Brevet FR2949514A1 — publié le 20110304

Procédé de commande d'un système micro-hybride L'invention concerne un procédé de commande d'un système micro-hybride comportant une machine électrique tournante réversible, notamment un alterno-démarreur, pouvant être reliée à un moteur thermique d'un véhicule automobile. L'invention concerne également un module de commande du système micro-hybride, et ce système. On connaît des systèmes micro-hybrides de véhicule comportant un 10 alterno-démarreur capable de démarrer un moteur thermique de véhicule automobile. Pour cela, l'alterno-démarreur comporte un rotor dimensionné de manière à pouvoir assurer, en mode démarreur, le démarrage du moteur thermique. Autrement dit, l'alterno-démarreur est dimensionné de telle sorte qu'il peut 15 présenter un rapport cyclique de 100% défini lorsqu'il fournit un couple au moteur thermique. Le rapport cyclique correspond au rapport d'une tension au rotor, appelée aussi tension d'excitation, sur une tension délivrée par une batterie de stockage d'énergie qui alimente l'alterno-démarreur. 20 En outre, il est nécessaire de préparer le démarrage du moteur par une étape de préfluxage du rotor de l'alterno-démarreur, avant l'étape de démarrage proprement dite. Durant cette étape de préfluxage, l'alterno-démarreur présente un rapport cyclique de 100% sans fournir de couple. Autrement dit, l'alterno-démarreur 25 fonctionne en mode générateur avec un rapport cyclique maximum. Ce rapport cyclique maximum peut par exemple se situé au-delà d'un maximum d'excitation généralement admis en mode générateur. L'inconvénient de ce système micro-hybride connu est qu'il y a des risques de générer des surtensions, d'une part, sur un réseau de bord du véhicule, et 30 d'autre part, aux bornes d'une unité de stockage d'énergie du système, notamment une batterie, ce réseau et cette batterie pouvant être alimentés électriquement par l'alterno-démarreur lorsqu'il fonctionne en mode générateur. L'invention vise à remédier aux inconvénients précités. Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de commande d'un système micro-hybride comportant une machine électrique tournante réversible pouvant être reliée à un moteur thermique d'un véhicule automobile, et un module de commande. Conformément à l'invention, le procédé comportant les étapes suivantes: - commander une étape de préfluxage d'un rotor de la machine électrique tournante réversible lorsque le module de commande reçoit un ordre de démarrer le moteur thermique via la machine électrique tournante réversible, - mesurer une vitesse du rotor de la machine électrique tournante réversible, - commander un arrêt de l'étape de préfluxage lorsque la vitesse du rotor est supérieure ou égale à une valeur de seuil de vitesse prédéterminée. Grâce à l'invention, il est possible d'éviter, durant cette étape de préfluxage, la génération de surtensions, sur un réseau de distribution électrique, notamment formé d'une part, par un réseau de bord du véhicule, ce réseau étant pourvu notamment de consommateurs électriques, et d'autre part, par une unité de stockage d'énergie du système micro-hybride. Ce réseau de distribution est alimenté électriquement par l'alterno-démarreur lorsqu'il fonctionne en mode générateur. En effet, durant l'étape de préfluxage, la machine électrique tournante réversible fonctionne en mode générateur et présente un rapport cyclique de 100%, correspondant à un rapport cyclique maximum défini pour le mode moteur de cette machine. Ainsi, cette étape de préparation indispensable au démarrage du moteur thermique via la machine électrique tournante réversible, pourrait générer des surtensions dans le système micro-hybride si elle n'était pas arrêtée, puisqu'il n'y a pas de régulation de tension durant cette étape. Selon un mode de réalisation de l'invention, la valeur de seuil de vitesse prédéterminée peut correspondre sensiblement à la vitesse du rotor à laquelle la machine électrique tournante réversible commence à fournir une alimentation électrique. Cette alimentation électrique peut être de préférence dirigée vers l'un au moins du réseau de bord du véhicule et de l'unité de stockage d'énergie. Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé peut commander une étape d'inhibition de l'étape de préfluxage, notamment pour empêcher que cette étape se répète avant que le moteur thermique ne démarre. Si on le souhaite, le procédé peut commander une étape de démarrage du moteur thermique via la machine électrique tournante réversible en actionnant le mode moteur de cette machine. Dans ce cas, le procédé peut commander la machine pour qu'elle 10 présente un rapport cyclique de 100% en fournissant un couple au moteur thermique. Pour cela, le procédé peut commander un convertisseur alternatif-continu du système micro-hybride, ce convertisseur étant relié à la machine électrique tournante réversible. 15 On dit aussi que le convertisseur fonctionne en mode onduleur. En variante, le procédé peut commander une étape de repos de la machine électrique tournante réversible en gardant le mode générateur de cette machine. Dans ce cas, le procédé peut commander la machine pour qu'elle 20 présente un rapport cyclique inférieur ou égal à 50% en fournissant de l'énergie électrique. De préférence, le procédé peut commander la machine pour qu'elle présente un rapport cyclique nul pendant une période prédéterminée, dite de sécurité. 25 Le cas échéant, l'étape de repos est assimilée à une étape d'arrêt de la machine. Lorsque le procédé commande l'étape de repos, ou d'arrêt, de la machine électrique tournante réversible, alors ce procédé peut commander le démarrage du moteur thermique par un démarreur auxiliaire du système 30 micro-hybride. En variante, il est possible que, lorsque le module de commande commande l'étape de repos, ou d'arrêt, de cette machine, alors le procédé peut commander le démarrage du moteur thermique automatiquement par une injection d'un carburant dans ce moteur thermique. En effet, il est possible que l'injection du carburant dans le moteur thermique suffise à le relancer et donc le démarrer. Par exemple, ce cas peut arriver notamment lors d'une demande de redémarrage du moteur thermique, après une période d'arrêt très brève de ce moteur, le véhicule pouvant encore être en train de rouler, ou pas. Selon un autre aspect, l'invention concerne un module de commande d'un système micro-hybride comportant une machine électrique tournante réversible pouvant être reliée à un moteur thermique d'un véhicule automobile, ce module de commande étant agencé pour: - commander une étape de préfluxage d'un rotor de la machine électrique tournante réversible lorsque le module de commande reçoit un ordre de démarrer le moteur thermique via la machine électrique tournante réversible, - mesurer une vitesse du rotor de la machine électrique tournante réversible, - commander un arrêt de l'étape de préfluxage lorsque la vitesse du rotor est supérieure ou égale à une valeur de seuil de vitesse prédéterminée. Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un système micro- hybride pour véhicule automobile comportant: - une machine électrique tournante réversible, notamment un alternodémarreur, - un module de commande tel que décrit ci-dessus. Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le module de commande peut être intégré sur la machine électrique tournante réversible. Selon un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le système micro-hybride peut comporter une unité de stockage d'énergie relié à la machine électrique tournante réversible. De préférence, le système micro-hybride peut comporter un dispositif de démarrage auxiliaire apte à démarrer le moteur thermique. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comportant un système micro-hybride tel que décrit ci-dessus. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, un système micro-hybride selon l'invention, et - la figure 2 correspond à un schéma-blocs illustrant différentes étapes de fonctionnement du système de la figure 1. On a représenté sur la figure 1 un système micro-hybride 1 comportant une machine électrique tournante réversible polyphasée 2, un convertisseur de puissance réversible de type alternatif-continu 3, un module de commande 4, et un réseau de distribution électrique 5. La machine électrique tournante réversible polyphasée 2 est formée, dans l'exemple considéré, par un alterno-démarreur de véhicule automobile comprenant un rotor et un stator. Cet alterno-démarreur peut être formé par une machine synchrone réversible. L'alterno-démarreur 2 est capable, outre d'être entraîné en rotation par un moteur thermique 9 pour produire de l'énergie électrique (mode alternateur), de transmettre un couple à ce moteur thermique 9 pour un démarrage (mode démarreur). L'alterno-démarreur 2, le convertisseur 3, et le réseau de distribution électrique 5 sont reliés en série. Le réseau de distribution électrique 5 comporte une unité de stockage d'énergie 6. L'unité de stockage d'énergie 6 peut comprendre une batterie d'alimentation