Brevet FR3013915A1 — publié le 20150529

PROCEDE DE PILOTAGE D'UNE MACHINE ELECTRIQUE POUR ASSURER LE REDEMARRAGE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [0001] L'invention porte sur un procédé de pilotage d'une machine électrique reliée à un élément souple de transmission pour assurer le démarrage ou le redémarrage du moteur thermique d'un véhicule automobile, ce pilotage ayant lieu quand l'élément souple glisse et, le cas échéant, qu'un premier redémarrage du moteur thermique n'a pu être effectué. La machine électrique peut, par exemple, être un alternateur réversible avec une poulie entraînée ou entraînant l'élément souple de transmission, cette poulie étant disposée sur la façade accessoire d'un carter du moteur thermique du véhicule automobile. [0002] Un tel glissement non souhaité de l'élément souple de transmission reliant la machine thermique au moteur thermique peut se produire, par exemple, quand cet élément souple est une courroie qui a été mouillée lors du roulage du véhicule, ce qui ne permet pas un entraînement efficace du moteur thermique lors de son démarrage ou redémarrage. [0003] La présente invention trouve une application préférentielle mais non limitative pour un véhicule équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques et aussi pour un véhicule hybride présentant un moteur thermique et une machine électrique pour la propulsion du véhicule, ce véhicule hybride étant équipé ou non d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques. [0004] En effet, pour réduire l'émission de CO2 et économiser du carburant, les systèmes d'arrêt et de redémarrage automatiques aussi connus sous l'abréviation de système STT pour la dénomination anglaise de « Stop and Start » sont de plus en plus 25 répandus. [0005] Un tel système prévoit de mettre le moteur thermique en veille avec ouverture de l'embrayage dès que la vitesse du véhicule est inférieure à une vitesse minimale et que la pédale de frein est enfoncée. Quand la pédale de frein est relâchée, le système redémarre automatiquement le moteur thermique et lorsqu'une action est exercée sur l'accélérateur, 30 l'embrayage se referme. [0006] Plusieurs solutions techniques pour réaliser un système d'arrêt et de redémarrage automatiques peuvent être utilisées mais l'une des plus répandues consiste à utiliser un alternateur réversible afin d'assurer le redémarrage du moteur, cet alternateur étant aussi désigné sous l'appellation d'alterno-démarreur. Cet alternateur réversible peut donc être la machine électrique d'entraînement au redémarrage du moteur thermique au sens de la présente invention. Ceci n'est pas limitatif et la machine électrique au sens de l'invention peut aussi être, par exemple, un moteur électrique équipant un véhicule hybride. [0007] Dans ce type de solution avec alternateur réversible, l'alternateur peut être utilisé en mode générateur pour stocker de l'énergie mais aussi en mode moteur pour démarrer ou redémarrer le moteur thermique. Pour transmettre le couple de démarrage qui est très important vis-à-vis du couple en mode générateur électrique, on utilise un système de transmission par élément souple, le plus fréquemment une courroie, ce système ayant été en l'occurrence reconçu et renforcé par rapport au système associé à un alternateur classique monté sur la façade accessoire d'un carter du moteur thermique. [0008] L'élément souple de transmission peut ainsi se trouver sur la façade accessoire d'un carter de moteur à propulsion thermique. Une telle façade accessoire, connue de l'état de la technique, est montrée à la figure 1. [0009] D'une manière générale, la façade 1 accessoire d'un carter d'un moteur à propulsion thermique d'un véhicule automobile peut présenter un alternateur réversible 6 ou alterno-démarreur. Cet alternateur réversible 6 présente un rotor tournant autour d'un axe de rotation sensiblement horizontal. [0010] A l'extrémité de l'arbre correspondant à l'axe de rotation est montée une poulie 3 d'alternateur en révolution autour dudit axe. Cette poulie 3 fait partie d'un système de transmission par élément souple pour l'entraînement d'un vilebrequin du moteur thermique ou inversement en étant entraînée par le vilebrequin. Cette poulie 3 peut par exemple