Brevet FR2848513A1 — publié le 20040618

Procédé et système de gestion des accessoires consommateurs d'énergie d'un moteur L'invention relève du domaine de la gestion de la puissance 5 électrique à bord d'un véhicule. Les véhicules modernes, qu'ils soient destinés au transport de personnes ou de marchandises, notamment les voitures particulières et les véhicules de transport léger sont équipés d'un nombre croissant d'accessoires consommateurs d'énergie électrique tels qu'une pompe à eau électrique, des vitres électriques, 10 un chauffage électrique d'appoint de l'habitacle, un chauffage électrique du fluide de refroidissement du moteur venant en plus des accessoires classiques comme les phares, l'éclairage intérieur ou encore le dégivrage de la lunette arrière. Le nombre croissant de ces accessoires provoque une 15 consommation croissante d'énergie électrique qui pose des problèmes variés. Le document FR A 2 767 761 indique que, parmi les accessoires, certains sont sensibles à la chute de tension tandis que d'autres sont relativement insensibles. Il est proposé un système multiplexe de puissance comprenant des appareils décentralisés de 20 commande avec une commande variable des utilisateurs tolérants à la chute de tension au moyen d'un élément générateur d'impulsions à modulation de largeur d'impulsions. En d'autres termes, le but est de maintenir dans une certaine mesure le fonctionnement des accessoires consommateurs d'énergie même dans le cas d'une chute de tension 25 significative. Toutefois, la demanderesse s'est aperçue que la consommation d'énergie par les accessoires peut également avoir un effet néfaste sur le moteur thermique qui fournit l'énergie mécanique nécessaire à l'entraînement d'un alternateur alimentant le réseau de puissance en 30 énergie électrique. Il s'avère donc utile de gérer la répartition de l'énergie fournie par le moteur thermique entre, de première part, les accessoires à entraînement mécanique et l'alternateur qui alimente le réseau électrique de puissance et, de deuxième part, la transmission de l'énergie aux roues qui assure les performances du véhicule. L'invention vise à améliorer ladite répartition en effectuant une gestion des priorités en fonction de l'état du moteur et/ou de certains accessoires. Le procédé de gestion des accessoires consommateurs d'énergie d'un moteur, selon un aspect de l'invention, comprend une étape de gestion de la priorité entre le figeage, la coupure et la limitation de la consommation desdits accessoires. L'étape de gestion est mise en oeuvre lorsque au moins deux des trois évènements suivants se 10 produisent: une unité émet une requête de figeage de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie, - une unité émet une requête de coupure de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie, et - une unité émet une requête de limitation de puissance des accessoires consommateurs d'énergie. On peut ainsi continuer à alimenter les accessoires liés à la sécurité du véhicule, notamment les phares, et délester des accessoires de confort, notamment le chauffage d'appoint. Dans un mode de réalisation de l'invention, la requête de figeage est émise sur réception d'au moins un des signaux suivants: - reconnaissance cylindre, - changement ou transition de mode de combustion, et - requête intersystèmes. On entend par "reconnaissance cylindre" une estimation du couple à l'aide d'un capteur de rotation du vilebrequin du moteur pour déterminer dans quel cylindre l'injection et l'allumage doivent avoir lieu. Pendant ladite estimation de couple, il convient d'éviter les perturbations de couple susceptibles d'en fausser les résultats. On entend par "changement ou transition de mode de combustion" un changement de carburant dans le cas d'un véhicule à bicarburation essence/GPL, un changement de mode d'injection dans le cas d'un véhicule diesel à filtre à particules, notamment pour la régénération du filtre, un changement de mode d'injection dans le cas d'un véhicule essence à injection directe, notamment entre une injection stratifiée et une injection homogène. Les signaux de reconnaissance cylindre et de changement ou transition de mode de combustion peuvent être émis par une unité de commande du moteur. On entend par "requête intersystèmes" une requête émise en cas de changement de rapport d'une boîte de vitesses automatique, de déclenchement d'antipatinage à l'accélération ou de déclenchement d'antipatinage à la décélération. Dans ces cas, il est avantageux de 10 maintenir le couple le plus constant possible pendant une courte durée de l'ordre de quelques secondes. Dans un mode de réalisation de l'invention, la requête de coupure est émise sur réception d'au moins un des signaux suivants: - anticalage, décollage du véhicule, - forte accélération, - état du moteur, - mode dégradé, - post-chauffage. Un signal d'anticalage peut être émis par une unité de commande du moteur en cas de risque de calage. La coupure d'accessoires permet alors d'éviter le calage. Un signal de décollage du véhicule peut