FR3136728A1 - Procédé de pilotage en roue libre d'un alterno-démarreur - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de pilotage d'un alterno-démarreur (15) accouplé avec un moteur thermique (11) d'un véhicule automobile par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission de mouvement muni d'une courroie coopérant d'une part avec une poulie fixée sur le vilebrequin et une poulie fixée sur un arbre de l'alterno-démarreur (15), ledit procédé comportant une étape d'activation d'un mode neutre correspondant à un fonctionnement en roue libre de l'alterno-démarreur (15) lorsque les conditions d’activation listées ci-dessous sont remplies : - le moteur thermique (11) est en fonctionnement, et - une stratégie d’optimisation énergétique entre le moteur thermique (11) et l’alterno-démarreur (15) est inactive, et - l'une des deux conditions ci-dessous est remplie : - l'alterno-démarreur (15) est en surchauffe, ou - une consigne de couple de l'alterno-démarreur (15) est faible voire nulle. Figure 1

Description

PROCÉDÉ DE PILOTAGE EN ROUE LIBRE D'UN ALTERNO-DÉMARREUR
La présente invention porte sur un procédé de pilotage en roue libre d'un alterno-démarreur. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec un véhicule automobile muni d'un moteur thermique.
De façon connue en soi, le moteur thermique d'un véhicule automobile est associé à une machine électrique tournante réversible dite "alterno-démarreur". L'alterno-démarreur appelé également BSG (pour "Belt Starter Generator" en anglais) pourra être accouplé avec le moteur thermique en façade accessoires par l’intermédiaire d'un dispositif de transmission de mouvement à courroie coopérant d'une part avec une poulie fixée sur le vilebrequin et une poulie fixée sur un arbre de l'alterno-démarreur.
L'alterno-démarreur est une machine électrique tournante réversible apte à fonctionner dans un mode moteur pour assurer le redémarrage du moteur thermique dans le cadre d'une stratégie d'arrêt et de redémarrage du moteur thermique en fonction des conditions de circulation (système dit "stop and start" en anglais). L'alterno-démarreur est également apte à fonctionner dans un mode générateur pour recharger une batterie du véhicule notamment dans le cadre d'une phase de freinage récupératif au cours de laquelle l'alterno-démarreur transforme une partie de l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique.
Lorsque l'alterno-démarreur est commandé à faible couple voire à couple nul, ce dernier doit produire un certain couple pour annuler ses propres pertes par frottement. Cela consomme donc de l’énergie électrique.
En effet, le bilan mécanique de l'alterno-démarreur est le suivant :
C_BSGréel=C_BSGcons-C_BSGpertes,
soit C_BSGcons= C_BSGréel+C_BSGpertes,
- C_BSGréel étant le couple réel de l'alterno-démarreur,
- C_BSGcons étant le couple de consigne de l'alterno-démarreur,
- C_BSGpertes étant le couple de pertes de l'alterno-démarreur.
Pour obtenir un couple réel C_BSGréel de 0Nm avec un couple de pertes de l'alterno-démarreur valant par exemple 10Nm, le couple de consigne vaut donc C_BSGcons=0+10=10Nm.
Cette consigne de couple de l'alterno-démarreur non nulle participe aux émissions de dioxyde de carbone que l'on souhaite limiter au maximum.
L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de pilotage d'un alterno-démarreur accouplé avec un moteur thermique d'un véhicule automobile par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission de mouvement muni d'une courroie coopérant d'une part avec une poulie fixée sur le vilebrequin et une poulie fixée sur un arbre de l'alterno-démarreur, ledit procédé comportant une étape d'activation d'un mode neutre correspondant à un fonctionnement en roue libre de l'alterno-démarreur lorsque les conditions d’activation listées ci-dessous sont remplies :
- le moteur thermique est en fonctionnement, et
- une stratégie d’optimisation énergétique entre le moteur thermique et l’alterno-démarreur est inactive, et
- l'une des deux conditions ci-dessous est remplie :
- l'alterno-démarreur est en surchauffe, ou
- une consigne de couple de l'alterno-démarreur est faible voire nulle.