permettre à l'alternateur réversible 6 de transmettre au vilebrequin le couple nécessaire pour assurer la mise en rotation et le démarrage du moteur thermique. [0011] La poulie 3 d'alternateur entraîne en rotation au démarrage ou, en roulage du véhicule, est entraînée par une seconde poulie 5 reliée à une extrémité du vilebrequin du moteur thermique, ceci par l'intermédiaire d'un élément souple de transmission 4, avantageusement une courroie lisse ou crantée ou une chaîne. Cette seconde poulie 5 est dite aussi poulie de vilebrequin. La seconde poulie 5 tourne avec son axe confondu à celui du vilebrequin en entraînant ou en étant entraînée en rotation par le vilebrequin. [0012] Des galets tendeurs 2 et 2a sont aussi prévus sur le parcours de l'élément souple de transmission 4. Un galet 2 peut par exemple présenter un bras 8 avec un doigt d'armement 9 coopérant avec une butée de fin de course 10a. La façade 1 accessoire du carter moteur porte aussi avantageusement une poulie de compresseur de climatisation 7 et une pompe à eau portant une poulie dont l'entraînement est assuré par une courroie secondaire se trouvant dans un autre plan que celui de la courroie 4 principale, cette courroie secondaire étant classiquement solidaire de la seconde poulie 5 ou poulie de vilebrequin. [0013] L'élément souple de transmission 4 et les poulies 3, 5 réalisent un entraînement par adhérence. Une poulie motrice, par exemple la seconde poulie 5 de vilebrequin ou respectivement la poulie 3 d'alternateur entraîne ici une poulie réceptrice, respectivement les poulies 3 ou 5, grâce à l'élément souple de transmission 4, fréquemment sous la forme d'une courroie. Cette courroie peut avoir plusieurs formes : plate, trapézoïdale, striée, etc. [0014] Pour limiter les coûts et la complexité de la façade accessoire 1, le domaine de validité du système de transmission ne prend pas en compte tous les cas de vie, à savoir par exemple la température, l'humidité, l'usure de l'élément souple de transmission, etc. [0015] Ainsi, dans certaines situations de circulation du véhicule automobile, en particulier le passage d'un gué ou le suivi de camion projetant de grande quantité d'eau, la capacité de couple de la façade accessoire 1 ne permet plus d'assurer un redémarrage du moteur thermique. En effet, dans ces cas de vie, l'élément souple 4 de transmission avantageusement sous forme d'une courroie, subit des projections d'eau importantes et glisse. [0016] Pour remédier à cet inconvénient, des solutions de protection par capotage de l'élément souple de transmission existent. Cependant, ces solutions de capotage ne sont pas suffisamment efficaces. [0017] Le document US-A-2012/0234282 décrit un procédé de démarrage d'un moteur thermique de véhicule automobile hybride équipé aussi d'un moteur auxiliaire électrique. Le procédé comprend une étape d'entraînement en rotation inverse du moteur électrique du véhicule avec entraînement consécutif de l'arbre du moteur thermique. Cet entraînement en rotation provoque la déformation d'un élément amortisseur qui rappelle l'arbre du moteur dans l'autre sens de rotation entraînant une étape d'entraînement en rotation dans l'autre sens que la rotation inverse quand l'application d'un courant sur le moteur électrique est interrompue. Cette étape est suivie d'une étape d'allumage du démarrage du moteur thermique par rotation autre qu'en sens inverse de l'arbre du moteur électrique et en conséquence du moteur thermique. [0018] Ce document ne traite cependant pas du problème qu'occasionne un élément souple de transmission ne transmettant pas efficacement le mouvement d'entraînement du vilebrequin du moteur thermique par l'alternateur réversible, cela pour une raison quelconque. [0019] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est d'assurer un démarrage ou redémarrage du moteur thermique d'un véhicule automobile par une machine électrique transmettant un mouvement de rotation au moteur à l'aide d'un élément souple de transmission, ceci quand l'élément souple de transmission n'assure pas une transmission efficace entre la machine électrique et le moteur thermique. [0020] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de pilotage d'une machine électrique pour assurer le