Brevet FR2905646A1 — publié le 20080314

Système et procédé de gestion du fonctionnement d'un ensemble moteur-alternateur L'invention concerne l'alimentation d'équipements électriques embarqués à bord d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un système et à un procédé de gestion du fonctionnement d'un ensemble moteur-alternateur servant à l'alimentation de tels équipements en énergie électrique. Auparavant, de nombreux équipements auxiliaires embarqués à bord de véhicules automobiles, tels que la pompe de direction assistée, la pompe à eau, le compresseur de climatisation, étaient entraînés mécaniquement directement à partir du vilebrequin du moteur. Le groupe motopropulseur était averti de la mise en route de chacun de ces auxiliaires et son régime était adapté en fonction de leur demande, en particulier au ralenti. Suite à l'essor du nombre d'équipements susceptibles d'être embarqués et à leur électrification, afin de les rendre pilotables par des calculateurs embarqués, les équipements sont dorénavant directement alimentés à partir de l'alternateur et de la batterie. Ainsi, le moteur thermique n'a plus connaissance de la mise en route des équipements et de leur mode de fonctionnement. L'ensemble alternateur-moteur n'est alors piloté qu'à partir de la consommation demandée par les équipements. Dans l'état de la technique, dans le cas où survient une augmentation de la puissance consommée jusqu'à un niveau supérieur à celui que l'alternateur est capable de fournir à un régime donné, deux solutions ont été adoptées. La première solution consiste à maintenir constant le régime du moteur et à procéder à des délestages pour une partie des équipements, tant que le moteur et l'alternateur ne sont pas en mesure de fournir la puissance demandée. 2905646 2 Mais un certain nombre de dispositifs électriques ne peuvent être délestés. C'est en particulier le cas de la direction assistée dont le fonctionnement doit être maintenu en permanence. En outre, ce type de technique peut engendrer des calages ou des dysfonctionnements au 5 sein des équipements électriques, en particulier lorsque le moteur fonctionne au ralenti. Une autre solution consiste à augmenter le régime du moteur de manière à augmenter la quantité d'énergie électrique disponible. Dans ce cas, le régime du moteur, ou son couple, est piloté à 10 partir du courant consommé. Ce type de technique engendre également un certain nombre d'inconvénients majeurs dans la mesure où elle engendre un temps de retard non négligeable, la réponse du moteur, en terme de régime ou de couple, n'apparaissant qu'après que la consommation des équipements 15 auxiliaires n'ait été établie. C'est la raison pour laquelle il a été proposé, dans ce cadre, de retarder la mise en oeuvre d'une partie des équipements auxiliaires afin de permettre au moteur de répondre à la consommation. Mais, comme indiqué précédemment, certains équipements 20 auxiliaires doivent en permanence être maintenus. En outre, un tel retard peut être perçu négativement par le conducteur. Il a également été proposé, par le document JP 2000 341 998, d'augmenter momentanément, jusqu'au niveau maximum admissible, l'énergie électrique fournie par l'alternateur dès qu'une demande de 25 consommation accrue est détectée. Cette solution implique également un manque de réactivité dans la mesure où la réponse de l'alternateur n'apparaît qu'après que l'élévation de la consommation n'ait été établie. En outre, cette technique, qui consiste à traiter une demande de 30 consommation accrue, est mise en oeuvre localement au sein d'un calculateur embarqué, ce qui nuit à la réactivité, en raison des temps de traitement mis en oeuvre et du temps mis pour transférer les informations sur le réseau de bord du véhicule. 2905646 3 Au vu de ce qui précède, le but de l'invention est de pallier les inconvénients liés aux solutions de l'état de la technique et de permettre d'alimenter des équipements électriques embarqués à bord d'un véhicule automobile sans perte de fonction et avec une réactivité 5 accrue. L'invention a donc pour objet, selon un premier aspect, un système de gestion du fonctionnement d'un ensemble moteur-alternateur pour l'alimentation d'équipements électriques embarqués à bord d'un véhicule automobile. 10 Ce système comporte des moyens de traitement de paramètres de commande des équipements et des moyens pour piloter l'ensemble moteur-alternateur en fonction des paramètres de commande. Selon ce système, on pilote le moteur et l'alternateur à partir des paramètres ou valeurs de commande des équipements. 15 Il est ainsi possible d'agir, en particulier, sur le régime du moteur et sur le couple fourni à l'alternateur pour adapter la quantité de courant fournie par l'alternateur avant même que la consommation n'ait été établie. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système 20 comprend des moyens pour estimer la consommation des équipements à partir desdits paramètres et des moyens pour commander l'ensemble moteur-alternateur de manière à délivrer une quantité d'énergie électrique correspondant à ladite consommation. Le système peut en outre comprendre des moyens pour délester 25 une partie au moins des équipements électriques si la consommation des équipements ne peut être satisfaite. Par exemple, les moyens de délestage comprennent un filtre adapté pour filtrer des signaux de commande des équipements, notamment en retardant les signaux de commande ou en élaborant des 30 signaux de commande en rampe. L'invention a également pour objet, selon un deuxième aspect, un procédé de gestion du fonctionnement d'un ensemble moteur-alternateur pour l'alimentation d'équipements électriques embarqués à bord d'un véhicule automobile. 2905646 4 Selon une autre caractéristique de l'invention, on estime la consommation des équipements à partir desdits paramètres et l'on commande l'ensemble moteur-alternateur de manière à délivrer une quantité d'énergie électrique correspondant à ladite consommation. 5 Par exemple, on peut procéder à un délestage pour une partie au moins des équipements électriques si la consommation des équipements ne peut être satisfaite. Ce délestage peut être mis en oeuvre en retardant l'alimentation d'une partie au moins des équipements. Il peut encore être mis en 10 oeuvre en alimentant progressivement lesdits équipements. Selon une autre caractéristique de l'invention, les paramètres de commande comprennent au moins un paramètre choisi parmi un angle du volant du véhicule, la position d'interrupteurs de commande du fonctionnement d'équipements électriques, et des variables issues 15 de lois de commandes du véhicule. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence au dessin annexé qui illustre un schéma synoptique d'un système de gestion du 20 fonctionnement d'un ensemble moteur-alternateur conforme à l'invention. Le système représenté sur le dessin annexé est destiné à gérer l'alimentation d'un ensemble d'équipements électriques, tels que El, E2 et E3, en pilotant l'alternateur A et le moteur thermique M de 25 manière à leur délivrer une énergie électrique qui correspond, à tout moment, à leur consommation. Bien entendu, dans le cadre de la présente description, et conformément à l'invention, par équipement électrique on entend tout type de dispositif embarqué à bord d'un véhicule automobile, destiné à 30 être alimenté à partir de l'alternateur. De même, le nombre d'équipements alimentés, ici au nombre de trois, n'est nullement limitatif. Par exemple, les équipements dont il convient d'assurer l'alimentation sont constitués par la direction assistée électrique 2905646 5 (DAE) du véhicule ou un groupe électropompe GEP (équipement El), ou une pompe à eau associée à un groupe motoventilateur GMV (équipement E2), ou encore un compresseur de climatisation (équipement E3). 5 La commande de l'alternateur A et du moteur M en fonction de la consommation des équipements est particulièrement avantageuse lorsque le moteur fonctionne au ralenti en permettant de délivrer aux équipements El, E2 et E3 une énergie électrique qui correspond à leur consommation tout en évitant tout risque de calage pour le moteur M. 10 Comme on le voit, les équipements électriques El, E2 et E3 prélèvent un courant à partir de l'alternateur, lequel est entraîné en rotation par le moteur thermique M. Les équipements El, E2 et E3 assurent chacun l'exécution d'une fonction élémentaire pour le véhicule. Ils sont pilotés à partir de 15 signaux de commande issus de capteurs appropriés, à partir d'ordres de commande élaborés par action sur un organe de commande manoeuvrable manuellement par le conducteur, ou encore par des signaux issus de lois de commande, telles que des lois de commande assurant le pilotage du fonctionnement du moteur en fonction de ses 20 phases de fonctionnement. Ainsi, par exemple, la direction assistée DAE ou le groupe électropompe GEP peuvent être pilotés à partir d'un capteur Cl d'angle du volant ou/et le couple du volant. De même, la pompe à eau et le groupe motoventilateur GMV 25 sont pilotés par un capteur C2 de température d'eau. Enfin, le compresseur de climatisation E3 est piloté par un bouton de commande B placé par exemple sur la planche de bord. Conformément à une caractéristique de l'invention, le système est constitué par un module de calcul, par exemple incorporé au 30 calculateur central C du véhicule dans lequel sont incorporées les lois de commande du moteur thermique et de l'alternateur afin de les piloter en fonction des phases de fonctionnement du véhicule. Par exemple, le pilotage consiste à modifier le régime du fonctionnement du moteur de manière à augmenter le couple c délivré 2905646 6 à l'alternateur lorsqu'il est déterminé que la consommation va être augmentée. A cet effet, le système utilise les signaux de commande destinés aux équipements El, E2 et E3 afin d'estimer leur 5 consommation globale et piloter en conséquence l'alternateur et le moteur. En d'autres termes, à partir, par exemple, de l'angle du volant ou/et le couple du volant délivré par le capteur Cl, de la température d'eau fournie par le capteur C2 et de la position du bouton de 10 commande B, le calculateur