Brevet FR3025664A1 — publié le 20160311

L'invention concerne un procédé d'aide au démarrage d'un moteur thermique d'un véhicule automobile comportant un réseau de bord alimenté par une batterie auxiliaire basse tension telle que batterie au plomb, et par une source de courant continu contrôlée en tension, telle que convertisseur de tension continu-continu. De façon usuelle, la performance et l'agrément du premier démarrage des véhicules automobiles, qui est commandé lorsque le moteur thermique et le véhicule sont à l'arrêt, sont uniquement fonctions de l'état de la batterie auxiliaire qui alimente le démarreur, de sorte que ces performances et agréments sont rarement optimaux, notamment dans le cas de basses températures. La présente invention vise à pallier cet inconvénient pour les véhicules automobiles, notamment de type hybride ou électrique, comportant deux sources d'alimentation du réseau de bord, et a pour objectif de fournir un procédé d'aide au démarrage de tels véhicules automobiles visant à augmenter et uniformiser la performance et l'agrément de leur premier démarrage. Un autre objectif de l'invention est de limiter les risques d'effondrement de la tension de la batterie auxiliaire de ce type de véhicules automobiles, soumise à des conditions de très basse température. A cet effet, l'invention vise un procédé d'aide au démarrage d'un moteur thermique d'un véhicule automobile comportant un réseau de bord alimenté par une batterie auxiliaire basse tension telle que batterie au plomb, et par une source de courant continu, telle que convertisseur de tension continu-continu, contrôlée en tension pour fournir une tension de sortie fonction de tensions de consigne de pilotage de ladite source de courant délivrées par une électronique de commande. Selon l'invention, ce procédé se caractérise en ce que : - il est déclenché en vue du premier démarrage du véhicule, moteur thermique et véhicule à l'arrêt, lors d'un réveil de l'électronique de commande résultant d'une action spécifique exécutée par un utilisateur, susceptible d'être suivie d'une action de démarrage du moteur thermique, - il comporte les étapes suivantes faisant suite à son déclenchement : A) pilotage de la source de courant par transmission d'une valeur de tension de consigne adaptée pour commander le fonctionnement de ladite source de courant à sa puissance maximale, pendant un laps de temps adapté pour atteindre une polarisation positive maximale de la batterie auxiliaire, B) au terme de ce laps de temps, en l'absence de commande effective de démarrage et dans l'attente de ladite commande, pilotage de la source 3025664 2 de courant par transmission de valeurs de consigne adaptées pour annuler le courant circulant dans la batterie auxiliaire. Le procédé selon l'invention est donc, en premier lieu, déclenché lors d'une action spécifique exécutée par un utilisateur engendrant un réveil de l'électronique de 5 commande du véhicule, telle que par exemple, de façon avantageuse, une action de déverrouillage d'une des portières du véhicule automobile. Lors de ce réveil de l'électronique de commande du véhicule, c'est-à-dire en amont de la commande de démarrage, la procédure d'aide au démarrage mise en oeuvre selon l'invention consiste à piloter la source de courant continu de façon : 10 - en premier lieu, à augmenter la tension de polarisation de la batterie auxiliaire jusqu'à obtenir un gain optimal de ladite tension de polarisation (phase A), - à maintenir ensuite le niveau de polarisation obtenu dans l'attente d'une commande de démarrage (phase B). Dans la pratique, un tel procédé conduit à augmenter la tension vue par le 15 démarreur lors de l'actionnement de ce dernier et, par conséquent, à améliorer la performance et l'agrément du démarrage. De plus, la tension de la batterie auxiliaire étant augmentée lors de la mise en oeuvre de ce procédé selon l'invention, les risques d'effondrement de cette tension dans des conditions de très basses températures se trouvent limités de façon notable. 20 Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, lors du fonctionnement de la source de courant à sa puissance maximale, on limite la tension de consigne à une valeur fonction des caractéristiques de la batterie auxiliaire, adaptée pour limiter les effets de vieillissement de ladite batterie auxiliaire. Ainsi, notamment, lorsque la batterie auxiliaire basse tension consiste en une 25 batterie au plomb, la tension de consigne présente avantageusement une valeur au moins sensiblement comprise entre 14,5 V et 15 V. Par ailleurs, en vue d'évaluer l'évolution de la polarisation positive de la batterie auxiliaire lors de l'étape A) du fonctionnement de la source de courant à sa puissance maximale, on calcule avantageusement cette évolution à partir de mesures de 30 l'intensité du courant circulant dans ladite batterie auxiliaire, et de la tension aux bornes du réseau de bord, de façon à interrompre le fonctionnement de la source de courant à sa puissance maximale lors de l'obtention de la valeur maximale de la polarisation positive de ladite batterie auxiliaire. Le temps d'obtention d'une polarisation positive maximale peut également 35 être estimé à partir des caractéristiques intrinsèques du type de batterie auxiliaire utilisée, et notamment, lorsque cette batterie auxiliaire consiste en une batterie au plomb, on 3025664 3 commande lors de l'étape A) le fonctionnement de la source de courant à sa puissance maximale pendant un laps de temps sensiblement compris entre 10 s et 15 s. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention visant à limiter la chute du gain de tension lors de l'étape B) d'attente d'une commande de 5 démarrage, on calcule l'évolution de la valeur de la polarisation positive de la batterie auxiliaire à partir de mesures de l'intensité du courant circulant dans ladite batterie auxiliaire, et de la tension aux bornes du réseau de bord, et on commande un rétablissement du fonctionnement de la source de courant à sa puissance maximale lors d'une baisse de cette polarisation positive en deçà d'une valeur seuil prédéterminée, 10 correspondant par exemple à une réduction de l'ordre de 20 % du gain obtenu lors de l'étape A). De plus, selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, lors de l'étape B), on commande un rétablissement du fonctionnement de la source de courant à sa puissance maximale lors de la détection d'une commande de démarrage. 15 Cette réactivation durant la phase de démarrage conduit, en effet, à limiter la chute de la tension de la batterie auxiliaire lors du fonctionnement du démarreur. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins : 20 - la figure 1 est un schéma représentant un véhicule automobile du type véhicule hybride ou électrique, et le circuit d'alimentation électrique de ce véhicule, - la figure 2 est une courbe représentative de l'évolution en fonction du temps, de la tension aux bornes d'une batterie auxiliaire de tension nominale sensiblement égale à 12 V, lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, 25 - et la figure 3 est une courbe représentative de l'évolution en fonction du temps, de la tension de polarisation de cette batterie auxiliaire lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le circuit d'alimentation électrique pour véhicule automobile V de type électrique ou hybride représenté à la figure 1 comporte une première source de tension 30 continue 1 intégrée dans un circuit primaire 2 comportant : - un convertisseur DC/AC 3 d'alimentation d'un moteur électrique de traction Me accouplé à un moteur thermique Mt par un système d'accouplement Ac de transmission du couple moteur à une boite de vitesses Bv, - un interrupteur 9 d'ouverture et de fermeture dudit circuit primaire, dont les 35 changements d'état sont commandés par une électronique de commande 10 par exemple une unité de contrôle électronique ECU. 3025664 4 Le circuit d'alimentation électrique comprend, en outre, un circuit secondaire 5 constituant le réseau de bord du véhicule V, alimenté par une deuxième source de tension continue 6, et comportant montés en parallèle entre les bornes de ladite source de tension, un démarreur D, des charges sensibles telles que 7 et des charges non 5 sensibles telles que 8. De façon usuelle, la première source de tension 1 consiste, pour un véhicule hybride, en une batterie ou un groupe de batteries, par exemple batterie lithium-ion ou batterie Ni-MH, délivrant une tension nominale de 48 V, et la deuxième source de tension 6 consiste en une batterie au plomb délivrant une tension nominale sensiblement 10 égale à 12 V. Le circuit primaire 2 et le circuit secondaire 5 sont, par ailleurs, reliés par l'intermédiaire d'un convertisseur de tension continu-continu 4 alimenté par la première source de tension continue 1 et connecté en parallèle sur le circuit secondaire 5. Ce convertisseur de tension 4 est, en outre, contrôlé en tension pour fournir une tension de 15 sortie fonction de tensions de consigne en provenance de l'électronique de commande 10. Tel que représenté schématiquement à la figure 1, en vue notamment de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention d'aide au premier démarrage du moteur thermique Mt, cette électronique de commande 10 est également connectée de façon à 20 recevoir des signaux en provenance : - d'au moins un contact Cp intégré dans une portière du véhicule V et adapté pour changer d'état lors de la décondamnation de cette portière, - d'un organe Cd de commande du démarrage du moteur thermique Mt. Selon l'invention et en premier lieu, la procédure d'aide au démarrage du 25 moteur thermique Mt est déclenchée lors d'un réveil de l'électronique de commande 10 résultant d'une action spécifique exécutée par un utilisateur, représentative d'un accès au véhicule V, cette action consistant selon l'exemple représenté, en une décondamnation d'une des portières entraînant un changement d'état du contact Cp. Lors de la réception du signal représentatif d'un changement d'état d'un 30 contact Cp, l'électronique de commande 10 est programmée, selon l'invention, pour : - commander la fermeture de l'interrupteur 9 du circuit primaire 2 de façon à alimenter le convertisseur de tension 4, - piloter, dans un premier temps, ce convertisseur de tension 4 pour commander le fonctionnement de ce dernier à sa puissance maximale, pendant un laps de 35 temps adapté pour atteindre une polarisation positive maximale de la batterie auxiliaire 6 (phase A du procédé selon l'invention représentée à la figure 2). 