Brevet FR2945081A1 — publié le 20101105

PROCEDE ET SYSTEME D'ARRET ET DE REDEMARRAGE AUTOMATIQUE D'UN MOTEUR THERMIQUE [000l] L'invention se rapporte au domaine du redémarrage automatique d'un moteur thermique, et plus particulièrement au redémarrage d'un moteur thermique d'un véhicule équipé d'un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique utilisant un alterno-démarreur. Une application particulière de l'invention vise le domaine des véhicules automobiles, notamment celui des véhicules automobiles hybrides. [0002] Un alterno-démarreur est une machine électrique tournante fonctionnant soit en mode alternateur fournissant un courant électrique pour le fonctionnement du réseau électrique de bord et le rechargement de la batterie du véhicule, soit en mode moteur électrique assurant le redémarrage du moteur thermique après un arrêt. Lors du redémarrage du moteur thermique, l'alterno-démarreur utilise directement le courant de la batterie du véhicule. L'énergie nécessaire au redémarrage du moteur thermique peut perturber le fonctionnement du réseau électrique de bord. En effet, l'appel de courant de l'alterno-démarreur entraîne une chute de la tension disponible pour le réseau électrique de bord durant le redémarrage. Ceci peut provoquer des baisses d'intensité d'affichage au tableau de bord ou sur les équipements de radio-réception, de radiocommunication, de navigation et éventuellement des réinitialisations de calculateurs ou boîtiers électroniques. [0003] Pour limiter ces perturbations, il est possible soit d'utiliser une seconde batterie dédiée à l'alimentation du réseau électrique de bord ne supportant pas de telles perturbations, soit d'utiliser un filtre de fréquences placé entre la batterie et le réseau électrique de bord, soit d'utiliser des capacités de forte valeur, placées en série avec la batterie pour compenser la chute de tension, soit d'utiliser un limiteur de courant d'appel. [0004] Le document FR 2 912 190 décrit un système de démarrage du moteur thermique d'un véhicule automobile hybride, comprenant une machine électrique, au moins un super-condensateur destiné à alimenter la machine électrique et un circuit d'ajustement de la charge du super-condensateur. Le système comprend au moins un capteur de mesure d'au moins un paramètre définissant le couple de démarrage à appliquer au moteur thermique par la machine électrique, et un module de traitement relié audit capteur de mesure et apte à commander ledit circuit de manière à ajuster la tension minimale à fournir à la machine électrique en fonction de la mesure du paramètre. [0005] Le document US 2006/0186738 décrit un appareil d'alimentation comportant une batterie et des super-condensateurs connectés en parallèle, et un alternodémarreur. L'alterno-démarreur est alimenté en énergie électrique par le déchargement de la batterie et des super-condensateurs. L'alterno-démarreur fonctionne comme un générateur électrique après le démarrage du moteur thermique. L'énergie électrique générée par l'alterno-démarreur charge la batterie et les super-condensateurs. Une alimentation intelligente agissant en tant que dispositif de commutation est connectée entre la batterie et les super-condensateurs, et l'alternodémarreur. Une longueur de ligne entre les super-condensateurs et l'alterna- démarreur est plus courte qu'une longueur de ligne entre la batterie et l'alternodémarreur. [0006] Le document FR 2 875 557 décrit un procédé de commande d'une machine électrique tournante pour véhicule automobile, la machine étant destinée à fonctionner en mode démarreur pour démarrer un moteur thermique dudit véhicule. Le procédé consiste à tester des conditions dites sécuritaires avant et pendant toute une phase de démarrage, et tester des conditions dites préalables au démarrage avant la phase de démarrage. [0007] Cependant, de telles solutions techniques ne sont pas satisfaisantes car elles présentent soit une durée de vie limitée nécessitant une maintenance ou un remplacement périodique, soit une limitation insuffisante des perturbations, soit une complexité et un coût élevé, soit une augmentation du temps de redémarrage. [0008] Un but de l'invention est de proposer un procédé et un système d'arrêt et de redémarrage automatique d'un moteur thermique remédiant à au moins un des inconvénients de l'art antérieur, en particulier réduisant, voire supprimant les perturbations électriques du réseau électrique de bord pendant les phases de redémarrage du moteur thermique. [0009] Ce but est atteint, selon un premier aspect de l'invention, par un procédé de contrôle d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique d'un moteur thermique comportant un premier circuit avec un