Brevet FR2908476A1 — publié le 20080516

DISPOSITIF DE COMMANDE POUR MOTEUR À COMBUSTION INTERNE ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de commande pour un moteur à combustion interne installé sur un véhicule, et particulièrement un dispositif de commande pour un moteur à combustion interne dans lequel la stabilité de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne est améliorée en contrôlant une machine électrique rotative reliée au moteur à combustion interne à la fois pour l'entraînement électrique et pour la génération d'énergie électrique. Description de l'art connexe Conventionnellement, un dispositif de commande a été proposé qui sert à supprimer la variation de la vitesse de rotation d'un moteur à combustion interne en utilisant une machine électrique rotative reliée au moteur à combustion interne installé sur un véhicule pour l'entraînement électrique ainsi que la génération d'énergie électrique. En général, le dispositif de commande classique pour un moteur à combustion interne contrôle le moment de torsion généré de la machine électrique rotative afin de neutraliser la fluctuation rotationnelle du moteur à combustion interne en commutant l'état de fonctionnement de la machine électrique rotative entre un état électriquement opératoire ou d'entraînement et un état de génération d'énergie (voir, par exemple, un 2908476 2 premier document de brevet : brevet japonais n 2617936). Dans le dispositif classique comme celui décrit dans le premier document de brevet mentionné plus haut, 5 pour supprimer la fluctuation rotationnelle du moteur à combustion interne (c'est-à-dire, pour supprimer le moment de torsion généré), l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne est commuté entre l'état de fonctionnement électrique et l'état de génération 10 d'énergie pour générer ainsi le moment de torsion pulsant dans une direction opposée de celle de la fluctuation rotationnelle du moteur à combustion interne. A ce moment, la valeur moyenne de la sortie de la 15 machine électrique rotative devient une quantité de génération d'énergie électrique pour fournir une quantité de sortie correspondant à une quantité de charge du véhicule. Ici, notez qu'un système d'alimentation électrique (par exemple, une batterie, 20 un condensateur, etc.) est relié à la machine électrique rotative. Dans le dispositif de commande classique pour un moteur à combustion interne, aucune considération n'est accordée à l'état chargé du système d'alimentation 25 électrique relié à la machine électrique rotative, dans le cas où l'état chargé du système électrique est un état de charge d'alimentation électrique se surcharge quand la quantité de 30 génération d'énergie électrique de la machine c'est pourquoi, d'alimentation maximale, le trouve dans un système état de électrique rotative devient supérieure à la charge 2908476 3 d'énergie électrique du véhicule, et il en résulte qu'il existe un problème consistant à causer des influences défavorables comme une réduction de la durée de vie, etc., sur le système d'alimentation électrique. 5 RÉSUMÉ DE L'INVENTION En conséquence, un objet de la présente invention est d'obtenir un dispositif de commande pour un moteur à combustion interne qui soit capable de supprimer la 10 fluctuation rotationnelle du moteur à combustion interne d'une manière efficace en contrôlant correctement l'état de fonctionnement d'une machine électrique rotative sans appliquer une charge inappropriée ou excessive à un système d'alimentation 15 électrique relié à la machine électrique rotative. En gardant à l'esprit l'objet ci-dessus, un dispositif de commande pour un moteur à combustion interne selon la présente invention comprend : une machine électrique rotative à la fois pour le 20 fonctionnement électrique et la génération d'énergie électrique qui est reliée au moteur à combustion interne ; un circuit de commande qui contrôle au moins un d'un courant de champ et d'un courant d'armature de la machine électrique rotative ; une partie de 25 détection de la vitesse de rotation qui détecte les vitesses de rotation individuelles du moteur à combustion interne et de la machine électrique rotative ; un système d'alimentation électrique relié à la machine électrique rotative ; une partie de détection d'énergie électrique qui détecte une quantité d'énergie électrique du système d'alimentation 2908476 4 électrique ; et une section de suppression de la fluctuation rotationnelle qui supprime la fluctuation rotationnelle du moteur à combustion interne. La section de suppression de la fluctuation rotationnelle 5 contrôle une quantité de génération d'énergie électrique et le moment de torsion généré