FR2722738A1 - Dispositif de commande pour emploi dans une automobile hybride de serie - Google Patents

Dispositif de commande pour emploi dans une automobile hybride de serie Download PDF

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Abstract

Dans le dispositif de commande l'invention pour une automobile hybride utilisant un moteur électrique (4) et un moteur à combustion interne (3) comme sources d'énergie, l'énergie produite par le moteur électrique d'entraînement (4) est appliquée à un moteur électrique/générateur (2) par l'intermédiaire d'un onduleur (10) de sorte que le moteur/générateur (2) entraîne le moteur à combustion interne (3) afin de lui appliquer une force de freinage. De cette façon, l'énergie produite pendant le freinage à récupération qui ne peut être absorbée par une batterie saturée (1), (par exemple, lorsque le véhicule parcourt une descente) peut être utilisée pour aider à son freinage.

Description

La présente invention concerne un dispositif de commande pour une automobile hybride du type série qui comporte un générateur entraîné par un moteur à combustion interne et une batterie comme sources d'énergie sur véhicule pour faire fonctionner I'auto- mobile en conformité avec l'état opérationnel de la pédale de lgaccélérateur.
On a développé des véhicules électriques comme alternative aux automobiles utilisant des moteurs à combustion interne, lesquels émettent des gaz d'échappement nuisibles. Cependant, dans un véhicule électrique, la capacité de stockage d'énergie de la batterie est faible et la distance parcourue pendant un cycle de charge de celle-ci est courte. Par conséquent, il est nécessaire d'augmenter encore la distance parcourue. Une automobile hybride du type série dans laquelle l'automobile électrique comporte un générateur comme source d'énergie sur véhicule et un moteur à combustion interne pour entraîner le générateur a été décrite comme alternative au véhicule électrique dans la publication des brevets japonais non examinée NO 6264201.
Cependant, bien que les émissions des gaz d'échappement soient réduites dans une automobile hybride du type série par rapport à une automobile comportant seulement un moteur à combustion interne, il est nécessaire de monter la batterie ainsi que le moteur à combustion interne dans le compartiment moteur. Par conséquent, il y a lieu de monter une batterie qui soit plus petite que celle utilisée dans une automobile électrique. En outre, il est nécessaire d'établir l'état de charge de la batterie à une valeur suffisamment élevée pour fournir une capacité assez grande pour entraîner un moteur électrique et faire fonctionner l'automobile pendant les accélérations et sur des routes en pente.
I1 en résulte que, lorsqu'on exécute un freinage à récupération du moteur électrique faisant fonctionner l'automobile, celle-ci parcourant une longue descente, la charge de la batterie par le courant produit par le freinage à récupération est mise en oeuvre, grâce à quoi la batterie atteint facilement un état de charge saturé. Par conséquent, même si le fonctionnement par récupération du moteur électrique est exécuté après que la batterie a atteint son état de charge saturé, celle-ci ne peut être chargée, la valeur du courant est réduite et la force de freinage du moteur est abaissée, d'où il résulte que le freinage nécessaire au véhicule ne peut être assuré.
Comme décrit dans la publication des brevets japonais non examinée NO Sho 62-64201, une résistance peut être prévue et le courant régénéré par le moteur électrique pour la marche être dissipé par la résistance. Cependant, il est impossible pour un compartiment moteur de volume limité d'assurer l'isolation contre la haute tension appliquée à la résistance et en même temps fournir un espace suffisamment grand pour rayonner la chaleur dégagée par la résistance.
En outre, selon la publication des brevets japonais non examinée NO Hei 4-322105, lorsque la capacité d'une batterie est élevée dans un freinage à récupération d'un moteur électrique servant à la marche, cette force est fournie pour freiner le moteur à combustion interne en faisant circuler le courant de récupération dans un générateur par l'emploi d'un onduleur. Cependant, il est nécessaire de fournir un onduleur de moteur pour entraîner un moteur électrique, un onduleur de générateur pour entraîner un générateur et un condensateur de source d'alimentation de poids élevé et de grande configuration pour stabiliser le fonctionnement des onduleurs respectifs, ce qui augmente les dimensions et la complexité du circuit de commande.
La présente invention a pour objet de fournir un dispositif de commande pour une automobile hybride à petite échelle du type série, ayant un générateur entraîné par un moteur à combustion interne et une batterie qui exerce une force de freinage capable de tenir suffisamment compte du parcours de l'automobile dans une longue descente, et dans lequel le circuit de commande du dispositif est simplifié.
Selon un premier aspect de la présente invention, un dispositif de commande pour une automobile hybride du type série comprend un générateur entraîné par un moteur à combustion interne; un onduleur de générateur pour commander ce dernier; une batterie chargée par la sortie du générateur et un onduleur de moteur électrique pour entraîner l'automobile en utilisant l'énergie de la batterie en conformité avec l'état opérationnel de la pédale d'accélérateur, dans lequel un condensateur de source d'alimentation est utilisé simultanément par l'onduleur servant à la marche de l'automobile et l'onduleur du générateur.
Selon un second aspect de la présente invention, l'onduleur du générateur comporte un contrôleur qui commande en rotation le générateur lorsqu'il est utilisé comme moteur pour entraîner le moteur à combustion interne en faisant circuler le courant de l'onduleur du générateur lorsque la capacité de la batterie a la valeur prédéterminée ou supérieure à celle-ci dans la commande par récupération du moteur électrique, d'où il résulte que le moteur à combustion interne est entraîné par le générateur.
