FR3102810A1 - METHOD OF CONTROL OF A STARTING OF A THERMAL ENGINE IN A HYBRID TRACTION ARCHITECTURE - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de pilotage d'un démarrage d'un moteur thermique (11) appartenant à une chaîne de traction hybride implantée sur un train d'un véhicule automobile muni de roues, ladite chaîne de traction comportant également un moteur électrique de traction (13) et une machine électrique réversible accouplée avec le moteur thermique (11), ledit procédé comportant: - une étape de détermination d'un nombre de points morts hauts avant une première combustion en fonction d'un couple de roue, et - une étape de pilotage du démarrage du moteur thermique (11) de façon à ce que la première combustion du moteur thermique (11) soit commandée après le nombre de points morts hauts précédemment déterminé. Figure 2The invention relates to a method of controlling a start-up of a heat engine (11) belonging to a hybrid drive train installed on a train of a motor vehicle provided with wheels, said drive train also comprising an electric motor. traction (13) and a reversible electric machine coupled with the heat engine (11), said method comprising: - a step of determining a number of top dead centers before a first combustion as a function of a wheel torque, and - a step for controlling the start of the heat engine (11) so that the first combustion of the heat engine (11) is controlled after the number of top dead centers previously determined. Figure 2

Description

PROCEDE DE PILOTAGE D'UN DEMARRAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE DANS UNE ARCHITECTURE DE TRACTION HYBRIDEMETHOD FOR CONTROLLING STARTING A THERMAL ENGINE IN A HYBRID TRACTION ARCHITECTURE

La présente invention porte sur un procédé de pilotage d'un démarrage d'un moteur thermique dans une architecture de traction hybride, notamment pour un véhicule automobile.The present invention relates to a method for controlling a start of a heat engine in a hybrid traction architecture, in particular for a motor vehicle.

De façon connue en soi, une chaîne de traction de véhicule automobile peut comporter un moteur thermique et un moteur électrique de traction implantés sur un train d'un véhicule automobile, notamment un train avant.In a manner known per se, a motor vehicle traction chain can comprise a heat engine and an electric traction motor installed on an axle of a motor vehicle, in particular a front axle.

Le moteur électrique de traction est accouplé au moteur thermique par l'intermédiaire d'un premier embrayage. Le moteur électrique de traction est accouplé avec une boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un deuxième embrayage. L'arbre de sortie de la boîte de vitesses est en prise avec les roues du véhicule.The electric traction motor is coupled to the heat engine via a first clutch. The electric traction motor is coupled with a gearbox via a second clutch. The output shaft of the gearbox is in mesh with the wheels of the vehicle.

Par ailleurs, une machine électrique tournante de type réversible est accouplée au moteur thermique via la façade accessoires intégrant par exemple également un compresseur de climatisation. A cet effet, un dispositif de transmission de mouvement entre le moteur thermique et la machine électrique pourra par exemple comporter une chaîne ou une courroie coopérant avec des poulies portées respectivement par le vilebrequin et l'arbre de la machine.In addition, a reversible-type rotating electrical machine is coupled to the heat engine via the accessories front panel, for example also incorporating an air conditioning compressor. To this end, a device for transmitting movement between the heat engine and the electric machine may for example comprise a chain or a belt cooperating with pulleys carried respectively by the crankshaft and the shaft of the machine.

Cette machine électrique, appelée communément alterno-démarreur, est apte à fonctionner dans un mode générateur pour recharger une batterie du véhicule ainsi que dans un mode moteur pour assurer un démarrage du moteur thermique alors que le véhicule est à l'arrêt ou lors d'une transition d'un mode de roulage électrique vers un mode de roulage thermique. Cette machine électrique pourra également être utilisée pour fournir de l'énergie à la batterie lors d'une phase de freinage récupératif.This electric machine, commonly called an alternator-starter, is capable of operating in a generator mode to recharge a battery of the vehicle as well as in a motor mode to ensure starting of the heat engine while the vehicle is stationary or during a transition from an electric driving mode to a thermal driving mode. This electric machine can also be used to supply energy to the battery during a regenerative braking phase.

Lorsque le moteur électrique assure la traction du véhicule, les cales du groupe motopropulseur sont sous contraintes car du couple est exercé par les roues. Lors du redémarrage du moteur thermique, afin de disposer d'une dynamique longitudinale correcte et d'un agrément de bon niveau rendant imperceptible la transition électrique/thermique, il est nécessaire que le couple délivré par le moteur thermique aux roues arrive environ à 500-650ms maximum après la sollicitation du conducteur.When the electric motor provides traction for the vehicle, the chocks of the powertrain are under stress because torque is exerted by the wheels. When restarting the combustion engine, in order to have correct longitudinal dynamics and a good level of comfort making the electrical/thermal transition imperceptible, the torque delivered by the combustion engine to the wheels must reach approximately 500- 650ms maximum after driver input.

