor 14 instead of being fed directly by an onboard battery 15, as in a conventional architecture.
  • the electric machine 3 When operating as a generator, the electric machine 3 charges the ultra-capacitor 14 by means of the reversible reciprocating-continuous converter 11 operating as a rectifier and supplies the on-board electrical network with a voltage Vbat + X greater than the battery voltage Vbat.
  • Power conversion circuits 16 constituted by a DC-DC converter, allow exchanges of electrical energy between the on-board battery 15 and the ultra-capacitor 14.
  • the starting time Tdem of the heat engine 2 depends on the voltage Vbat + X of the on-board electrical network, that is to say the state of charge of ultra-capacity 14.
  • the measurements 17 were carried out for a fixed pre-fluxing time Tpref-max of about 150 ms, corresponding to the magnetic saturation of the inductor 8, and a constant angle profile.
  • the start time Tdem defined as the time interval between the instant when the electric machine 3 applies a torque to the heat engine 2 and the moment when it reaches reference speed of rotation can, under these conditions, reach unacceptable values, given the objective of transparency of the system sought.
  • the Figure 3 shows the results of tests carried out on a micro-hybrid system similar to that shown on the Figure 1 , without start-up time control device, by varying the Tpref pre-fluxing time and for several levels of the voltage (18V, 20V, 22V, and 24V) of the Vbat + X on-board electrical network.
  • the pre-flow time Tpref varies between a minimum value Tpref-min, below which the start time is always greater than a reference threshold Tdem-ref, that is to say below which the start function is degraded, even at the maximum load of the ultra-capacitor 14, and a maximum value Tpref-max from which the magnetic saturation of the inductor 8 is observed.
  • the start time Tdem depends on the instantaneous engine torque supplied by the electric machine 3 during start-up, and this engine torque itself depends on the control of the machine 3 from the synchronization signals Si1, Si2, Si3 produced by the sensors of position 13 of the rotor 5.
  • the Figure 4 shows the synchronization signals Si1, Si2, Si3 from the sensors 13 of a three-phase machine 3 shown schematically on the Figure 1 .
  • These signals Si1, Si2, Si3 are binary signals having a duty cycle of 0.5 and which have between them the same nominal phase shift ⁇ , here equal to 120 °, the machine having three phases.
  • control of the electric machine 3 requires the reconstruction of control signals Sw1, Sw2, Sw3 of the chopper circuit 11 switching the phase currents having between them, in steady state, the same nominal phase shift ⁇ , but which have a phase angle ⁇ with respect to the incoming signals Si1, Si2, Si3 which varies as a function of the rotational speed N.
  • the starting time of the heat engine 2 is made constant, regardless of the voltage Vbat + X of the electrical network on board between 18V and 24V, by controlling the instantaneous torque of the electric machine 3 during the entire duration of the start.
  • phase shift angle ⁇ is a function of both the speed of rotation N of the electric machine and the voltage of the on-board electrical network Vbat + X.
  • the Figure 5 shows four examples of variation curves of the phase shift angle ⁇ as a function of the speed N parameterized by four values of the mains voltage Vbat + X (18V, 20V, 22V and 24V), the pre-fluxing time Tpref being set to the maximum Tpref-max value of about 150ms.
  • the strategy of maintaining a constant startup time Tdem, regardless of the voltage of the on-board electrical network Vbat + X, consists in optimizing the control parameters of the electrical machine 3 for the on-board electrical network voltage Vbat + X the lowest V1, and degrade the performance of machine 3 for higher Vbat + X network voltages.
  • the pre-fluxing time Tpref is thus set at the maximum Tpref-max allowed by the magnetic saturation of the inductor 8, and the phase angle ⁇ is maintained at a maximum value ⁇ max in order to provide optimum torque during starting for each rotation speed N.
  • the performance of the electrical machine 3 is also degraded by decreasing the pre-fluxing time Tpref when the voltage of the on-board electrical network Vbat + X increases.
  • the Figure 3 shows that if one chooses a reference threshold Tdem-ref as the start time Tdem to maintain constant, it suffices to use a two-dimensional linear interpolation to calculate the pre-fluxing time Tpref corresponding to each value of the voltage of the on-board electrical network Vbat + X included in the nominal voltage range V1 to V2 with a phase angle profile ⁇ current.