Selon un troisième aspect de la présente invention, un dispositif de commande pour une automobile hybride du type série comportant un générateur entraîné par le moteur à combustion interne comprend une batterie chargée par la sortie du générateur; un onduleur de moteur pour entraîner le moteur électrique pour la marche de l'automobile en utilisant l'énergie de la batterie en conformité avec l'état opérationnel de la pédale d'accélérateur et un contrôleur pour entraîner le générateur avec l'onduleur du générateur pour faire tourner le moteur à combustion interne lors du démarrage de ce dernier.
Selon un quatrième aspect de la présente invention, le contrôleur comporte un relais connectant sélectivement le générateur à l'inverseur et à un redresseur.
Selon un cinquième aspect de la présente invention, un dispositif de commande pour une automobile hybride comprenant un générateur entraîné par le moteur à combustion interne a un onduleur de générateur commandant en rotation le générateur comme moteur pour entraîner le moteur à combustion interne; une batterie chargée par la sortie du générateur; un onduleur pour entraîner un moteur électrique pour la marche de l'automobile en utilisant l'énergie de la batterie en conformité avec l'état opérationnel de la pédale d'accélérateur et un contrôleur pour entraîner le générateur lorsque la capacité de la batterie est égale à une quantité prédéterminée ou supérieure à celle-ci dans la commande à récupération du moteur électrique, grâce à quoi le moteur à combustion interne est entraîné par le générateur, où le contrôleur comprend une section de détection d'une commande d'arrêt du moteur à combustion interne et une section de détection du courant circulant dans les enroulements du générateur, et où le dispositif exécute une commande de freinage à récupération du générateur par son onduleur sur la base du courant détecté par le moyen de détection de courant lorsque le moteur à combustion interne est arrêté.
Selon un sixième aspect de la présente invention, un dispositif de commande pour une automobile hybride comporte un générateur entraîné par le moteur à combustion interne; un onduleur pour le générateur et pour commander en rotation le générateur comme moteur électrique pour entraîner le moteur à combustion interne; une batterie chargée par la sortie du générateur; un onduleur d'entraînement pour entraîner le moteur électrique pour la marche de l'automobile en utilisant l'énergie de la batterie en conformité avec l'état opérationnel de la pédale d'accélérateur et un contrôleur pour entraîner le générateur lorsque la capacité de la batterie correspond à une valeur prédéterminée ou plus dans la rotation à récupération du moteur, où le contrôleur comporte une section pour détecter une commande d'arrêt du moteur à combustion interne et une section de détection pour détecter la circulation du courant dans les enroulements du générateur, où le dispositif exécute une commande de freinage par contre-courant du générateur en utilisant son onduleur sur la base du courant détecté par la section de détection de courant lorsque le moteur à combustion interne est arrêté.
Selon le premier aspect de la présente invention, lorsque le générateur est entraîné par le moteur à combustion interne, sa sortie est commandée par son onduleur, grâce à quoi la batterie est chargée et 1énergie de la batterie est fournie au moteur servant à la marche de l'automobile en conformité avec l'état opérationnel de la pédale d'accélérateur.
Le condensateur de la source d'alimentation est utilisé simultanément par l'onduleur d'entraînement pour la marche de l'automobile et par l'onduleur du générateur et l'énergie du générateur est écrêtée par le condensateur de la source d'énergie lorsqu'il est chargé par la batterie et le courant est fourni à l'onduleur d'entraînement via le même condensateur de la source d'énergie.
De cette façon, le condensateur de la source d'énergie de poids élevé et de grandes dimensions peut être omis car il est utilisé simultanément par l'onduleur d'entraînement et l'onduleur du générateur.
En conséquence, le dispositif de commande peut être réduit en matière de dimensions, son poids peut être moins élevé et un dispositif bon marché peut être obtenu.
Selon le second aspect de la présente invention, lorsque le conducteur entame, par exemple, une longue descente dans laquelle la pédale d'accélérateur n'est pas employée, l'entraînement de l'automobile par le moteur électrique est stoppé, et celui-ci est entraîné en rotation par les roues motrices, d'où il résulte que ce moteur exécute un freinage à récupération. A ce moment là, le courant de récupération est produit dans le moteur électrique et charge la batterie. Lorsque la charge de la batterie correspond à une quantité prédéterminée ou supérieure à celle-ci, le courant est appliqué à l'onduleur du générateur pour entraîner le générateur comme moteur électrique. Le moteur à combustion interne devient une charge rotationnelle pour le générateur car il est connecté à ce dernier. Le courant de récupération du moteur électrique est dissipé en le faisant circuler dans le générateur. Par conséquent, une force de freinage considérable peut être produite dans le moteur électrique. Il en résulte que le courant de récupération est dissipé et qu'un freinage à récupération peut être exercé sur les roues même lorsque la batterie est saturée.
De cette façon, lorsque le conducteur entame une longue descente etc, même si la batterie est saturée, le courant régénéré par le moteur électrique peut être déchargé en l'appliquant à l'onduleur pour le générateur. Il en résulte que le freinage à récupération peut être exercé en continu par le moteur électrique et par conséquent, la force de freinage de l'automobile peut être assurée par un dispositif à petite échelle.
Dans ce cas, la capacité de freinage peut être ajustée par les états de commande des onduleurs respectifs et par conséquent, une force de freinage régulière peut être facilement assurée.
