Brevet FR2911101A1 — publié le 20080711

La présente invention concerne un procédé pour le démarrage d'un moteur à pistons d'une transmission hybride dans un état électrique de marche. L'invention concerne en outre une transmission hybride pour un véhicule automobile pour l'exécution du procédé, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'une telle transmission hybride. Les transmissions hybrides sont une forme moderne de transmission dans les véhicules automobiles et elles permettent une conduite à émissions réduites. Sur un véhicule hybride doté d'une possibilité de conduite exclusivement électrique, soit un véhicule dit 1 o totalement hybride, le moteur à pistons doit pouvoir être démarré en cours de marche électrique si un besoin de puissance excessif pour le moteur électrique doit être couvert. Avec une transmission hybride parallèle dotée d'un embrayage entre le moteur à pistons et le moteur électrique, le démarrage du moteur à pistons est effectué par traction de 15 celui-ci en fermant l'embrayage. Pour démarrer le moteur à pistons, un couple d'embrayage constant est alors réglé, suffisant de manière sûre à dépasser le premier point mort haut des pistons du moteur à pistons. Le moteur électrique doit en l'occurrence maintenir le couple d'embrayage appliqué pour éviter un effondrement de la vitesse de 20 sortie, accompagné d'un à-coup pour le comportement de conduite. Pour éviter notamment un tel à-coup et absorber des crêtes de conduite au démarrage, un léger patinage est admis entre un embrayage de pontage de convertisseur, disposé entre le moteur électrique et la transmission. Le problème est toutefois en l'occurrence que le couple de 25 démarrage exigé pour tracter le moteur à pistons doit être maintenu par le moteur électrique, et n'est donc pas disponible pour l'entraînement du véhicule automobile. Un démarrage idéal du moteur à pistons devrait cependant être effectué sans variation de l'état de conduite en cours sous l'aspect des niveaux de bruit, de vibrations et d'accélération. 30 La présente invention vise à proposer un procédé pour le démarrage d'un moteur à pistons d'une transmission hybride dans un état électrique de marche, lequel permet en particulier un démarrage en douceur du moteur à pistons. Selon l'invention, ce problème est résolu par un procédé pour le démarrage d'un moteur à pistons d'une transmission hybride dans un s état électrique de marche, ladite transmission hybride comprenant au moins le moteur à pistons, un moteur électrique, un engrenage, un embrayage disposé entre le moteur à pistons et le moteur électrique, et un embrayage de pontage de convertisseur, ledit embrayage de pontage de convertisseur étant disposé entre le moteur électrique et l'engrenage 10 et étant commutable vers un état de patinage où il transmet un couple réduit, voire ne transmet aucune couple du moteur électrique à l'engrenage, procédé dans lequel un patinage est réglé sur l'embrayage de pontage de convertisseur, la vitesse de rotation du moteur électrique est élevée d'une vitesse de rotation initiale à une vitesse de rotation de 15 démarreur et réglée de telle manière que, côté sortie de l'embrayage de pontage de convertisseur, la vitesse de rotation et le couple ne varient pas, ou seulement dans une plage prédéfinie, un couple est activé et désactivé rapidement sur l'embrayage disposé entre le moteur à pistons et le moteur électrique, de telle manière qu'une impulsion de couple 20 suffisante pour dépasser un premier point mort haut des pistons du moteur à pistons est transmise au moteur à pistons, le démarrage du moteur à pistons est déclenché lors du dépassement du premier point mort haut, ou après celui-ci, un patinage prédéfini et par conséquent un couple défini sont réglés sur l'embrayage, de telle manière que le 25 moteur électrique assiste l'accélération du moteur à pistons une fois atteinte sa vitesse de rotation initiale, d'une part, et transmet d'autre part un couple positif à l'embrayage de pontage de convertisseur, le patinage de l'embrayage de pontage de convertisseur étant réduit pour que, côté sortie de l'embrayage de pontage de convertisseur, la vitesse 30 de rotation et le couple ne varient pas, ou seulement dans une plage prédéfinie. L'invention repose sur l'idée générale que, pour dépasser un premier point mort haut de compression d'un piston d'un