L'invention permet ainsi, grâce à l'activation du mode neutre de l'alterno-démarreur dans certaines situations de vie du véhicule automobile, de réduire la consommation en carburant ainsi que les émissions de dioxyde de carbone du véhicule automobile. L’invention présente un caractère économique, dans la mesure où elle pourra être implémentée de façon logicielle sans avoir à modifier la structure de la chaîne de traction du véhicule automobile.
Selon une mise en œuvre de l’invention, une fois le moteur thermique démarré, le mode neutre est activé après une période de temporisation.
Selon une mise en œuvre de l’invention, ledit procédé comporte une étape de désactivation du mode neutre lorsqu'est remplie au moins une condition parmi : des conditions relatives à une aide à la conduite, des conditions relatives à un fonctionnement du moteur thermique, des conditions relatives à une structure de couple, et des conditions relatives à un fonctionnement du véhicule automobile.
Selon une mise en œuvre de l’invention, les conditions relatives à une aide à la conduite sont les suivantes :
- un bridage d'une vitesse du véhicule est activé,
- une régulation de vitesse du véhicule automobile est activée,
- une limitation de vitesse du véhicule automobile est activée, ou
- une stratégie de régulation de vitesse intelligent est activée.
Selon une mise en œuvre de l’invention, les conditions relatives à un fonctionnement du moteur thermique sont les suivantes :
- un régime du moteur thermique est proche d'un régime cible de ralenti ou le régime du moteur thermique est supérieur à un seuil,
- une stratégie d’optimisation énergétique est activée, ou
- un ou plusieurs cylindres du moteur thermique ont leur injection coupée.
Selon une mise en œuvre de l’invention, les conditions relatives à une structure de couple sont les suivantes :
- un filtre d'agrément préventif est actif,
- un dispositif de contrôle électronique de trajectoire est actif,
- un régulateur de ralenti est actif, ou
- une stratégie d’anti-oscillation d’un groupe motopropulseur est active.
Selon une mise en œuvre de l’invention, les conditions relatives à un fonctionnement du véhicule automobile sont les suivantes :
- une vitesse du véhicule automobile est faible, ou
- une chaîne de traction du véhicule automobile est détectée comme étant ouverte.
Selon une mise en œuvre de l’invention, la désactivation du mode neutre est prioritaire par rapport à l’activation du mode neutre.
Selon une mise en œuvre de l’invention, ledit procédé comporte une étape d’application d’un filtre anti-rebonds pour éviter une instabilité d’une consigne d’activation ou de désactivation du mode neutre de l’alterno-démarreur.
L’invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé tel que précédemment défini.
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.
La est une représentation schématique d’une chaîne de traction mettant en œuvre le procédé de pilotage en roue libre d’un alterno-démarreur selon l’invention ;
La est une représentation graphique de conditions d’activation du mode neutre de l’alterno-démarreur de la ;
La est une représentation graphique de conditions de désactivation du mode neutre de l’alterno-démarreur de la .
La montre une chaîne de traction 10 de véhicule automobile comportant un moteur thermique 11 et un embrayage 12 connecté d’une part au moteur thermique 11 et d’autre part à un arbre d’entrée d’une boîte de vitesses 13. La boîte de vitesses 13 comporte également un arbre de sortie connecté aux roues 14 du véhicule par l’intermédiaire d’un différentiel (non représenté).
Le moteur thermique 11 est associé à une machine électrique tournante 15 réversible dite "alterno-démarreur". L'alterno-démarreur 15 pourra être accouplé avec le moteur thermique 11 en façade accessoires par l’intermédiaire d'un dispositif 16 de transmission de mouvement à courroie coopérant d'une part avec une poulie fixée sur le vilebrequin et une poulie fixée sur un arbre de l'alterno-démarreur 15. Il n'existe aucune possibilité de désaccouplement de l’alterno-démarreur 15 par rapport au vilebrequin du moteur thermique 11.