Selon le troisième aspect de la présente invention, lors du démarrage du moteur à combustion interne, le courant est appliqué au générateur par l'onduleur d'entraînement pour la marche de l'automobile et le moteur à combustion interne est démarré par sa force d'entraînement rotationnelle. Une capacité en courant élevée est établie dans l'onduleur d'entraînement de façon à faire circuler le courant dans le moteur électrique et un courant suffisamment intense peut être amené à circuler lorsqu couple de démarrage élevé est nécessaire comme dans le cas du démarrage du moteur à combustion interne. Par conséquent, le moteur à combustion interne peut être démarré en l'absence d'un démarreur.
Après le démarrage du moteur à combustion interne, le générateur est actionné par la force de rotation du moteur à combustion interne, d'où il résulte qu'il y a une sortie d'énergie qui charge la batterie.
En outre, lorsque la pédale de l'accélérateur est actionnée, l'onduleur d'entraînement entraîne le moteur électrique pour la marche de l'automobile en conformité avec l'état opérationnel de la pédale d'accélérateur.
Selon le quatrième aspect de la présente invention, lors du démarrage du moteur à combustion interne, l'inverseur d'entraînement est connecté au générateur à la place du circuit redresseur et le circuit redresseur est relié au générateur après le démarrage.
Une capacité en courant élevée est établie dans l'onduleur d'entraînement pour faire circuler le courant dans le moteur et par conséquent, un courant suffisamment intense peut être amené à circuler lorsqu'un couple de démarrage important est nécessaire comme dans le cas du démarrage du moteur à combustion interne.
De cette façon, lors du démarrage du moteur à combustion interne nécessitant un couple élevé, l'onduleur d'entraînement ayant une capacité élevée en courant pour entraîner l'automobile peut être employé en faisant circuler le courant dans le générateur et par conséquent, le moteur à combustion interne peut être démarré sans démarreur. Par conséquent, on peut réaliser un dispositif bon marché et à petite échelle.
Selon le cinquième aspect de la présente invention, lorsque le moteur à combustion interne est arrêté après la marche de l'automobile où la commande d'arrêt du moteur à combustion interne est détectée par la section de détection de la commande d'arrêt, la commande du freinage à récupération est exécutée sur la base du courant détecté par la section de détection de courant afin de détecter le courant circulant dans les enroulements du générateur. En conséquence, une force de freinage est produite par un courant de court-circuit au moyen de sa propre force électromotrice, le moteur à combustion interne fonctionnant grâce à son inertie reçoit la force de freinage du générateur et sa vitesse de rotation est rapidement abaissée.
Selon le sixième aspect de la présente invention, lorsque le moteur à combustion interne est stoppé après la marche de l'automobile où la commande d'arrêt du moteur à combustion interne est détectée par la section de détection de la commande d'arrêt, la commande du freinage à contre-courant du générateur est exécutée sur la base du courant détecté par la section de détection de courant afin de détecter le courant circulant dans les enroulements du générateur. Par conséquent, une force de freinage élevée est produite dans le générateur par le couple inverse résultant de la circulation du courant dans l'onduleur du générateur, le moteur à combustion interne fonctionnant grâce à sa propre inertie reçoit la force de freinage du générateur et sa vitesse de rotation est rapidement abaissée.
De cette façon, le moteur à combustion interne reçoit la force de freinage du générateur et par conséquent, sa vitesse de rotation est rapidement abaissée. En conséquence, d'autres dispositifs de freinage ne sont pas nécessaires pour arrêter la rotation du moteur à combustion interne et les dimensions du dispositif n'augmentent donc pas.
La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints, dans lesquels
La figure 1 est un schéma sous forme de blocs d'un dispositif de commande dans une automobile hybride du type série selon un premier mode de réalisation de la présente invention;
La figure 2 est un organigramme expliquant le fonctionnement du premier mode de réalisation de la présente invention;
La figure 3 est un organigramme expliquant une commande pour entraîner le générateur dans le premier mode de réalisation de la présente invention;
La figure 4 est un schéma sous forme de blocs représentant un système de commande dans une automobile hybride du type série selon un second mode de réalisation de la présente invention;
La figure 5 est un organigramme expliquant le fonctionnement d'une commande de démarrage d'un moteur à combustion interne selon le second mode de réalisation de la présente invention;
La figure 6 est un schéma sous forme de blocs d'un système de commande d'une automobile hybride du type série selon un troisième mode de réalisation de la présente invention;
La figure 7 est un organigramme expliquant le fonctionnement de la commande de démarrage d'un moteur à combustion interne selon le troisième mode de réalisation de la présente invention;
La figure 8 est un schéma sous forme de blocs d'un système de commande d'une automobile hybride du type série selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention;
La figure 9 est un organigramme expliquant le fonctionnement du quatrième mode de réalisation de la présente invention;
Les figures loA et lOB représentent des schémas partiels de circuits pour expliquer le fonctionnement du quatrième mode de réalisation; et
Les figures llA-llF représentent des diagrammes de temps expliquant le fonctionnement du quatrième mode de réalisation de la présente invention.
On donnera tout d'abord une explication du premier mode de réalisation de la présente invention en liaison avec une automobile hybride du type série qu'on représente en figure 1.
