Brevet FR2840654A1 — publié le 20031212

eL 2. PROCEDE ET DISPOSITIF DE DEMARRAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE DANS UN VEHICULE HYBRIDE SERIE La presente invention concerne un procede et un dispositif de demarrage diun moteur thermique d'un vehicule hybride eerie. Un vehicule hybride serie comporte un moteur thermique couple en serie avec une machine electrique. Le moteur thermique et la machine electrique peuvent fournir chacun un couple sur l'arbre du moteur thermique pour ltentralnement des roues du vehicule. La machine electrique est reliee a une batterie. Alimentee par la batterie, la machine electrique se comporte comme un moteur electrique et fournit un couple qui s'ajoute au couple du moteur thermique. La machine electrique peut egalement fournir un couple qui sioppose au couple du moteur thermique. Wile se comporte alors comme un alternateur, charge la batterie et fournit le reseau de bord. La machine electrique assiste le moteur thermique dans ses differentes phases de fonctionnement et permet d'ameliorer le s pre stations du moteur thermique et globalement de diminuer la consommation en carburant du moteur thermique. En particulier, le moteur thermique est generalement demarre au moyen de la machine electrique. Par exemple, la machine electrique peut entralner en rotation l'arbre du moteur thermique jusqu'a un regime determine. A ce moment, un calculateur de controle de l' injection du moteur thermique commande une injection maximale de carburant dans les chambres de combustion du moteur thermique, puis regule ['injection pour que le regime du moteur thermique se stabilise a un regime de ralenti. Au demarrage du moteur thermique, celui-ci presente un couple resistif qui diminue loreque la temperature du moteur thermique augmente. A titre d'exemple, pour un moteur diesel classique, pour des temperatures proches de -25 C, on peut atteindre des couples resistifs de l'ordre de 200 Nm. Pour des temperatures faibles, la batterie alimentant la machine electrique peut ne plus fournir la puissance necessaire pour que la machine electrique produise un couple suffisant pour l'entralnement du moteur thermique. Dans ce cas, le demarrage du moteur thermique peut etre compromis. La presente invention vise a proposer un procede et un dispositif de demarrage du moteur thermique permettant d' assurer le demarrage du moteur thermique aux faibles temperatures. Pour atteindre cet objet, la presente invention prevoit un procede de demarrage d'un moteur thermique d'un vehicule hybride, ledit moteur thermique etant susceptible de fournir un couple moteur a un arbre moteur relic aux roues du vehicule, une machine electrique etant couplee a l'arbre moteur et fournissant un couple d'assistance a l'arbre moteur de meme sens ou oppose au couple moteur, comportant les etapes consistent a comparer une temperature representative de la temperature du moteur thermique a un premier seuil; et entralner le moteur thermique par la machine electrique, si la temperature representative est superieure au premier seuil, ou par un demarreur distinct de la machine electrique, si la temperature representative est inferieure au premier seuil. Selon un mode de realisation de l' invention, le procede comprend en outre les etapes consistent a comparer la temperature representative a un second seuil, inferieur au premier seuil; et alimenter le demarreur par une premiere batterie, si la temperature representative est inferieure au second seuil, ou par l' association de la premiere batterie et d'une seconde batterie, normalement dediee a l'alimentation de la machine electrique, si la temperature representative est comprise entre le second seuil et le premier seuil. Selon un mode de realisation de l' invention, le premier seuil depend du sens de variation de la temperature representative. Selon un mode de realisation de l' invention, le second seuil depend du sens de variation de la temperature representative. Selon un mode de realisation de l' invention, la temperature representative est la temperature d'un liquide de refroidissement du moteur thermique. La presente invention prevoit egalement un vehicule hybride comprenant un moteur thermique susceptible de fournir un couple moteur a un arbre moteur relic aux roues du vehicule, et une machine electrique couplee a l'arbre moteur et fournissant un couple d' assistance audit arbre moteur de m8me sens ou oppose au couple moteur, comportant un demarreur pouvant etre couple temporairement a l'arbre moteur, un moyen de determination d'une temperature representative de la temperature du moteur thermique, et un moyen de selection adapte a selectionner, pour entralner l'arbre moteur lors du demarrage du moteur thermique, la machine electrique si la temperature representative est superieure a un premier seuil, ou le demarreur si la temperature