à partir de la machine électrique rotative en fonction d'une charge d'énergie électrique du véhicule, la quantité d'énergie électrique du système d'alimentation électrique, et la 10 vitesse de rotation de la machine électrique rotative. Selon la présente invention, en contrôlant le courant de champ ou le courant d'armature de la machine électrique rotative basée sur les vitesses de rotation du moteur à combustion interne et la machine électrique 15 rotative, la quantité d'énergie électrique ou de puissance (la quantité d'énergie électrique chargée) du système d'alimentation électrique, et la charge d'énergie électrique du véhicule, le moment de torsion généré de la machine électrique rotative est contrôlé 20 pour supprimer la fluctuation rotationnelle du moteur à combustion interne, moyennant quoi le confort de conduite du véhicule peut être amélioré particulièrement pendant la rotation à faible vitesse du moteur à combustion interne dont la fluctuation 25 rotationnelle est grande, et le rayon d'action spécifique du véhicule peut aussi être amélioré. Les objets, fonctions et avantages ci-dessus et autres de la présente invention deviendront plus aisément apparents à l'homme du métier à partir de la 30 description détaillée suivante des modes de réalisation 2908476 5 préférés de la présente invention prise conjointement avec les dessins d'accompagnement. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est un schéma de principe représentant 10 un dispositif de commande pour un moteur à combustion interne selon un premier mode de réalisation de la présente invention, dans lequel un exemple du dispositif de commande pour un système de véhicule est illustré schématiquement. 15 La figure 2 est un organigramme illustrant une opération de commande selon le premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 3 est un diagramme de forme d'onde représentant les changements dans le temps de la 20 quantité d'énergie électrique générée et le moment de torsion généré pendant l'opération de commande selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. La figure 4 est un diagramme de forme d'onde représentant les changements dans le temps de la 25 quantité d'énergie électrique générée et le moment de torsion généré pendant l'opération de commande selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. La figure 5 est une vue explicative représentant un exemple d'une mappe de commande d'une machine 30 électrique rotative selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention. 2908476 6 La figure 6 est une vue explicative représentant un autre exemple d'une mappe de commande de la machine électrique rotative selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention. 5 La figure 7 est un schéma de principe représentant un dispositif de commande pour un moteur à combustion interne selon un sixième mode de réalisation de la présente invention, dans lequel un exemple du dispositif de commande pour un système de véhicule est 10 illustré schématiquement. La figure 8 est un organigramme illustrant une opération de commande selon le sixième mode de réalisation de la présente invention. La figure 9 est une vue explicative représentant 15 un exemple d'une mappe de commande d'un moteur à combustion interne selon le sixième mode de réalisation de la présente invention. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS 20 Ci-après, les modes de réalisation préférés de la présente invention vont être décrits en détail en référence aux dessins d'accompagnement. Mode de réalisation 1 25 Référant aux dessins et d'abord à la figure 1, un dispositif de commande est représenté pour un moteur à combustion interne selon un premier mode de réalisation de la présente invention, dans lequel le dispositif de commande dans un état installé sur un système de 30 véhicule est illustré schématiquement. 2908476 7 Sur la figure 1, un moteur à combustion interne 1, comme un moteur à essence, est installé sur un véhicule et est opérationnellement relié aux pneus ou aux roues 6 du véhicule, et une machine électrique rotative 2 à 5 la fois pour le fonctionnement électrique et la génération d'énergie électrique a un arbre de rotation mécaniquement relié à un arbre de rotation du moteur à combustion interne 1. De plus, un système d'alimentation électrique 5 10 comprenant une batterie, un condensateur, etc., est relié à la machine électrique rotative 2 par un inverseur (circuit de commande) 3 qui exécute la conversion en courant continu (CC) triphasé. La machine électrique rotative 2 est contrôlée sous le contrôle 15 d'une unité de commande électronique (ECU) 4 par l'inverseur 3. L'inverseur 3 commande un courant de