Dans une automobile hybride, comme représenté en figure 1, la référence 1 représente une batterie montée comme source d'énergie sur le véhicule et la référence 2 un générateur de courant alternatif triphasé comportant un détecteur de position (non représenté) pour détecter les positions rotationnelles d'un rotor utilisant, par exemple, un élément de trou ou analogue pour employer le générateur également en moteur électrique. La référence 3 représente un moteur à combustion interne pour entraîner le générateur 2.
En outre, la référence 4 désigne un moteur électrique pour la marche de l'automobile, la référence 5 un engrenage de réduction et la référence 6 les roues motrices.
Les enroulements du stator du générateur 2 sont, par exemple, connectés en Y et leurs lignes de sortie sont reliées à un onduleur 10 de générateur.
L'onduleur 10 comprend six diodes D1 et six transistors de commutation T1 montés en correspondance avec les enroulements triphasés respectifs du générateur 2, et l'onduleur 10 est relié à la batterie 1.
Dans l'onduleur 10, les diodes D1 sortent un courant par redressement de la force contreélectromotrice du courant du générateur 2 lorsque ce dernier est entraîné par le moteur à combustion interne 3 et fournit l'énergie de sortie à la batterie 1, et à un onduleur d'entraînement 20 pour la marche de l'automobile qu'on mentionne ultérieurement. En outre, lorsque le moteur à combustion interne 3 est démarré ou lors d'une décélération pour freiner le véhicule, les transistors Tl exécutent une opération de commutation prédéterminée en réponse à un circuit de commande 30 et attaquent le générateur 2 en le faisant fonctionner en moteur électrique.
L'onduleur d'attaque 20 servant à la marche de l'automobile comporte six diodes D2 et six transistors T2 ayant une structure similaire à celle de l'onduleur 10 est installé au côté sortie de l'ondu- leur 10 en parallèle avec lui.
L'onduleur 20 exécute une opération de commutation pour entraîner le moteur électrique 4 destiné à la marche du véhicule et exécute une opération de récupération lors de la décélération du véhicule.
L'onduleur 10 du générateur et l'onduleur d'attaque 20 sont commandés par le circuit de commande 30.
Le circuit de commande 30 exécute une commande de démarrage du moteur à combustion interne 3 par le générateur 2, la commande de la traction en utilisant le moteur électrique 4, la commande du freinage pour la décélération du véhicule, la commande de la charge, etc.
Dans la commande du démarrage du moteur à combustion interne 3, lorsque le véhicule est démarré en faisant fonctionner la clé de contact (non représentée), l'onduleur 10 du générateur est actionné, le courant est fourni par la batterie I au générateur 2 et le générateur 2 est mis en oeuvre comme moteur électrique grâce auquel le moteur à combustion interne 3 est amené à démarrer.
Dans la commande de la traction, le moteur électrique 4 est entraîné par la commande de l'onduleur d'entraînement 20 en conformité avec le degré d'enfoncement de la pédale 7 de l'accélérateur grâce à quoi l'automobile marche à une vitesse arbitraire. Dans ce cas, une opération de commutation est exécutée sur le moteur 4 en conformité avec les signaux d'un détecteur de position (non représenté) détectant les positions rotationnelles d'un rotor grâce auquel la vitesse du moteur 4 est commandée.
Dans le fonctionnement de la commande de vitesse, la charge de la batterie peut tomber au-dessous d'une valeur prédéterminée lorsque le courant absorbé par le moteur 4 augmente sous l'effet de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur 7 ou lors de l'ascension par le véhicule d'une pente raide. Pour compenser cela, un dispositif de commande à étranglement agrandit l'angle d'ouverture du papillon du moteur à combustion interne 3 afin d'accroître la quantité de l'air admis et ainsi augmenter la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 3 pour compenser la déficience de la batterie 1.
En même temps, le courant inducteur du générateur 2 est accru pour augmenter la sortie du générateur 2 et charger la batterie 1. La tension de la batterie et la sortie d'un capteur de courant 9 peuvent être utilisées pour déterminer si la charge de la batterie tombera audessous d'une valeur prédéterminée.
Par ailleurs, lors de la décélération du véhicule par la libération de la pédale 7 de laccéléra- teur, la commande de freinage du moteur 4 est exécutée de sorte qu'une force de freinage est appliquée aux roues motrices 6 autrement que par le fonctionnement d'un frein (non représenté).
Dans la commande de freinage, le moteur électrique 4 est entraîné dans la direction opposée par les roues motrices 6 et à ce moment là, la force de freinage peut être appliquée aux roues 6 en exécutant une commande à récupération avec le moteur électrique 4.
La batterie 1 est à même d'être saturée car le courant produit par la commande à récupération du moteur 4 la charge normalement et le courant dû à la commande à récupération ne peut être complètement absorbé par elle dans les cas où l'automobile parcourt une longue descente, etc. Dans ce cas, l'énergie peut être dissipée en entraînant le générateur 2 avec son onduleur 10 pour faire tourner de force le moteur à combustion interne 3. Par conséquent, la force de freinage peut être continuellement produite tout en évitant la surcharge de la batterie 1 en consommant le courant régénéré dans le moteur 4 en faisant fonctionner le générateur 2 en moteur.
En outre, onduleur 10 du générateur et l'onduleur d'entraînement 20 sont de préférence intégrés dans une seule unité et un condensateur 1A de source d'énergie est utilisé simultanément par l'onduleur 10 et l'onduleur 20 pour stabiliser l'énergie qui leur est fournie. S'agissant de radiateurs de chaleur pour les diodes D1 et D2 et les transistors T1 et T2, le minutage du fonctionnement des diodes et des transistors des onduleurs 10 et 20 respectifs est différent et par conséquent une capacité suffisante de dissipation de la chaleur peut être fournie en partageant un dissipateur, grâce à quoi l'aire totale du dissipateur peut être réduite.