alternodémarreur connecté à au moins un condensateur et un second circuit avec une batterie connectée à un réseau de bord, le au moins un condensateur étant connecté en parallèle avec la batterie et l'alternodémarreur, caractérisé en ce qu'il comporte le couplage des premier et second circuits lors d'une phase de fonctionnement du moteur, et le découplage des premier et second circuits de telle sorte que l'alterno-démarreur stocke une quantité d'énergie électrique en chargeant le condensateur lors d'une phase de préparation de l'arrêt du moteur, et que l'alterno-démarreur utilise au moins une portion de la quantité d'énergie électrique stockée en déchargeant le condensateur lors d'une phase de redémarrage du moteur. [ooio] L'étape de découplage peut intervenir lorsqu'au moins une condition d'arrêt ou de redémarrage du moteur thermique est réalisée. [0011] La phase de préparation de l'arrêt du moteur thermique peut se terminer lorsqu'une tension mesurée aux bornes du condensateur atteint une tension de seuil de chargement prédéfinie. [0012] La phase de préparation de l'arrêt du moteur thermique peut se terminer lorsqu'un délai prédéfini s'est écoulé après le découplage du premier circuit et du second circuit. [0013] La phase de redémarrage du moteur thermique peut se terminer lorsqu'une différence de tension existant entre une tension aux bornes du condensateur et une tension aux bornes de la batterie atteint une différence de tension de seuil prédéfinie. [0014] L'étape de découplage peut comporter l'ouverture d'un relais de puissance, et l'étape de couplage peut comporter la fermeture du relais de puissance, le relais de puissance couplant le premier circuit au second circuit. [0015] Selon un second aspect de l'invention, un système d'arrêt et de redémarrage automatique d'un moteur thermique d'un véhicule automobile par un alternodémarreur, ledit système comportant un premier circuit formé par l'alterno-démarreur connecté à au moins un condensateur et un second circuit formé par une batterie connectée à un réseau électrique de bord, le au moins un condensateur étant connecté en parallèle avec la batterie et l'alterno-démarreur, ledit système comportant: un relais de puissance connecté entre le premier circuit et le second circuit, et un contrôleur de relais agencé pour coupler le premier circuit et le second circuit lors d'une phase de fonctionnement du moteur thermique, et découpler le premier circuit du second circuit de telle sorte que l'alterno-démarreur stocke une quantité d'énergie électrique en chargeant le condensateur lors d'une phase de préparation de l'arrêt du moteur thermique et que l'alterno-démarreur utilise au moins une portion de la quantité d'énergie électrique stockée en déchargeant le condensateur lors d'une phase de redémarrage du moteur thermique. [0016] Le système peut comporter un processeur couplé à l'alterno-démarreur et au contrôleur de relais agencé pour commander le fonctionnement de l'alternodémarreur et dudit contrôleur de relais en fonction d'au moins une condition d'arrêt ou de redémarrage du moteur thermique. [0017] Le contrôleur de relais peut comporter des moyens de mesure d'une tension aux bornes du condensateur et d'une tension aux bornes de la batterie. [0018] Le procédé et le système selon l'invention permettent de réduire, voire de supprimer les perturbations électriques du réseau électrique de bord pendant les phases de redémarrage du moteur thermique en raison de l'isolation entre le circuit comportant l'alterno-démarreur et celui comportant le réseau électrique de bord pendant les phases d'arrêt et de redémarrage, du stockage de l'énergie dans le condensateur, et de utilisation par l'alterno-démarreur de l'énergie stockée dans le condensateur. De plus, le procédé et le système selon l'invention sont simples et peu couteux tout en permettant de maintenir un temps de redémarrage court. Le système ne nécessite pas de maintenance supplémentaire en comparaison des dispositifs connus d'arrêt et de redémarrage automatique utilisant un alterno-démarreur. D'autres avantages apparaîtront dans la description qui va suivre. [0019] L'invention a également pour objet un véhicule automobile équipé d'un système tel que défini précédemment. [0020] La présente invention est illustrée par des exemples non limitatifs sur les Figures jointes, dans lesquelles des références identiques indiquent des éléments similaires: • La Figure 1 représente schématiquement un système d'arrêt et de redémarrage automatique d'un moteur thermique selon l'invention; et • Les Figures 2A et 2B illustrent le procédé d'arrêt et de redémarrage automatique d'un moteur thermique selon l'invention. [0021] La Figure 1 représente