Néanmoins, ce critère ne suffit pas car il faut aussi que le niveau vibratoire soit contenu dans le sens longitudinal du véhicule. Toutefois, le fait de ne pas pouvoir maîtriser l'accélération angulaire du vilebrequin dans les procédés existants ne permet pas d’atteindre un niveau vibratoire acceptable.However, this criterion is not sufficient because the vibration level must also be contained in the longitudinal direction of the vehicle. However, the fact of not being able to control the angular acceleration of the crankshaft in the existing processes does not make it possible to reach an acceptable vibration level.

L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de pilotage d'un démarrage d'un moteur thermique appartenant à une chaîne de traction hybride implantée sur un train d'un véhicule automobile muni de roues, ladite chaîne de traction comportant également un moteur électrique de traction et une machine électrique réversible accouplée avec le moteur thermique, le véhicule automobile étant dans une phase de roulage électrique assurée par le moteur électrique de traction et un démarrage du moteur thermique étant sollicité, ledit procédé comportant:
- une étape de détermination d'un nombre de points morts hauts avant une première combustion en fonction d'un couple de roue, et
- une étape de pilotage du démarrage du moteur thermique de façon à ce que la première combustion du moteur thermique soit commandée après le nombre de points morts hauts précédemment déterminé.
The invention aims to remedy this drawback effectively by proposing a method for controlling the starting of a heat engine belonging to a hybrid traction chain installed on a train of a motor vehicle provided with wheels, said traction chain comprising also an electric traction motor and a reversible electric machine coupled with the heat engine, the motor vehicle being in an electric driving phase ensured by the electric traction motor and starting of the heat engine being requested, said method comprising:
- a step of determining a number of top dead centers before a first combustion as a function of a wheel torque, and
- a step of controlling the start of the heat engine so that the first combustion of the heat engine is controlled after the number of top dead centers previously determined.

L'invention permet ainsi, en déterminant le nombre de points morts hauts avant la première combustion, de contrôler l'accélération angulaire du vilebrequin et donc de réduire le niveau vibratoire dans le sens longitudinal du véhicule au moment du redémarrage du moteur thermique, et ce sans pénaliser la dynamique longitudinale du véhicule. L'invention permet également de réduire considérablement le dimensionnement de la machine électrique réversible (l'alterno-démarreur), en termes de puissance mécanique, car il est possible de retarder la première combustion.The invention thus makes it possible, by determining the number of top dead centers before the first combustion, to control the angular acceleration of the crankshaft and therefore to reduce the vibration level in the longitudinal direction of the vehicle when the heat engine is restarted, and this without penalizing the longitudinal dynamics of the vehicle. The invention also makes it possible to considerably reduce the dimensioning of the reversible electric machine (the alternator-starter), in terms of mechanical power, since it is possible to delay the first combustion.

Selon une mise en œuvre, ledit procédé comporte une étape de détermination d'une puissance à fournir au moteur thermique pour son démarrage en fonction du couple de roue, et
- une étape de pilotage de la machine électrique réversible de façon à ce que ladite machine électrique réversible fournisse au moteur thermique la puissance nécessaire au démarrage.
According to one implementation, said method comprises a step of determining a power to be supplied to the heat engine for its start-up as a function of the wheel torque, and
- A step of controlling the reversible electric machine so that said reversible electric machine supplies the heat engine with the power necessary for starting.

Selon une mise en œuvre, le nombre de points morts hauts et la puissance à fournir au moteur thermique pour son démarrage en fonction du couple de roue sont déterminés en prenant compte également un seuil de démarrage du moteur thermique.According to one implementation, the number of top dead centers and the power to be supplied to the thermal engine for its starting as a function of the wheel torque are determined by also taking into account a starting threshold of the thermal engine.

Selon une mise en œuvre, le nombre de points morts hauts avant une première combustion est déterminé au moyen d’une cartographie.According to one implementation, the number of top dead centers before a first combustion is determined by means of a map.

Selon une mise en œuvre, la puissance à fournir au moteur thermique pour son démarrage est déterminée au moyen d'une cartographie.According to one implementation, the power to be supplied to the thermal engine for its starting is determined by means of a map.

Selon une mise en œuvre, le démarrage du moteur thermique est piloté sur une durée comprise entre 500 et 650 ms.According to one implementation, the starting of the heat engine is controlled over a period of between 500 and 650 ms.