  • the law of variation of the phase shift angle ⁇ as a function of the rotation speed N and of the voltage of the network Vbat + X and, additionally, the law of variation of the pre-fluxing time Tpref as a function of the voltage of the network Vbat + X are tabulated in one or more memories of the control device 12 of the alternator-starter 1, which determines the driving angle profile of the electric machine 3, and the pre-flow time Tpref appropriate, depending the supply voltage Vbat + X applied to it.
  • the angle profiles shown on the Figure 5 are suitable for this model when the Tpref pre-fluxing time is constant and set at about 150ms.
  • the electric machine 3 reaches about 2000 rpm in 450 ms, that is to say that the heat engine 2, which is coupled thereto by a gear ratio of about 2.5, reaches at the same time a reference rotation speed of approximately 800 rpm, whatever the voltage of the on-board electrical network Vbat + X in the range V1, V2 from 18V to 24V,

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION.
  • La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle du temps de démarrage d'un moteur thermique d'un véhicule.
  • L'invention concerne aussi un système micro-hybride comprenant ce dispositif.
    • ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION.
  • Des considérations d'économie d'énergie et de réduction de la pollution, surtout en milieu urbain, conduisent les constructeurs de véhicules automobiles à équiper leurs modèles d'un système d'arrêt/ relance automatique, tel que le système connu sous le terme anglo-saxon de « Stop and Go ».
  • Ainsi que le rappelle la société VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR dans la demande de brevet FR2875549 , les véhicules sont rendus aptes à fonctionner selon le mode « Stop and Go » grâce à une machine électrique réversible, ou alterno-démarreur, couplée au moteur thermique, alimentée par un onduleur en mode « démarreur ».
  • L'utilisation d'un alterno-démarreur dans un mode de fonctionnement « Stop and Go » consiste, sous certaines conditions, à provoquer l'arrêt complet du moteur thermique lorsque le véhicule est lui-même à l'arrêt, puis à redémarrer le moteur thermique à la suite, par exemple, d'une action du conducteur interprétée comme une demande de redémarrage.
  • Une situation typique de « Stop and Go » est celle de l'arrêt à un feu rouge. Lorsque le véhicule s'arrête au feu, le moteur thermique est automatiquement stoppé, puis, quand le feu devient vert, le moteur est redémarré au moyen de l'alterno-démarreur, comme suite à la détection par le système de l'enfoncement de la pédale d'embrayage par le conducteur, ou de toute autre action traduisant la volonté du conducteur de redémarrer son véhicule.
  • Il va de soi que la fonction de relance automatique réalisée par un système alterno-démarreur est une fonction qui doit être aussi transparente que possible pour le conducteur du véhicule.
  • Dans les alterno-démarreurs constitués d'une machine électrique tournante polyphasée à inducteur, les courants de phases et le courant d'excitation sont généralement fournis simultanément par les circuits de puissance au moment du redémarrage.
  • Dans le brevet américain US6335609 , il est constaté que, dans ces circonstances, le couple moteur ne peut être produit qu'avec un retard perceptible.
  • Ce délai est dû à l'établissement du flux magnétique dans le rotor, et il est proposé de réaliser un pré-fluxage de l'inducteur avant l'établissement des courants de phases, de manière à réduire le temps nécessaire au moteur thermique pour atteindre une vitesse de rotation prédéterminée.
  • Toutefois, le procédé est mis en oeuvre en contrôlant le courant d'excitation pendant une durée fixe, et ne semble pas adapté à des alterno-démarreurs alimentés par un réseau électrique de bord à tension variable, de type « 14+X », dans des systèmes dits « micro-hybrides ». Le document US 2006/0017290 A1 présente un autre exemple de contrôle par pré-fluxage où l'amplitude, la fréquence et la phase du courant sont commandées.
  • Il existe par conséquent un besoin pour un procédé et un dispositif qui permettent de maintenir dans des limites, acceptables par le conducteur, le temps de démarrage dans le cas d'une architecture de système d'arrêt/ relance automatique de type micro-hybride, où la tension du réseau électrique de bord dépend de l'état de charge de l'ultra-capacité.
    • DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION.