champ iF pour la machine électrique rotative 2 de telle sorte que, quand la machine électrique rotative 2 fonctionne comme un moteur électrique, une quantité 20 requise de courant d'armature iA soit fournie à la machine électrique rotative 2 afin d'assister le moment de torsion de sortie du moteur à combustion interne 1. Aussi, quand la machine électrique rotative 2 fonctionne comme un moteur électrique, l'inverseur 3 25 charge le système d'alimentation électrique 5 avec une quantité de génération d'énergie électrique correspondant au courant d'armature iA à partir de la machine électrique rotative 2. Une vitesse de rotation Ne du moteur à combustion 30 interne 1, une quantité de génération d'énergie électrique la de la machine électrique rotative 2, et 2908476 8 une quantité d'énergie électrique ou de puissance (la quantité d'énergie électrique chargée) C du système d'alimentation électrique 5 sont entrés dans l'ECU 4 comme information sur les conditions du véhicule. De 5 plus, une vitesse de rotation Na de la machine électrique rotative 2 est entrée dans l'ECU 4. En outre, comme cela sera décrit plus tard, les informations détectées (conditions du véhicule, informations hors du véhicule) provenant de différents types de détecteurs 10 sont aussi entrées dans l'ECU 4. Les divers types de détecteurs comprennent une partie de détection de la vitesse de rotation qui détecte les vitesses de rotation individuelles Ne, Na du moteur à combustion interne 1 et de la machine électrique rotative 2, 15 respectivement, et une partie de détection d'énergie électrique qui détecte la quantité d'énergie électrique ou de puissance C du système d'alimentation électrique 5. Par exemple, des informations comme la vitesse de rotation Ne du moteur à combustion interne 1, la 20 vitesse de rotation Na de la machine électrique rotative 2, la charge d'énergie électrique du véhicule, la quantité d'énergie électrique ou de puissance C du système d'alimentation électrique 5, etc., sont entrées dans l'ECU 4. 25 L'ECU 4 calcule et envoie en sortie une commande de contrôle 1c au moteur à combustion interne 1 et une commande de contrôle 3c à l'inverseur 3 sur la base des divers types d'information d'entrée, de sorte que l'état de fonctionnement de la machine électrique 30 rotative 2 soit ainsi contrôlé par le moteur à combustion interne 1 et l'inverseur 3. L'ECU 4 contrôle 2908476 9 la vitesse de rotation Ne du moteur à combustion interne 1 au moyen de l'instruction de commande 1c au moteur à combustion interne 1, et commande au moins un du courant de champ iF et du courant d'armature iA de 5 la machine électrique rotative 2 au moyen de l'instruction de commande 3c à l'inverseur 3. Les pneus ou les roues 6 du véhicule sont entraînés en rotation par le moment de torsion de sortie du moteur à combustion interne 1 comme source d'alimentation (force 10 d'entraînement). De plus, l'ECU 4 comprend une section de suppression de la fluctuation rotationnelle qui supprime la fluctuation rotationnelle du moteur à combustion interne 1. La section de suppression de la 15 fluctuation rotationnelle dans l'ECU 4 commande la quantité de génération d'énergie électrique la et le moment de torsion généré Ta à partir de la machine électrique rotative 2 en fonction de la charge d'énergie électrique du véhicule, de la quantité 20 d'énergie électrique C du système d'alimentation électrique 5 et de la vitesse de rotation Na de la machine électrique rotative 2. Ensuite, référence sera faite au fonctionnement de suppression de la fluctuation rotationnelle du moteur à 25 combustion interne 1 selon le premier mode de réalisation de la présente invention comme indiqué sur la figure 1, en faisant référence à la figure 2. La figure 2 est un organigramme qui illustre un algorithme de l'opération de commande de l'ECU 4 selon le premier 30 mode de réalisation de la présente invention. 2908476 10 Sur la figure 2, tout d'abord, l'ECU 4 décide d'une valeur Ne* de commande de vitesse de rotation du moteur à combustion interne 1 en fonction de l'information de condition du véhicule provenant des 5 divers types de détecteurs et des instructions du conducteur (étape S1). De plus, l'ECU 4 décide d'une valeur Ia* de génération d'énergie de la machine électrique rotative 2 sur la base de la charge d'énergie électrique du véhicule (étape S2). 