C est en mesure de déterminer la consommation de la direction assistée du groupe électropompe (équipement El), de la pompe à eau et du groupe motoventilateur (équipement E2) et du compresseur de climatisation (équipement E3). Le calculateur C incorpore un modèle m dans lequel sont par 15 exemple stockées des valeurs de consommation en courant pour différentes valeurs des signaux issus des capteurs Cl, C2 et pour différentes positions du bouton de commande B. Ainsi, le calculateur C surveille en permanence la valeur des paramètres de commande des équipements El, E2 et E3 pour en 20 déduire directement, avant même que la consommation de ces équipements n'ait été établie, la quantité de courant à délivrer par l'alternateur et pilote, en conséquence, le moteur thermique et l'alternateur, en particulier en ajustant le régime de rotation du moteur et son couple de manière que l'alternateur reçoive un couple c tel qu'il 25 soit en mesure de délivrer le courant requis. Par ailleurs, dans le cas où la demande en courant est telle que l'alternateur n'est pas en mesure de satisfaire à la consommation, des équipements sont délestés ou retardés. Toutefois, comme on le sait, le fonctionnement d'un certain 30 nombre d'équipements ne peut être affecté par ce délestage ou par ce retard. Tel est en particulier le cas de la direction assistée DAE ou du groupe électropompe GEP. 2905646 7 Dans ce cas, le fonctionnement de ces équipements est prioritaire. Au contraire, les autres équipements, tels que la pompe à eau ou le compresseur de climatisation peuvent être momentanément délestés ou retardés. 5 Le dispositif incorpore alors des moyens de filtrage F assurant un filtrage des signaux véhiculant les paramètres de commande de ces équipements afin de retarder leur fonctionnement. Un tel retard peut être mis en oeuvre en provoquant un décalage temporel des signaux de commande ou en élaborant des signaux de 10 commande en rampe de manière à alimenter progressivement la consommation. Comme on le conçoit, grâce à l'invention, selon laquelle le moteur thermique et l'alternateur du véhicule sont pilotés par des paramètres de commande d'équipements électriques embarqués à bord 15 du véhicule, permet d'établir le niveau de courant disponible pour ces équipements à partir d'informations disponibles en amont, c'est-à-dire de signaux élaborés avant mise en oeuvre de ces équipements, et non pas à partir du courant consommé, ce qui permet d'adapter en temps réel le courant délivré par l'alternateur. REVENDICATIONS 1. Système de gestion du fonctionnement d'un ensemble moteur-alternateur (M-A) pour l'alimentation d'équipements électriques (El, E2, E3) embarqués à bord d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (C) de traitement de paramètres de commande des équipements et des moyens pour piloter le moteur (M) et l'alternateur (A) en fonction des paramètres de commande. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour estimer la consommation des équipements à partir desdits paramètres et des moyens pour commander l'ensemble moteur-alternateur (M-A) de manière à délivrer une quantité d'énergie électrique correspondant à ladite consommation. 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour délester une partie au moins des équipements électriques si la consommation des équipements ne peut être satisfaite. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de délestage comprennent un filtre adapté pour filtrer des signaux de commande des équipements. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le filtre est adapté pour retarder les signaux de commande. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le filtre est adapté pour élaborer des signaux de commande en rampe. 7. Procédé de gestion du fonctionnement d'un ensemble moteur-alternateur (M-A) pour l'alimentation d'équipements électriques (El, E2, E3) embarqués à bord d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que l'on pilote le moteur (M) et l'alternateur (A) en fonction de paramètres de commande des équipements. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on estime la consommation des équipements (El, E2, E3) à partir desdits paramètres et l'on commande l'ensemble moteur-alternateur de 2905646 9 manière à délivrer une quantité d'énergie électrique correspondant à ladite consommation. 9. Procédé selon l'une de revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'on procède à un délestage pour une partie au moins des 5 équipements électriques si la consommation des équipements ne peut être satisfaite. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le délestage est mis en oeuvre en retardant l'alimentation d'une partie au moins des équipements ou en alimentant progressivement lesdits 10 équipements. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que les paramètres de commande comprennent au moins un paramètre choisi parmi un angle du volant du véhicule ou/et le couple du volant, la position d'interrupteurs de commande du 15 fonctionnement d'équipements électriques, et des variables issues de lois de commande du véhicule.