démarrage ou le redémarrage d'un moteur thermique équipant un véhicule automobile, la machine électrique entraînant en rotation le moteur thermique à partir d'une position de départ dans un sens dit direct lors de son démarrage ou redémarrage par l'intermédiaire d'un élément souple de transmission, le pilotage de la machine électrique prenant place quand l'élément souple glisse ou est susceptible de glisser lors d'un démarrage ou d'un redémarrage, caractérisé par les étapes suivantes : - détection d'un glissement ou d'une possibilité de glissement de l'élément souple, - quand un glissement ou une possibilité de glissement est détecté, inversion du sens de rotation de la machine électrique ou annulation de la rotation de la machine électrique, afin que le moteur thermique soit conduit ou rappelé dans sa position de départ ou dans une nouvelle position en oscillant au moins une fois autour de celle-ci, - à partir de la position de départ ou de la nouvelle position, entraînement en rotation en sens direct du moteur thermique par la machine électrique pour tenter un démarrage ou redémarrage. [0021] L'effet technique est d'obtenir un traitement de l'élément souple de transmission par oscillation du moteur thermique autour de sa position de repos, c'est-à-dire sa position de départ, traitement qui permet à l'élément souple de ne plus glisser et donc de remplir parfaitement sa fonction de transmission entre la machine électrique et le moteur thermique, par exemple en séchant l'élément souple de transmission quand celui-ci est mouillé. Il est aussi possible d'utiliser la nouvelle position d'arrêt comme nouveau point de départ, ce qui permet d'utiliser l'énergie de la compression en sens inverse et d'avoir une plage angulaire plus importante pour lancer le moteur. [0001] Avantageusement, l'inversion du sens de rotation de la machine électrique se fait tant qu'un angle seuil de rotation du moteur thermique en sens opposé au sens direct n'est pas dépassé, cet angle seuil cet angle seuil correspondant au point mort haut d'un cylindre du moteur thermique. Avantageusement, la machine électrique est pilotée à son couple maximal en sens inverse afin que le glissement provoqué sèche par exemple l'élément souple de transmission. [0002] Avantageusement, la plage angulaire des oscillations du moteur thermique est de plus en plus large pour des oscillations consécutives. [0003] Avantageusement, la détection d'un glissement de l'élément souple se fait en fonction d'un ratio régime machine électrique sur régime moteur, un ratio au-dessus d'une valeur seuil étant représentatif d'un glissement de l'élément souple. [0004] L'invention concerne un ensemble d'une machine électrique et d'un moteur thermique dans un véhicule automobile, la machine électrique entraînant en rotation le moteur thermique à partir d'une position de départ dans un sens direct lors de son démarrage ou redémarrage par l'intermédiaire d'un élément souple de transmission, caractérisé en ce que la machine électrique est pilotée conformément à un tel procédé de pilotage quand l'élément souple glisse ou est susceptible de glisser lors d'un démarrage ou d'un redémarrage du moteur thermique, l'ensemble comprenant un moyen de détection d'un possible glissement de l'élément souple, une unité centrale de commande de la machine électrique avec un moyen de commande du sens de rotation de la machine électrique. [0005] Avantageusement, l'élément souple de transmission est une courroie. [0006] Avantageusement, la machine électrique est un alternateur réversible relié à une poulie destinée à entraîner ou être entraînée par une poulie de vilebrequin reliée à un vilebrequin du moteur thermique, les deux poulies étant portées par la façade accessoire d'un carter du moteur thermique. [0007] L'invention concerne un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un tel ensemble. [0008] Avantageusement, le véhicule automobile est un véhicule hybride. [0009] Avantageusement, le véhicule automobile est muni d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques. [0010] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif et sur lequel : - la figure 1 est une représentation schématique d'une façade accessoire d'un carter de moteur de véhicule