Brevet FR2926043A1 — publié le 20090710

SYSTEME D'ARRET ET DE REDEMARRAGE AUTOMATIQUE DU MOTEUR THERMIQUE D'UN VEHICULE ET PROCEDE DE PILOTAGE DUDIT SYSTEME. [0001 La présente invention concerne un procédé de pilotage d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique d'un véhicule. L'invention concerne également ledit système d'arrêt et de redémarrage. 10 [0002] Afin de réaliser des économies de carburant et de diminuer la pollution de l'air, certains véhicules automobiles sont munis d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique. Ainsi, le moteur thermique s'arrête sans intervention du conducteur lorsque certaines conditions sont réunies, par exemple lorsque le véhicule est à l'arrêt à un feu 15 de signalisation rouge ou immobilisé dans un embouteillage. La remise en marche du moteur peut être effectuée par un démarreur classique ou par un alterno-démarreur c'est-à-dire par une machine électrique pouvant fonctionner soit en alternateur, soit en démarreur. Le véhicule peut également comporter des moyens de stockage de puissance électrique 20 (appelés par la suite � stockeur de puissance électrique�), tels qu'une ou plusieurs supercapacités et des moyens de stockage d'énergie électrique (� stockeur d'énergie électrique�), tels qu'une batterie. Cette dernière alimente généralement le réseau électrique de bord du véhicule et le démarreur classique alors que le stockeur de puissance électrique alimentent 25 l'alterno-démarreur. Ce dernier peut se substituer au démarreur classique pour le démarrage du moteur thermique et peut également être utilisé pour le redémarrage après un arrêt du moteur. L'alterno-démarreur peut aussi générer de l'énergie électrique pendant le roulage du véhicule, cette énergie étant stockée dans le stockeur de puissance électrique.5 2 [0003] Ce dernier peut échanger de l'énergie électrique avec le stockeur d'énergie électrique, via un convertisseur. II est donc préférable de charger au mieux le stockeur de puissance, notamment avec de l'énergie récupérée lorsque le véhicule est en phase de freinage ou de décélération (énergie � gratuite �), afin d'alimenter ensuite le stockeur d'énergie et le réseau électrique de bord du véhicule à l'aide du stockeur de puissance et non plus avec la machine électrique. Ainsi il est possible d'avoir un état de charge du stockeur de puissance relativement élevé au moment où les conditions pour arrêter automatiquement le moteur thermique sont réunies, cet arrêt précédant bien entendu le redémarrage du moteur thermique. Cependant, si l'état de charge du stockeur de puissance est trop élevé, il y a un risque d'endommagement du système électrique de redémarrage (notamment de la partie électronique) lors du redémarrage du moteur thermique. En effet le courant d'appel au démarrage peut être trop important et détruire des composants électroniques (tels qu'un onduleur ou des transistors par exemple). [0004] De plus, le cas opposé peut se produire. En effet la machine électrique nécessite un état de charge minimum du stockeur de puissance pour que le démarrage soit possible ou pour que l'agrément du démarrage soit correct. L'état de charge du stockeur de puissance peut ne pas être suffisant si plusieurs cycles d'arrêt et de redémarrage se sont produits dans un intervalle de temps trop bref. [0005] La présente invention propose une solution pour résoudre ces problèmes techniques. [0006] Des solutions ont déjà été proposées afin d'obtenir une charge appropriée du stockeur de puissance. Par exemple, la demande de brevet US2003/0042873 Al décrit un système de fourniture de puissance électrique pour démarrer un moteur, le système comprenant une batterie et un condensateur. Le circuit de charge comporte des résistances connectées à 3 la batterie en série avec le condensateur afin de limiter le courant de charge du condensateur. [0007] Le brevet US 6,414,453 B1 décrit un système pour un véhicule hybride comportant un condensateur qui est chargé notamment par l'énergie cinétique récupérée lorsque le véhicule est freiné. Afin d'éviter une surcharge du condensateur, la charge du condensateur est contrôlée et si cette charge est supérieure à un seuil prédéterminé, la connexion entre le condensateur et le