classique, par exemple de type batterie au plomb, ou en variante un super-condensateur. Cette batterie 6 permet, outre d'alimenter l'alterno-démarreur durant une phase de démarrage (mode moteur), de fournir de l'énergie électrique à des consommateurs électriques du véhicule, par exemple des projecteurs, un autoradio, un dispositif de climatisation, des essuie-glaces. Le convertisseur 3 autorise des transferts bidirectionnels d'énergie électrique entre l'alterno-démarreur 2 et la batterie 6, ces transferts étant notamment commandés par le module de commande 4 connecté au convertisseur 3. Le module de commande 4 du système micro-hybride 1 peut être construit autour d'un microprocesseur associé à un moyen de contrôle et de commande. Le module de commande 4 est relié à une unité de commande moteur 10 apte à gérer le moteur thermique 9. L'unité de commande moteur 10 est apte à recevoir des informations représentatives d'un état du moteur 9, notamment via des moyens de mesures disposés notamment sur ledit moteur 9. Ces informations correspondent à des paramètres tels que le régime du moteur 9, les températures ambiante et moteur, et les actions du conducteur du véhicule. En fonction notamment de ces paramètres, l'unité de commande moteur 10 envoie des ordres au module de commande 4. Par exemple, cet ordre peut correspondre à une demande de démarrage du moteur thermique 9 via l'alterno-démarreur 2. On va maintenant décrire en détail le procédé de démarrage du moteur 9 en référence à la figure 2. Dans l'exemple décrit, lorsque qu'une demande de démarrage du moteur 20 thermique 9 intervient, le module de commande 4 commande un préfluxage du rotor de l'alterno-démarreur 2, à une étape El 00. Durant l'étape de préfluxage, l'alterno-démarreur fonctionne en mode générateur et présente un rapport cyclique de 100%, correspondant à un rapport cyclique maximum défini pour le mode moteur de cet alterno- 25 démarreur. A une étape El 01, le module 4 contrôle une vitesse, notamment angulaire, du rotor de l'alterno-démarreur 2 appelée Nr. Pour cela, le module 4 obtient à cette étape El 01 la vitesse Nr qui provient d'un capteur 7 relié au module 4. 30 Le capteur 7 est de préférence disposé à proximité du rotor de l'alternodémarreur 2. La vitesse Nrest ensuite transmise au module 4 à qui va la charger et la mémoriser dans une mémoire, notamment volatile, par exemple de type RAM. Cette mémoire est de préférence implantée dans ce module 4. Le module 4 compare, à une étape E102, la vitesse Nr à une première valeur de seuil prédéterminée de vitesse Nseuill. Cette vitesse Nseuill peut par exemple être comprise dans l'intervalle de valeur [750tr/min ; 1500tr/min]. Avantageusement, la vitesse Nseuill correspond sensiblement à la vitesse du rotor à laquelle l'alterno-démarreur est capable de débiter un courant d'alimentation dirigé vers le réseau de distribution électrique 5. Si la vitesse Nrest supérieure ou égale à la vitesse Nseuill, alors le module de commande 4 commande, à une étape El 03, l'arrêt du préfluxage du rotor. Ainsi, il est possible d'éviter, durant le démarrage du moteur thermique 9 via l'alterno-démarreur 2, la génération de surtensions vers le réseau de distribution électrique 5. Si le calcul de comparaison résulte en une vitesse Nr inférieure à la vitesse Nseuill, alors le module de commande 4 contrôle à nouveau la vitesse Nr, jusqu'à ce qu'elle devienne supérieure ou égale à Nseuill. Le module 4 commande ensuite, à une étape E104, l'inhibition du préfluxage, pour empêcher qu'une nouvelle étape de préfluxage se répète avant que le démarrage du moteur thermique 9 ne soit terminé. Le module 4 doit ensuite commander l'alterno-démarreur 2 de manière à 20 achever la phase de démarrage du moteur thermique 9. Pour cela, le module de commande 4 commande, à une étape E105, le mode moteur de l'alterno-démarreur 2, en agissant sur le convertisseur alternatif-continu 3, pour démarrer le moteur thermique 9. Dans ce cas, l'alterno-démarreur 2 peut présente un rapport cyclique de 25 100% en fournissant un couple au moteur thermique 9. En variante de l'étape E105, le module 4 commande, à une étape E106, un repos de l'alterno-démarreur 2, en conservant le mode de fonctionnement générateur de celui-ci. Dans ce cas, le module 4 agit sur le convertisseur 3 de manière à ce que 30 l'alterno-démarreur 2 présente un rapport cyclique inférieur ou égal à 50% en fournissant de l'énergie électrique. De préférence, ce rapport cyclique aura une valeur nulle pendant une période prédéterminée, dite