automobile selon l'état de la technique comprenant une poulie reliée à un alternateur réversible et une poulie de vilebrequin, l'alternateur réversible pouvant être piloté par un procédé de pilotage conformément à la présente invention. [0011] La figure 1 a été décrite dans la partie introductive de la présente demande. Dans ce qui suit le procédé de pilotage selon l'invention va être décrit en relation avec un alternateur réversible 6 comme machine électrique. Cet alternateur réversible 6 présente une poulie 3 pouvant être entraînée ou entraînant lors d'un démarrage ou d'un redémarrage du moteur thermique la poulie 5 du vilebrequin du moteur par une courroie 4 servant d'élément souple de transmission, les deux poulies 3 et 5 étant portées par la façade accessoire 1 du carter du moteur thermique. [0012] Ceci n'est cependant pas limitatif bien qu'étant un mode de réalisation préféré de la présente invention. En effet, la machine électrique 6 pilotée par le procédé selon la présente invention peut être autre qu'un alternateur réversible, par exemple un moteur électrique, ce moteur électrique entraînant le moteur thermique par l'intermédiaire d'un élément souple 4 de transmission qui peut être autre qu'une courroie. [0013] De manière générale, le procédé de pilotage d'une machine électrique 6 selon la présente invention est effectué pour assurer le démarrage ou le redémarrage d'un moteur thermique équipant un véhicule automobile, la machine électrique 6 entraînant classiquement en rotation le moteur thermique à partir d'une position de départ dans un sens dit direct lors de son démarrage ou redémarrage par l'intermédiaire d'un élément souple 4 de transmission. Ce pilotage de la machine électrique 6 prend place quand l'élément souple 4 glisse ou est susceptible de glisser lors d'un démarrage ou d'un redémarrage, ce qui entraîne une mauvaise transmission entre la machine électrique 6 et le moteur thermique, le plus fréquemment entre la machine 6 et le vilebrequin du moteur thermique. [0014] Le procédé de pilotage selon la présente invention comprend une étape de détection d'un glissement ou d'une possibilité de glissement de l'élément souple 4 de transmission. Cette détection peut être réalisée en suivant en temps réel les régimes de la machine électrique 6 et du moteur thermique. Un seuil d'écart prédéterminé franchi, il sera reconnu une situation de glissement de l'élément souple 4 de transmission. [0015] Cette détection d'un glissement de l'élément souple 4 peut se faire par exemple en fonction d'un ratio régime machine électrique 6 sur régime moteur, un ratio au-dessus d'une valeur seuil étant représentatif d'un glissement de l'élément souple 4 et donc d'une mauvaise transmission entre la machine électrique 6 et le moteur thermique pouvant empêcher son démarrage ou son redémarrage. [0016] D'autres moyens de détection peuvent aussi être mis en oeuvre, par exemple des moyens de détection de l'humidification de l'élément souple 4 avec détection d'une valeur d'humidification susceptible d'entraîner le glissement de l'élément souple 4, ces moyens pouvant aussi prendre en compte des conditions de température ou d'humidité extérieures. [0017] Quand un glissement ou une possibilité de glissement est détecté, il est procédé à une étape d'inversion du sens de rotation de la machine électrique 6 ou d'annulation de la rotation de la machine électrique 6, afin que le moteur thermique soit conduit ou rappelé dans sa position de départ ou dans une nouvelle position de départ proche de l'ancienne en oscillant au moins une fois autour de celle-ci. Ainsi la machine électrique 6 peut tourner en sens inverse du sens direct ou être arrêtée. Dans ce dernier cas, c'est le moteur thermique qui retourne lui-même dans sa position de départ. [0018] Cette étape est basée sur le fait qu'un couple résistif ou de compression du moteur thermique apparaît dès que le moteur thermique commence sa rotation. Tant que la compression n'est pas complètement passée, si l'on relâche le couple venant de la machine électrique 6 par arrêt de celle-ci, le moteur thermique, avantageusement du fait de son vilebrequin sous l'effet de la compression, change de sens de rotation et est rappelé vers sa position de départ et peut