Brevet FR3005020A1 — publié le 20141031

Procédé de gestion de l'énergie dans un véhicule semi-hybride, et véhicule ainsi géré La présente invention concerne un procédé d'amélioration de la 5 gestion de l'énergie dans un véhicule automobile semi-hybride. Un véhicule hybride est un véhicule qui utilise au moins deux sources d'énergie différentes pour se déplacer. Généralement, on désigne par voiture hybride une voiture qui recourt à un carburant et à l'électricité pour se mouvoir au moyen de deux moteurs, l'un thermique, l'autre 10 électrique. On distingue plusieurs degrés d'hybridation en fonction de l'importance du système électrique dans la locomotion du véhicule. Du plus faible au plus important degré d'hybridation, on parle de système micro-hybride (connus sous le nom anglais de « Start & Stop »), 15 semi-hybride (en anglais, « mild hybrid ») et totalement hybride (en anglais « full hybrid »). Dans les véhicules micro-hybrides, le système « Start & Stop » assure le démarrage et la coupure automatique du moteur thermique lors des phases d'arrêt. Il permet ainsi d'économiser du carburant et de réduire les 20 émissions de polluants (CO2, gaz d'échappement) et de bruit lors des multiples arrêts-redémarrages de la circulation urbaine (feux tricolores, embouteillage, etc.). Le moteur est redémarré instantanément par l'alternateur, qui est alimenté par la batterie de la voiture, laquelle reçoit un léger surcroît de charge grâce à l'énergie récupérée pendant le freinage. 25 Les engins semi-hybrides sont des variantes basées sur le système « Start & Stop », qui utilisent aussi l'électricité pour alimenter d'autres systèmes, tel qu'éclairage, climatisation, dispositifs multimédias, et appareils de bord. Le moteur électrique, souvent de très faible puissance, apporte un surplus de puissance au moteur thermique lors des phases de 30 démarrage, d'accélération et de reprise et récupère l'énergie cinétique soit lors d'un freinage ou d'une descente. L'énergie ainsi récupérée est stockée dans des batteries. À la différence du système totalement hybride, on ne peut pas rouler en tout électrique. Le chauffage conventionnel dans un véhicule est réalisé par les 35 calories provenant du moteur thermique. Ces calories sont prélevées et transmises à l'air de l'habitacle grâce à un aérotherme. Mais on sait que les motorisations essence et Diesel sont de plus en plus pauvres en calories. C'est pourquoi, afin d'atteindre une performance de chauffage imposée par le cahier des charges, il est en général nécessaire d'ajouter au 5 système de chauffage conventionnel des organes additionnels (notamment des résistances à coefficient de température positif dites CTP), qui permettent de chauffer l'air introduit dans l'habitacle ; ce chauffage additionnel, venant en appoint du chauffage conventionnel, est utilisé de façon transitoire tant que ce dernier n'a pas atteint son niveau de 10 performance souhaité. Les chauffages additionnels ont, de base, un rendement médiocre, l'alternateur qui les alimente n'ayant qu'un rendement de l'ordre de 50% à 60%. Ces systèmes additionnels ne sont utilisés en général que pour la 15 mise en action du véhicule lorsqu'il est froid, soit environ pendant 10 à 20 minute par climat froid (typiquement au-dessous de 5°C). Mais comme la durée moyenne d'un trajet est de 7 minutes, et que le rendement de ces systèmes est faible, cela se traduit par une surconsommation allant jusqu'à 1 litre pour 100 km. 20 Le coût des ces systèmes additionnels est d'environ 20C, et ils impliquent un alternateur de grosse capacité. Le but de l'invention est de proposer une amélioration de la gestion de l'énergie dans un véhicule semi-hybride de façon à supprimer le coût d'un système de chauffage additionnel et à minimiser la surconsommation 25 énergétique mentionnée plus haut. L'invention atteint son but grâce à un procédé de gestion de l'énergie dans un véhicule semi-hybride comprenant un moteur thermique refroidi par eau et un moteur électrique d'assistance pouvant fonctionner en mode moteur ou en mode génératrice, le procédé comprenant une gestion de type 30 semi-hybride du véhicule à savoir en régime normal une assistance du moteur électrique au moteur thermique en phase d'accélération et un fonctionnement du moteur électrique en génératrice en phase de décélération, caractérisé en ce qu'il est prévu, quand la température du moteur thermique est au-dessous d'une première température de consigne et 35 que la température extérieure est au-dessous d'une seconde température de consigne, un régime exceptionnel pendant lequel le moteur électrique fonctionne également en génératrice en dehors des phases d'accélération du véhicule, moyennant quoi le moteur thermique atteint plus rapidement une température supérieure à la première température de consigne. De la sorte, 5 l'aérotherme permet de chauffer efficacement l'habitacle, plus rapidement.. Avantageusement, on teste d'abord la température du moteur puis la température extérieure pour décider du passage en régime exceptionnel. La température du moteur est avantageusement estimée par la mesure de la température de l'eau de son circuit de refroidissement. 