moteur électrique provoquant la charge est interrompue. [0008] Ces solutions de limitation de la tension de charge du condensateur ne sont pas satisfaisantes car on peut avoir intérêt à ne pas limiter cette tension de charge, par exemple pour prolonger et maximiser une phase de récupération d'énergie en décélération. [0009] La présente invention propose une solution qui ne présente pas cet inconvénient. De façon plus précise, l'invention concerne une procédé de pilotage d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique d'un véhicule muni de moyens de stockage de puissance électrique, selon lequel la commande de l'arrêt du moteur à l'aide dudit système n'est autorisée que si certaines conditions sont réunies. Selon l'invention, l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique est comparé à un seuil haut et, si ledit état de charge est supérieur audit seuil haut, la commande de l'arrêt du moteur par ledit système est interdite. [0010] Selon une forme de mise en oeuvre du procédé, lorsque l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique est supérieur audit seuil haut, lesdits moyens de stockage de puissance électrique sont partiellement déchargés jusqu'à ce que ledit état de charge devienne inférieur ou égal audit seuil haut. Lorsque le véhicule comprends des moyens de stockage d'énergie électrique et un réseau de bord, lesdits moyens de 4 stockage de puissance électrique sont partiellement déchargés en prenant au moins l'une des actions suivantes : arrêt de l'alimentation des moyens de stockage de puissance électrique, alimentation desdits moyens de stockage d'énergie électrique du véhicule par lesdits moyens de stockage de puissance électrique et alimentation dudit réseau de bord du véhicule par lesdits moyens des stockage de puissance électrique. [0011] L'état de charge des moyens de stockage de puissance électrique peut également être comparé à un seuil bas et, si ledit état de charge est inférieur audit seuil bas, la commande de l'arrêt du moteur par ledit système est interdite. [0012] L'invention concerne aussi un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique d'un véhicule, le système comprenant des moyens de stockage de puissance électrique, des moyens de stockage d'énergie électrique alimentant le réseau de bord du véhicule en courant électrique, une machine électrique pouvant fournir du courant électrique auxdits moyens de stockage de puissance électrique et pouvant fonctionner en démarreur pour la mise en marche du moteur thermique, et un circuit logique de commande de l'arrêt et du redémarrage du moteur thermique. Selon l'invention, le système comporte des moyens de comparaison de l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique avec une valeur prédéterminée d'un seuil haut, lesdits moyens de comparaison étant connectés audit circuit logique de commande de l'arrêt et du redémarrage du moteur thermique, lesdits moyens de comparaison délivrant audit circuit logique un signal d'inhibition de l'arrêt automatique du moteur thermique lorsque l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique est supérieure à ladite valeur prédéterminée de seuil haut. [0013] Selon une variante de réalisation, le système peut comporter un convertisseur connectant les moyens de stockage de puissance électrique aux moyens de stockage d'énergie électrique lorsque l'état de charge des moyens de stockage de puissance est supérieur à ladite valeur prédéterminée de seuil haut, de façon à décharger de la puissance électrique dans lesdits moyens de stockage d'énergie électrique et dans ledit réseau de bord. 5 [0014] Avantageusement, lesdits moyens de comparaison comparent l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique avec une valeur prédéterminée d'un seuil bas, lesdits moyens de comparaison délivrant audit circuit logique un signal d'inhibition de l'arrêt automatique du moteur thermique lorsque l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique est inférieure à ladite valeur prédéterminée de seuil bas. [0015] Selon une variante de réalisation, ladite machine électrique peut être un alterno-démarreur, lesdits moyens de stockage de puissance électrique peuvent comporter au moins un supercondensateur, lesdits