schématiquement un système d'arrêt et de redémarrage automatique 1 d'un moteur thermique 10. Le système d'arrêt et de redémarrage automatique 1 comporte au moins un condensateur 2, un relais de puissance 3, un contrôleur de relais 4 contrôlant l'ouverture/fermeture du relais, un alterno-démarreur 5, un processeur 6, et une batterie 7. [0022] L'alterno-démarreur 5 est couplé au moteur thermique 10. L'alternodémarreur regroupe les fonctions d'alternateur pour la génération d'énergie électrique et de démarreur du moteur thermique dans un seul élément. Il peut arrêter ou redémarrer le moteur thermique 10. L'alterno-démarreur 5 est connecté à la batterie 7 et au condensateur 2. L'alterno-démarreur 5 et la batterie qui stocke l'énergie électrique générée alimente un réseau électrique de bord 8. [0023] Le condensateur 2 est connecté en parallèle avec la batterie 7 et avec l'alterno-démarreur 5. Le condensateur 2 stocke et restitue transitoirement de l'énergie en liaison avec l'alterno-démarreur. Alternativement, le condensateur peut être remplacé par un ensemble de condensateurs. De manière générale, le terme "condensateur" doit être interprété de façon large: n'importe quel élément capable de stocker l'énergie électrique pour le fonctionnement de l'alterno-démarreur en mode démarreur convient. [0024] L'alterno-démarreur 5 et le condensateur 2 forme un premier circuit Cl. La batterie et le réseau électrique de bord 8 forme un second premier circuit C2. Le relais de puissance 3 est disposé entre le premier circuit Cl et le second circuit C2, c'est-à-dire entre la batterie 7 et le condensateur 2. Le relais de puissance 3 couple ou découple le premier circuit Cl et le second circuit C2. Le condensateur 2 est constamment couplé à l'alterno-démarreur 5. Le circuit de bord 8 est constamment couplé à la batterie 7. Le relais de puissance 3 permet donc de relier ou d'isoler électriquement le réseau de bord 8 de l'alterno-démarreur 5. [0025] Le contrôleur de relais 4 est couplé au condensateur 2, au relais de puissance 3 et aux bornes de la batterie 7. Le contrôleur de relais 4 a pour fonction de contrôler l'ouverture et la fermeture du relais de puissance 3. Il comporte également des moyens de mesure (non représentés) d'une différence de tension existant entre une tension aux bornes du condensateur 2 et une tension aux bornes de la batterie 7. Il comporte également des moyens de mesure (non représentés) d'une tension de charge aux bornes du condensateur 2. Alternativement, il comporte des moyens de décompte d'un temps, par exemple un timer (non représenté). [0026] Le processeur 6 est couplé à l'alterno-démarreur 5 et au contrôleur de relais 4. Le processeur 6 commande le fonctionnement de l'alterno-démarreur 5 en mode alternateur ou en mode démarreur, et du contrôleur de relais 4 en fonction des conditions et besoins d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique 10. Le processeur peut être un processeur déjà présent dans le véhicule automobile tel que par exemple un processeur lié au fonctionnement du moteur thermique, un calculateur de bord, etc... [0027] Alternativement, le contrôleur de relais 4 et le processeur 6 peuvent former une seule entité assurant à la fois le contrôle de l'ouverture/fermeture du relais, et la gestion de l'arrêt et du redémarrage automatique du moteur thermique. [0028] Les Figures 2A et 2B illustrent la séquence chronologique des étapes du procédé d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique 10. [0029] Lors d'une première étape S1, le moteur thermique 10 est en fonctionnement. Le processeur 6 fait fonctionner l'alterno-démarreur 5 en mode alternateur. Ceci génère de l'énergie électrique avec une consigne de tension de régulation égale à une valeur de tension nominale Un. Le relais de puissance 3 est fermé. Le premier circuit Cl est donc couplé au second circuit C2. La tension nominale Un est utilisée pour recharger la batterie 7 et alimenter le réseau électrique de bord 8. [0030] Lors d'une deuxième étape S2, le moteur thermique 10 est en fonctionnement et des conditions d'arrêt du moteur thermique STOP sont remplies. Par exemple, les conditions d'arrêt du moteur thermique comportent des valeurs de paramètres du moteur thermique, du véhicule, de l'état de charge de la batterie et/ou de la volonté du conducteur. Ces conditions sont obtenues par le processeur 6. Une commande "demande de préparation à l'arrêt du moteur thermique" STOP PREP est envoyée par le processeur 6 au contrôleur de relais 4. [0031] Lors d'une troisième étape S3, le moteur thermique 10 est en fonctionnement et un stockage d'énergie est effectué. Après réception de la commande "demande de préparation à l'arrêt du moteur