être émis par une unité de commande du moteur lors de la mise en mouvement du véhicule qui 25 nécessite un couple élevé transmis aux roues. Un signal de forte accélération est émis lorsque la pédale d'accélérateur est enfoncée par le conducteur soit à fond, soit rapidement, indiquant son souhait de voir le véhicule accélérer fortement, par exemple pour s'insérer dans le trafic d'une autoroute. Un signal d'état du moteur est émis, notamment sur les véhicules sans clé de contact o la durée d'actionnement du démarreur est commandée par une unité de commande du moteur. Le moteur peut être arrêté, autonome, calé ou entraîné par le démarreur. Dans les cas "calé" et "entraîné", il est intéressant de délester des accessoires pour faciliter le démarrage et éviter un prélèvement excessif d'énergie sur la batterie. Un signal de mode dégradé est émis dans des cas de défauts variés, notamment de capteurs défaillants. L'unité de commande du 5 moteur ordonne alors un régime de ralenti accéléré permettant au conducteur de rallier à petite vitesse le réparateur le plus proche. Il est intéressant de délester des accessoires pour laisser le couple disponible à la transmission aux roues. Le post-chauffage est une opération de chauffage électrique des 10 cylindres après le démarrage sur les moteurs diesels par temps froid pour faciliter la combustion et réduire la pollution. Dans un mode de réalisation de l'invention, la requête de limitation est émise sur réception d'au moins un des signaux suivants: - couple maximum du moteur sur le point de fonctionnement, 15 - demande du conducteur, perte due aux accessoires électriques. On entend par "couple maximum du moteur sur le point de fonctionnement" le point atteint lorsque la différence entre le couple maximum que peut fournir le moteur au régime actuel et le couple 20 demandé est nulle. ce point il est avantageux d'interdire une augmentation du couple prélevé par les accessoires pour éviter une chute du régime du moteur. Un signal de "demande du conducteur" peut être émis en fonction de la position de la pédale d'accélérateur, d'un régulateur de 25 vitesse, d'un état d'une boîte de vitesses automatique, d'un état d'un système d'antipatinage à l'accélération ou d'un état d'un système d'antipatinage à la décélération. Un signal de "pertes dues aux accessoires électriques" est émis et représente une information en couple, ramenée au moteur, de toutes 30 les pertes dues aux accessoires électriques. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'étape de gestion de la priorité entre le figeage, la coupure et la limitation comprend une étape de gestion de la priorité entre la coupure et la limitation de consommation des accessoires consommateurs d'énergie. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'étape de gestion de la priorité entre le figeage, la coupure et la limitation comprend une étape de gestion de la priorité entre la coupure et le figeage. Avantageusement, une unité de gestion inhibe le figeage à réception d'une requête de coupure. Avantageusement, une unité de gestion rend le figeage prioritaire sur la coupure dans le cas d'un changement de rapport d'une boîte de vitesses automatique. L'invention propose également un système de gestion des 10 accessoires consommateurs d'énergie d'un moteur. Le système comprend une unité de gestion de la priorité entre le figeage, la limitation et la coupure, une première unité apte à émettre une requête de figeage de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie, une deuxième unité apte à émettre une 15 requête de coupure de la consommation d'énergie desdits accessoires, et une troisième unité apte à émettre une requête de limitation de puissance desdits accessoires. Ladite unité de gestion est active à réception d'au moins deux des trois requêtes suivantes: - requête de figeage de la consommation d'énergie desdits 20 accessoires, - requête de coupure de la consommation d'énergie desdits accessoires, - requête de limitation de la puissance desdits accessoires. Dans un mode de réalisation de l'invention, la première unité 25 est apte à recevoir des signaux de reconnaissance cylindre, de changement ou transition de mode de combustion, et de requête intersystèmes pour émettre une requête de figeage de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie sur réception d'au moins un desdits signaux. Dans un mode de réalisation de l'invention, la deuxième unité est apte à recevoir des signaux d'anticalage, de décollage, de forte accélération, d'état du moteur, de mode dégradé et de post-chauffage pour émettre une requête de coupure de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie sur réception d'au moins un desdits signaux. Dans un mode de réalisation de l'invention, la troisième unité est apte à recevoir des signaux de couple maximum du moteur sur le 5 point de fonctionnement, de demande du conducteur, et de pertes des aux accessoires électriques pour émettre une requête de limitation de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie sur réception