Selon une mise en œuvre, le moteur électrique de traction et la machine électrique réversible sont alimentées par une même batterie.According to one implementation, the electric traction motor and the reversible electric machine are powered by the same battery.

Selon une mise en œuvre, dans le cas où la batterie est entièrement chargée, un seuil de démarrage du moteur thermique est compris entre 7 kW et 9 kW.According to one implementation, in the case where the battery is fully charged, a starting threshold of the heat engine is between 7 kW and 9 kW.

Selon une mise en œuvre, le moteur électrique de traction et la machine électrique réversible ont une tension de fonctionnement de 48 Volts.According to one implementation, the electric traction motor and the reversible electric machine have an operating voltage of 48 volts.

L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de pilotage d'un démarrage d'un moteur thermique tel que précédemment défini.The invention also relates to a computer comprising a memory storing software instructions for the implementation of the method for controlling a start of a heat engine as defined above.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.The invention will be better understood on reading the following description and on examining the accompanying figures. These figures are given only by way of illustration but in no way limit the invention.

La figure 1 est une représentation schématique d'une chaîne de traction pour véhicule automobile mettant en œuvre un procédé de pilotage d'un démarrage d'un moteur thermique selon l'invention; FIG. 1 is a schematic representation of a traction chain for a motor vehicle implementing a method for controlling the starting of a heat engine according to the invention;

La figure 2 est une représentation schématique illustrant une répartition de puissance électrique et mécanique entre les différents composants de la chaîne de traction de la figure 1; Figure 2 is a schematic representation illustrating a distribution of electrical and mechanical power between the various components of the traction chain of Figure 1;

La figure 3 est une représentation schématique illustrant une cinématique d'un groupe motopropulseur; Figure 3 is a schematic representation illustrating a kinematics of a powertrain;

La figure 4 est une représentation graphique illustrant une caractéristique d'une cale de moteur thermique; Figure 4 is a graphical representation illustrating a feature of a heat engine wedge;

La figure 5 est une représentation graphique illustrant une caractéristique de régime et d'accélération d'un vilebrequin de moteur thermique lors d'un démarrage; Figure 5 is a graphical representation illustrating a speed and acceleration characteristic of a heat engine crankshaft during start-up;

La figure 6 est une représentation graphique illustrant une stratégie hybride basée sur un état de charge d'une batterie de traction; Figure 6 is a graphical representation illustrating a hybrid strategy based on a state of charge of a traction battery;

La figure 7 est une représentation graphique illustrant l'évolution de la pseudo-fréquence du vilebrequin lors du premier tour avec combustion en fonction de la vitesse du véhicule automobile; FIG. 7 is a graphic representation illustrating the evolution of the pseudo-frequency of the crankshaft during the first revolution with combustion as a function of the speed of the motor vehicle;

La figure 8 est une représentation graphique illustrant l'évolution de la durée nécessaire à un moteur thermique pour passer de 0 à 2000 tours/min en fonction de la pseudo-fréquence du vilebrequin lors du premier tour avec combustion respectivement pour une courbe à deux points morts hauts et à trois points morts hauts; Figure 8 is a graphical representation illustrating the evolution of the time required for a heat engine to go from 0 to 2000 revolutions / min as a function of the pseudo-frequency of the crankshaft during the first revolution with combustion respectively for a two-point curve top dead and three top dead centers;

La figure 9 est une représentation graphique illustrant une évolution de la puissance mécanique que doit délivrer l'alterno-démarreur pour assurer un démarrage du moteur thermique en fonction de la pseudo-fréquence du vilebrequin lors du premier tour avec combustion; FIG. 9 is a graphic representation illustrating a change in the mechanical power that the alternator-starter must deliver to ensure starting of the heat engine as a function of the pseudo-frequency of the crankshaft during the first revolution with combustion;

La figure 10 est une représentation graphique illustrant la courbe de points morts hauts à sélectionner en fonction d'une puissance de l'alterno-démarreur nécessaire; FIG. 10 is a graphic representation illustrating the curve of top dead centers to be selected as a function of a power of the alternator-starter required;

La figure 11 est une représentation schématique d'un dispositif de contrôle-commande permettant la mise en œuvre du procédé selon l'invention de pilotage d'un démarrage d'un moteur thermique; FIG. 11 is a schematic representation of a control-command device enabling the implementation of the method according to the invention for controlling the start-up of a heat engine;

La figure 12 est un diagramme des étapes du procédé selon l'invention de pilotage d'un démarrage d'un moteur thermique. FIG. 12 is a diagram of the steps of the method according to the invention for controlling the starting of a heat engine.