thermique" par le contrôleur de relais 4, ce dernier commande RO l'ouverture du relais de puissance 3. Le premier circuit Cl est donc découplé du second circuit C2. Il envoie également au processeur 6 une commande "demande de charge du condensateur 2" CH. Le processeur 6 commande alors le fonctionnement de l'alterno-démarreur 5 avec une consigne de tension de régulation égale à une valeur de tension de chargement Uch. Le relais de puissance 3 étant ouvert, la tension de chargement Uch s'établit aux bornes du condensateur 2. La valeur de la tension de chargement Uch est supérieure à la tension nominale Un du réseau électrique de bord 8. Le relais de puissance 2 est toujours ouvert. En conséquence, aucune perturbation n'est appliquée au réseau électrique de bord 8. Le contrôleur de relais 4 s'assure que le condensateur est chargé. Le contrôleur de relais 4 mesure la tension aux bornes du condensateur 2 et vérifie UCH qu'un seuil de chargement est atteint. Dans ce cas, le contrôleur de relais 4 utilise les moyens de mesure de la tension aux bornes du condensateur. Lorsque la tension de seuil de chargement prédéfinie est atteinte aux bornes du condensateur 2, le contrôleur de relais 4 envoie au processeur 6 une information de "fin de préparation à l'arrêt du moteur thermique" FIN. Alternativement, étant donné les caractéristiques déterminées de l'alterno-démarreur fonctionnant en mode alternateur et de la capacité du condensateur, le contrôleur de relais 4 pourrait envoyer ladite information FIN après l'écoulement d'un certain délai après le début de la charge (c'est-à-dire l'ouverture du relais). Ledit délai assure que la tension de seuil de chargement prédéfinie est atteinte aux bornes du condensateur 2. Dans ce cas, le contrôleur de relais 4 comporte des moyens de décompte d'un temps, par exemple un timer. Le décalage entre l'instant où le relais est ouvert et où le moteur thermique et l'alternodémarreur est arrêté assure que le condensateur est suffisamment chargé pour fournir ultérieurement l'énergie nécessaire à un redémarrage. [0032] Lors d'une quatrième étape S4, le moteur thermique 10 est arrêté. Après réception de l'information "fin de préparation à l'arrêt du moteur thermique" assurant que le condensateur est bien chargé et si les conditions d'arrêt du moteur thermique STOP sont toujours remplies, le processeur 6 commande l'arrêt ART du moteur thermique 10 par l'intermédiaire de l'alterno-démarreur 5. [0033] Lors d'une cinquième étape S5, le moteur thermique 10 est arrêté et des conditions de redémarrage du moteur thermique START sont remplies. Par exemple, les conditions de redémarrage du moteur thermique comportent des valeurs de paramètres du moteur thermique, du véhicule, de l'état de charge de la batterie et/ou de la volonté du conducteur. Ces conditions sont obtenues par le processeur 6. Une commande "demande de préparation au redémarrage du moteur thermique" RDM est envoyée par le processeur 6 à l'alterno-démarreur 5. Le processeur 6 commande le fonctionnement de l'alterno-démarreur 5 en mode démarreur. L'alterno-démarreur 5 utilise l'énergie électrique stockée dans le condensateur 2 pour redémarrer le moteur thermique 10. Le condensateur 2 se décharge progressivement jusqu'à une tension qui, selon les besoins d'énergie liés au redémarrage du moteur thermique 10, peut être inférieure à la tension nominale Un. Le moteur thermique redémarre. Le relais de puissance 4 reste ouvert. Le premier circuit Cl est donc toujours découplé au second circuit C2. Le réseau électrique de bord 8 est alimenté par l'intermédiaire de la batterie 7. En conséquence, aucune perturbation n'est appliquée au réseau de bord du véhicule 8 lors du redémarrage. [0034] Lors d'une sixième étape S6, le moteur thermique 10 est en fonctionnement. Le processeur 6 commande ALT le fonctionnement de l'alterno-démarreur en mode alternateur avec une consigne de tension de régulation égale à la tension nominale Un. Le processeur 6 envoie une commande de "couplage du premier et second circuit" START FIN au contrôleur de relais 4. Le contrôleur de relais 4 mesure la différence de tension entre la batterie Ubac et le condensateur Uc. Lorsque la différence de tension est proche d'une différence de tension de seuil prédéfinie, par exemple proche de zéro ou nulle, le contrôleur de relais 3 commande RF la fermeture du relais de puissance 3. Le premier circuit Cl est donc couplé au second circuit C2. Ceci permet de réduire, voire d'éliminer les perturbations électriques lors de la fermeture du relais de puissance 3. Lorsque le relais de puissance est fermé, le dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique 1 du moteur thermique 10 se retrouve dans