d'au moins un desdits signaux. L'invention permet d'établir un mode de gestion générique des 10 accessoires consommateurs d'énergie en tenant compte de leur impact sur le moteur thermique dans le but de préserver l'agrément et la restitution de performances du moteur pour la conduite du véhicule tout en évitant de dégrader les autres prestations offertes par les accessoires. Il est judicieux de réaliser un arbitrage de la 15 consommation énergétique sur réception de requêtes générales de l'unité de contrôle du moteur, en évitant dans la mesure du possible que l'unité de contrôle du moteur ait à émettre des requêtes particulières destinées à un accessoire. Les requêtes reçues par le système sont donc générales et concernent une pluralité d'accessoires 20 consommateurs d'énergie (électrique ou mécanique). Bien entendu, l'invention vise à maintenir le confort du véhicule tout en diminuant temporairement la consommation d'énergie de certains accessoires. Les accessoires consommateurs d'énergie électrique comprennent toute charge électrique contrôlable sur une 25 plage pouvant aller de l'extinction de l'accessoire et donc d'une puissance consommée nulle, à la commutation totale et donc d'une puissance consommée maximale. Le système gère également la consommation d'énergie mécanique d'accessoires tels que le compresseur de climatisation. Les accessoires consommateurs 30 d'énergie électrique peuvent comprendre par exemple des résistances à coefficient de température positif destinées au chauffage de l'habitacle du véhicule, des thermoplongeurs destinés à élever rapidement la température du fluide de refroidissement du moteur, etc. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustré par les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un véhicule de tourisme équipé d'un réseau électrique de puissance; - la figure 2 est un organigramme des étapes de procédé selon un aspect de l'invention; et - les figures 3 et 4 sont des organigrammes plus détaillés illustrant des aspects particuliers de l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 1, un véhicule 1 comprend un moteur thermique 2 commandé par une unité de commande 3 et entraînant une transmission 4 dont la sortie, non représentée, est prévue pour être reliée aux roues du véhicule 1, un alternateur 5 et un compresseur de climatisation 6. L'alternateur 5 alimente en énergie 15 électrique une unité de gestion 8 par l'intermédiaire d'un câble électrique 7. Les accessoires consommateurs d'énergie électrique 9 à 15 disposés dans ou sur le véhicule 1 sont alimentés à leur tour par l'unité de gestion 8 au moyen d'autres câbles électriques. Une liaison de transfert d'informations 16 est prévue entre l'unité de commande 3 20 et l'unité de gestion 8. Bien entendu, on pourrait prévoir que l'unité de commande 3 et l'unité de gestion 8 soient disposées côte à côte, voire se présentent sous la forme d'un seul module équipé de moyens logiciels et matériels adéquats, notamment de calcul et de stockage. Le compresseur de climatisation 6 est entraîné mécaniquement de façon 25 débrayable par le moteur 2. Le débrayage peut être commandé par l'unité de gestion 8. Comme on peut le voir sur la figure 2, à l'étape 20, l'unité de commande 3 du moteur 2 émet une requête de figeage due à un état de reconnaissance cylindre, à un changement ou transition de mode de 30 combustion, par exemple dans le cas de la bicarburation, ou de requête intersystèmes, par exemple due à un changement de vitesse en cours. La requête de figeage est transmise à l'unité de gestion 8. l'étape 21, l'unité de commande 3 du moteur 2 émet une requête de coupure en raison d'une situation d'anticalage, de décollage, de forte accélération demandée par le conducteur du véhicule, d'état du moteur, de mode dégradé ou de post-chauffage. l'étape 22, l'unité de commande 3 du moteur 2 émet une requête de limitation de puissance en raison d'un état de couple maximum du moteur sur le point de fonctionnement, 5 d'un souhait du conducteur, par exemple en fonction de la position de la pédale d'accélérateur, ou de pertes dues à des accessoires électriques. Si les étapes 20 et 21 se produisent simultanément, l'unité de gestion 8 met en oeuvre une étape 23 de gestion de la priorité entre le 10 figeage et la coupure afin de s'assurer que les deux requêtes ne sont pas contradictoires. L'unité de gestion 8 rend la requête de coupure prioritaire par rapport à la requête de figeage. Le figeage est donc inhibé lorsqu'une requête de coupure apparaît. Toutefois, lors d'un changement de rapport d'une boîte de vitesses automatique, la priorité 15 est inversée et l'unité de gestion 8 rend le figeage prioritaire par rapport à la coupure. On permet ainsi de préserver le fonctionnement de la boîte de vitesses automatique pendant la durée o il est indispensable. La priorité de la coupure reprend ensuite dès la fin du changement de rapport de la boîte de vitesses automatique si la requête 20 de coupure est toujours présente. De façon similaire, si une requête de coupure est