10 Ensuite, la vitesse de rotation Ne (valeur mesurée) du moteur à combustion interne 1 est lue à partir des divers types de détecteurs (partie de détection de la vitesse de rotation) installés sur le moteur à combustion interne 1, et un écart de vitesse ANe (= Ne* 15 - Ne) entre la vitesse de rotation Ne lue ainsi et la valeur Ne* de commande de vitesse de rotation est calculé comme valeur correspondant à une fluctuation rotationnelle, puis une valeur T* de commande de moment de torsion généré de la machine électrique rotative 2 20 pour neutraliser la fluctuation rotationnelle du moteur à combustion interne 1 est déterminée (étape S3). Alors, la quantité d'énergie électrique C (valeur mesurée) du système d'alimentation électrique 5 est lue, et il est déterminé à laquelle de trois plages 25 appartient le niveau de la quantité d'énergie électrique C, en comparant la quantité d'énergie électrique C à un seuil de limite supérieure Cmax et à un seuil de limite inférieure Cmin, respectivement (étape S4). 30 Quand il est déterminé que C > Cmax à l'étape S4 (autrement dit, que la quantité d'énergie électrique C 2908476 11 est pratiquement à un état de pleine charge), premièrement la commande de fluctuation rotative est exécutée de sorte que la quantité de génération d'énergie électrique la de la machine électrique 5 rotative 2 soit contrôlée afin de ne pas générer plus d'électricité que la charge d'énergie électrique du véhicule (étape S5), puis un retour à l'étape S1 est effectué. A ce moment, le système d'alimentation électrique 10 5 est presque dans un état de charge maximale, et si la quantité de génération d'énergie électrique C dépasse la charge d'énergie électrique du véhicule, une énergie électrique excessive est fournie au système d'alimentation électrique 5, qui, de ce fait, se trouve 15 dans un état de surcharge. Par conséquent, il est nécessaire de contrôler la quantité de génération d'énergie électrique de la machine électrique rotative 2 afin d'empêcher une génération d'énergie dépassant la charge d'énergie électrique du véhicule. 20 D'autre part, quand il est déterminé à l'étape S4 que Cmax ? C ? Cmin (autrement dit, que la quantité d'énergie électrique C est dans une plage normale où elle est inférieure ou égale à une quantité de chargement maximum), une deuxième commande de 25 fluctuation rotative est exécutée, et un retour à l'étape S1 est exécuté (étape S6). Dans ce cas, une quantité de changement de la quantité de génération d'énergie électrique la de la machine électrique rotative 2 par rapport à la charge 30 d'énergie électrique du véhicule est compensée (rechargée ou absorbée) par le système d'alimentation 2908476 12 électrique 5, de sorte que le moment de torsion généré Ta de la machine électrique rotative 2 peut être contrôlé dans une direction pour supprimer la fluctuation rotationnelle (l'écart de vitesse ANe) du 5 moteur à combustion interne 1. De plus, quand il est déterminé à l'étape S4 que C supérieure Cmax, un état de commande de commutation pour commuter entre l'état de génération d'énergie et l'état triphasé court-circuité est sélectionné, tandis que lorsque la quantité d'énergie électrique C est inférieure ou égale au seuil de limite supérieure Cmax, 20 le contrôle de fluctuation rotationnelle selon l'ajustement de la quantité de génération d'énergie électrique (l'ajustement de l'efficacité de génération d'énergie selon le deuxième mode de réalisation mentionné ci-dessus) est exécuté. 25 D'autre part, sur la figure 6, l'état de commande de génération d'énergie de la machine électrique rotative 2 est contrôlé ou choisi comme suit. Autrement dit, quand la vitesse de rotation Ne du moteur à combustion interne 1 est inférieure ou égale à un seuil 30 de limite inférieure Nmin, un état de génération d'énergie de coupure (élévateur de pression) selon un 2908476 28 transistor est choisi ; quand la vitesse de rotation Ne est au sein d'une plage stationnaire ou régulière (Nmin REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande pour un moteur à combustion interne (1) installé sur un véhicule, comprenant : une machine électrique rotative (2) à la fois pour le fonctionnement électrique et la génération d'énergie électrique, qui est reliée audit moteur à combustion interne (1) ; un circuit de commande qui contrôle au moins un d'un courant de champ (iF) et d'un courant d'armature (iA) de ladite machine électrique rotative (2) ; une partie de détection de vitesse de rotation qui détecte les vitesses de rotation individuelles (Na, Ne) dudit moteur à combustion interne (1) et de ladite machine électrique rotative (2) ; un système d'alimentation électrique (5) relié à ladite machine électrique rotative (2) ; une partie de détection d'énergie électrique qui détecte une quantité d'énergie électrique dudit système d'alimentation électrique (5) ; et une section de suppression des fluctuations rotationnelles qui supprime la fluctuation rotationnelle dudit moteur à combustion interne (1) ; dans lequel ladite section de suppression des fluctuations rotationnelles contrôle une quantité de génération d'énergie électrique et le moment de torsion généré (Ta) à partir de ladite machine électrique rotative (2) en fonction d'une charge d'énergie électrique dudit véhicule, de la quantité d'énergie électrique dudit système d'alimentation électrique (5) 2908476 41 et de la vitesse de rotation de ladite machine électrique rotative (2). 