10 La première température de consigne, pour la température du moteur thermique, est avantageusement fixée entre 50 et 70°C, par exemple à environ 60°C mesurée sur l'eau du circuit de refroidissement. La seconde température de consigne, pour la température extérieure, est avantageusement fixée entre 5°C et 15°C, par exemple à environ 10°C. 15 L'invention concerne aussi un véhicule semi-hybride pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, donc comprenant un moteur thermique refroidi par eau et un moteur électrique d'assistance adapté pour fonctionner en mode moteur ou en mode génératrice, le véhicule comprenant au moins un capteur de phase d'accélération qui en cas de signal positif déclenche le 20 fonctionnement en mode moteur du moteur électrique, caractérisé qu'il comprend également un capteur de température du moteur et un capteur de température extérieure qui en cas de signaux indicatifs d'une température inférieure respectivement à une première et une seconde température de consigne et en cas de signal négatif du capteur de phase d'accélération 25 déclenche le fonctionnement en mode génératrice du moteur électrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante d'un exemple de réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une figure schématique d'un véhicule de l'invention. 30 La figure 2 est un organigramme des étapes du procédé conforme à l'invention. Le véhicule semi-hybride 1 comprend un moteur thermique 2 et un moteur électrique d'assistance 3 reliés entre eux par une liaison 4 qui permet, dans un sens, au moteur électrique 3, alimenté par la batterie 5, de 35 fonctionner en moteur et d'apporter un couple moteur supplémentaire au moteur thermique 2 ou bien, dans l'autre sens, au moteur thermique 2 de faire fonctionner le moteur électrique 3 en génératrice, l'électricité produite étant stockée dans la batterie 5. L'électricité stockée par la batterie 5 peut être utilisée, entre autres, pour faire fonctionner certains équipements électriques tels que 6 dans le véhicule. Un capteur d'accélération 7 envoie un signal à un dispositif de commande 8 du moteur électrique 3 de façon à décider du mode de fonctionnement du moteur électrique 3 en fonction de l'allure du véhicule. Ces dispositions sont classiques pour les véhicules semi-hybrides et n'ont pas à être détaillées ici. Dans un véhicule semi- hybride traditionnel, le moteur électrique 3 est commandé pour fonctionner en moteur d'assistance pendant une phase d'accélération, pour fonctionner en génératrice pendant une phase de décélération et, généralement, pour ne pas fonctionner en régime de croisière. Selon l'invention, il est aussi prévu un capteur 10 de la température Teau de l'eau de refroidissement du moteur thermique 2, indicatrice de la température du moteur thermique 2, et un capteur 11 de la température extérieure Text. Ces deux capteurs 10, 11 envoient leurs signaux au dispositif de commande 8 pour analyse. Si les deux températures Teau t Text sont inférieures à deux températures de consigne T1 et T2, le fonctionnement du moteur électrique 3 est modifié : en dehors des phases d'accélération où le moteur électrique 3 fonctionne en mode moteur pour booster comme d'habitude le moteur thermique 2, le moteur électrique est utilisé en génératrice ; il applique une consigne de couple résistant au moteur thermique 2 afin d'augmenter plus rapidement la température du moteur thermique 2 et permettre à celui-ci d'être utilisé plus efficacement pour le chauffage traditionnel du véhicule. Ce fonctionnement est représenté sur l'organigramme de la figure 2. On y voit une étape de test 100 en fonction de la température de l'eau Teau du moteur thermique 2 indiquée par le capteur 10. Si elle est supérieure 30 à une première température de consigne T1, par exemple 60°C, alors, comme l'indique la case 101, le fonctionnement du moteur électrique 3 est normal et caractéristique du système semi-hybride, à savoir qu'il fonctionne en moteur d'assistance pendant une phase d'accélération et en génératrice pendant une phase de décélération et ne fonctionne pas en roulage stabilisé. 