  • La présente invention vise à satisfaire ce besoin et a précisément pour objet un procédé de contrôle du temps de démarrage d'un moteur thermique d'un véhicule, qui est accouplé mécaniquement à une machine électrique tournante polyphasée à inducteur.
  • Cette machine électrique, connue en soi, comporte des enroulements de phases et des capteurs de la position d'un rotor en nombre égal au nombre de ces phases, et est reliée à un réseau électrique de bord.
  • Le procédé dont il s'agit est du type de ceux consistant à réaliser un pré-fluxage en établissant un courant d'excitation dans l'inducteur pendant un temps de pré-fluxage prédéterminé avant un établissement de courants de phases.
  • Ces courants de phases sont commandés, également de manière connue en soi, par des signaux de commande déphasés d'un angle de déphasage variable en fonction d'une vitesse de rotation de la machine électrique par rapport à des signaux de synchronisation produits par les capteurs.
  • Selon l'invention, pendant le temps de démarrage, l'angle de déphasage est de plus, de manière remarquable, une fonction d'une tension du réseau électrique de bord, dans une plage comprise entre une première et une seconde tensions, la seconde tension étant supérieure à la première.
  • De cette façon, dans le procédé selon l'invention, le temps de démarrage est indépendant de la tension du réseau électrique de bord.
  • Fort avantageusement, l'angle de déphasage pour une valeur courante de la vitesse de rotation est diminué quand la tension du réseau électrique de bord augmente entre les première et deuxième tensions.
  • De préférence, pour chaque valeur courante de la vitesse de rotation de la machine électrique, l'angle de déphasage est constamment inférieur ou égal à un angle de déphasage maximum au dessous duquel le temps de démarrage est supérieur à un seuil de référence quand la tension du réseau électrique de bord est égale à la première tension.
  • Selon une autre caractéristique du procédé selon l'invention, le temps de pré-fluxage prédéterminé est une fonction de la tension du réseau électrique de bord.
  • Ce temps de pré-fluxage prédéterminé est de préférence diminué quand la tension du réseau électrique de bord augmente entre la première tension et la seconde tension.
  • L'invention concerne aussi un dispositif de contrôle du temps de démarrage d'un moteur thermique d'un véhicule adapté à la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.
  • De manière connue en soi, ce moteur thermique est accouplé mécaniquement à une machine électrique tournante polyphasée à inducteur comportant des enroulements de phases et des capteurs de la position d'un rotor en nombre égal au nombre des phases.
  • La machine électrique est alimentée par des circuits de puissances reliés au moins à un réseau électrique de bord et contrôlés par un circuit de commande.
  • Ce circuit de commande comprend des premiers moyens de commande de courants de phases par des signaux de commande déphasés d'un angle de déphasage variable en fonction d'une vitesse de rotation de la machine électrique par rapport à des signaux de synchronisation produits par les capteurs, et comprend, en outre, des seconds moyens de commande d'un pré-fluxage.
  • Le dispositif selon l'invention est remarquable en ce qu'il comprend des premiers moyens de détermination de l'angle de déphasage pendant le temps de démarrage en fonction d'une tension du réseau électrique de bord.
  • De préférence, ces premiers moyens de détermination sont inclus dans lesdits premiers moyens de commande, et comprennent une mémoire contenant une tabulation de l'angle de déphasage en fonction de la vitesse de rotation de la machine électrique et de la tension du réseau électrique de bord.
  • Le dispositif selon l'invention est aussi remarquable en ce qu'il comprend de plus des seconds moyens de détermination d'un temps de pré-fluxage en fonction d'une tension du réseau électrique de bord.
  • Ces seconds moyens de détermination sont inclus de préférence dans les seconds moyens de commande, et comprennent fort avantageusement une mémoire contenant une tabulation du temps de pré-fluxage en fonction de la tension du réseau électrique de bord pour un seuil de référence du temps de démarrage du moteur thermique.
  • Le dispositif de contrôle du temps de démarrage d'un moteur thermique selon l'invention concerne préférentiellement un véhicule dont le réseau électrique de bord est connecté aux bornes d'au moins une ultra-capacité, ou similaire.
  • De manière remarquable, grâce à ce dispositif, le temps de démarrage est constamment d'environ 450ms quand la tension du réseau électrique de bord varie entre 18 V et 24V.