2. Dispositif de commande pour un moteur à 5 combustion interne (1) selon la revendication 1, dans lequel ladite section de suppression des fluctuations rotationnelles contrôle l'efficacité de ladite machine électrique rotative (2) d'une manière variable. 10 3. Dispositif de commande pour un moteur à combustion interne (1) selon la revendication 1, dans lequel ladite section de suppression des fluctuations 15 rotationnelles contrôle pour commuter l'état de fonctionnement de ladite machine électrique rotative (2) entre un état d'entraînement, un état de génération de puissance et un état triphasé court-circuité. 20 4. Dispositif de commande pour un moteur à combustion interne (1) selon la revendication 1, dans lequel ladite section de suppression des fluctuations rotationnelles contrôle pour commuter l'état de 25 fonctionnement de ladite machine électrique rotative (2) entre un état d'entraînement, un état de génération de puissance et un état de génération de puissance de coupure à transistors. 2908476 42 5. Dispositif de commande pour un moteur à combustion interne (1) selon la revendication 1, dans lequel ladite section de suppression des fluctuations 5 rotationnelles commute l'état de fonctionnement de ladite machine électrique rotative (2) entre un état d'entraînement, un état de génération de puissance et un état de commande de commutation entre ledit état d'entraînement et ledit état de génération de puissance, 10 et un état triphasé court-circuité en fonction de la charge d'énergie électrique dudit véhicule et de la quantité d'énergie électrique dudit système d'alimentation électrique (5) ; et ladite section de suppression des fluctuations 15 rotationnelles commute ledit état de génération de puissance entre un état de génération de puissance de rectification à diodes, un état de génération de puissance de coupure à transistors, et un état de commande de commutation commutant entre ledit état de 20 génération de puissance de rectification et ledit état de génération de puissance de coupure en fonction de à la vitesse de rotation dudit moteur à combustion interne (1). 25 6. Dispositif de commande pour un moteur à combustion interne (1) selon la revendication 1, dans lequel une section d'évaluation de temps d'arrêt calcule un temps d'arrêt estimé (t) dudit véhicule ; et 2908476 43 une section de sélection d'état choisit un état dudit moteur à combustion interne (1) pendant un temps d'arrêt dudit véhicule ; dans lequel ladite section de sélection d'état 5 sélectionne, sur la base d'au moins un dudit temps d'arrêt estimé (t) et de la quantité d'énergie électrique (C) dudit système d'alimentation électrique (5), soit un état ralenti utilisant ledit moteur à combustion interne (1) seul, soit un état de ralenti 10 assisté utilisant ladite machine électrique rotative (2) et ledit moteur à combustion interne (1) en combinaison l'un avec l'autre, soit un état d'arrêt et de redémarrage dudit moteur à combustion interne (1). 15 7. Dispositif de commande pour un moteur à combustion interne (1) selon la revendication 6, dans lequel ladite section de sélection d'état sélectionne, comme mode de commande dudit moteur à combustion 20 interne (1), un état dans lequel le meilleur rayon d'action spécifique est obtenu, en se référant à une mappe de commande dudit moteur à combustion interne (1) en fonction dudit temps d'arrêt estimé (t). 25 8. Dispositif de commande pour un moteur à combustion interne (1) selon la revendication 6, dans lequel ladite section de sélection d'état compare ledit temps d'arrêt estimé (t) avec un premier temps de référence (ta) et un deuxième temps de référence (tb) 2908476 44 qui est plus long que ledit premier temps de référence (ta) ; et ladite section de sélection sélectionne, comme mode de commande dudit moteur à combustion interne (1), 5 ledit état de ralenti quand ledit temps d'arrêt estimé (t) est inférieur ou égal audit premier temps de référence (ta), ledit état de ralenti assisté quand ledit temps d'arrêt estimé (t) est supérieur audit premier temps de référence (ta) et inférieur ou égal 10 audit deuxième temps de référence (tb), et ledit état d'arrêt et de redémarrage quand ledit temps d'arrêt estimé (t) est supérieur audit deuxième temps de référence (tb).