En outre, il n'est pas nécessaire d'augmenter la capacitance électrique ou la capacité de traitement de l'énergie du condensateur 1A à cause de son utilisation conjointe. Etant donné que dans le cas où le générateur 2 connecté au moteur à combustion interne 3 est entraîné en moteur électrique lorsque le moteur 4 de marche de l'automobile produit de l'énergie, la circulation du courant est toujours unidirectionnelle et exclusive dans l'onduleur 20 et dans l'onduleur 10, et par conséquent, l'intensité du courant pouvant être absorbé par le condensateur 1A reste inchangée.
On donnera maintenant une explication des opérations de commande de ce mode de réalisation, comprenant la structure décrite ci-dessus, en liaison avec la figure 2.
Après le démarrage de l'automobile en utilisant la clé de contact (OUI dans l'étape 101), l'onduleur 10 du générateur est commandé par le circuit de commande 30 et le générateur 2 fonctionne en moteur en recevant du courant qui entraîne le moteur à combustion interne 3, d'où il résulte que le moteur à combustion interne 3 est démarré (étape 102). Lorsque la vitesse du moteur à combustion interne 3 atteint une valeur de ralenti prédéterminée, le courant circulant vers l'onduleur 10 cesse, et le fonctionnement correspond à un état de commande de la production d'énergie dans lequel le générateur 2 est entraîné par la rotation du moteur à combustion interne 3 (étape 103), tout en attendant l'enfoncement de la pédale 7 de l'accélérateur.
Lorsque la pédale 7 n'est pas actionnée pendant le fonctionnement du moteur interne 3 (NON dans l'étape 104), la vitesse du véhicule est O km et dans ce cas la commande de production d'énergie de l'étape 103 est exécutée.
Lorsque la pédale 7 est enfoncée (OUI dans l'étape 104), la commande de la traction dans laquelle l'onduleur d'entraînement 20 est commandé en réponse au fonctionnement de la pédale 7 (étape 105), le moteur 4 est entraîné en le faisant traverser par du courant, sa rotation est transférée aux roues motrices 6 via l'engrenage de réduction 5 et l'automobile se déplace à une vitesse arbitraire.
Lorsque le freinage par le moteur électrique 4 n'est pas nécessaire pendant la marche (NON dans l'étape 106), les étapes 103 à 105 sont répétées et l'automobile est en marche ou arrêtée en conformité avec les opérations de la pédale 7 de l'accélérateur et des freins.
Lorsque le conducteur entame une longue descente pendant la marche de l'automobile et qu'un freinage du moteur 3, autre que par les freins, est nécessaire (OUI dans l'étape 106), la commande à récupération du moteur 4 est exécutée par l'onduleur d'entraînement 20 (étape 107), l'angle du papillon du moteur à combustion interne 3 est rétréci, et la quantité de l'air admis est réduite (étape 108), doù la diminution de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 3. En outre, la sortie du générateur 2 est arrêtée par cessation du courant inducteur du générateur 2 (étape 109).
I1 en résulte que le courant récupéré par la commande du moteur 4 circule vers la batterie 1 et à ce moment là sert à déterminer si la batterie 1 est à l'état de charge saturé en se basant sur la valeur d'un capteur de courant 9 et la tension de la batterie 1.
Lorsque la batterie 1 nlest pas saturée (OUI dans l'étape 110), la commande d'entraînement du générateur, comme représenté en figure 3, est exécutée (étape 111).
Comme le montre la figure 3, dans la commande d'entraînement du générateur, l'onduleur 10 est rendu opérationnel (étape 121), il y a calcul de l'énergie produite par la commande à récupération du moteur 4 (étape 122) et établissement de la sortie de l'onduleur 10 à la valeur calculée de l'énergie (étape 123), grâce à quoi l'énergie développée par le freinage à récupération est dissipée par le générateur 2.
Par conséquent, le courant récupéré par le moteur 4 est utilisé par le générateur 2 pour entraîner le moteur à combustion interne 3 et donc, le courant est amené à traverser le moteur 4, ce qui se traduit par une force de freinage exercée sur les roues motrices 10, et une force de freinage suffisamment élevée peut leur être appliquée même lorsque le courant est amené à circuler jusqu'à la batterie 1.
Ensuite, lorsqu'on ferme la clé de contact (NON dans l'étape 112), il y a répétition de l'étape 112 et des étapes ultérieures. Lorsque la clé de contact est ouverte (OUI dans l'étape 112), le moteur à combustion interne 3 est stoppé et l'opération de commande est terminée.
Comme on la indiqué ci-dessus, dans ce mode de réalisation, lorsqu'un freinage correspondant seule ment au freinage du moteur est nécessaire pour la marche du véhicule, il est possible de fournir la force de freinage tout en faisant circuler le courant récupéré dans le moteur 4 jusqu à la batterie 1. En outre, lorsque la batterie 1 est saturée, le courant de récupération provenant du moteur 4 peut être amené à circuler sans charger la batterie 1 en dissipant l'énergie par l'entraînement du générateur 2 avec l'onduleur 10, d'où il résulte que le moteur à combustion interne 3 est entraîné, grâce à quoi la force de freinage du véhicule peut être assurée. En conséquence, une force de freinage suffisante correspondant au freinage du moteur peut toujours être fournie, même lorsque le véhicule se déplace sur une longue pente.