reçue par l'unité de gestion 8 alors que le figeage est actif, la coupure bénéficie de la priorité sauf en cas de changement de rapport de boîte de vitesses automatique. Si une requête de figeage est reçue par l'unité de gestion 8 alors que la coupure est active, la 25 coupure bénéficie de la priorité. l'étape 24, une requête de coupure et une requête de limitation de puissance sont présentes simultanément. L'unité de gestion 8 force la limitation de puissance à la valeur minimum. En option, on peut prévoir également une étape non représentée 30 de gestion de la priorité entre le figeage et la limitation en puissance. On peut prévoir soit de rendre le figeage prioritaire, soit de rendre la limitation prioritaire avec la même exception que ci-dessus lors d'un changement de rapport d'une boîte de vitesses automatique. Sur la figure 3, sont illustrés plus en détail les états aboutissant à une requête de coupure émise par l'unité de commande 3 du moteur 2. La requête de coupure peut être émise si une parmi six conditions sont réunies. Une première condition est basée sur le régime du 5 moteur, par exemple un seuil de régime du moteur en dessous duquel une requête de coupure est émise, notamment pour éviter un calage. Une deuxième condition est liée à l'état du moteur, par exemple en fonction de la température de l'eau de refroidissement ou d'une autre variable représentative de l'état du moteur. titre d'exemple, selon la 10 valeur de la température d'eau, on peut provoquer l'émission d'une requête de coupure par l'unité de commande 3 afin de diminuer la charge du moteur. Une troisième condition est une condition de décollage ou mise en mouvement du véhicule en fonction de la température de l'eau, du 15 régime du moteur, de la vitesse du véhicule, du rapport entre la vitesse et le régime du moteur et de la volonté du conducteur. Une quatrième condition est liée à la charge du moteur en fonction du régime du moteur, de la vitesse du véhicule et de la volonté du conducteur. Une cinquième condition de mode dégradé est présente dans le 20 cas o un ou plusieurs évènements anormaux se seraient produits et ont été détectés par l'unité de commande 3, notamment un défaut de capteur. Une sixième condition est une condition de post-chauffage postérieure immédiatement au démarrage du moteur thermique et durant lequel il est préférable de maintenir une charge du moteur 25 modérée. Sur la figure 4 sont illustrées plus en détail les conditions de mise en oeuvre d'une requête de figeage. Si l'une des six conditions suivantes est réunie et si une durée de figeage valable n'a pas été dépassée, l'unité de commande 3 émet une requête de figeage. La 30 première condition est liée à la reconnaissance cylindre, la seconde, à une requête d'antipatinage à l'accélération, la troisième à une requête d'antipatinage à la décélération, la quatrième à un changement de rapport de boîte de vitesses automatique -, bien entendu, cette condition est liée à la présence d'une boîte de vitesses automatique - la cinquième à une commutation de type de carburant dans le cas d'un véhicule GPL, et la sixième à une commutation de mode de combustion, par exemple dans le cas de la régénération d'un filtre à particules pour un moteur diesel ou pour une combustion stratifiée 5 dans le cas d'un moteur essence. La requête de figeage est maintenue pendant une faible durée, par exemple quelques secondes, puis annulée. La requête de limitation de puissance est émise par l'unité de commande 3 en fonction des données suivantes. On calcule tout 10 d'abord le couple disponible non utilisé par la différence du maximum du couple moyen effectif et du souhait exprimé par le conducteur mesuré par le capteur d'enfoncement de la pédale d'accélérateur, augmentée de la charge de l'alternateur. On convertit ensuite l'information de couple disponible en puissance mécanique disponible 15 en le multipliant par le régime du moteur (N. ). On effectue ensuite 60 une correction pour assurer la cohérence avec la requête de coupure en inhibant la limitation en cas de requête de coupure. La correction force la puissance disponible à 0. Ensuite, la puissance disponible apparaît sous le nom de limitation de puissance et est bornée entre un seuil et 20 un plafond en tenant compte du rendement de l'alternateur. Une autre limitation peut également être mise en oeuvre en fonction de la température d'eau au moyen d'une cartographie. En outre, est prévue une sortie progressive en rampe de la limitation pour éviter une perturbation excessive du couple que le conducteur pourrait ressentir. 