3025664 5 De plus, en vue de ce fonctionnement du convertisseur de tension 4 à sa puissance maximale, la tension de consigne adressée par l'électronique de commande 10 est avantageusement limitée à une valeur fonction des caractéristiques de la batterie auxiliaire 6, adaptée pour minimiser les effets de vieillissement de ladite batterie auxiliaire. 5 Pour une batterie auxiliaire du type batterie au plomb, présentant une tension nominale sensiblement égale à 12 V, la tension de consigne est ainsi avantageusement choisie comprise entre 14,5 V et 15 V. Lors de cette phase A de fonctionnement du convertisseur de tension 4 à sa puissance maximale, l'évolution de la valeur de la polarisation positive de la batterie 10 auxiliaire 6 est calculée à partir de mesures de l'intensité du courant Ibat circulant dans ladite batterie auxiliaire, et de la tension Vbat aux bornes du réseau de bord 5. Ces mesures permettent, en premier lieu, de calculer, avec un filtrage numérique, les valeurs de la tension de polarisation Vpol de la batterie auxiliaire 6 : Vpol = (Vbat - Rs x Ibat - Voc) avec Rs et Voc respectivement résistance 15 interne et tension à vide de la batterie auxiliaire 6. L'augmentation de la valeur de la tension de polarisation Vpol suivant une courbe asymptotique lors du fonctionnement du convertisseur de tension 4 à sa puissance maximale, ces mesures permettent, en outre, de détecter la correspondance entre la valeur mesurée et la valeur maximale de la polarisation positive Vpol de ladite 20 batterie auxiliaire 6. Selon une variante de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le temps d'obtention d'une polarisation positive maximale peut également être estimé à partir des caractéristiques intrinsèques du type de batterie auxiliaire 6 utilisée. Ainsi, notamment, lorsque cette batterie auxiliaire 6 consiste en une batterie au plomb, on commande 25 l'étape A, le fonctionnement du convertisseur de tension 4 à sa puissance maximale pendant un laps de temps sensiblement compris entre 10 s et 15 s, et estimé à environ 10 s sur les courbes des figures 2 et 3. En règle générale, la phase A ci-dessus décrite prend fin lorsque, tel que précité, la valeur de la polarisation positive de la batterie auxiliaire 6 atteint sa valeur 30 maximale. En effet, le temps d'obtention de cette valeur maximale s'avère généralement, dans la pratique, d'une durée inférieure au temps qui s'écoule entre le moment où l'action déclenchant le réveil de l'électronique de commande 10 est exécutée et la commande effective de démarrage. Toutefois, si l'organe de commande de démarrage Cd est activé durant le 35 déroulement de cette phase A, l'électronique de commande 10 est programmée pour maintenir le fonctionnement du convertisseur de tension 4 à sa puissance maximale, de 3025664 6 façon à limiter la chute de la tension de la batterie auxiliaire 6 lors du fonctionnement du démarreur D. Par contre, dans l'hypothèse courante où la phase A prend fin lorsque la valeur de la polarisation positive de la batterie auxiliaire 6 atteint sa valeur maximale, 5 l'électronique de commande 10 est programmée ensuite pour piloter le convertisseur de tension 4 par transmission de valeurs de consigne adaptées pour annuler le courant circulant dans la batterie auxiliaire 6 (phase B du procédé selon l'invention représentée à la figure 2) : - jusqu'à détection d'une commande de démarrage en provenance de l'organe de 10 commande Cd, - ou, en l'absence de commande de démarrage, jusqu'au terme d'une période de temps prédéterminée, pouvant être estimée à une pluralité n de minutes, au terme de laquelle l'électronique de commande 10 commute dans un état de veille. 15 Cette phase de fonctionnement B a pour but de maintenir le niveau de polarisation obtenu lors de la phase A de fonctionnement dans l'attente d'une commande de démarrage. A cet effet, en outre, durant cette phase B et dans l'attente d'une commande de démarrage : 20 - on calcule l'évolution de la valeur de la polarisation positive de la batterie auxiliaire 6 à partir de mesures de l'intensité du courant circulant dans ladite batterie auxiliaire et de la tension aux bornes du réseau de bord 5, - on commande un rétablissement du fonctionnement du convertisseur de tension 4 à sa puissance maximale lors d'une baisse de cette polarisation 25 positive en deçà d'une valeur seuil prédéterminée, correspondant par exemple à une réduction de l'ordre de 20 % du gain obtenu lors de la phase A. La dernière étape du