  • L'invention concerne donc aussi un système micro-hybride comprenant fort avantageusement le dispositif de contrôle du temps de démarrage d'un moteur thermique décrit ci-dessus.
  • Ces quelques spécifications essentielles auront rendu évidents pour l'homme de métier les avantages apportés par l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.
  • Les spécifications détaillées de l'invention sont données dans la description qui suit en liaison avec les dessins ci-annexés. Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS.
    • La Figure 1 est une représentation schématique d'un système d'arrêt/ relance automatique de type micro-hybride utilisant un dispositif de contrôle du temps de démarrage selon l'invention.
    • La Figure 2 montre le temps de démarrage d'un moteur thermique dans un système d'arrêt/ relance automatique analogue à celui représenté sur la Figure 1 , en fonction de la tension du réseau électrique de bord, en l'absence du dispositif selon l'invention.
    • La Figure 3 montre les variations du temps de démarrage en fonction du temps de pré-fluxage et d'un ensemble discret de niveaux de la tension du réseau électrique de bord dans un système d'arrêt/ relance automatique analogue à celui représenté sur la Figure 1 , en l'absence du dispositif selon l'invention.
  • Les chronogrammes de la Figure 4 montrent schématiquement l'angle de déphasage entre les signaux de synchronisation produits par les capteurs de la position du rotor d'une machine triphasée et les signaux de commande des courants de phases.
  • La Figure 5 montre les variations de cet angle de déphasage en fonction de la vitesse de rotation de la machine électrique pour plusieurs valeurs de la tension du réseau électrique de bord, de manière selon l'invention, à conserver un temps de démarrage constant.
    • DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE DE L'INVENTION.
  • Le mode de réalisation préféré de l'invention concerne les véhicules équipés d'un alterno-démarreur avec un dispositif de récupération d'énergie au freinage, de type micro-hybride, tel que représenté schématiquement sur la Figure 1 .
  • La Figure 1 montre un alterno-démarreur 1 couplé à un moteur thermique 2 de véhicule.
  • Cet alterno-démarreur 1 comprend une machine électrique polyphasée à excitation réversible 3 accouplée au moteur 2 au moyen d'une transmission 4 par courroie et poulies.
  • La machine électrique 3 comporte un rotor 5 solidaire d'une poulie de sortie 6 en bout d'arbre 7. Le rotor 5 présente un inducteur 8 alimenté au moyen d'un collecteur tournant par un circuit d'excitation 9.
  • La machine 3 comprend également des enroulements de phases 10, ou induit, alimentés par un onduleur 11.
  • Un circuit de commande 12 pilote les circuits de puissance de la machine 3, constitués par l'onduleur 11 et le circuit d'excitation 9, en fonction des informations fournies par un capteur de la position 13 du rotor 5, et de signaux de contrôle générés par une unité de contrôle électronique du véhicule.
  • L'unité de contrôle électronique reçoit des paramètres de fonctionnement du moteur 2, et d'autres informations de contexte par des liaisons filaires dédiées ou par un bus de communication de données embarqué de type CAN.
  • L'onduleur 11 est de préférence constitué par un circuit hacheur de la tension du réseau électrique de bord Vbat+X générant des impulsions, dont la fréquence et la largeur sont contrôlées par le circuit de commande 12, quand l'alterno-démarreur 1 fonctionne en moteur électrique.
  • Ce même circuit hacheur est un convertisseur alternatif - continu réversible qui fonctionne en redresseur synchrone quand l'alterno-démarreur 1 fonctionne en alternateur.
  • Dans l'architecture de type micro-hybride représentée sur la Figure 1, le réseau électrique de bord est connecté aux bornes d'une ultra-capacité 14 au lieu d'être alimenté directement par une batterie de bord 15, comme dans une architecture classique.
  • Lorsqu'elle fonctionne en génératrice, la machine électrique 3 charge l'ultra-capacité 14 au moyen du convertiseur alternatif-continu réversible 11 fonctionnant en redresseur et fournit au réseau électrique de bord une tension Vbat+X supérieure à la tension de batterie Vbat.
  • Des circuits de conversion d'énergie 16 constitués par un convertisseur continu-continu, permettent des échanges d'énergie électrique entre la batterie de bord 15 et l'ultra-capacité 14.