On procèdera maintenant à l'explication d'un second mode de réalisation de la présente invention en liaison avec la figure 4 et la figure 5.
Dans ce second mode de réalisation, un commutateur (ou relais) 50 pour commuter la connexion du générateur 2 à son onduleur 10 et à l
Lorsque le levier est au point mort (OUI dans l'étape 201), l'énergie appliquée à l'onduleur 10 du générateur est coupée (étape 202), l'énergie appliquée à l'onduleur d'entraînement 20 pour la marche de l'automobile est ensuite coupée (étape 203) et, ensuite, le courant traverse le relais 50 (étape 204) et le fonctionnement reste tel quel pendant une durée prédéterminée (NON dans l'étape 205). Lorsque la durée prédéterminée s'est écoulée car le courant a traversé le relais 50 (OUI dans l'étape 205), les bornes du relais 50 commutent s'ils ne l'ont pas déjà fait.
Ensuite, lorsque de l'énergie est appliquée à l'onduleur 20 pour la marche de l'automobile (étape 206) , le générateur 2 est entraîné en moteur par l'onduleur 20 (étape 207), grâce à quoi le moteur à combustion interne 3 est mis en rotation.
Lorsque la vitesse de rotation Ne du moteur à combustion interne 3 atteint la valeur de ralenti ou une valeur plus élevée (OUI dans l'étape 208), le moteur à combustion interne 3 démarre, le fonctionnement coupe l'énergie appliquée à l'onduleur 20 (étape 209), le relais 50 est désexcité (étape 210) et le générateur 2 est de nouveau connecté seulement à l'onduleur lo.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, dans le second mode de réalisation, le courant du générateur 2 a une valeur élevée et par conséquent un couple de démarrage élevé est facilement fourni pour entraîner le moteur à combustion interne 3. Par conséquent, l'onduleur 10 peut présenter une faible capacité en courant, laquelle est suffisante pour entraîner le générateur 2 seulement lors du freinage de l'automobile, et par conséquent, on peut utiliser un petit onduleur par comparaison au premier mode de réalisation expliqué ci-dessus. En conséquence, on peut notablement réduire les dimensions d'une unité comprenant l'onduleur 10 et l'onduleur 20 en n'ajoutant que le relais 50.
Les figures 6 et 7 représentent un troisième mode de réalisation de la présente invention.
Dans ce mode de réalisation, un onduleur de générateur n'est pas installé, un onduleur d'entraînement 20 pour faire circuler du courant dans le moteur 4 et un redresseur 60 pour redresser la tension de sortie du générateur 2 sont montés et un relais 50 est installé pour commuter la connexion du générateur 2 au redresseur 60 et à 1'onduleur 20.
En outre, comme représenté en figure 6, un circuit de commande 30 commande le relais 50 de façon que l'onduleur 20 soit connecté au générateur 2 seulement lors du démarrage du moteur à combustion interne 3 pour exécuter la commande du démarrage du moteur 3.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, le moteur à combustion interne 3 peut être démarré en attaquant le générateur 2 avec l'onduleur 20 après commutation du relais 50 lors du démarrage du moteur 3.
En outre, un couple de démarrage élevé pour entraîner le moteur à combustion interne 3 peut être facilement produit car la sortie de 1'onduleur 20 est élevée.
Ainsi, la réduction des dimensions du dispositif peut être obtenue en lui ajoutant seulement le relais 50 car le moteur à combustion interne 3 peut être démarré sans l'installation d'un démarreur ou d'un onduleur de générateur.
La figure 7 est un organigramme des opérations pour la commande de démarrage du moteur à combustion interne selon le troisième mode de réalisation.
Après la détermination du fait que le levier de vitesses est ou non au point mort (étape 301), l'énergie appliquée à l'onduleur 10 est coupée (étape 302). Le relais est excité (étape 303). Dans l'étape 304, il y a détermination du fait que la durée de la marche au ralenti est ou non achevée et si tel est le cas (OUI dans l'étape 304), l'énergie est appliquée à l'onduleur 20 d'entraînement du générateur (étape 305).
Le générateur est entraîné en moteur par l'onduleur 20 (étape 306) et le moteur à combustion interne 3 est mis en rotation. Lorsque la vitesse de rotation de ce dernier a atteint la valeur de ralenti (étape 307), il y a coupure de l'énergie appliquée à l'onduleur 20 (étape 308) et le relais 50 est désexcité (étape 309).
La figure 8 représente un quatrième mode de réalisation de la présente invention.
En figure 8, la référence 14 désigne un détecteur de position afin de détecter les positions rotationnelles du rotor du générateur 2 et la référence 15 désigne des détecteurs de courant afin de détecter les courants des phases du générateur 2.
Un circuit de commande 30 provoque la circulation dlun courant prédéterminé dans les enroulements prédéterminés du générateur 2 en attaquant successivement les transistors T1 de 1'onduleur 10 en conformité avec des signaux provenant des détecteurs de position 14 comme dans les modes de réalisation exposés ci-dessus.
En outre, dans la commande de l'arrêt du moteur à combustion interne, un courant prédéterminé circule dans des enroulements prédéterminés du générateur 2 en attaquant successivement les transistors T1 en conformité avec des signaux provenant du détecteur de position 14 de sorte qu'une force de freinage est produite dans le moteur à combustion interne 3 par exécution d'une commande de freinage à récupération à accroissement ou une commande de freinage par contre-courant.