25 Grâce à l'invention, on récupère du couple au profit de la transmission du véhicule et donc de ses performances et au détriment des accessoires pouvant être délestés. La requête en limitation de puissance permet d'éviter l'utilisation systématique de requête de coupure. On peut ainsi préserver une certaine quantité de charge 30 électrique pilotable au lieu de supprimer leur alimentation en bloc. On peut ainsi faire un compromis entre l'agrément du moteur et l'agrément lié aux charges électriques des accessoires. On calcule donc le couple non utilisé par le moteur et on détermine ainsi la part de puissance qui peut être cédée aux consommateurs accessoires pilotables. Dans le cas des charges électriques, on ne peut se permettre de délester toutes les charges car certaines sont vitales pour préserver un bon fonctionnement du moteur et du véhicule. La requête de figeage permet d'éviter temporairement toute perturbation de couple ramenée au moteur. Une telle requête est émise en général lorsque le moteur se trouve dans des phases plus ou moins critiques en vue de la protection d'un organe, de l'agrément de conduite, d'une transition du mode de combustion ou de pilotage dans 10 le cas d'une boîte de vitesses automatique. Lorsque la requête de figeage est active, on interdit une commutation ou une variation d'une charge accessoire pilotable. REVENDICATIONS 1. Procédé de gestion des accessoires consommateurs d'énergie d'un moteur, dans lequel une étape de gestion de la priorité entre le figeage, la coupure et la limitation est mise en oeuvre lorsqu'au moins deux des trois évènements suivants se produisent: - une unité émet une requête de figeage de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie, une unité émet une requête de coupure de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie, - une unité émet une requête de limitation de puissance des accessoires consommateurs d'énergie. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la requête de figeage est émise sur réception d'au moins un des signaux suivants: - reconnaissance cylindre, - changement ou transition de mode de combustion, - requête intersystèmes. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la requête de coupure est émise sur réception d'au moins un des signaux suivants: anticalage, - décollage du véhicule, - forte accélération, - état du moteur, - mode dégradé, - post-chauffage. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la requête de limitation est émise sur réception d'au moins un des signaux suivants: - couple maximum du moteur sur le point de fonctionnement, - demande du conducteur, - perte due aux accessoires électriques. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de gestion de la priorité entre le figeage, la coupure et la limitation comprend une étape de gestion de la priorité entre la coupure et la limitation de consommation des accessoires consommateurs d'énergie. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de gestion de la priorité entre le 5 figeage, la coupure et la limitation comprend une étape de gestion de la priorité entre la coupure et le figeage. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une unité de gestion inhibe le figeage à réception d'une requête de coupure. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une unité de gestion rend le figeage prioritaire sur la coupure dans le cas d'un changement de rapport d'une boîte de vitesses automatique. 9. Système de gestion des accessoires consommateurs d'énergie 15 d'un moteur (2), caractérisé par le fait qu'il comprend une unité de gestion (8) de la priorité entre le figeage, la limitation et la coupure, une unité apte à émettre une requête de figeage de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie, une unité apte à émettre une requête de coupure de la consommation d'énergie desdits 20 accessoires, et une unité apte à émettre une requête de limitation de puissance desdits accessoires, ladite unité de gestion (8) étant active à réception d'au moins deux des trois requêtes suivantes: - requête de figeage de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie, - requête de coupure de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie, - requête de limitation de puissance des accessoires consommateurs d'énergie. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé par le fait que 30 l'unité d'émission de requête de figeage est apte à recevoir des signaux de reconnaissance cylindre, de changement ou transition de mode de combustion, et de requête intersystèmes pour émettre une requête de figeage de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie sur réception d'au moins un desdits signaux. 11. Système selon la revendication 9 ou 10, caractérisé par le fait que l'unité d'émission de requête de coupure est apte à recevoir des signaux d'anticalage, de décollage, de forte accélération, d'état du moteur, de mode dégradé, et de post-chauffage pour émettre une requête 5 de coupure de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie sur réception d'au moins un desdits signaux. 12. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé par le fait que l'unité d'émission de requête de limitation est apte à recevoir des signaux de couple maximum du moteur sur le point 10 de fonctionnement, de demande du conducteur, et de perte due aux accessoires électriques pour émettre une requête de limitation de la consommation d'énergie des accessoires consommateurs d'énergie sur réception d'au moins un desdits signaux.