representative est inferieure au premier seuil. Selon un mode de realisation de l' invention, le demarreur est alimente par une premiere batterie diune premiere tension nominale, la machine electrique etant alimentee par une seconde batterie d'une seconde tension nominale superieure a la premiere tension nominale, la seconde batterie etant reliee au demarreur par l'intermediaire d'un convertisseur de tension, et le moyen de selection active le convertisseur de tension de facon que la seconde batterie alimente le demarreur avec la premiere batterie si la temperature representative est inferieure au premier seuil et superieure a un second seuil inferieur au premier seuil, et desactive le convertisseur de tension si la temperature representative est inferieure au second seuil. Selon un mode de realisation de l' invention, un moyen de detection est adapte a transmettre au moyen de selection un signal indiquant si le demarreur est operationnel, le moyen de selection selectionnant systematiquement la machine electrique pour entralner l'arbre moteur lors du demarrage du moteur thermique si le signal emis par le moyen de detection indique que le demarreur n'est pas operationnel. Selon un mode de realisation de l' invention, le moteur thermique est refroidi par la circulation d'un liquide de refroidissement, la temperature representative etant la temperature du liquide de refroidissement Cet objet, ces caracteristiques et avantages, ainsi que d'autres de la presente invention seront exposes en detail dans la description suivante de modes de realisation particuliers faite a titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 represente, de facon schematique, un exemple d' architecture d'un vehicule hybride serie; et la figure 2 represente un exemple de realisation, sous forme d'organigramme, du procede selon l' invention de demarrage de moteur thermique. Comme cela est represente sur la figure 1, le vehicule hybride 10 comprend un moteur thermique 11 associe a un volant moteur 12. Un systeme de refroidissement, non represente, assure le refroidissement du moteur thermique 11 par la circulation d'un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau. Une machine electrique 13 est couplee sur l'arbre moteur 14. L'arbre moteur 14 est relic a un embrayage 16 qui, lorequ'il est actionne, couple l'arbre moteur 14 a un arbre d' entree 17 d'une chalne de transmission 18. La chalne de transmission 18 comprend, par exemple, une bolte de vitesses et un pont diviseur. La vitesse de rotation de l'arbre de sortie 19 de la chalne de transmission 18 correspond a la vitesse de rotation de l'arbre d' entree 17 multipliee par le rapport de reduction global de la chalne 18. L'arbre de sortie 19 est relic aux roues du vehicule. La bolte de vitesses peut etre une bolte de vitesses manuelle classique, une bolte robotisee, une bolte automatique, une bolte continument variable, etc. L'embrayage 16 peut, selon le type de bolte de vitesses, etre automatique ou actionne par le conducteur. Le vehicule hybride 10 peut comporter sur la ligne d'echappement pour l' evacuation des gaz d'echappement du moteur thermique 11 un catalyseur non represente. La machine electrique 13 est reliee a une batterie haute tension 22 par l'intermediaire d'un convertisseur continu- alternatif 24. La machine electrique 13 peut fonctionner comme un alternateur et charger la batterie haute tension 22 et fournir le reseau de bord, ou bien fonctionner comme un moteur electrique alimente par la batterie haute tension 22 pour entralner l'arbre moteur 14. La batterie haute tension 22 est reliee a une batterie basse tension 26 par l'intermediaire d'un convertisseur continu continu 28. Le convertisseur continu-continu 28 peut 8tre adapte a limiter l'intensite du courant fourni par la batterie haute tension 22. Cette limite peut etre fonction des voltages et des temperatures des batteries 22, 26. La batterie basse tension 26 alimente un reseau de bord a basse tension du vehicule (non represente) pour l'alimentation d'equipements classiques du vehicule 10 (par exemple la climatisation, l'essuyage, le chauffage, etc.) . La batterie basse tension 26 alimente egalement un demarreur classique 27 pouvant entralner l'arbre moteur 14. La batterie haute tension 22 peut eventuellement alimenter un reseau de bord a haute tension pour l'alimentation de certains equipements specifiques du vehicule qui demandent une puissance elevee, comme par exemple des resistances de chauffage, une direction assistee, le chauffage electrique du catalyseur, etc. A titre d'exemple, la batterie basse tension 26 presente une tension moyenne de 12 volts, et la batterie haute tension 22 est une batterie de puissance de type NimH (Nickel- metal-Hydrure) de tension moyenne de 42 volts. Le vehicule hybride 10 comporte plusieurs calculateurs , 32, 34, 36 qui commandant les