On donnera maintenant une explication du fonctionnement de la commande de freinage lors de la commande d'arrêt du moteur à combustion interne 3 selon le quatrième mode de réalisation, en liaison avec la figure 9.
I1 y a d'abord détermination de la façon avec laquelle le conducteur manipule la clé de contact et poursuit le fonctionnement du générateur d'énergie tel quel lorsque la clé est fermée (NON dans l'étape 410). Lorsque la clé de contact est mise sur hors marche (OUI dans étape 410), le circuit de commande 30 arrête de fournir du carburant au moteur ou stoppe son allumage, d'où l'arrêt du moteur à combustion interne 3 (étape 420).
Ensuite, la commande du freinage du moteur à combustion interne 3 est exécutée en utilisant le générateur 2.
Dans la commande du freinage, le courant inducteur circule dans les enroulements du générateur 2 en leur appliquant une tension prédéterminée (étape 430), le circuit 30 pour la commande de l'onduleur 10 est établi dans un mode de commande à récupération à accroissement (étape 440) et l'onduleur 10 démarre (étape 450).
I1 en résulte que le moteur de combustion interne 3 est freiné par le générateur 2 et sa vitesse de rotation diminue rapidement. La vitesse de rotation
Ne du moteur 3 est supérieure à une valeur prédéterminée (correspondant à une vitesse de rotation prédéterminée) na (NON dans l'étape 460), le fonctionnement attend que la vitesse de rotation Ne prenne une valeur prédéterminée (correspondant à une vitesse de rotation prédéterminée) na ou moins.
Lorsque la vitesse de rotation Ne du moteur à combustion interne 3 se trouve à la valeur prédéterminée (vitesse de rotation prédéterminée) na ou moins (OUI dans l'étape 460), il y a détermination du fait que le moteur 3 est arrêté, le courant inducteur est arrêté par coupure de la tension appliquée aux enroulements (étape 470) et l'onduleur 10 est stoppé (étape 480), d'où la fin de la commande de freinage.
On donnera maintenant une explication du fonctionnement de l'onduleur 10 dans la commande de freinage lors des étapes 430 à 450 en liaison avec les figures lOA et lOB.
La commande de freinage est exécutée en rendant passants et non passants les transistors T1 de l'onduleur 10 sur la base de signaux de position du détecteur de position 14 comprenant un capteur de pôle magnétique et sur les valeurs détectées du courant de détecteurs de courant 15, chacun comprenant un capteur de courant. Ici, on donnera un exemple dans lequel la position détectée du rotor du générateur 2 sur la base du signal de position du détecteur de position 14 se trouve à un emplacement dans lequel le courant dû à la force contre-électromotrice circule dans un enroulement à phases U, 2U, et un enroulement à phases W, 2W.
Lorsque le générateur 2 tourne et que le rotor se trouve à la position 120 , le fonctionnement rend passant un transistor Tu afin de court-circuiter les enroulements, comme représenté en figure lOA. Ainsi, la force contre-électromotrice des enroulements respectifs est développée par une diode D(-W) et par conséquent, le générateur 2 est freiné et de l'énergie électromagnétique est accumulée par le circuit fermé.
Lorsque la valeur du courant de courtcircuit détectée par les détecteurs 15 augmente jusqu'à une valeur prédéterminée, le transistor Tu est rendu non passant comme représenté en figure 10B. I1 en résulte que le courant circule jusqu'à la batterie 1 via les diodes D(+U) et D(-W) sous l'effet de la force contreélectromotrice provoquée par le courant de court-circuit avec lequel la batterie est chargée et le fonctionnement se répète successivement.
En outre, lorsque le rotor tourne, les transistors et les enroulements dans lesquels circule le courant de court-circuit sont commutés et l'opération mentionnée ci-dessus est ensuite répétée d'une façon similaire.
La force contre-électromotrice produite dans les enroulements du générateur 2 est proportionnelle à la vitesse de rotation de ce générateur, et par conséquent, lorsque la vitesse de rotation diminue, la force contre-électromotrice n'est pas développée et la commande de freinage est automatiquement stoppée.
Dans ce mode de réalisation, lorsque la vitesse de rotation du générateur 2 diminue, la commande du freinage est automatiquement arrêtée et par conséquent, le générateur 2 ne tourne pas dans le sens inverse, la batterie 1 peut être chargée et donc l'énergie peut être effectivement utilisée.
Comme représenté dans les figures llA-llF, la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 3 est rapidement abaissée et le moteur peut être stoppé dans un bref laps de temps par exécution de la commande de freinage mentionnée ci-dessus.
Bien qu'un détecteur de position soit utilisé dans le mode de réalisation de la figure 8, la détection de la position peut être exécutée en utilisant un circuit de détection de force contre-électromotrice.