moyens de stockage d'énergie électrique peuvent comporter une batterie et ledit convertisseur peut être un convertisseur DC/DC. [0016] 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 aux dessins annexés et sur lesquels : - la figure 1 montre schématiquement le système de l'invention, et - la figure 2 est un diagramme illustrant le procédé selon l'invention. [0017] Sur la figure 1, le système comprend une machine électrique 10, des moyens 11 de stockage de puissance électrique (désignés par la suite � stockeur de puissance �) et des moyens 12 de stockage d'énergie électrique (désignés par la suite � stockeur d'énergie �). La machine 6 électrique 10 est de préférence constituée par un alterno-démarreur couplé au vilebrequin du moteur thermique (non représenté) du véhicule. L'alterna-démarreur peut fonctionner en alternateur et donc fournir de l'énergie électrique au stockeur de puissance 11 ou, alimenté par le stockeur de puissance 11, fonctionner en démarreur afin de mettre en marche le moteur thermique. Les stockeurs de puissance 11 et d'énergie 12 peuvent communiquer l'un avec l'autre pour s'échanger de l'énergie électrique par l'intermédiaire d'un convertisseur 13, de préférence de type DC/DC. Le convertisseur peut être commandé pour laisser passer le courant électrique dans un sens (du stockeur de puissance vers le stockeur d'énergie) ou dans le sens opposé ou dans les deux sens. [0018] Le stockeur d'énergie 12, qui peut être une batterie classique de 12 Volts, alimente en courant électrique le réseau de bord 14 du véhicule. Ce réseau comprend des consommateurs électriques, tels que les phares et les essuie-glaces. Le stockeur de puissance 11, qui peut être avantageusement composé d'un ou plusieurs supercondensateurs, est relié à des moyens 15 de comparaison de l'état de charge du stockeur de puissance 11 avec une valeur de seuil haut Sh et une valeur de seuil bas Sb. La valeur de seuil haut Sh est choisie pour correspondre au seuil d'état de charge du stockeur de puissance au dessus duquel le redémarrage risque de provoquer des dommages au système. La valeur de seuil bas Sb est choisie pour correspondre au seuil d'état du stockeur de puissance en dessous duquel le redémarrage n'est pas possible ou présente un mauvais agrément. Un circuit logique 16 permet de commander automatiquement l'arrêt et le redémarrage du moteur thermique (fonction Stop & Start ou S&S) lorsque certaines conditions sont réunies, par exemple lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à une vitesse prédéterminée (par exemple 6 km/h) et lorsque la pédale de frein est enfoncée (pour l'arrêt du moteur) ou relâchée (pour le redémarrage du moteur). 7 [0019] Lorsque l'état de charge du stockeur de puissance est supérieur au seuil haut Sh, le comparateur 15 le signale au circuit logique 16 (par exemple par l'envoi d'un signal d'inhibition) afin que ce dernier interdise l'arrêt automatique du moteur. Le circuit logique 16 peut par exemple inhiber temporairement le fonctionnement du système S&S, jusqu'à ce que l'état de charge du stockeur de puissance 11 redevienne inférieur au seuil haut Sh. Pour diminuer partiellement l'état de charge du stockeur de puissance, au moins l'une des actions suivantes peut être prise : arrêt de la fourniture d'énergie électrique par la machine électrique 10, transfert d'énergie électrique du stockeur de puissance 11 vers le stockeur d'énergie 12 via le convertisseur 13 et alimentation du réseau de bord 14 par le stockeur de puissance 11. [0020] De préférence, les moyens de comparaison 15 comparent également l'état de charge du stockeur de puissance 11 à une valeur de seuil bas Sb et si cet état de charge est inférieur au seuil bas Sb, les moyens de comparaison 15 le signalent au circuit logique 16, par exemple en délivrant un signal d'inhibition. Le circuit logique 16 interdit alors la commande de l'arrêt du moteur thermique, tant que l'état de charge du stockeur de puissance 11 est inférieur au seuil bas Sb. [0021] La figure 2 illustre schématiquement le procédé de l'invention. L'état initial 0 du système correspond au moteur thermique en état de marche. Si toutes les conditions pour arrêter automatiquement le moteur thermique sont