moteur à pistons, il suffit d'activer et de désactiver une brève impulsion de couple sur l'embrayage. Cette impulsion est délivrée côté sortie par l'inertie de composants, autrement dit l'inertie de masse des composants d'une surface de friction de l'embrayage (séparateur) côté sortie et de la surface de friction de l'embrayage de pontage de convertisseur côté entraînement, y compris un rotor d'un moteur électrique, ledit moteur électrique étant accéléré à une vitesse supérieure avant le moment du démarrage, pour un couple de sortie constant. La différence de vitesse entre le moteur électrique d'une part, et l'engrenage d'autre part, est obtenue par réglage d'un patinage sur un embrayage de pontage de convertisseur disposé entre le moteur électrique et l'engrenage, si bien que côté sortie du convertisseur, lé couple de sortie demandé est rendu disponible, cependant que, côté entraînement du convertisseur, le moteur électrique génère un faible couple additionnel pour accélérer les masses d'inertie susmentionnées. Il est ainsi possible qu'une partie seulement du couple nécessité pour le démarrage du moteur à pistons ait à être maintenue par le moteur électrique, et que l'impulsion de couple soit exploitée en particulier pour le démarrage du moteur à pistons. L'avantage spécifique du procédé selon l'invention est donc que le couple exigé pour dépasser le premier point mort haut soit principalement appliqué par une inertie de masse du rotor du moteur électrique en rotation, et que le couple à appliquer ultérieurement par le moteur électrique soit sensiblement réduit après le premier allumage du moteur à pistons, et nécessite de ce fait un maintien de couple moindre. Suivant une exécution avantageuse de l'invention, le démarrage est déclenché du fait qu'un besoin de couple de la transmission hybride dépasse une valeurùseuil pour laquelle un couple applicable par le moteur électrique seul ne correspond plus au besoin de couple. Une activation du moteur à combustion interne pourra être nécessitée si une puissance du moteur électrique ne correspond plus à un niveau de puissance exigé, ce qui pourra par exemple se produire dans le cas d'une batterie faible ou d'une vitesse trop élevée exigée pour le moteur électrique. Si un tel état de fonctionnement est présenté, un démarrage du moteur à pistons sera nécessité pour assister le moteur électrique, le moteur à pistons pouvant ensuite, après accélération, délivrer lui aussi un couple à la transmission et assister ou décharger ainsi le moteur électrique. Un démarrage non contrôlé du moteur électrique doit par contre être exclu, celui-ci n'étant pas souhaitable tant d'un point de vue écologique qu'économique. Le réglage de la valeur-seuil susmentionnée représente donc une possibilité simple et efficace pour définir exactement le moment de démarrage du moteur à pistons. La valeur-seuil pourra en l'occurrence être fixée à des niveaux différents en fonction de la conception du moteur à pistons ou du moteur électrique. D'autres caractéristiques importantes et avantages de l'invention ressortiront du dessin et de la description en référence à celui-ci. Il va de soi que les caractéristiques susmentionnées, ainsi que celles qui seront exposées ci-après, sont exploitables non seulement dans la combinaison indiquée, mais aussi suivant d'autres combinaisons ou prises isolément, sans quitter pour autant le cadre de la présente invention. Un exemple d'exécution préférentiel de l'invention est illustré par la figure et sera commenté en détail dans la description ci-dessous. L'unique figure 1 représente schématiquement une transmission 25 hybride selon l'invention. En figure 1, une transmission hybride 1 selon l'invention pour un véhicule automobile non représenté comprend un moteur à pistons 2, lequel pourra ci-dessous être également qualifié de moteur à combustion interne 2, un moteur électrique 3 ainsi qu'un engrenage 4 30 et un convertisseur 5. Un embrayage 6, en particulier un embrayage séparateur, est disposé entre le moteur à pistons 2 et le moteur électrique 3, lequel en état de fermeture relie par transmission le moteur à combustion interne 2 et le moteur électrique 3, et en état d'ouverture, désaccouple du moteur à combustion interne 2 une partie de la transmission située côté sortie du moteur à combustion interne 2. Le convertisseur 5 susmentionné est