même la dépasser pour prendre une nouvelle position de départ. [0019] Ceci vaut aussi lors d'une inversion de sens de la machine électrique 6, dès qu'on arrête la rotation de la machine électrique 6 dans ce sens inversé, le moteur thermique revient dans sa position de départ. Les dynamiques de régime sont connues par avance par les lois de la physique du système bielle manivelle du moteur thermique. [0020] L'inversion du sens de rotation de la machine électrique 6 peut se faire tant qu'un angle seuil de rotation du moteur thermique en sens inverse du sens direct n'est pas dépassé, cet angle seuil correspondant au point mort haut d'un cylindre du moteur thermique. Par point mort haut, il est défini par l'arrêt du piston dans un cylindre du moteur thermique avant de repartir en sens inverse, le point mort haut correspondant à la plus forte compression dans le cylindre. [0021] Il peut être procédé à plusieurs oscillations consécutives du moteur thermique autour de sa position de départ. La plage angulaire des oscillations du moteur thermique est avantageusement de plus en plus large pour des oscillations consécutives. L'objectif de ces oscillations est de progressivement sécher l'élément souple 4 de transmission sur un secteur angulaire de plus en plus important. [0022] Par exemple, dans le cas d'oscillations par arrêt de la machine électrique 6, celle-ci peut transmettre une rotation dans un sens direct au moteur thermique et être de nouveau arrêtée, ceci plusieurs fois de suite, le moteur thermique revenant vers sa position de départ et pouvant la dépasser du fait de son inertie puis revenir vers cette position. [0023] Par exemple, dans le cas d'oscillations par une machine électrique mise en rotation en sens inverse, cette rotation en sens inverse peut être à nouveau inversée pour qu'une nouvelle rotation en sens direct de la machine électrique 6 puisse être à nouveau initiée et ainsi de suite. [0024] La dernière étape du procédé de pilotage selon la présente invention est, à partir de la position de départ ancienne ou nouvelle, d'entraîner en rotation en sens direct le moteur thermique par la machine électrique 6 pour tenter un démarrage ou redémarrage. A la fin de cette étape, il peut être retourné à l'étape de détection pour savoir si l'élément souple 4 de transmission est encore susceptible de glisser ou non. En cas de possibilité de glissement, il est répété les étapes précédentes. [0025] Ainsi, le procédé de pilotage de la machine électrique selon la présente invention permet de réengager un démarrage ou un redémarrage dans un laps de temps court suite à un échec de démarrage. Dans le cas d'un élément souple 4 de transmission humide, un tel procédé de pilotage permet de sécher l'élément souple pour lui faire accomplir efficacement à nouveau sa fonction d'entraînement. [0026] L'invention concerne aussi un ensemble d'une machine électrique 6 et d'un moteur thermique dans un véhicule automobile, la machine électrique 6 entraînant en rotation le moteur thermique à partir d'une position de départ dans un sens direct lors de son démarrage ou redémarrage par l'intermédiaire d'un élément souple 4 de transmission. [0027] La machine électrique 6 est alors pilotée conformément à un tel procédé de pilotage quand l'élément souple 4 glisse ou est susceptible de glisser lors d'un démarrage ou d'un redémarrage du moteur thermique. L'ensemble comprend un moyen de détection d'un possible glissement de l'élément souple 4, une unité centrale de commande de la machine électrique 6 avec un moyen de commande du sens de rotation de la machine électrique 6. [0028] Une application particulièrement intéressante du procédé de pilotage de la machine électrique tel que décrit ou d'un ensemble d'une telle machine électrique pilotée associée à un moteur thermique est destinée à un véhicule automobile équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques de son moteur thermique. Ainsi, il est permis de restituer très rapidement au véhicule automobile cette fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques même quand l'élément souple de transmission était glissant. [0029] Une autre application particulièrement intéressante du procédé de pilotage est destinée à un véhicule hybride, celui-ci