réunies (par exemple vitesse du véhicule inférieure à 6 km/h et pédale de frein enfoncée), le circuit logique 16 se pose la question de savoir si l'état de charge du stockeur de puissance edcP est inférieur à la valeur Sh de seuil haut (référence 21 sur la figure 2). Si la réponse est négative et donc si edcP Sh alors le système passe dans l'état 22 selon lequel la charge du stockeur de puissance est partiellement diminuée en prenant au moins l'une des actions suivantes : arrêt de la fourniture d'énergie électrique par la machine électrique 10, transfert d'énergie électrique du stockeur de 8 puissance 11 vers le stockeur d'énergie 12 via le convertisseur 13 et alimentation du réseau de bord 14 par le stockeur de puissance 11. II y a alors deux possibilités : - si une condition autre que edcP Sh n'est pas réunie (par exemple la vitesse du véhicule devient supérieure à une vitesse prédéterminée, par exemple 6km/h), alors le système revient à son état initial 0 (référence 23) ; - si, toutes les autres conditions (vitesse du véhicule, position de la pédale de frein, etc..) étant réunies et du fait de la décharge partielle du stockeur de puissance, l'état de charge du stockeur de puissance devient inférieur à la valeur Sh de seuil haut, donc si edcP Sh, alors le circuit logique 16 autorise l'arrêt automatique du moteur thermique. (état 24). [0022] De préférence, le système se pose une question supplémentaire en partant de l'état initial 0 : l'état de charge du stockeur de puissance edcP est-il supérieur à une valeur Sb de seuil bas edcP Sb ? (référence 26). Si la reponse est négative, et donc si edcP est inférieur à la valeur de seuil bas Sb, alors le système se positionne en position d'attente 25, ce qui signifie que le système n'autorisera pas l'arrêt du moteur tant que la charge du stockeur de puissance ne sera pas au moins égale à Sb. Dans l'état d'attente 25, il y a alors deux possibilités : - soit l'état de charge du stockeur de puissance edcP devient égal ou supérieur à la valeur Sb de seuil bas (référence 27), et toutes les autres conditions étant par ailleurs remplies (vitesse du véhicule, position de la pédale de frein, etc..), dans ce cas le système autorise l'arrêt du moteur (référence 24) ; - soit une condition autre que celle de la charge du stockeur de puissance n'est pas remplie (par exemple vitesse du véhicule supérieure à 6km/h) et dans ce cas le système se repositionne (référence 28) à l'état initial O. 9 [0023] En partant de l'état initial 0, il se peut que les conditions suivantes soient réunies (référence 29) : Sb edcP Sh. Dans ce cas, et si par ailleurs les autres conditions sont réunies, le système passe à l'état 24 pour lequel l'arrêt du moteur thermique est autorisé. [0024] La présente invention permet de protéger le système Stop & Start contre une surintensité du courant électrique au moment du démarrage ou du redémarrage du moteur thermique, l'état de charge du stockeur de puissance électrique étant abaissé jusqu'à un niveau acceptable avant d'autoriser l'arrêt automatique du moteur thermique. L'invention assure également des redémarrages � confortables � c'est-à-dire des redémarrages francs, relativement rapides et sans à-coups. [0025] D'autres modes de réalisation que ceux décrits et représentés peuvent être conçus par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention. La machine électrique 10 a été décrite comme étant de préférence un alterno-démarreur, mais elle pourrait être aussi constituée par un alternateur conventionnel (ou une machine électrique à courant continu) associé à un démarreur. REVENDICATIONS 1. Procédé de pilotage d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique d'un véhicule muni de moyens de stockage de puissance électrique (11), selon lequel la commande de l'arrêt du moteur à l'aide dudit système n'est autorisée que si certaines conditions sont réunies, le procédé étant caractérisé en ce que l'état de charge (edcP) desdits moyens de stockage de puissance électrique est comparé à un seuil haut (Sh) et, si ledit état de charge est supérieur audit seuil haut, la commande de l'arrêt du moteur par ledit système est interdite. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, lorsque l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique (edcP) est supérieur audit seuil haut (Sh), lesdits moyens (11) de stockage de puissance électrique sont partiellement déchargés jusqu'à ce que ledit état de charge devienne inférieur ou égal audit seuil haut. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que, le véhicule comprenant des moyens de stockage d'énergie électrique (12) et un réseau de bord (14) , lesdits moyens de stockage de puissance électrique (11) sont partiellement déchargés en prenant au moins l'une des actions suivantes : arrêt de l'alimentation des moyens de stockage de puissance électrique (11) , alimentation desdits moyens de stockage d'énergie électrique (12) du véhicule par lesdits moyens de stockage de puissance électrique (11) et alimentation dudit réseau de bord (14) du véhicule par lesdits moyens des stockage de puissance électrique (11). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'état de charge des moyens de stockage de puissance électrique (edcP) est comparé à un seuil bas (Sb) et, si ledit état de charge est 10 11 inférieur audit seuil bas, la commande de l'arrêt du moteur par ledit système est interdite. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens de stockage de puissance électrique (11) sont composés d'au moins une supercapacité. 6. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que lesdits moyens de stockage d'énergie électrique (12) comprennent au moins une batterie. 7. Système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique d'un véhicule, le système comprenant des moyens de stockage de puissance électrique (11), des moyens de stockage d'énergie électrique (12) alimentant le réseau de bord (14) du véhicule en courant électrique, une machine électrique (10) pouvant fournir du courant électrique auxdits moyens de stockage de puissance électrique (11) et pouvant fonctionner en démarreur pour la mise en marche du moteur thermique, et un circuit logique (16) de commande de l'arrêt et du redémarrage du moteur thermique, ledit système étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de comparaison (15) de l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique (edcP) avec une valeur prédéterminée (Sh) d'un seuil haut, lesdits moyens de comparaison (15) étant connectés audit circuit logique (16) de commande de l'arrêt et du redémarrage du moteur thermique, lesdits moyens de comparaison (15) délivrant audit circuit logique (16) un signal d'inhibition de l'arrêt automatique du moteur thermique lorsque l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique (edcP) est supérieure à ladite valeur prédéterminée (Sh) de seuil haut. 8. Système selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte un convertisseur (13) connectant les moyens de stockage de puissance 12 électrique (11) aux moyens de stockage d'énergie électrique (12) lorsque l'état de charge des moyens de stockage de puissance (edcP) est supérieur à ladite valeur prédéterminée (Sh) de seuil haut, de façon à transférer de la puissance électrique dans lesdits moyens de stockage d'énergie électrique (12) et dans ledit réseau de bord (14). 9. Système selon l'une des revendications 7 et 8 caractérisé en ce que lesdits moyens de comparaison (15) comparent l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique (edcP) avec une valeur prédéterminée (Sb) d'un seuil bas, lesdits moyens de comparaison (15) délivrant audit circuit logique (16) un signal d'inhibition de l'arrêt automatique du moteur thermique lorsque l'état de charge desdits moyens de stockage de puissance électrique (edcP) est inférieure à ladite valeur prédéterminée (Sb) de seuil bas. 10. Système selon l'une des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que ladite machine électrique (10) est un alterno-démarreur. 11. Système selon l'une des revendications 7 à 10 caractérisé en ce que lesdits moyens de stockage de puissance électrique (11) comportent au moins un supercondensateur. 12. Système selon l'une des revendications 7 à 11 caractérisé en ce que lesdits moyens de stockage d'énergie électrique (12) comportent une batterie. 13. Système selon l'une des revendications 8 à 12 caractérisé en ce que ledit convertisseur (13) est un convertisseur DC/DC.25