  • Selon un principe général de l'invention, on propose, dans le cadre d'un système réalisant les fonctions de redémarrage automatique, de maintenir constant le temps de démarrage du moteur thermique 2 quelle que soit la tension Vbat +X du réseau électrique de bord.
  • En effet, comme le montre bien la Figure 2 , en l'absence de mise en oeuvre de mesures correctrices appropriées, le temps de démarrage Tdem du moteur thermique 2 dépend de la tension Vbat+X du réseau électrique de bord, c'est-à-dire de l'état de charge de l'ultra-capacité 14.
  • Les mesures 17 ont été réalisées pour un temps de pré-fluxage fixe Tpref-max d'environ 150ms, correspondant à la saturation magnétique de l'inducteur 8, et un profil d'angle constant.
  • Quand l'ultra-capacité 14 est faiblement chargée, le temps de démarrage Tdem, défini comme l'intervalle de temps entre l'instant où la machine électrique 3 applique un couple au moteur thermique 2 et l'instant où celui-ci atteint une vitesse de rotation de référence, peut atteindre, dans ces conditions, des valeurs inacceptables, compte tenu de l'objectif de transparence du système recherché.
  • Il est donc proposé une fonction de pondération qui ajuste les paramètres de démarrage pour assurer un temps de démarrage Tdem moyen pour toute une plage de tensions de fonctionnement nominale.
  • Dans le cas d'une ultra-capacité 14 de type EDLC (Condensateur électrochimique à double couche), ayant une capacité de 1500 F et une tension de service de 25V, on considère que la plage de fonctionnement nominale V1,V2 est comprise entre 18V et 24V.
  • La Figure 3 montre les résultats d'essais effectués sur un système micro-hybride analogue à celui montré sur la Figure 1 , sans dispositif de contrôle du temps de démarrage, en faisant varier le temps de pré-fluxage Tpref et pour plusieurs niveaux de la tension (18V, 20V, 22V, et 24V) du réseau électrique de bord Vbat+X.
  • Le temps de pré-fluxage Tpref varie entre une valeur minimum Tpref-min, au dessous de laquelle le temps de démarrage est toujours supérieur à un seuil de référence Tdem-ref, c'est-à-dire au dessous de laquelle la fonction démarrage est dégradée, même à la charge maximum de l'ultra-capacité 14, et une valeur maximum Tpref-max à partir de laquelle on observe la saturation magnétique de l'inducteur 8.
  • Le temps de démarrage Tdem dépend du couple moteur instantané fourni par la machine électrique 3 pendant le démarrage, et ce couple moteur dépend lui-même du pilotage de la machine 3 à partir des signaux de synchronisation Si1 ,Si2,Si3 produits par les capteurs de position 13 du rotor 5.
  • La Figure 4 montre les signaux de synchronisation Si1,Si2,Si3 issus des capteurs 13 d'une machine triphasée 3 représentée schématiquement sur la Figure 1 .
  • Ces signaux Si1 ,Si2,Si3 sont des signaux binaires de rapport cyclique 0,5 et qui présentent entre eux un même déphasage nominal Φ, ici égal à 120°, la machine ayant trois phases.
  • De manière connue en soit, le pilotage de la machine électrique 3 nécessite la reconstruction de signaux de commande Sw1,Sw2,Sw3 du circuit hacheur 11 commutant les courants de phases ayant entre eux, en régime permanent, le même déphasage nominal Φ, mais qui présentent un angle de déphasage ϕ par rapport aux signaux entrants Si1,Si2,Si3 variable en fonction de la vitesse de rotation N.
  • Selon le procédé de l'invention, le temps de démarrage du moteur thermique 2 est rendu constant, quelle que soit la tension Vbat+X du réseau électrique de bord comprise entre 18V et 24V, en contrôlant le couple instantané de la machine électrique 3 pendant toute la durée du démarrage.
  • Pour ce faire, l'angle de déphasage ϕ est une fonction à la fois de la vitesse de rotation N de la machine électrique et de la tension du réseau électrique de bord Vbat+X.
  • La Figure 5 montre quatre exemples de courbes de variation de l'angle de déphasage ϕ en fonction de la vitesse N paramétrées par quatre valeurs de la tension du réseau électrique Vbat+X (18V, 20V, 22V et 24V), le temps de pré-fluxage Tpref étant fixé à la valeur maximale Tpref-max d'environ 150ms.