étant équipé ou non d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques de son moteur thermique. En effet, pour un tel véhicule, les arrêts et redémarrages de son moteur thermique sont fréquents et l'aspect sécuritaire des redémarrages en roulant est encore plus important que pour les véhicules équipés d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques. [0030] Ainsi, pour toutes les applications et notamment pour les deux applications préférentielles mentionnées ci-dessus, cela pour tout type de véhicule automobile, il est obtenu une sécurisation du redémarrage dans des situations de vie spécifiques, telles que par exemple forte pluie, passage de gué, etc. [0031] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. REVENDICATIONS: 1. Procédé de pilotage d'une machine électrique (6) pour assurer le démarrage ou le redémarrage d'un moteur thermique équipant un véhicule automobile, la machine électrique (6) entraînant en rotation le moteur thermique à partir d'une position de départ dans un sens dit direct lors de son démarrage ou redémarrage par l'intermédiaire d'un élément souple (4) de transmission, le pilotage de la machine électrique (6) prenant place quand l'élément souple (4) glisse ou est susceptible de glisser lors d'un démarrage ou d'un redémarrage, caractérisé par les étapes suivantes : détection d'un glissement ou d'une possibilité de glissement de l'élément souple (4), quand un glissement ou une possibilité de glissement est détecté, inversion du sens de rotation de la machine électrique (6) ou annulation de la rotation de la machine électrique (6), afin que le moteur thermique soit conduit ou rappelé dans sa position de départ ou dans une nouvelle position en oscillant au moins une fois autour de celle-ci, à partir de la position de départ ou de la nouvelle position, entraînement en rotation en sens direct du moteur thermique par la machine électrique (6) pour tenter un démarrage ou redémarrage. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'inversion du sens de rotation de la machine électrique (6) se fait tant qu'un angle seuil de rotation du moteur thermique en sens opposé au sens direct n'est pas dépassé, cet angle seuil correspondant au point mort haut d'un cylindre du moteur thermique. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la plage angulaire des oscillations du moteur thermique est de plus en plus large pour des oscillations consécutives. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détection d'un glissement de l'élément souple (4) se fait en fonction d'un ratio régime machine électrique (6) sur régime moteur, un ratio au-dessus d'une valeur seuil étant représentatif d'un glissement de l'élément souple (4). 5. Ensemble d'une machine électrique (6) et d'un moteur thermique dans un véhicule automobile, la machine électrique (6) entraînant en rotation le moteur thermique àpartir d'une position de départ dans un sens direct lors de son démarrage ou redémarrage par l'intermédiaire d'un élément souple (4) de transmission, caractérisé en ce que la machine électrique (6) est pilotée conformément à un procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes quand l'élément souple (4) glisse ou est susceptible de glisser lors d'un démarrage ou d'un redémarrage du moteur thermique, l'ensemble comprenant un moyen de détection d'un possible glissement de l'élément souple (4), une unité centrale de commande de la machine électrique (6) avec un moyen de commande du sens de rotation de la machine électrique (6). 6. Ensemble selon la revendication 5, dans lequel l'élément souple (4) de transmission est une courroie. 7. Ensemble selon la revendication 6, dans lequel la machine électrique (6) est un alternateur réversible relié à une poulie (3) destinée à entraîner ou être entraînée par une poulie de vilebrequin (5) reliée à un vilebrequin du moteur thermique, les deux poulies (3, 5) étant portées par la façade accessoire (1) d'un carter du moteur thermique. 8. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7. 9. Véhicule automobile selon la revendication 8, lequel est un véhicule hybride. 10. Véhicule automobile selon la revendication 8 ou 9, lequel est muni d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques.