Brevet FR2908477A1 — publié le 20080516

Procédé de commande d'un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique d'un moteur thermique La présente invention concerne un procédé de commande d'un 5 dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile. De façon à limiter la consommation de carburant et la pollution des moteurs thermiques, certains véhicules sont équipés d'un dispositif d'arrêt et de redémarrage du moteur thermique (ci-après dispositif A&R et désigné 10 par Stop & Start en anglais). L'arrêt du moteur est commandé automatiquement chaque fois que la vitesse du véhicule est pratiquement nulle et le moteur redémarre automatiquement suite à un besoin exprimé par le conducteur (par exemple action sur la pédale d'accélérateur ou relâchement de la pédale de frein) ou suite à un besoin du véhicule (par 15 exemple pour maintenir la température de certains éléments, pour maintenir le chauffage dans l'habitacle en hiver ou la climatisation en été ou pour maintenir la température du catalyseur et donc son efficacité). Le dispositif A&R comporte un circuit logique relié à des capteurs contrôlant l'apparition de certaines conditions et si l'une ou plusieurs de ces 20 conditions apparaissent, le dispositif A&R commande soit l'arrêt du moteur (par coupure de l'injection de carburant par exemple), soit le redémarrage du moteur lorsque ce dernier est arrêté. Le redémarrage est effectué grâce à une chaîne électrotechnique comprenant des moyens de stockage d'énergie électrique reliés à un alternateur réversible, lui-même relié au vilebrequin du 25 moteur par un système de poulies et de courroie de transmission. Les moyens de stockage d'énergie électrique peuvent être constitués par une ou plusieurs batteries ou par une super capacité. Les moyens de stockage, ainsi que les divers équipements électriques du véhicule, sont alimentés par l'alternateur lorsque ce dernier est entraîné par le moteur thermique 30 (transformation d'énergie mécanique en énergie électrique). Lorsque l'alternateur fonctionne en moteur électrique, alimenté par les moyens de stockage, il actionne la rotation du vilebrequin (transformation d'énergie 2908477 2 électrique en énergie mécanique). Le moteur thermique peut ainsi être mis en marche par l'alternateur. La demande de brevet FR 2 816 891 déposée par la demanderesse décrit un système de commande de démarrage et d'arrêt automatique d'un moteur thermique de véhicule. Un calculateur contenant un algorithme de commande du moteur agit en fonction des paramètres suivants : vitesse du véhicule, rapport de vitesse enclenché, position de l'embrayage, régime du moteur, température du moteur, inclinaison du véhicule, contacteur de portière et blocage de l'alternateur. Bien que le dispositif décrit dans cette demande de brevet fonctionne correctement, il présente l'inconvénient de ne pas tenir compte des éléments de la chaîne électrotechnique. En conditions extrêmes ou critiques, les performances de l'alternateur ou des moyens de stockage peuvent ne pas être suffisantes pour assurer le redémarrage du moteur thermique. On surdimensionne alors ces éléments de façon à pouvoir redémarrer le moteur, pratiquement quelque soient les conditions, ce qui induit un coût supplémentaire de ces éléments et un encombrement plus important. Cependant, ces conditions critiques ne se produisent que d'en environ 10% du temps total de roulage du véhicule. La présente invention consiste à détecter ces conditions critiques et à inhiber la fonction A&R lorsque ces conditions se produisent. On évite ainsi le surdimensionnement de l'alternateur et des moyens de stockage de l'énergie électrique et on réalise donc des économies en coût, en poids et en encombrement de ces équipements. De façon plus précise, l'invention concerne un procédé de commande d'un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique d'un moteur thermique d'un véhicule comportant des moyens de stockage d'énergie électrique et un alternateur réversible relié au moteur thermique. Selon l'invention, le procédé consiste : - à comparer la température de l'alternateur à une première température prédéterminée, 2908477 3 - à détecter l'apparition d'au moins l'une des deux conditions suivantes relatives aux moyens de stockage d'énergie électrique : une température inférieure à une deuxième température prédéterminée et un niveau de charge inférieur à un seuil prédéterminé, et 5 - si la température de l'alternateur est supérieure à la première température prédéterminée et si au moins l'une desdites conditions apparaît, à inhiber le redémarrage automatique du moteur. La température de l'alternateur est avantageusement celle de son stator. 10 De préférence : - la première température prédéterminée est comprise entre 110 C et 150 C, de préférence environ 130 C ; - le seuil prédéterminé du niveau de charge est inférieur à 90%, de préférence environ 80%, du niveau de charge maximal ; 15 - la deuxième température prédéterminée est comprise entre -15 C et + 5 C, de préférence voisine de -10 C. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on tient compte des dites deux conditions pour inhiber ou non le redémarrage automatique du moteur. 20 Avantageusement, en plus d'inhiber le redémarrage du moteur, l'arrêt automatique du moteur est inhibé si la température de l'alternateur est supérieure à la première température prédéterminée et si au moins l'une desdites deux conditions relatives aux moyens de stockage apparaît. 25 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé et sur lequel la figure 1 est un diagramme illustrant le procédé selon l'invention. Le dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique d'un moteur 30 thermique commandé ou piloté selon l'invention comporte des capteurs, un circuit logique, un alternateur réversible (pouvant fonctionner en générateur 2908477 4 de courant ou en moteur électrique) et des moyens de stockage d'énergie électrique. Ces derniers peuvent être constitués d'une ou plusieurs batterie(s) ou d'une super capacité (condensateur de capacité importante), chargée(s) par l'alternateur lorsque ce dernier fonctionne en 5 générateur de courant. Les capteurs sont des sondes de température, l'une dédiée à la température du stator et l'autre aux moyens de stockage (de préférence température interne des moyens de stockage), ainsi qu'un voltmètre et/ou ampèremètre contrôlant le niveau de charge des moyens de stockage. Ces capteurs sont reliés au circuit logique, lequel contient en 10 mémoire un algorithme de commande du dispositif, cet algorithme incluant les étapes du procédé de l'invention. La température de l'alternateur peut également être contrôlée par la température du rotor. Pour cela, le rotor étant alimenté par une tension continue, on mesure l'intensité du courant circulant dans le rotor. La température du rotor est déterminée à partir de l'intensité du 15 courant. Les différentes étapes du procédé représentées sur la figure 1 (à l'exception des détections de température et de niveau de charge, ci-après étapes 10, 12 et 14 du procédé) sont mises en oeuvre à l'aide d'un circuit logique, de préférence un microprocesseur. L'étape 10 du procédé consiste 20 à détecter la température interne de l'alternateur, l'étape 12 à détecter la température interne des moyens de stockage et l'étapel4 à détecter l'état de charge des moyens de stockage en énergie électrique. L'étape 16 consiste à comparer : - la température de l'alternateur à une première température prédéterminée 25 et si la température de l'alternateur est supérieure à la première température, on obtient une première condition critique ; - la température des moyens de stockage à une deuxième température prédéterminée et si la température des moyens de stockage est inférieure à la deuxième température, on obtient une deuxième condition critique ; 2908477 5 - le niveau de charge des moyens de stockage à un seuil prédéterminé et si le niveau de charge est inférieur à ce seuil, on obtient une troisième condition critique. Le seuil prédéterminé est exprimé en pourcentage de la valeur maximale de charge, cette dernière correspondant aux moyens de stockage 5 d'énergie électrique complètement chargés. On notera que, dans les domaines de température habituellement rencontrées pour un alternateur en fonctionnement et pour des moyens de stockage en énergie électrique, l'efficacité de l'alternateur diminue lorsque la température augmente, alors qu'à l'inverse, l'efficacité des moyens de 10 stockage d'énergie électrique diminue lorsque la température diminue (par exemple, l'efficacité d'une batterie diminue fortement pour des températures négatives). A l'étape 18, on détermine si au moins l'une des conditions critiques a été obtenue. Si ce n'est pas le cas, la fonction A&R d'arrêt et de 15 redémarrage automatique du moteur thermique n'est pas inhibée (étape 20). Si c'est le cas, on détermine à l'étape 22 si le moteur est arrêté. Si le moteur n'est pas arrêté, on interdit l'arrêt du moteur par la fonction A&R (étape 24). Si le moteur est arrêté, on interdit l'arrêt du moteur par la fonction A&R et le moteur thermique est redémarré à l'aide du démarreur traditionnel (étape 20 26). Le procédé est mis en oeuvre continuellement pendant le roulage du véhicule. Après chacune des étapes 20, 24 et 26, on revient donc à l'étape 18 pour déterminer à nouveau si au moins l'une des conditions critiques est atteinte. 