L'alterno-démarreur 15 est une machine électrique tournante réversible apte à fonctionner dans un mode moteur pour assurer le redémarrage du moteur thermique 11 dans le cadre d'une stratégie d'arrêt et de redémarrage du moteur thermique 11 en fonction des conditions de circulation (système dit "stop and start" en anglais). L'alterno-démarreur 15 est également apte à fonctionner dans un mode générateur pour recharger une batterie du véhicule notamment dans le cadre d'une phase de freinage récupératif au cours de laquelle l'alterno-démarreur 15 transforme une partie de l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique.
Un calculateur 20 comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention de pilotage de l'alterno-démarreur 15.
Le calculateur 20 commande une étape d'activation d'un mode neutre (Bacv) correspondant à un fonctionnement en roue libre de l'alterno-démarreur 15 lorsque les conditions ci-dessous sont remplies :
- le moteur thermique 11 est en fonctionnement, c’est-à-dire que l’état moteur Bet_mth est à 1, et
- une stratégie d’optimisation énergétique BoptiPMI entre le moteur thermique 11 et l’alterno-démarreur 15 est inactive. Lorsqu’elle est active, une telle stratégie vise à répartir de façon optimale une consigne de couple entre le moteur thermique 11 et l’alterno-démarreur 15,
et l'une des deux conditions ci-dessous est remplie :
- l'alterno-démarreur 15 est en surchauffe, c’est-à-dire que la température BTherm devient supérieur à un seuil par exemple de l’ordre de 120% d’une température nominale de fonctionnement, ou
- une consigne de couple Bf_BSG de l'alterno-démarreur 15 est faible voire nulle. Une consigne de couple faible de l’alterno-démarreur 15 est comprise entre une valeur de l’ordre de -3N.m et une valeur de l’ordre de +3N.m. Par « de l’ordre de », on entend une variation de plus ou moins 10% par rapport à la valeur indiquée.
L’équation logique de la stratégie d’activation du mode neutre Bacv est donc la suivante : Bacv = (Bet_mth) ET (BoptiPMI) ET [(BTherm) OU (Bf_BSG)]
Il est à noter que dans le mode neutre, aucun couple moteur n'est appliqué sur l’arbre de l’alterno-démarreur 15 par ledit alterno-démarreur 15.
La illustre une phase d’activation du mode neutre de l’alterno-démarreur 15.
A l’instant t1, le moteur thermique 11 est démarré (Bet_mth=1) alors que la consigne de couple de l’alterno-démarreur Bf_BSG est proche de 0N.m, la stratégie d’optimisation énergétique est inactive (BoptiPMI=0), et l'alterno-démarreur 15 n’est pas en surchauffe (Btherm est inférieur à la valeur seuil). Les conditions sont donc réunies pour faire passer l’alterno-démarreur 15 en mode neutre.
A l’instant t2, le mode neutre est activé après une période de temporisation.
A l’instant t3, l’alterno-démarreur 15 passe en surchauffe (cf. Btherm). Le mode neutre est maintenu.
A l’instant t4, l’alterno démarreur n’est plus en surchauffe mais comme le couple de consigne (Bf_BSG) reste faible, l’alterno-démarreur 15 reste en mode neutre.
A l’instant t5, l’alterno-démarreur 15 voit son couple de consigne Bf_BSG augmenter et passer au-dessus du couple seuil de l’ordre de 3N.m, de sorte que l’alterno-démarreur 15 sort du mode neutre.
Entre les instants t6 et t7, la stratégie d’optimisation énergétique (BptiPMI) est active, ce qui empêche de réactiver le mode neutre de l’alterno-démarreur 15.
Par ailleurs, le calculateur 20 commande une désactivation du mode neutre Bdeac de l’alterno-démarreur 15 lorsqu'est remplie au moins une condition parmi : des conditions relatives à une aide à la conduite, des conditions relatives à un fonctionnement du moteur thermique 11, des conditions relatives à une structure de couple, des conditions relatives à un fonctionnement du véhicule automobile. La désactivation du mode neutre est prioritaire par rapport à l’activation du mode neutre.