  • La stratégie de maintien d'un temps de démarrage Tdem constant, quelle que soit la tension du réseau électrique de bord Vbat+X, consiste à optimiser les paramètres de pilotage de la machine électrique 3 pour la tension du réseau électrique de bord Vbat+X la plus basse V1, et à dégrader les performances de la machine 3 pour les tensions du réseau Vbat+X plus élevées.
  • Pour la tension de réseau la plus basse V1, le temps de pré-fluxage Tpref est donc fixé au maximum Tpref-max permis par la saturation magnétique de l'inducteur 8, et l'angle de déphasage ϕ est maintenu à une valeur maximum ϕmax de façon à procurer un couple optimum pendant le démarrage pour chaque vitesse de rotation N.
  • Quand la tension du réseau électrique de bord Vbat+X augmente jusqu'à sa valeur la plus élevée V2, les performances de la machine électrique 3 sont dégradées, si le temps de pré-fluxage Tpref demeure constant, en diminuant l'angle de déphasage ϕ par rapport à l'angle de déphasage maximum ϕmax pour chaque valeur courante Ni de la vitesse de rotation N, comme le montre bien la Figure 5 .
  • Pour les tensions du réseau électrique de bord élevées, les performances de la machine électrique 3 sont également dégradées en diminuant le temps de pré-fluxage Tpref quand la tension du réseau électrique de bord Vbat+X augmente.
  • La Figure 3 , montre que si l'on choisi un seuil de référence Tdem-ref comme le temps de démarrage Tdem à maintenir constant, il suffit d'utiliser une interpolation linéaire à deux dimensions pour calculer le temps de pré-fluxage Tpref correspondant à chaque valeur de la tension du réseau électrique de bord Vbat+X comprise dans la plage de tensions nominale V1 à V2 à profil d'angle de déphasage ϕ contant.
  • La loi de variation de l'angle de déphasage ϕ en fonction de la vitesse de rotation N et de la tension du réseau Vbat+X et, complémentairement, la loi de variation du temps de pré-fluxage Tpref en fonction de la tension du réseau Vbat+X sont tabulées dans une ou des mémoires du dispositif de commande 12 de l'alterno-démarreur 1, qui détermine le profil d'angle de pilotage de la machine électrique 3, et le temps de pré-fluxage Tpref approprié, en fonction de la tension d'alimentation Vbat+X qui lui est appliquée.
  • Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas au seul mode d'exécution préférentiel décrit ci-dessus.
  • Les mesures et résultats d'essais sont donnés à titre d'exemple seulement pour un alterno-démarreur de type 144/5 (diamètre du stator: 144 mm ; nombre de spires : 5) et une ultra-capacité EDLC de 1500F/ 25V.
  • Les profils d'angle montrés sur la Figure 5 sont ceux qui conviennent à ce modèle quand le temps de pré-fluxage Tpref est constant et fixé à environ 150ms.
  • Dans ces conditions, la machine électrique 3 atteint 2000 T/mn environ en 450ms, c'est-à-dire que le moteur thermique 2, qui y est accouplé par une transmission de rapport 2,5 environ, atteint dans le même temps une vitesse de rotation de référence d'environ 800 T/mn, quelle que soit la tension du réseau électrique de bord Vbat+X comprise dans la plage V1 ,V2 de 18V à 24V,
  • La description ci-dessus s'appliquerait à d'autres modèles d'alterno-démarreurs 1, ou d'autres types de stockeurs d'énergie, par exemple une batterie Ni-MH en remplacement de l'ultra-capacité 14, en retenant simplement des valeurs numériques de paramètres différentes de celles indiquées.
  • L'invention embrasse donc au contraire toutes les variantes possibles de réalisation qui resteraient dans le cadre défini par les revendications ci-après.