25 Les valeurs des première et deuxième températures, ainsi que le seuil de charge des moyens de stockage, dépendent des caractéristiques du moteur thermique. Par exemple, un moteur Diesel nécessite plus de couple pour le démarrage. A capacité égale des moyens de stockage d'énergie électrique, le niveau critique de seuil de charge pour un moteur Diesel sera 30 prédéterminé à une valeur plus élevée que pour un moteur à essence. On 2908477 6 peut cependant indiquer les valeurs suivantes : la première température critique (de l'alternateur) peut être comprise entre 110 C et 150 C, de préférence voisine de 130 C ; la deuxième température critique (des moyens de stockage) peut être comprise entre -15 C et +5 C, de préférence voisine 5 de -10 C, et le niveau de seuil de charge des moyens de stockage peut être inférieur ou égal à 90%, de préférence voisin de 80%. La combinaison des différents paramètres entre eux est importante pour déterminer les valeurs critiques. Par exemple, si seul l'un des paramètres atteint une valeur comprise dans la plage de valeurs critiques 10 citées plus haut (par exemple de 110 C à 150 C pour la température de l'alternateur), la valeur critique pour ce paramètre pourra être choisie à une valeur élevée dans le domaine (par exemple 140 C). Par contre, si deux ou trois des paramètres atteignent des valeurs situées dans les différents domaines de valeurs critiques, on pourra prédéterminer des valeurs critiques 15 plus sévères (par exemple 0 C pour la température critique des moyens de stockage et 120 C pour la température critique de l'alternateur). En moyenne on peut par exemple prendre la valeur de 130 C pour la première température (température critique de l'alternateur), -10 C pour la deuxième température (température des moyens de stockage de l'énergie) et un seuil 20 du niveau de charge de 80% pour les moyens de stockage. Selon un mode simplifié de mise en oeuvre du procédé, on peut ne prendre en compte que la température de l'alternateur (étape 10) et seulement l'une des deux étapes 12 et 14 concernant les moyens de stockage de l'énergie électrique, respectivement la température et le niveau 25 de charge. On peut également ne considérer que le redémarrage du moteur, pour les moteurs munis d'un démarreur traditionnel. Dans ce cas, si la fonction A&R arrête le moteur malgré le fait que l'une des conditions critiques est atteinte, le moteur peut être redémarré à l'aide du démarreur et non plus avec l'alternateur. 30 L'invention permet d'optimiser le dimensionnement de l'alternateur et des moyens de stockage d'énergie électrique, en dimensionnant ces 2908477 7 éléments aux conditions nominales de fonctionnement et non plus pour satisfaire à toutes les conditions de fonctionnement (notamment aux conditions extrêmes, par exemple -20 C pour une batterie). On optimise ainsi le coût de ces éléments en fonction des performances souhaitées du 5 dispositif A&R. La robustesse des démarrages avec la fonction A&R est augmentée grâce à la maîtrise des conditions critiques. L'invention permet également de limiter la puissance de l'alternateur réversible en mode démarreur et donc de diminuer l'intensité du courant électrique qu'il consomme. La tension électrique aux bornes des différents équipements 10 électriques du véhicule est donc plus stable, ce qui permet de limiter le dimensionnement du système qui a pour fonction de maintenir sensiblement constante la tension électrique aux bornes de ces équipements électriques. D'autres modes de réalisation que ceux décrits et représentés 15 peuvent être conçus par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique d'un moteur thermique d'un véhicule comportant des moyens de stockage d'énergie électrique et un alternateur réversible relié au moteur thermique, caractérisé en ce qu'il consiste : - à comparer (16, 18) la température de l'alternateur (10) à une première température prédéterminée, - à détecter (16, 18) l'apparition d'au moins l'une des deux conditions suivantes relatives aux moyens de stockage d'énergie électrique : une température (12) inférieure à une deuxième température prédéterminée et un niveau de charge (14) inférieur à un seuil prédéterminé, et - si la température de l'alternateur est supérieure à la première température prédéterminée et si au moins l'une desdites deux conditions apparaît, à inhiber (26) le redémarrage automatique du moteur. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température de l'alternateur est celle de son stator. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la première température prédéterminée est comprise entre 110 C et 150 C et le seuil prédéterminé du niveau de charge est inférieur à 90% du niveau de charge maximal. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la première température prédéterminée est d'environ 130 C et le seuil prédéterminé du niveau de charge est d'environ 80% du niveau de charge maximal. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la deuxième température prédéterminée est comprise entre -15 C et + 5 C. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que la deuxième température prédéterminée est voisine de -10 C. 2908477 9 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on tient compte des deux dites conditions (12, 14) pour inhiber ou non le redémarrage automatique du moteur. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce 5 qu'en plus d'inhiber le redémarrage du moteur, l'arrêt automatique du moteur est inhibé (24) si la température de l'alternateur est supérieure à la première température prédéterminée et si au moins l'une desdites deux conditions relatives aux moyens de stockage apparaît. 10 15 20 25