disposé entre le moteur électrique 3 et l'engrenage 4, ledit convertisseur 5 comportant un embrayage de pontage de convertisseur 7 côté entraînement. En l'occurrence, un élément de dilatation axiale 8, se présentant par exemple sous la forme d'un disque de tôle, pourra en plus être disposé entre l'embrayage de pontage de convertisseur 7 et un rotor 9 du moteur électrique 3, lequel pourra compenser les dilatations axiales, en particulier du convertisseur 5, et réduire ainsi la contrainte de tension sur la transmission. Une partie côté sortie de l'embrayage 6, le moteur électrique 3 et l'embrayage de pontage de convertisseur 7 pourront en l'occurrence être qualifiés de module hybride 10 de manière abrégée. La transmission hybride 1 représentée en figure 1 est en l'occurrence réalisée comme transmission hybride dite parallèle 1, si bien que le moteur à pistons 2 et le moteur électrique 3 peuvent appliquer un couple sur l'engrenage 4 non seulement en alternance, mais aussi de manière cumulée. Une application cumulée du couple est en particulier souhaitée pendant un état de fonctionnement de démarrage, où une puissance séparée du moteur à combustion interne 2 ou du moteur électrique 3 ne satisfait pas à un besoin de puissance exigée. Aussi la transmission hybride 1 de la figure 1 est-elle de préférence une transmission dite totalement hybride, où un mode de marche exclusivement électrique est possible en plus d'un mode de marche par le seul moteur à combustion interne. Pendant l'état de marche exclusivement électrique, le moteur à combustion interne 2 est coupé et n'est activé que pour une puissance supérieure ou si une valeur limite inférieure de puissance d'une batterie est atteinte, en- dessous de laquelle la marche purement électrique est rendue impossible. Pour pouvoir exécuter cette activation du moteur à combustion interne 2 le plus en douceur possible, c'est-à-dire sans à-coup, bruit ni vibrations, un dispositif de commande 11 est prévu, lequel est relié au moins au moteur à combustion interne 2, à l'embrayage 6 et au moteur électrique 3 ou au convertisseur 5, et en particulier à l'embrayage de pontage de convertisseur 7. L'embrayage 6 ainsi que l'embrayage de pontage de convertisseur 7 sont en l'occurrence commutables vers un état de patinage où ils ne 10 transmettent qu'un couple réduit, voire pas de couple du tout. Un procédé pour le démarrage du moteur à pistons 2 de la transmission hybride 1, commandable ou initiable par le dispositif de commande 11 dans un état de marche électrique sera décrit ci-dessous : 15 Le déclenchement du démarrage du moteur à combustion interne 2 est exécuté en ce qu'un besoin de couple du conducteur dépasse une valeur-seuil définie pour laquelle un couple applicable par le moteur électrique 3 seul ne correspond plus au besoin de couple exigé. Si cet état est présenté, un patinage sera réglé sur l'embrayage de pontage de 20 convertisseur 7, et la vitesse de rotation du moteur électrique 3 sera élevée d'une vitesse initiale à une vitesse de démarreur et cela de telle manière que la vitesse de rotation et le couple transmis ne varient pas, ou seulement dans une plage prédéfinie côté sortie de l'embrayage de pontage de convertisseur 7. Ceci rendra disponible une vitesse de 25 rotation constante ou un couple d'entraînement constant pour l'engrenage 4 côté sortie du convertisseur 5, même pendant le démarrage du moteur à combustion interne 2. Une fois sa vitesse de démarreur atteinte par le moteur électrique 3, un couple est activé et désactivé rapidement sur l'embrayage 6 30 disposé entre le moteur à combustion interne 2 et le moteur électrique 3, une impulsion de couple suffisante pour dépasser un premier point mort haut d'un piston du moteur à pistons 2 étant transmise au moteur à pistons 2. Cette impulsion de couple est alors générée par l'inertie de masse du rotor 9 du moteur électrique 3 en rotation. Un objectif principal de l'invention, en l'occurrence réduire un maintien de couple exigé du moteur électrique 3 pour le démarrage du moteur à combustion interne 2 et rendre disponible une plage de conduite électrique supérieure, est alors atteint. Le moteur à pistons 2 est ainsi démarré sur le premier pont mort haut, ou après dépassement de celui- ci. Après dépassement du point mort susmentionné, un patinage prédéfini et donc un couple réduit prédéfini sont