Les conditions Badas relatives à une aide à la conduite ou ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) sont les suivantes :
- si un bridage d'une vitesse du véhicule est activé alors on désactive le mode neutre de l'alterno-démarreur 15,
- si une régulation de vitesse du véhicule automobile est activée, alors on désactive le mode neutre de l'alterno-démarreur 15,
- si une limitation de vitesse du véhicule automobile est activée, alors on désactive le mode neutre de l'alterno-démarreur 15,
- si une stratégie de régulation de vitesse intelligent ou ACC (pour Active Cruise Control en anglais) est activée, alors on désactive le mode neutre de l’alterno-démarreur 15.
Les conditions relatives à un fonctionnement du moteur thermique 11 sont les suivantes :
- un régime Beng_spd du moteur thermique 11 est proche d'un régime cible de ralenti comme cela est le cas entre les instants t13 et t14 de la ou le régime du moteur thermique 11 est supérieur à un seuil,
- une stratégie d’optimisation énergétique BoptiPMI est activée, ou
- un ou plusieurs cylindres du moteur thermique 11 ont leur injection coupée Bcut_off. Si l'une des conditions ci-dessus est remplie, alors on désactive le mode neutre de l'alterno-démarreur 15.
Les conditions relatives à une structure de couple sont les suivantes :
- un filtre d'agrément préventif est actif comme cela illustré sur la par la variable Bdrivfil entre les instants t3 et t4 de la ,
- un dispositif de contrôle électronique de trajectoire (ESP pour "Electronic Stability Program" en anglais) est actif comme cela est illustré sur la par la variable Besp entre les instants t11 et t12,
- un régulateur de ralenti est actif comme cela est illustré sur la par la variable Bidle entre les instants t5 et t6, ou
- une stratégie d’anti-oscillation du groupe motopropulseur est active comme cela est illustré sur la par la variable (Baos) entre les instants t1 et t2. Cette stratégie d’anti-oscillation consiste à injecter un couple moteur évitant une oscillation du groupe motopropulseur sur ses cales. Si l'une des conditions ci-dessus est remplie, alors on désactive le mode neutre de l'alterno-démarreur 15.
Les conditions relatives à un fonctionnement du véhicule automobile sont les suivantes :
- une vitesse du véhicule automobile est faible comme cela est illustré sur la par la variable Bveh_spd entre les instants t9 et t10, ou
- la chaîne de traction 10 du véhicule automobile (Bpwt) est détectée comme étant ouverte, c’est-à-dire que l’embrayage 12 est ouvert, comme cela est illustré sur la par la variable Bpwt entre les instants t7 et t8. Si l'une des conditions ci-dessus est remplie, alors on désactive le mode neutre de l'alterno-démarreur 15.
L’équation logique de la stratégie de désactivation Bdeac du mode neutre est donc la suivante :
Bdeac = (Badas) OR (Beng_spd) OR (BoptiPMI) OR (Bcut_off) OR (Bdrivfil) OR (Besp) OR (Bidle) OR (Baos) OR (Bveh_spd) OR (Bpwt)
Une synthèse Bneut entre l’activation et la désactivation du mode neutre peut s’exprimer suivant l’équation logique suivante :
Bneut = Bacv ET (NON(Bdeac))
Avantageusement, un filtre anti-rebonds est appliqué pour éviter une instabilité d’une consigne d’activation ou de désactivation du mode neutre de l’alerno-démarreur.
Lorsque le mode neutre est activé, le bilan mécanique de l’alterno-démarreur 15 devient le suivant :
C_BSGréel=C_BSGcons - C_BSGpertes
Soit C_BSGcons = C_BSGréel+ CBSGpertes
En mode neutre, l’alterno-démarreur 15 fonctionne en roue libre, de sorte que les pertes mécaniques C_BSGpertes sont très faibles et proches de 0Nm.