differents elements du vehicule hybride. Les calculateurs 30, 32, 34, 36 peuvent echanger entre eux des donnees par l'intermediaire d'un bus d'echange de donnees 38. Un calculateur 30 de contr81e du moteur thermique 11 est adapte a commander par exemple l' injection dans les chambres de combustion du moteur thermique 11 a partir de parametres de fonctionnement du moteur thermique 11. Un calculateur 32 de contr81e de la machine electrique 13 est adapte a transmettre a la machine electrique 13 une commande de couple a partir de parametres de fonctionnement de la machine electrique 13. Un calculateur 34 de contr81e des batteries 22, 26 est adapte, a partir de parametres de fonctionnement des batteries haute tension 22 et basse tension 26, a, entre autres, emettre un signal d'alarme loreque certaines conditions de bon fonctionnement des batteries 22, 26 ne vent pas remplies. Un calculateur 36 de supervision peut commander les calculateurs 30, 32, 34 dans le but d' assurer des prestations particulieres dont certaines vent decrites par la suite. En particulier, le calculateur 36 de supervision peut commander le calculateur 32 de contr81e de la machine electrique 13 pour activer ou desactiver le convertisseur continu-continu 28 et le convertisseur continu-alternatif 24 de la machine electrique 13 Le calculateur 36 de supervision regoit en outre un signal emis par le calculateur 30 de controle du moteur thermique 11 - representatif de la temperature de l'eau de refroidissement du moteur thermique 11, appelee par la suite temperature d'eau moteur. De preference, la temperature d'eau moteur est mesuree selon le sens de circulation de l'eau en aval du moteur thermique 11. Le calculateur 36 de supervision regoit en outre un signal indiquant qu'un demarrage du moteur thermique 11 est demande par le conducteur. Un tel signal peut etre, par exemple, emis par un capteur indiquant qu'une cle actionnee par le conducteur est dans une position specifique, ou un bouton de demarrage present sur le posse de conduite du vehicule dans le cas d'un vehicule sans cle, etc. La figure 2 represente les differentes etapes d'un mode de realisation du procede selon l' invention de demarrage du moteur thermique 11 du vehicule 10. A l'etape 40, le calculateur de supervision 36 detecte une action exercee sur la cle du vehicule par le conducteur. A l'etape 41, le calculateur de supervision 36 determine la temperature d'eau moteur et la compare a une temperature de seuil. A l'etape 42, correspondent a une temperature d'eau moteur superieure a une temperature de seuil de -1 C, le calculateur de supervision 36 determine si la machine electrique 13 est operationnelle. Dans ['affirmative, le procede continue a l'etape 43 et dans la negative a l'etape 44. A l'etape 43, le calculateur de supervision 36 commande le demarrage du moteur thermique 11 au moyen de la machine electrique 13, alimentee par la batterie haute tension 22, qui entralne en rotation l'arbre moteur 14. La commande de la machine electrique 13 est obtenue par une consigne de couple fournie par le calculateur 36 de supervision, en fonction d'une consigne de regime de la machine thermique 11 fournie par le calculateur 30 moteur thermique. A titre d'exemple, la machine electrique 13 entra1ne en rotation l'arbre 14 du moteur thermique 11 jusqu'a un regime determine. A ce moment, le calculateur 30 moteur thermique commande une injection maximale, puis regule ['injection pour que le regime du moteur thermique 11 se stabilise a un regime de ralenti. A l'etape 44, le calculateur de supervision 36 commande le demarrage du moteur thermique 11 au moyen du demarreur 27. A l'etape 45, correspondent a une temperature d'eau moteur inferieure ou egale a -1 C, le calculateur de supervision 36 determine si le demarreur 27 est operationnel. Dans ['affirmative, et si la temperature d'eau moteur est inferieure a une temperature de seuil de -24 C, le procede continue a l'etape 46. Dans ['affirmative, et si la temperature d'eau moteur est superieure ou egale a -24 C, le procede continue a l'etape 47. Dans la negative, et si la temperature d'eau moteur est superieure a une temperature de seuil de 8 C, le procede continue a l'etape 48. Dans la negative, et si la temperature d'eau moteur est inferieure a une temperature de seuil de 8 C, il n'y a pas de tentative de demarrage. A l'etape 46, le calculateur de supervision 36 commande le demarrage du moteur thermique 11 a 1' aide du demarreur 27. Le convertisseur continu-continu 28 est desactive. Le demarreur 27 est done alimente uniquement par la batterie basse tension 26. A l'etape 47, le calculateur de supervision 36 commande le calculateur machine electrique 32 pour activer le convertisseur continu-continu 28 entre les batteries haute tension 22 et basse tension 26 et determine si l' activation du convertisseur continu-continu 28 