La figure 1 montre une chaîne de traction 10 pour véhicule automobile comportant un moteur thermique 11 associé à un système de volant d'inertie 12 et un moteur électrique de traction 13 implantés sur un train d'un véhicule automobile, notamment un train avant. Le moteur thermique 11 est par exemple un moteur thermique à trois cylindres. En variante, le moteur thermique 11 pourra bien entendu comporter un nombre différent de cylindres.FIG. 1 shows a traction chain 10 for a motor vehicle comprising a heat engine 11 associated with a flywheel system 12 and an electric traction motor 13 installed on an axle of a motor vehicle, in particular a front axle. The heat engine 11 is for example a three-cylinder heat engine. Alternatively, the heat engine 11 may of course include a different number of cylinders.

Le moteur électrique de traction 13 est accouplé au moteur thermique 11 par l'intermédiaire d'un premier embrayage K0. Le moteur électrique de traction 13 est accouplé avec un dispositif de transmission 15 par l'intermédiaire d'un deuxième embrayage K1. Le dispositif de transmission 15 comporte notamment une boîte de vitesses et un différentiel.The electric traction motor 13 is coupled to the heat engine 11 via a first clutch K0. The electric traction motor 13 is coupled with a transmission device 15 via a second clutch K1. The transmission device 15 comprises in particular a gearbox and a differential.

L'arbre de sortie 16 du dispositif de transmission 15 est en prise avec les roues du véhicule 17. Dans un mode de fonctionnement électrique, l'embrayage K0 est ouvert tandis que l'embrayage K1 est fermé. Dans un mode de fonctionnement thermique, les deux embrayages K0 et K1 sont fermés.The output shaft 16 of the transmission device 15 is in mesh with the wheels of the vehicle 17. In an electric mode of operation, the clutch K0 is open while the clutch K1 is closed. In a thermal operating mode, the two clutches K0 and K1 are closed.

Par ailleurs, une machine électrique tournante 19 de type réversible est accouplée au moteur thermique 11 via la façade accessoires intégrant par exemple également un compresseur de climatisation 20. A cet effet, un dispositif de transmission de mouvement 21 entre le moteur thermique 11 et la machine électrique 19 pourra par exemple comporter une chaîne ou une courroie coopérant avec des poulies portées respectivement par le vilebrequin et l'arbre de la machine électrique 19.Furthermore, a rotating electric machine 19 of the reversible type is coupled to the heat engine 11 via the accessories front panel also integrating, for example, an air conditioning compressor 20. For this purpose, a motion transmission device 21 between the heat engine 11 and the machine 19 may for example comprise a chain or a belt cooperating with pulleys carried respectively by the crankshaft and the shaft of the electric machine 19.

Cette machine électrique 19, appelée communément alterno-démarreur, est apte à fonctionner dans un mode générateur pour recharger une batterie du véhicule ainsi que dans un mode moteur pour assurer un démarrage du moteur thermique 11 alors que le véhicule est à l'arrêt ou lors d'une transition d'un mode de roulage électrique vers un mode de roulage thermique. Cette machine électrique 19 pourra également être utilisée pour fournir de l'énergie à la batterie lors d'une phase de freinage récupératif.This electric machine 19, commonly called alternator-starter, is capable of operating in a generator mode to recharge a battery of the vehicle as well as in a motor mode to ensure a start of the heat engine 11 while the vehicle is stationary or during a transition from an electric driving mode to a thermal driving mode. This electric machine 19 can also be used to supply energy to the battery during a regenerative braking phase.

De façon optionnelle, il est possible de prévoir un démarreur 22 pour assurer un démarrage à froid du moteur thermique 11. Autrement dit, le démarreur 22 assure le premier démarrage du moteur thermique 11. A cet effet, le démarreur 22 comporte un pignon d'entraînement engrenant avec une couronne du moteur thermique 11.Optionally, it is possible to provide a starter 22 to ensure a cold start of the heat engine 11. In other words, the starter 22 ensures the first start of the heat engine 11. To this end, the starter 22 comprises a pinion of drive meshing with a crown of the heat engine 11.

La figure 2 illustre un exemple de répartition de puissance électrique (flèche pleine) et de puissance mécanique (flèche en pointillés) entre les différents composants de la chaîne de traction 10. Dans l'exemple représenté, l'alterno-démarreur 19 et le moteur électrique de traction 13 sont alimentés par la même batterie de traction 25. L'alterno-démarreur 19 et le moteur électrique de traction 13 pourront présenter une tension d'alimentation de 48Volts. Un réseau électrique 12Volts, référencé 26, est relié au réseau électrique 48Volts par l'intermédiaire d'un convertisseur continu/continu 27.FIG. 2 illustrates an example of the distribution of electrical power (solid arrow) and mechanical power (dotted arrow) between the various components of the traction chain 10. In the example represented, the alternator-starter 19 and the motor electric traction 13 are powered by the same traction battery 25. The alternator-starter 19 and the electric traction motor 13 may have a supply voltage of 48 volts. A 12 Volt electrical network, referenced 26, is connected to the 48 Volt electrical network via a DC/DC converter 27.