réglés sur l'embrayage 6, et cela de telle manière que le moteur électrique 3 assiste l'accélération du moteur à pistons 2 une fois atteinte sa vitesse de rotation initiale, d'une part, et transmet un couple positif à l'embrayage de pontage de convertisseur 7, d'autre part. Le patinage de l'embrayage de pontage de convertisseur 7 est alors réduit pour que côté sortie de celui-ci, la vitesse et le couple ne varient pas, ou seulement dans une plage prédéfinie. Du fait des processus d'allumage du moteur à combustion interne 2 déclenchés après dépassement du premier point mort haut, celui-ci n'a besoin pour continuer à être accéléré que d'un autre couple de traction réduit comparativement au couple de démarrage, lequel peut être sans difficulté fourni par le moteur électrique 3. L'embrayage 6 pourra être totalement fermé une fois une vitesse de rotation synchrone atteinte par le moteur à pistons 2 et le moteur électrique 3. Il est en l'occurrence concevable qu'avant fermeture complète de l'embrayage 6, une vitesse de rotation du moteur électrique 3 soit réduite, ce qui évitera une sur-oscillation. Après fermeture complète de l'embrayage 6, le patinage pourra aussi être annulé sur l'embrayage de pontage de convertisseur 7, et le couple cumulé généré par le moteur à combustion interne 2 et le moteur électrique 3 être appliqué sur la transmission. Avant le déclenchement du démarrage, autrement dit avant réglage du patinage sur l'embrayage de pontage de convertisseur 7, un blocage de changement de vitesse non décrit en détail sera activé, lequel devra empêcher un changement de vitesse susceptible de perturber un démarrage du moteur à combustion interne 2, en particulier si l'engrenage 4 est réalisé comme boîte automatique. Le blocage de changement de vitesse pourra être désactivé une fois le moteur à combustion interne 2 démarré et accéléré, et l'embrayage 6 fermé ainsi que l'embrayage de pontage de convertisseur 7. Suivant le procédé selon l'invention, le piston du moteur à pistons 2 est avantageusement rapproché du premier point mort haut avant la transmission de l'impulsion de couple proprement dite. Un tel rapprochement pourra par exemple être déclenché par le dispositif de commande 11 peu avant le début du démarrage, par définition d'un faible couple d'embrayage. Les processus pendant la phase de démarrage du moteur à pistons 2 étant temporellement très critiques, des temps morts devront impérativement être évités pour la transmission de signaux. De tels temps morts pourront notamment être causés par des temps d'exécution du CAN, des temps de calcul ainsi que des fréquences de balayage de capteurs, etc. La commande de tous les composants impliqués ainsi qu'une interface directe pour tous les signaux de capteurs seront donc idéalement regroupés dans le dispositif de commande 11 selon l'invention.25 REVENDICATIONS 1. Procédé pour le démarrage d'un moteur à pistons (2) d'une transmission hybride (1) dans un état électrique de marche, ladite transmission hybride (1) comprenant au moins le moteur à pistons (2), un moteur électrique (3), un engrenage (4), un embrayage (6) disposé entre le moteur à pistons (2) et le moteur électrique (3), et un embrayage de pontage de convertisseur (7), ledit embrayage de pontage de convertisseur (7) étant disposé entre le moteur électrique (3) et l'engrenage (4) et étant commutable vers un état de patinage où il transmet un couple réduit, voire ne transmet aucune couple du moteur électrique (3) à l'engrenage (4), où un patinage est réglé sur l'embrayage de pontage de convertisseur (7), où la vitesse de rotation du moteur électrique (3) est élevée d'une vitesse de rotation initiale à une vitesse de rotation de démarreur et réglée de telle manière que, côté sortie de l'embrayage de pontage de convertisseur (7), la vitesse de rotation et le couple ne varient pas, ou seulement dans une plage prédéfinie, où un couple est activé et désactivé rapidement sur l'embrayage (6) disposé entre le moteur à pistons (2) et le moteur électrique (3), de telle manière qu'une impulsion de couple suffisante pour dépasser un premier point mort haut des pistons du moteur à pistons (2) est transmise au moteur à pistons (2), où le démarrage du moteur à pistons (2) est déclenché lors du dépassement du premier point mort haut, ou après celuiùci, où un patinage prédéfini et par conséquent un couple défini sont réglés sur l'embrayage (6), de telle manière que le moteur électrique (3) assiste l'accélération du moteur à pistons (2) une fois atteinte sa vitesse de rotation initiale, d'une part, et transmet d'autre part un couplepositif à l'embrayage de pontage de convertisseur (7), le patinage de l'embrayage de pontage de convertisseur (7) étant réduit pour que, côté sortie de l'embrayage de pontage de convertisseur (7), la vitesse de rotation et le couple ne varient pas, ou seulement dans une plage prédéfinie. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le démarrage est déclenché du fait qu'un besoin de couple de la transmission hybride (1) dépasse une valeur-seuil pour laquelle un couple applicable par le moteur électrique (3) seul ne correspond plus au besoin de couple. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'un blocage de changement de vitesse est activé avant le réglage du patinage sur l'embrayage de pontage de convertisseur (7). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'embrayage (6) est complètement fermé une fois atteinte une vitesse de rotation synchrone du moteur à pistons (2) et du moteur électrique (3). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'avant la fermeture complète de l'embrayage (6), une vitesse de rotation du moteur électrique (3) est réduite, ce qui évite une sur-oscillation de la vitesse de rotation du moteur à pistons (2). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'après fermeture complète de l'embrayage (6), le patinage 25 est annulé sur l'embrayage de pontage de convertisseur (7), et/ou en ce que le blocage de changement de vitesse est désactivé après fermeture complète de l'embrayage (6). 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour obtenir un état d'accélération après fermeture complète del'embrayage (6), le moteur électrique (3) peut également générer un couple. 8. Transmission hybride (1) pour un véhicule automobile, pour l'exécution du procédé selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisée en ce qu'un dispositif de commande (11) est prévu, lequel est relié au moins au moteur à pistons (2), au moteur électrique (3), à l'embrayage (6) et à l'embrayage de pontage de convertisseur (7), en ce que le dispositif de commande (11) est réalisé de manière 10 à régler un patinage sur l'embrayage de pontage de convertisseur (7), à régler et à élever la vitesse de rotation du moteur électrique (3) d'une vitesse de rotation initiale à une vitesse de rotation de démarreur, de telle manière que, côté sortie de l'embrayage de pontage de 15 convertisseur (7), la vitesse de rotation et le couple ne varient pas, ou seulement dans une plage prédéfinie, à activer et désactiver rapidement un couple sur l'embrayage (6) disposé entre le moteur à pistons (2) et le moteur électrique (3), de telle manière qu'une impulsion de couple suffisante pour dépasser un 20 premier point mort haut des pistons du moteur à pistons (2) est transmise au moteur à pistons (2), à déclencher le démarrage du moteur à pistons (2) lors du dépassement du premier point mort haut, ou après celui-ci, à régler un patinage prédéfini et par conséquent un couple défini 25 sur l'embrayage (6), de telle manière que le moteur électrique (3) assiste l'accélération du moteur à pistons (2) une fois atteinte sa vitesse de rotation initiale, d'une part, et transmet d'autre part un couple positif à l'embrayage de pontage de convertisseur (7), le patinage de l'embrayage de pontage de convertisseur (7) étant réduit pour que, côté sortie del'embrayage de pontage de convertisseur (7), la vitesse de rotation et le couple ne varient pas, ou seulement dans une plage prédéfinie. 9. Transmission hybride selon la revendication 8, caractérisée en ce que le dispositif de commande (11) est réalisé de manière à rapprocher du premier point mort haut les pistons du moteur à pistons (2) avant transmission de l'impulsion de couple. 10. Transmission hybride selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisée en ce qu'une vitesse de rotation de l'embrayage de pontage de convertisseur (7) côté entraînement est au lo démarrage du moteur à pistons (2) toujours supérieure à une vitesse de rotation de l'embrayage de pontage de convertisseur (7) côté sortie. 11. Véhicule automobile avec une transmission hybride (1) selon l'une des revendications 8 à 10.