a reussi. Dans ['affirmative, le procede continue a l'etape 49. Dans la negative, le demarrage a lieu sans assistance de la batterie haute tension 22. A l'etape 49, le calculateur de supervision 36 effectue le demarrage du moteur thermique 11 au moyen du demarreur 27. Le convertisseur continucontinu 28 est active. Le demarreur 27 est alimente par la batterie basse tension 26 qui peut recevoir de l'energie electrique fournie par la batterie haute tension 22. A titre d'exemple, le demarreur 27 entralne en rotation l'arbre 14 du moteur thermique 11 jusqu'a un regime determine. A ce moment, le calculateur 30 moteur thermique commande une injection maximale, puis regule l' injection pour que le regime du moteur thermique 11 se stabilise a un regime de ralenti. A l'etape 48, le calculateur de supervision 36 determine si la machine electrique 13 est operationnelle. Dans ['affirmative, le procede continue a l'etape 50. Dans la negative, il n'y a pas de tentative de demarrage. A l'etape 50, le calculateur de supervision 36 commande le demarrage de la machine thermique 11 a l' aide de la machine electrique 13. La machine electrique 13 est alimentee uniquement par la batterie haute tension 22. De facon classique, si au bout d'une duree determinee, le moteur thermique 11 nia pas demarre (ceci pouvant 8tre detecte par une mesure du regime du moteur thermique 11), le calculateur de supervision 36 fournit au conducteur, par l'intermediaire d'une interface presente sur le tableau de bord, un signal indiquant que le demarrage du moteur thermique 11 a echoue. La temperature d'eau moteur thermique 11 est utilisee comme critere de selection de l'organe de demarrage du moteur thermique 11 puisqu'elle est relativement peu sensible aux brusques variations de temperature exterieure, et est representative de la temperature reelle du moteur thermique 11. La presente invention permet d' assurer les conditions les plus favorables pour le demarrage du moteur thermique 11 d'un vehicule hybride serie 10 malgre des temperatures de moteur thermique 11 basses. Dans le cas ou la temperature est comprise entre -24 C et -1 C, on considere que les degradations des proprietes de la batterie haute tension 22 et de la machine electrique 13 et l' augmentation du couple resistif du moteur thermique 11 vent telles qu'un demarrage du moteur thermique 11 avec la machine electrique 11 risque d'echouer. Le demarrage est alors assure par le demarreur 27, et la batterie haute tension 22 assiste la batterie basse tension 26, par l'intermediaire du convertisseur continu-continu 28, pour l'alimentation du demarreur 27. Bien que les proprietes de la batterie haute tension 22 soient degradees a des temperatures aussi faibles, l'intensite demandee a la batterie haute tension 22, pour l'alimentation du demarreur 27, reste tres inferieure a celle fournie par la batterie basse tension 26, etant donne les rapports des tensions aux bornes du convertisesur continu-continu 24. A titre d'exemple, pour un rapport de tension d' environ 4, si le besoin en courant du demarreur 27 est de 1!ordre de 200 A a ses bornes, le courant fourni par la batterie basse tension 26 sera de l'ordre de 100 A et celui fourni par la batterie haute tension 22 sera de l'ordre de 25 A. Selon une variante de l' invention, on met en oeuvre un cycle a hysteresis autour des temperatures de seuil pour eviter un fonctionnement instable du calculateur de supervision 36 loreque la temperature d'eau moteur est voisine d'une temperature de seuil. Le demarreur 27 est alors selectionne pour le demarrage du moteur thermique 11 lorsque la temperature diminue, par exemple, en deca de -3 C et la machine electrique 13 est selectionnee lorsque la temperature augmente au dela de +1 C. De facon analogue, le convertisseur continu-continu 28 n'est pas active loreque la temperature diminue, par exemple, en deca de -24 C, et le convertisseur continu-continu 28 est active lorsque la temperature augmente au dela de -21 C. En outre, lors d'un dysfonctionnement du demarreur 27, le demarrage est force a la machine electrique 13 loreque la temperature augmente, par exemple, au dela de -5 C, et il n'y a pas de tentative de demarrage loreque la temperature diminue en deca de -9 C. Selon une variante de l' invention, le calculateur 34 de controle des batteries 22, 26 emet un signal d'alarme, sur le bus de donnees 38, lorsque la temperature de la batterie haute tension 22 est inferieure a une temperature determinee et/ou loreque letat de charge de la batterie haute tension 22 est inferieur a un etat de charge determine. De plus, le calculateur machine electrique 32 emet une alarme, sur le bus de donnees 38, lors d'un dysfonctionnement de la machine electrique 13. Avant l'etape 41, le calculateur de supervision 36 verifie s'il a recu des alarmes du calculateur 34 batteries ou du calculateur 32 