Comme cela est représenté sur la figure 3, le moteur thermique 11 est monté schématiquement sur un pivot 28. Une cale 29 de moteur 11 permet de reprendre les efforts longitudinaux suivant la flèche F1. Il est à noter que plus on applique un effort important sur la cale 29, moins celle-ci ne se comprime. La raideur de la cale 29 augmente donc.As shown in Figure 3, the heat engine 11 is schematically mounted on a pivot 28. A wedge 29 of motor 11 allows to take up the longitudinal forces along the arrow F1. It should be noted that the greater the force applied to the wedge 29, the less it compresses. The stiffness of the wedge 29 therefore increases.

Lors du redémarrage du moteur thermique 11, on considère que l’effort à la roue 17 est constant du fait du roulage électrique. Le groupe motopropulseur soumet dans le sens longitudinal à la caisse l’effort pour avancer plus les efforts alternatifs liés au redémarrage du moteur 11. Les efforts alternatifs sont dus à l’équilibrage dynamique de rotation qui n’est pas parfait sur un moteur thermique 11, notamment pour un moteur à trois cylindres en ligne. Il existe donc des balourds. En effet, la cale 29 du groupe motopropulseur agit comme un ressort amorti et laisse passer des vibrations atténuées plus ou moins en fonction de la fréquence de l'excitation. Pour que les vibrations ne soient pas ressenties par le conducteur, on s'assure que la fréquence d’excitation soit toujours supérieure à la fréquence de roulis du groupe motopropulseur, plus particulièrement toujours au-dessus de la pulsation de coupure "w0" (cf. figure 4 montrant la caractéristique de la cale 29 correspondant au module d'amplification Mod_amp en fonction de la pulsation w). La courbe C1 correspond à un faible amortissement et la courbe C2 correspond à un fort amortissement.When restarting the heat engine 11, it is considered that the force on the wheel 17 is constant due to the electric running. The powertrain submits in the longitudinal direction to the body the force to advance plus the alternating forces linked to the restarting of the engine 11. The alternating forces are due to the dynamic balancing of rotation which is not perfect on a heat engine 11 , in particular for a three-cylinder in-line engine. So there are imbalances. In fact, the wedge 29 of the powertrain acts as a damped spring and lets through more or less attenuated vibrations depending on the frequency of the excitation. So that the vibrations are not felt by the driver, it is ensured that the excitation frequency is always higher than the roll frequency of the powertrain, more particularly always above the cut-off pulse "w0" (cf. 4 showing the characteristic of the wedge 29 corresponding to the Mod_amp amplification module as a function of the pulse w). Curve C1 corresponds to low damping and curve C2 corresponds to high damping.

La figure 5 montre la caractéristique de régime W_vil du vilebrequin du moteur thermique 11 en fonction du temps lors d'un démarrage ainsi que l'accélération A_vil correspondante du vilebrequin.FIG. 5 shows the speed characteristic W_vil of the crankshaft of the internal combustion engine 11 as a function of time during start-up as well as the corresponding acceleration A_vil of the crankshaft.

Connaissant l’effort à la roue 17 lors du roulage électrique ainsi que la raideur de la cale 29 du moteur thermique 11, et en appliquant un coefficient 1.5 (afin d’avoir un système au moins partiellement en opposition de phase – un coefficient 2 permet une totale opposition de phase), alors on peut déduire l’accélération angulaire minimale lors du redémarrage du moteur thermique 11 et à la première combustion. La fréquence f0 correspond à une pseudo-fréquence de rotation du vilebrequin lors du premier tour avec combustion.Knowing the force at the wheel 17 during electric driving as well as the stiffness of the wedge 29 of the thermal engine 11, and by applying a coefficient of 1.5 (in order to have a system at least partially in phase opposition – a coefficient of 2 allows a total phase opposition), then one can deduce the minimum angular acceleration during the restart of the heat engine 11 and at the first combustion. The frequency f0 corresponds to a pseudo-frequency of rotation of the crankshaft during the first revolution with combustion.