35 Si la température Teau n'est pas supérieure à la première température de consigne T1, on passe au test 102 sur la température extérieure Tex, mesurée par le capteur 11 ; si elle est supérieure à une seconde température de consigne T2, par exemple 10°C, alors, comme l'indique la case 103, le fonctionnement du moteur électrique 3 est encore normal et caractéristique du système semi-hybride, comme dans la case 101 et dépendant de la détection de l'accélération. Si la température Tex, n'est pas supérieure à la seconde température de consigne T2, on passe au test 104 sur l'accélération captée par le capteur 7; si l'on est en phase d'accélération, alors, comme l'indique la case 105, le fonctionnement du moteur électrique 3 est encore normal et caractéristique du système semi-hybride, et, puisqu'on est précisément en phase d'accélération, il fonctionne en moteur d'assistance pour booster le moteur thermique 2. Si en revanche aucune accélération n'est détectée, alors on fait fonctionner (case 106) le moteur électrique 3 en génératrice, ce qui applique un couple résistant supplémentaire au moteur thermique en chargeant le couple et, au prix d'une légère surconsommation de carburant, cela permet d'atteindre plus rapidement une élévation de température au sein du moteur thermique 2; ce fonctionnement se prolonge jusqu'à ce que la température de l'eau soit supérieur à la seconde température de consigne auquel cas on revient à la situation décrite en partie supérieure de l'organigramme. Ainsi, selon l'invention, dans des conditions de fonctionnement à froid, on utilise le moteur électrique 3, en dehors des phases d'accélération (pour ne pas affecter le brio), c'est-à-dire pendant les phases de roulage en décélération (ce qui est classique) mais aussi en stabilisé (où l'utilisation du moteur électrique n'a pas été envisagée à ce jour), pour faire monter rapidement le moteur en température et en couple. En effet, les calories transmises à l'eau sont directement proportionnelles au point de fonctionnement moteur. Cette élévation de la température du moteur permet de passer plus rapidement au chauffage traditionnel du véhicule, qui a un meilleur rendement que les chauffages additionnels. REVENDICATIONS1. Procédé de gestion de l'énergie dans un véhicule semi-hybride (1) comprenant un moteur thermique (2) refroidi par eau et un moteur électrique (3) d'assistance pouvant fonctionner en mode moteur ou en mode génératrice, le procédé comprenant une gestion de type semi-hybride du véhicule (1) à savoir en régime normal une assistance du moteur électrique (3) au moteur thermique (2) en phase d'accélération et un fonctionnement du moteur électrique (3) en génératrice en phase de décélération, caractérisé en ce qu'il est prévu, quand la température (l'eau) du moteur thermique (2) est au-dessous d'une première température de consigne (T1) et que la température extérieure (Text) est au-dessous d'une seconde température de consigne (T2), un régime exceptionnel pendant lequel le moteur électrique (3) fonctionne également en génératrice en dehors des phases d'accélération du véhicule, moyennant quoi le moteur thermique (2) atteint plus rapidement une température (l'eau) supérieure à la première température de consigne (T1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on teste d'abord la température (l'eau) du moteur thermique (2) puis la température extérieure (Text) pour décider du passage en régime exceptionnel. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la température (l'eau) du moteur thermique (2) est estimée par la mesure de la température de l'eau de son circuit de refroidissement. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première température de consigne (T1), pour la température (l'eau) du moteur thermique (2) estfixée entre 50 et 70°C, par exemple à environ 60°C mesurée sur l'eau du circuit de refroidissement. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la seconde température de consigne (T2), pour la température extérieure (Text), est fixée entre 5°C et 15°C, par exemple à environ 10°C. 6. Véhicule semi-hybride comprenant un moteur thermique (2) refroidi par eau et un moteur électrique (3) d'assistance adapté pour fonctionner en mode moteur ou en mode génératrice, le véhicule (1) comprenant au moins un capteur (7) de phase d'accélération qui en cas de signal positif déclenche le fonctionnement en mode moteur du moteur électrique (3), caractérisé qu'il comprend également un capteur (10) de température (l'eau) du moteur et un capteur (11) de température extérieure (Text) qui en cas de signaux indicatifs d'une température inférieure respectivement à une première et une seconde température de consigne (T1, T2) et en cas de signal négatif du capteur (7) de phase d'accélération déclenche le fonctionnement en mode génératrice du moteur électrique (3).