Claims (13)

  1. Procédé de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule, ledit moteur (2) étant accouplé mécaniquement à une machine électrique tournante polyphasée à inducteur (3) comportant des enroulements de phases (10) et des capteurs de la position (13) d'un rotor (5) en nombre égal au nombre desdites phases, reliée à un réseau électrique de bord, et ledit procédé étant de type de ceux consistant à réaliser un pré-fluxage en établissant un courant d'excitation dans ledit inducteur (8) pendant un temps de pré-fluxage (Tpref) prédéterminé, avant un établissement de courants de phases commandés par des signaux de commande (Sw1 ,Sw2,Sw3) déphasés d'un angle de déphasage (ϕ) variable en fonction d'une vitesse de rotation (N) de ladite machine (2) par rapport à des signaux de synchronisation (Si1,Si2,Si3) produits par lesdits capteurs (13),
    caractérisé en ce que ledit angle de déphasage (ϕ) est de plus, pendant ledit temps de démarrage (Tdem), une fonction d'une tension (Vbat+X) dudit réseau électrique de bord, comprise entre une première tension (V1) et une seconde tension (V2) supérieure à la première tension (V1).
  2. Procédé de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit temps de démarrage (Tdem) est indépendant de ladite tension (Vbat+X).
  3. Procédé de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit angle de déphasage (ϕ) pour une valeur courante (Ni) de ladite vitesse de rotation (N) est diminué quand ladite tension (Vbat+X) augmente entre ladite première tension (V1) et ladite deuxième tension (V2).
  4. Procédé de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes caractérisé en ce que, pour chaque valeur courante (Ni) de ladite vitesse de rotation (N), ledit angle de déphasage (ϕ) est constamment inférieur ou égal à un angle de déphasage maximum (ϕmax) au dessous duquel ledit temps de démarrage (Tdem) est supérieur à un seuil de référence (Tdem-ref) quand ladite tension (Vbat+X) est égale à ladite première tension (V1).
  5. Procédé de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, précédentes caractérisé en ce que ledit temps de pré-fluxage (Tpref) prédéterminé est une fonction de ladite tension dudit réseau électrique de bord (Vbat+X).
  6. Procédé de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit temps de pré-fluxage (Tpref) prédéterminé est diminué quand ladite tension (Vbat+X) augmente entre ladite première tension (V1) et ladite seconde tension (V2).
  7. Dispositif de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 précédentes, ledit moteur (2) étant accouplé mécaniquement à une machine électrique tournante polyphasée à inducteur (3) comportant des enroulements de phases (10) et des capteurs (13) de la position d'un rotor (5) en nombre égal au nombre desdites phases, ladite machine (3) étant alimentée par des circuits de puissances (9,11) reliés au moins à un réseau électrique de bord et contrôlés par un circuit de commande (12), ledit circuit de commande (12) comprenant des premiers moyens de commande de courants de phases par des signaux de commande (Sw1,Sw2,Sw3) déphasés d'un angle de déphasage (ϕ) variable en fonction d'une vitesse de rotation (N) de ladite machine (3) par rapport à des signaux de synchronisation (Si1,Si2,Si3) produits par lesdits capteurs (13), et comprenant en outre des seconds moyens de commande d'un pré-fluxage, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens de détermination dudit angle de déphasage (ϕ) pendant ledit temps de démarrage (Tdem) en fonction d'une tension dudit réseau électrique de bord (Vbat+X).
  8. Dispositif de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de détermination sont inclus dans lesdits premiers moyens de commande, et comprennent une mémoire contenant une tabulation dudit angle de déphasage (ϕ) en fonction de ladite vitesse de rotation (N) et de ladite tension (Vbat+X).
  9. Dispositif de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des seconds moyens de détermination d'un temps de pré-fluxage (Tpref) prédéterminé en fonction d'une tension dudit réseau électrique de bord (Vbat +X).
  10. Dispositif de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens de détermination sont inclus dans lesdits seconds moyens de commande, et comprennent une mémoire contenant une tabulation dudit temps de pré-fluxage (Tpref) prédéterminé en fonction de ladite tension (Vbat+X) pour un seuil de référence dudit temps de démarrage (Tdem-ref).
  11. Dispositif de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que ledit réseau électrique de bord est connecté aux bornes d'au moins une ultra-capacité (14), ou similaire.
  12. Dispositif de contrôle du temps de démarrage (Tdem) d'un moteur thermique (2) d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 7 à 8 précédentes, caractérisé en ce que ledit temps de démarrage (Tdem) est constamment d'environ 450ms quand ladite tension (Vbat+X) varie entre 18 V (V1) et 24V (V2).
  13. Système micro-hybride, caractérisé en ce qu'il comprend le dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications 7 à 12 précédentes.
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