Comme on peut le voir sur la figure 6, la stratégie hybride est basée sur l’état de charge E_char de la batterie de traction 25. Le moteur thermique 11 est constamment en fonctionnement sur la plage de charge P1 comprise entre 0 W.h et 60 W.h correspondant à une plage de sécurité.As can be seen in FIG. 6, the hybrid strategy is based on the state of charge E_char of the traction battery 25. The heat engine 11 is constantly in operation over the load range P1 comprised between 0 W.h and 60 W.h corresponding to a safe range.

Le moteur thermique 11 peut être momentanément coupé en fonction des conditions de circulation dans un fonctionnement de type STT pour "Stop and Start" en anglais sur la plage de charge P2 comprise entre 60 et 180 W.h.The thermal engine 11 can be momentarily cut off depending on the traffic conditions in an operation of the STT type for "Stop and Start" in English on the load range P2 comprised between 60 and 180 W.h.

Le véhicule pourra fonctionner en mode électrique pur sur la plage de charge P3 comprise entre 180 et 432 W.h.The vehicle will be able to operate in pure electric mode on the P3 load range of between 180 and 432 W.h.

Dans le cas où la batterie 25 est entièrement chargée, il est possible d’avoir un seuil de démarrage S_mth du moteur thermique 11 de l’ordre de 7-9 kW.In the case where the battery 25 is fully charged, it is possible to have a starting threshold S_mth of the heat engine 11 of the order of 7-9 kW.

En prenant en considération les raideurs de la cale 29 du groupe motopropulseur et le seuil de démarrage S_mth du moteur thermique 11, alors il est possible de calculer un niveau minimal de la fréquence "f0" à atteindre en fonction du couple à la roue 17 qui lui-même dépend de la vitesse du véhicule V (cf. figure 7).By taking into consideration the stiffnesses of the wedge 29 of the powertrain and the starting threshold S_mth of the heat engine 11, then it is possible to calculate a minimum level of the frequency "f0" to be reached as a function of the torque at the wheel 17 which itself depends on the speed of the vehicle V (cf. figure 7).

Il est possible en connaissant la fréquence f0 de pouvoir choisir le nombre de points morts hauts (PMH) avant la première combustion du moteur thermique 11, ainsi que la puissance mécanique que devra délivrer l'alterno-démarreur 19 pour le démarrage du moteur thermique 11.It is possible by knowing the frequency f0 to be able to choose the number of top dead centers (TDC) before the first combustion of the heat engine 11, as well as the mechanical power that the alternator-starter 19 will have to deliver for starting the heat engine 11 .

La figure 8 montre l'évolution de la durée d (en ms) nécessaire à un moteur thermique 11 pour passer de 0 à 2000 tours/min en fonction de la fréquence f0. La courbe C3 a été obtenue pour deux points morts hauts avant la première combustion. La courbe C4 a été obtenue pour trois points morts hauts avant la première combustion. La bande B correspond à une durée de démarrage acceptable en termes d'agrément comprise entre 500 et 650ms.FIG. 8 shows the evolution of the duration d (in ms) necessary for a heat engine 11 to go from 0 to 2000 revolutions/min as a function of the frequency f0. Curve C3 was obtained for two top dead points before the first combustion. Curve C4 was obtained for three top dead points before the first combustion. Band B corresponds to an acceptable starting time in terms of pleasure of between 500 and 650 ms.

La figure 9 montre l'évolution de la puissance mécanique P_mec que doit délivrer l'alterno-démarreur 19 pour assurer un démarrage du moteur thermique 11 en fonction de la fréquence f0. La courbe C5 a été obtenue pour deux points morts hauts avant la première combustion. La courbe C6 a été obtenue pour trois points morts hauts avant la première combustion.FIG. 9 shows the evolution of the mechanical power P_mec that the alternator-starter 19 must deliver to ensure starting of the heat engine 11 as a function of the frequency f0. Curve C5 was obtained for two top dead points before the first combustion. Curve C6 was obtained for three top dead points before the first combustion.

Par exemple, comme cela ressort de la figure 10, pour une fréquence cible f0 supérieure à 19 Hz, trois points morts hauts avant la première combustion peuvent être sélectionnés de façon à se trouver dans la bande B. Pour une fréquence cible f0 inférieure à 19 Hz, deux points morts hauts peuvent être sélectionnés avant la première combustion de façon à se trouver dans la bande B. En outre, pour une fréquence f0 cible comprise entre 19 Hz et 23 Hz, la puissance de l'alterno-démarreur 19 vaut en kW Palt = 2/3 * f0_cible - 10,66. Sur la figure 10, la flèche représente le meilleur compromis en termes d'agrément et de puissance consommée par l'alternodémarreur 19.For example, as shown in Figure 10, for a target frequency f0 greater than 19 Hz, three top dead points before the first burn can be selected to be in band B. For a target frequency f0 less than 19 Hz, two top dead points can be selected before the first combustion so as to be in band B. kW Palt = 2/3 * f0_target - 10.66. In Figure 10, the arrow represents the best compromise in terms of convenience and power consumed by the starter alternator 19.