On obtient donc : C_BSGcons=0+0=0Nm
Ainsi, dans le mode neutre, lorsqu’on demande à l’alterno-démarreur 15 de réaliser un couple nul, il n’y a aucune compensation des pertes de l’alterno-démarreur 15, ce qui procure un gain énergétique.

Claims (10)

  1. Procédé de pilotage d'un alterno-démarreur (15) accouplé avec un moteur thermique (11) d'un véhicule automobile par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission de mouvement muni d'une courroie coopérant d'une part avec une poulie fixée sur le vilebrequin et une poulie fixée sur un arbre de l'alterno-démarreur (15),caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape d'activation d'un mode neutre (Bacv) correspondant à un fonctionnement en roue libre de l'alterno-démarreur (15) lorsque les conditions d’activation listées ci-dessous sont remplies:
    - le moteur thermique (11) est en fonctionnement, et
    - une stratégie d’optimisation énergétique (BoptiPMI) entre le moteur thermique (11) et l’alterno-démarreur (15) est inactive, et
    - l'une des deux conditions ci-dessous est remplie :
    - l'alterno-démarreur (15) est en surchauffe, ou
    - une consigne de couple de l'alterno-démarreur (15) est faible voire nulle.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une fois le moteur thermique (11) démarré, le mode neutre est activé après une période de temporisation.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de désactivation du mode neutre (Bdeac) lorsqu'est remplie au moins une condition parmi : des conditions (Badas) relatives à une aide à la conduite, des conditions relatives à un fonctionnement du moteur thermique (11), des conditions relatives à une structure de couple, et des conditions relatives à un fonctionnement du véhicule automobile.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les conditions (Badas) relatives à une aide à la conduite sont les suivantes :
    - un bridage d'une vitesse du véhicule (BBVV) est activé,
    - une régulation de vitesse du véhicule automobile (BRVV) est activée,
    - une limitation de vitesse du véhicule automobile (BLVV) est activée, ou
    - une stratégie de régulation de vitesse intelligent est activée.
  5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les conditions relatives à un fonctionnement du moteur thermique (11) sont les suivantes :
    - un régime (Beng_spd) du moteur thermique (11) est proche d'un régime cible de ralenti ou le régime du moteur thermique (11) est supérieur à un seuil,
    - une stratégie d’optimisation énergétique (BoptiPMI) est activée, ou
    - un ou plusieurs cylindres du moteur thermique (Bcut_off) ont leur injection coupée.
  6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les conditions relatives à une structure de couple sont les suivantes :
    - un filtre d'agrément préventif (Bdrivfil) est actif,
    - un dispositif de contrôle électronique de trajectoire (Besp) est actif,
    - un régulateur de ralenti (Bidle) est actif, ou
    - une stratégie d’anti-oscillation d’un groupe motopropulseur (Baos) est active.
  7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les conditions relatives à un fonctionnement du véhicule automobile sont les suivantes :
    - une vitesse du véhicule automobile (Bveh_spd) est faible, ou
    - une chaîne de traction (10) du véhicule automobile (Bpwt) est détectée comme étant ouverte.
  8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la désactivation du mode neutre est prioritaire par rapport à l’activation du mode neutre.
  9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comporte une étape d’application d’un filtre anti-rebonds pour éviter une instabilité d’une consigne d’activation ou de désactivation du mode neutre de l’alterno-démarreur (15).
  10. Calculateur (20) comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0658697A1 (fr) * 1993-11-19 1995-06-21 Universite Joseph Fourier Roue libre débrayable
US20040173393A1 (en) * 1998-09-09 2004-09-09 Laszlo Man Power train for use in motor vehicles and the like
DE102015121500A1 (de) * 2014-12-30 2016-06-30 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Hybridantriebsstrang mit mechatronischer Aktorbaugruppe und Verfahren zum Steuern derselben
WO2020119928A1 (fr) * 2018-12-14 2020-06-18 Gkn Automotive Limited Ensemble boîte de vitesses conçu pour une motorisation hybride

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