de sécurité. Le cas échéant, l'étape de repos E106 est assimilée à une étape d'arrêt de l'alterno-démarreur 2. Pour démarrer le moteur thermique 9, l'unité de commande moteur 10 commande, notamment via le module de commande 4, un démarreur auxiliaire 12, visible à la figure 1, alimenté par la batterie 6 et relié, d'une part, au module de commande 4, et d'autre part, au moteur thermique 9. En variante, il est possible que le système micro-hybride 1 n'est pas besoin, dans certains cas, du démarreur auxiliaire 12. Par exemple, il est possible que le moteur thermique 9 démarre grâce à l'injection d'un carburant dans celui-ci, sans l'aide d'un démarreur auxiliaire. Ce cas peut se produire lors d'une demande de redémarrage du moteur thermique 9, après une période d'arrêt très brève de ce moteur, le véhicule pouvant encore être en train de rouler, ou pas. Revendications1. Procédé de commande d'un système micro-hybride (1) comportant une machine électrique tournante réversible (2) pouvant être reliée à un moteur thermique (9) d'un véhicule automobile, et un module de commande, le procédé comportant les étapes suivantes: - commander une étape de préfluxage d'un rotor de la machine électrique tournante réversible lorsque le module de commande reçoit un ordre de démarrer le moteur thermique via la machine électrique tournante réversible, - mesurer une vitesse (Nr) du rotor de la machine électrique tournante réversible, - commander un arrêt de l'étape de préfluxage lorsque la vitesse du rotor est supérieure ou égale à une valeur de seuil de vitesse prédéterminée (Nseuill). 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que la valeur de seuil prédéterminée (Nseuill) correspond sensiblement à la vitesse du rotor (Nr) à laquelle la machine électrique tournante réversible (2) commence à fournir une alimentation électrique, notamment à un réseau de distribution électrique (5). 3. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape d'inhibition de l'étape de préfluxage, notamment pour empêcher que cette étape se répète avant que le moteur thermique (9) ne démarre. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape de démarrage du moteur thermique (9) via la machine électrique tournante réversible (2) en actionnant le mode moteur de cette machine. 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape de commander un rapport cyclique de la machine(2) à une valeur de 100% en fournissant un couple au moteur thermique (9). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape de repos de la machine électrique tournante réversible (2) en gardant le mode générateur de cette machine. 7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape de commander un rapport cyclique de la machine (2) à une valeur inférieur ou égal à 50% en fournissant de l'énergie électrique. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape de démarrer le moteur thermique (9) avec un démarreur auxiliaire (12) du système micro-hybride (1). 9. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape de démarrer le moteur thermique (9) avec une injection d'un carburant dans ce moteur thermique. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il commande un convertisseur alternatif-continu (3) du système micro-hybride (1), ce convertisseur étant relié à la machine électrique tournante réversible (2). 11. Module de commande (4) d'un système micro-hybride (1) comportant une machine électrique tournante réversible (2) pouvant être reliée à un moteur thermique (9) d'un véhicule automobile, ce module de commande comportant: des moyens pour commander une étape de préfluxage d'un rotor de la machine électrique tournante réversible lorsque le module de commande reçoit un ordre de démarrer le moteur thermique via la machine électrique tournante réversible, 25 30- des moyens pour mesurer une vitesse du rotor (Nr) de la machine électrique tournante réversible, - des moyens pour commander un arrêt de l'étape de préfluxage lorsque la vitesse du rotor est supérieure ou égale à une valeur de seuil de vitesse prédéterminée (Nseuil1)• 12. Système micro-hybride (1) pour véhicule automobile comportant: - une machine électrique tournante réversible (2), - un module de commande (4) selon la revendication précédente. 13. Système (1) selon la revendication précédente caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de démarrage auxiliaire (12) apte à démarrer le moteur thermique (9). 15 14.Véhicule automobile comportant un système micro-hybride (2) selon l'une des revendications 12 et 13. 10