La figure 11 montre un exemple d'un dispositif de contrôle-commande permettant la mise en œuvre du procédé selon l'invention de pilotage du démarrage du moteur thermique 11 alors que le véhicule se trouve dans une phase de roulage électrique assurée par le moteur électrique de traction 13. Ce dispositif de contrôle-commande pourra être intégré dans un calculateur comportant à cet effet une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de pilotage du démarrage du moteur thermique 11.FIG. 11 shows an example of a control-command device enabling the implementation of the method according to the invention for controlling the starting of the heat engine 11 while the vehicle is in an electric driving phase ensured by the electric motor traction 13. This control-command device can be integrated into a computer comprising for this purpose a memory storing software instructions for the implementation of the method for controlling the start of the heat engine 11.

Ce dispositif comporte un module de gestion du train hybride 32 recevant en entrée un niveau de charge SOC de la batterie 25 issue d'un système de contrôle 33 de la batterie de traction 25.This device comprises a hybrid train management module 32 receiving as input an SOC charge level of the battery 25 from a control system 33 of the traction battery 25.

Comme cela est illustré par les figures 11 et 12, suite à une demande de démarrage du moteur thermique 11, un module 34 permet de déterminer, dans une étape 101, un nombre de points morts hauts N_pmh avant une première combustion en fonction d'un couple de roue Cr et du seuil de démarrage S_mth du moteur thermique 11 fournis par le module. A cet effet, le module 34 intègre une cartographie établissant une correspondance entre ces valeurs.As illustrated by FIGS. 11 and 12, following a request to start the heat engine 11, a module 34 makes it possible to determine, in a step 101, a number of top dead centers N_pmh before a first combustion according to a wheel torque Cr and the starting threshold S_mth of the heat engine 11 provided by the module. To this end, the module 34 integrates a map establishing a correspondence between these values.

En effet, le nombre de points morts hauts N_pmh est dépendant du couple à la roue Cr pendant le redémarrage du moteur 11, car plus le couple à la roue Cr au moment du redémarrage est faible, plus la suspension du groupe motopropulseur pourra filtrer les vibrations du moteur thermique 11. De fait, à fort couple à la roue Cr en roulage électrique (typiquement à basse vitesse du véhicule), le démarrage se fera en trois points morts hauts, alors qu’avec un couple à la roue plus faible (typiquement au-delà de 30 km/h), le démarrage se fera en deux points morts hauts. Ainsi, on maîtrise correctement l’accélération angulaire du vilebrequin et le niveau vibratoire dans le véhicule tout en permettant d’avoir une puissance mécanique délivrée par l'alterno-démarreur 19 la plus petite possible.Indeed, the number of top dead centers N_pmh is dependent on the torque at the wheel Cr during the restart of the engine 11, because the lower the torque at the wheel Cr at the time of the restart, the more the suspension of the powertrain will be able to filter the vibrations of the thermal engine 11. In fact, at high wheel torque Cr in electric driving (typically at low vehicle speed), starting will take place at three top dead points, whereas with a lower wheel torque (typically above 30 km/h), starting will take place at two top dead points. Thus, the angular acceleration of the crankshaft and the vibration level in the vehicle are correctly controlled while allowing the mechanical power delivered by the alternator-starter 19 to be as small as possible.

Un module 35 permet de déterminer, dans une étape 102, une puissance à fournir au moteur thermique 11 pour son démarrage en fonction du couple de roues Cr et du seuil de démarrage S_mth du moteur thermique 11 fournis par le module. A cet effet, le module 35 intègre une cartographie établissant une correspondance entre ces valeurs.A module 35 makes it possible to determine, in a step 102, a power to be supplied to the heat engine 11 for its start-up as a function of the wheel torque Cr and of the start-up threshold S_mth of the heat engine 11 supplied by the module. To this end, the module 35 integrates a map establishing a correspondence between these values.

Le module de contrôle 36 de l'alterno-démarreur 19 pilote, dans une étape 103, l'alterno-démarreur 19 de façon à ce que l'alterno-démarreur 19 fournisse au moteur thermique 11 la puissance Palt nécessaire au démarrage.The control module 36 of the alternator-starter 19 controls, in a step 103, the alternator-starter 19 so that the alternator-starter 19 supplies the thermal engine 11 with the power Palt necessary for starting.