machine electrique. Dans la negative, le procede continue a l'etape 41 come cela a ete precedemment decrit. Dans ['affirmative, le moteur thermique 11 est demarre avec le demarreur 27 alimente par la batterie basse tension 26. Si le demarreur n'est pas operationnel, alors aucune tentative de demarrage du moteur thermique 11 n'est realisee, et le calculateur de supervision 36 fournit au conducteur un signal indiquant que le demarrage du moteur thermique 11 a echoue. Bien entendu, la presente invention est susceptible de diverges variantes et modifications qui apparaltront a l'homme de ['art. En particulier, on a decrit un certain nombre de calculateurs distincts recevant chacun des signaux particuliers et realisant chacun des actions specifiques. Il est clair que ce nombre pourrait etre different, un unique calculateur pouvant, par exemple, remplir le r81e de plusieurs calculateurs precedemment decrits. REVENDICATIONS 1. Procede de demarrage d'un moteur thermique (11) d'un vehicule hybride (10), ledit moteur thermique etant susceptible de fournir un couple moteur a un arbre moteur (14) relic aux roues (20) du vehicule, une machine electrique (13) etant couplee a l'arbre moteur et fournissant un couple d' assistance a l'arbre moteur de meme sens ou oppose au couple moteur, caracterise en ce qu'il comporte les etapes suivantes: - comparer une temperature representative de la temperature du moteur thermique a un premier seuil; et - entralner le moteur thermique par la machine electrique, si la temperature representative est superieure au premier seuil, ou par un demarreur (27) distinct de la machine electrique, si la temperature representative est inferieure au premier seuil. 2. Procede selon la revendication 1, comprenant en outre les etapes suivantes: - comparer la temperature representative a un second seuil, inferieur au premier seuil; et - alimenter le demarreur (27) par une premiere batterie (26), si la temperature representative est inferieure au second seuil, ou par l' association de la premiere batterie et d'une seconde batterie (22), normalement dediee a l'alimentation de la machine electrique (13), si la temperature representative est comprise entre le second seuil et le premier seuil. 3. Procede selon la revendication 1, dans loquel le premier seuil depend du sens de variation de la temperature representative. 4. Procede selon la revendication 2, dans lequel le second seuil depend du sens de variation de la temperature representative. 5. Procede selon la revendication 1, dans lequel la temperature representative est la temperature d'un liquide de refroidissement du moteur thermique (11). 6. Vehicule hybride (10) comprenant un moteur thermique (11) susceptible de fournir un couple moteur a un arbre moteur (14) relic aux roues (20) du vehicule, et une machine electrique (13) couplee a l'arbre moteur et fournissant un couple d' assistance audit arbre moteur de meme sens ou oppose au couple moteur, caracterise en ce qu'il comporte un demarreur (27) pouvant etre couple temporairement a l'arbre moteur, un moyen de determination d'une temperature representative de la temperature du moteur thermique, et un moyen de selection (36) adapte a selectionner, pour entralner l'arbre moteur lors du demarrage du moteur thermique, la machine electrique si la temperature representative est superieure a un premier seuil, ou le demarreur si la temperature representative est inferieure au premier seuil. 7. Vehicule hybride (10) selon la revendication 6, dans lequel le demarreur (27) est alimente par une premiere batterie (26) d'une premiere tension nominale, la machine electrique etant alimentee par une seconde batterie (22) d'une seconde tension nominale superieure a la premiere tension nominale, la seconde batterie etant reliee au demarreur par l'intermediaire dun convertisseur de tension (28), et dans lequel le moyen de selection (36) active le convertisseur de tension de facon que la seconde batterie alimente le demarreur avec la premiere batterie si la temperature representative est inferieure au premier seuil et superieure a un second seuil inferieur au premier seuil, et desactive le convertisseur de tension si la temperature representative est inferieure au second seuil. 3. Vehicule hybride (10) selon la revendication 6, dans lequel un moyen de detection est adapte a transmettre au moyen de selection (36) un signal indiquant si le demarreur (27) est operationnel, le moyen de selection selectionnant systematiquement la machine electrique (13) pour entralner l'arbre moteur (14) lors du demarrage du moteur thermique (11) si le signal emis par le moyen de detection indique que le demarreur n'est pas operationnel. 9. Vehicule hydride (10) selon la revendication 6, dans lequel le moteur thermique (11) est refroidi par la circu ration d'un liquide de refroidissement, la temperature repre-