l'état correspondant à la première étape S1. [0035] Le système et le procédé qui viennent d'être décrits trouvent une application particulière dans le domaine des véhicules automobiles équipés d'un moteur thermique et d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique utilisant un alterna- démarreur (également dénommé en anglais "stop and start"). Le véhicule automobile (non représenté sur les Figures) intégrant le système d'arrêt et de redémarrage automatique 1 et le moteur thermique 10 ne sont pas décrits plus en détails. [0036] Les signes de références dans les revendications n'ont aucun caractère limitatif. Les verbes "comprendre" et "comporter" n'excluent pas la présence d'autres éléments que ceux listés dans les revendications. Le mot "un" précédant un élément n'exclut pas la présence d'une pluralité de tels éléments. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique d'un moteur thermique (10) comportant un premier circuit (Cl) avec un alternodémarreur (5) connecté à au moins un condensateur (2) et un second circuit (C2) avec une batterie (7) connectée à un réseau de bord (8), le au moins un condensateur (2) étant connecté en parallèle avec la batterie (7) et l'alternodémarreur (5), caractérisé en ce qu'il comporte le couplage des premier et second circuits lors d'une phase de fonctionnement du moteur (10), et le découplage des premier second circuits de telle sorte que l'alternodémarreur (5) stocke une quantité d'énergie électrique en chargeant le condensateur (2) lors d'une phase de préparation de l'arrêt du moteur (10), et que l'alternodémarreur (5) utilise au moins une portion de la quantité d'énergie électrique stockée en déchargeant le condensateur (2) lors d'une phase de redémarrage du moteur (10). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de découplage (S3, S4, S5) intervient lorsqu'au moins une condition d'arrêt ou de redémarrage du moteur thermique (10) est réalisée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la phase de préparation de l'arrêt du moteur (10) se termine lorsqu'une tension mesurée aux bornes du condensateur (2) atteint une tension de seuil de chargement prédéfinie. 4. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la phase de préparation de l'arrêt du moteur (10) se termine lorsqu'un délai prédéfini s'est écoulé après le découplage du premier circuit (Cl) et du second circuit (C2). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la phase de redémarrage du moteur (10) se termine lorsqu'une différence de tension existant entre une tension aux bornes du condensateur (2) et une tension aux bornes de la batterie (7) atteint une différence de tension de seuil prédéfinie. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape de découplage (S3, S4, S5) comporte l'ouverture d'un relais de puissance (3), et l'étape de couplage (Si, S2, S6) comporte la fermeture du relais de puissance (3), le relais de puissance (3) couplant le premier circuit (Cl) au second circuit (C2). 7. Système d'arrêt et de redémarrage automatique (1) d'un moteur thermique (10) comportant un premier circuit (Cl) formé par un alterno-démarreur (5) connecté à au moins un condensateur (2) et un second circuit (C2) formé par une batterie (7) connectée à un réseau de bord (8), le au moins un condensateur (2) étant connecté en parallèle avec la batterie (7) et l'alterno-démarreur (5), caractérisé en ce qu'il comporte un relais de puissance (3) connecté entre le premier circuit (Cl) et le second circuit (C2), et un contrôleur de relais (4) agencé pour coupler le premier circuit (Cl) et le second circuit (C2) lors d'une phase de fonctionnement du moteur (10), et découpler le premier circuit (Cl) du second circuit (C2) de telle sorte que l'alterno-démarreur (5) stocke une quantité d'énergie électrique en chargeant le condensateur (2) lors d'une phase de préparation de l'arrêt du moteur (10) et que l'alterno-démarreur (5) utilise au moins une portion de la quantité d'énergie électrique stockée en déchargeant le condensateur (2) lors d'une phase de redémarrage du moteur (10). 8. Système selon la revendication 7, dans lequel ledit système comporte un processeur (6) couplé à l'alterno-démarreur (5) et au contrôleur de relais (4) agencé pour commander le fonctionnement de l'alterno-démarreur (5) et dudit contrôleur de relais (4) en fonction d'au moins une condition d'arrêt ou de redémarrage du moteur thermique (10). 9. Système selon l'une des revendications 7 à 8, dans lequel le contrôleur de relais (4) comporte des moyens de mesure d'une tension aux bornes du condensateur (2) et d'une tension aux bornes de la batterie (7). 10. Véhicule automobile équipé d'un système selon l'une des revendications 7 à 8.