Bien que dans le mode de réalisation cidessus le circuit de commande 30 exécute le freinage à récupération en arrêtant le moteur à combustion interne 3, l'onduleur 10 peut être commandé en faisant en sorte que le courant le traverse pour produire un couple rotationnel grâce auquel le générateur 2 a tendance à tourner dans le sens inverse. Dans ce cas, bien qu'il soit nécessaire de commander le générateur 2 pour un arrêt ferme, d'où il résulte que le moteur à combustion interne 3 n'est pas mis en rotation dans le sens inverse, le couple de freinage du moteur 3 n'est pas abaissé car le couple rotationnel de la rotation inverse n'est pas abaissé même lorsque la vitesse de rotation a été abaissée. Par conséquent, le moteur 3 peut être stoppé plus rapidement.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1 - Dispositif de commande pour emploi dans une automobile hybride de série, caractérisé en ce qu il comprend
- un moteur à combustion interne (3);
- un générateur (2) entraîné par le moteur à combustion interne (3);
- une batterie (1) chargée par la sortie du générateur (2);
- un moteur d'entraînement (4) pour propulser l'automobile;
- un onduleur d'entraînement (20) pour appliquer l'énergie de la batterie (1) au moteur électrique d'entraînement (4) en réponse à l'état opérationnel de la pédale (8) de l'accélérateur;
- un onduleur (20) de générateur pour entraîner le générateur (2) avec une énergie provenant d'au moins la batterie (1) ou le moteur électrique d'entraînement (4); et
- un condensateur (1A) de source d'énergie utilisé conjointement avec 1 'onduleur d'entraînement (20) et l'onduleur (10) du générateur.
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de commande (30) pour faire fonctionner le générateur (2) en moteur électrique afin d'entraîner le moteur à combustion interne (3) pendant une opération de freinage à récupération en lui appliquant l'énergie produite par le moteur électrique d'entraînement (4) via l'onduleur (10) du générateur lorsque la valeur de la charge de la batterie (1) est supérieure ou égale à une quantité prédéterminée.
3 - Dispositif de commande pour une automobile hybride de série, caractérisé en ce qu'il comprend
- un moteur à combustion interne (3);
- un générateur (2) entraîné par le moteur à combustion interne (3);
- une batterie (1) chargée par la sortie du générateur (2);
- un moteur électrique d'entraînement (4) pour propulser l'automobile;
- un onduleur d'entraînement (20) pour appliquer l'énergie de la batterie (1) au moteur électrique d'entraînement (4) en réponse à l'état opérationnel de la pédale (8) de l'accélérateur; et
- un moyen de commande (30, 50) pour faire fonctionner 1' onduleur d'entraînement (20) afin d'entraîner le générateur (2) et par conséquent le moteur à combustion interne (1) pendant une opération de démarrage.
4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de commande (30, 50) comprend un moyen de commutation (50) pour connecter sélectivement le générateur (2) à l'onduleur d'entraînement (20) et à un redresseur (60).
5 - Dispositif de commande pour une automobile hybride, caractérisé en ce qu'il comprend
- un moteur à combustion interne (3);
- un générateur (2) entraîné par le moteur à combustion interne (3);
- une batterie (1) chargée par la sortie du générateur (2);
- un onduleur (10) de générateur pour commander en rotation le générateur (2) en tant que moteur électrique pour entraîner le moteur à combustion interne (3);
- un moteur électrique d'entraînement (4) pour propulser l'automobile;
- un onduleur d'entraînement (20) pour appliquer l'énergie de la batterie (1) afin d'entraîner le moteur (4) en réponse à l'état opérationnel de la pédale (8) de l'accélérateur;
- un moyen de commande (30) pour faire fonctionner le générateur (2) en moteur électrique afin d'entraîner le moteur à combustion interne (3) pendant une opération de freinage à récupération par l'onduleur (10) du générateur lorsque la valeur de la charge de la batterie (1) est supérieure ou égale à une quantité prédéterminée;
- un moyen de détection de commande d'arrêt (30, 410), dans le moyen de commande (30), pour détecter une commande d'arrêt du moteur à combustion interne (3); et
- un moyen de détection de courant (30, 410480), dans le moyen de commande (30), pour détecter le courant circulant dans les enroulements du générateur (2) et pour exécuter une commande de freinage à récupération en accroissement du générateur (20) en utilisant l'onduleur (10) du générateur, en réponse au courant détecté lorsque le moteur à combustion interne (3) est commandé pour s'arrêter.
6 - Dispositif de commande pour une automobile hybride, caractérisé en ce qu'il comprend
- un moteur à combustion interne (3);
- un générateur (2) entraîné par le moteur à combustion interne (3);
- une batterie (1) chargée par la sortie du générateur (2);
- un onduleur (10) de générateur pour commander en rotation le générateur (2) en moteur électrique et entraîner le moteur à combustion interne (3);
- un moteur électrique d'entraînement (4) pour propulser l'automobile;
- un inverseur d'entraînement (20) pour appliquer l'énergie de la batterie (1) afin d'entraîner le moteur d'entraînement (4) en réponse à l'état opérationnel de la pédale (8) de l'accélérateur;
- un moyen de commande (30) pour faire fonctionner le générateur (2) en moteur électrique afin d'entraîner le moteur à combustion interne (3) pendant une opération de freinage à récupération par l'onduleur (10) du générateur lorsque la valeur de la charge de la batterie (1) est supérieure ou égale à une quantité prédéterminée;
- un moyen de détection de commande d'arrêt (30, 410), dans le moyen de commande (30), pour détecter une commande d'arrêt du moteur à combustion interne (3); et
- un moyen de détection de courant (30, 420480), dans le moyen de commande (30), pour détecter le courant circulant dans les enroulements du générateur (2) et pour exécuter une commande de freinage par contre-courant du générateur (2) par son onduleur (10) sur la base du courant détecté lorsque le moteur à combustion interne (13) est commandé à l'arrêt.
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