Le module de contrôle 37 du moteur thermique 11 pilote, dans une étape 104, le démarrage du moteur thermique 11 de façon à ce que la première combustion du moteur thermique 11 soit commandée après le nombre de points morts hauts précédemment déterminé.The control module 37 of the heat engine 11 controls, in a step 104, the starting of the heat engine 11 so that the first combustion of the heat engine 11 is controlled after the number of top dead centers previously determined.

Claims (10)

Procédé de pilotage d'un démarrage d'un moteur thermique (11) appartenant à une chaîne de traction hybride (10) implantée sur un train d'un véhicule automobile muni de roues (17), ladite chaîne de traction (10) comportant également un moteur électrique de traction (13) et une machine électrique réversible (19) accouplée avec le moteur thermique (11),
caractérisé en ce que, le véhicule automobile étant dans une phase de roulage électrique assurée par le moteur électrique de traction (13) et un démarrage du moteur thermique (11) étant sollicité, ledit procédé comporte :
- une étape (101) de détermination d'un nombre de points morts hauts (N_pmh) avant une première combustion en fonction d'un couple de roue (Cr), et
- une étape (104) de pilotage du démarrage du moteur thermique (11) de façon à ce que la première combustion du moteur thermique (11) soit commandée après le nombre de points morts hauts (N_pmh) précédemment déterminé.
Method for controlling a start of a heat engine (11) belonging to a hybrid traction chain (10) installed on a train of a motor vehicle provided with wheels (17), said traction chain (10) also comprising an electric traction motor (13) and a reversible electric machine (19) coupled with the heat engine (11),
characterized in that, the motor vehicle being in an electric driving phase ensured by the electric traction motor (13) and a starting of the heat engine (11) being requested, said method comprises:
- a step (101) of determining a number of top dead centers (N_pmh) before a first combustion as a function of a wheel torque (Cr), and
- a step (104) for controlling the start of the heat engine (11) so that the first combustion of the heat engine (11) is controlled after the number of top dead centers (N_pmh) previously determined.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (102) de détermination d'une puissance à fournir au moteur thermique (11) pour son démarrage en fonction du couple de roue (Cr), et
- une étape (103) de pilotage de la machine électrique réversible (19) de façon à ce que ladite machine électrique réversible (19) fournisse au moteur thermique (11) la puissance nécessaire (Palt) au démarrage.
Method according to Claim 1, characterized in that it comprises a step (102) of determining a power to be supplied to the heat engine (11) for its starting as a function of the wheel torque (Cr), and
- a step (103) for controlling the reversible electric machine (19) so that said reversible electric machine (19) provides the heat engine (11) with the power required (Palt) at start-up.
Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le nombre de points morts hauts et la puissance à fournir au moteur thermique (11) pour son démarrage en fonction du couple de roue (Cr) sont déterminés en prenant compte également un seuil de démarrage (S_mth) du moteur thermique (11).Method according to Claim 2, characterized in that the number of top dead centers and the power to be supplied to the combustion engine (11) for its starting as a function of the wheel torque (Cr) are determined by also taking into account a starting threshold ( S_mth) of the heat engine (11). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le nombre de points morts hauts (N_pmh) avant une première combustion est déterminé au moyen d’une cartographie (34).Method according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the number of top dead centers (N_pmh) before a first combustion is determined by means of a map (34). Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la puissance à fournir au moteur thermique (11) pour son démarrage est déterminée au moyen d'une cartographie (35).Method according to Claim 2, characterized in that the power to be supplied to the combustion engine (11) for its starting is determined by means of a map (35). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le démarrage du moteur thermique (11) est piloté sur une durée comprise entre 500 et 650 ms.Method according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the starting of the heat engine (11) is controlled over a period of between 500 and 650 ms. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moteur électrique de traction (13) et la machine électrique réversible (19) sont alimentées par une même batterie (25).Method according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the electric traction motor (13) and the reversible electric machine (19) are powered by the same battery (25). Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans le cas où la batterie (25) est entièrement chargée, un seuil de démarrage du moteur thermique (11) est compris entre 7 kW et 9 kW.Method according to claim 7, characterized in that in the case where the battery (25) is fully charged, a starting threshold of the heat engine (11) is between 7 kW and 9 kW. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moteur électrique de traction (13) et la machine électrique réversible (19) ont une tension de fonctionnement de 48 Volts.Method according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that the electric traction motor (13) and the reversible electric machine (19) have an operating voltage of 48 Volts. Calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de pilotage d'un démarrage d'un moteur thermique (11) tel que défini selon l’une quelconque des revendications précédentes.Computer comprising a memory storing software instructions for implementing the method for controlling the start of a heat engine (11) as defined according to any one of the preceding claims.
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