procédé selon l'invention consiste, lors de la détection d'une commande de démarrage durant la phase B de ce procédé, à commander un rétablissement du fonctionnement du convertisseur de tension 4 à sa puissance 30 maximale, de façon à limiter la chute de la tension de la batterie auxiliaire 6 lors du fonctionnement (pendant un temps estimé entre 1 s et 3 s) du démarreur D (phase C du procédé selon l'invention représentée à la figure 2). Le procédé selon l'invention permet donc, moyennant une simple adaptation logicielle de l'électronique de commande 10 de pilotage d'un convertisseur de tension 4 35 de véhicules automobiles V électriques ou hybrides, d'augmenter et d'uniformiser la performance et l'agrément des premiers démarrages de ces véhicules. REVENDICATIONS1. Procédé d'aide au démarrage d'un moteur thermique (Mt) d'un véhicule automobile (V) comportant un réseau de bord (5) alimenté par une batterie auxiliaire basse tension (6) telle que batterie au plomb, et par une source de courant continu (4), telle que convertisseur de tension continu-continu, contrôlée en tension pour fournir une tension de sortie fonction de tensions de consigne de pilotage de ladite source de courant délivrées par une électronique de commande (10), ledit procédé étant caractérisé en ce que : - il est déclenché en vue du premier démarrage du véhicule (V), moteur thermique (Mt) et véhicule à l'arrêt, lors d'un réveil de l'électronique de commande (10) résultant d'une action spécifique exécutée par un utilisateur, susceptible d'être suivie d'une action de démarrage du moteur thermique (Mt), - il comporte les étapes suivantes faisant suite à son déclenchement : A) pilotage de la source de courant (4) par transmission d'une valeur de tension de consigne adaptée pour commander le fonctionnement de ladite source de courant à sa puissance maximale, pendant un laps de temps adapté pour atteindre une polarisation positive maximale de la batterie auxiliaire (6), B) au terme de ce laps de temps, en l'absence de commande effective de démarrage et dans l'attente de ladite commande, pilotage de la source de courant (4) par transmission de valeurs de consigne adaptées pour annuler le courant circulant dans la batterie auxiliaire (6). 2. Procédé d'aide au démarrage selon la revendication 1 caractérisé en ce que, lors du fonctionnement de la source de courant (4) à sa puissance maximale, on limite la tension de consigne à une valeur fonction des caractéristiques de la batterie auxiliaire (6), 25 adaptée pour limiter les effets de vieillissement de ladite batterie auxiliaire. 3. Procédé selon la revendication 2 d'aide au démarrage d'un moteur thermique (Mt) d'un véhicule automobile (V) comportant une batterie auxiliaire basse tension (6) consistant en une batterie au plomb, caractérisé en ce que, lors du fonctionnement de la source de courant (4) à sa puissance maximale, la tension de 30 consigne présente une valeur au moins sensiblement comprise entre 14,5 V et 15 V. 4. Procédé d'aide au démarrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, lors de l'étape A), on calcule l'évolution de la valeur de la polarisation positive de la batterie auxiliaire (6) à partir de mesures de l'intensité du courant circulant dans ladite batterie auxiliaire, et de la tension aux bornes 3025664 8 du réseau de bord (5), de façon à interrompre le fonctionnement de la source de courant (4) à sa puissance maximale lors de l'obtention de la valeur maximale de la polarisation positive de ladite batterie auxiliaire. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 d'aide au 5 démarrage d'un moteur thermique (Mt) d'un véhicule automobile (V) comportant une batterie auxiliaire basse tension (6) consistant en une batterie au plomb, caractérisé en ce que, lors de l'étape A), on commande le fonctionnement de la source de courant (4) à sa puissance maximale pendant un laps de temps sensiblement compris entre 10 s et 15 s. 10 6. Procédé d'aide au démarrage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, lors de l'étape B), dans l'attente d'une commande de démarrage, on calcule l'évolution de la valeur de la polarisation positive de la batterie auxiliaire (6) à partir de mesures de l'intensité du courant circulant dans ladite batterie auxiliaire (6), et de la tension aux bornes du réseau de bord (5), et on commande un 15 rétablissement du fonctionnement de la source de courant (4) à sa puissance maximale lors d'une baisse de cette polarisation positive en deçà d'une valeur seuil prédéterminée. 7. Procédé d'aide au démarrage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, lors de l'étape B), lors de la détection d'une commande de démarrage, on commande un rétablissement du fonctionnement de la 20 source de courant (4) à sa puissance maximale. 8. Procédé d'aide au démarrage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'action spécifique de déclenchement du procédé d'aide au démarrage consiste en une action de déverrouillage d'une des portières du véhicule automobile (V).25