Brevet FR3034049A1 — publié le 20160930

Système pour véhicule automobile La présente invention concerne un système pour véhicule 5 automobile, notamment un camion ou un bus. On connait par le brevet US 6 823 690 et la demande de brevet JP9324668 une architecture un compresseur d'air conditionné. L'invention vise à améliorer ce type de système. 10 L'invention a ainsi pour objet un système pour véhicule automobile, ce système comportant : - un équipement du véhicule automobile, - une machine électrique configurée pour fournir un couple à un moteur à combustion interne du véhicule, 15 notamment pour démarrer ce moteur à combustion, cette machine étant en outre configurée pour faire fonctionner mécaniquement l'équipement. Grâce à l'invention, il n'est pas nécessaire de dédier une 20 machine électrique au fonctionnement de l'équipement. En effet, l'invention utilise la machine qui peut servir à démarrer le moteur à combustion. De préférence, la machine électrique est réversible de manière à, en plus de pouvoir démarrer le moteur à combustion, pouvoir fonctionner en alternateur entrainé par le moteur à combustion. Autrement dit, la 25 machine électrique permet de réaliser la fonction Stop-Start, permettant de redémarrer automatiquement le moteur à combustion à la fin d'une phase d'arrêt automatique, phase encore appelée « Idling Stop » en anglais. Cette phase d'arrêt automatique correspond par exemple à un arrêt à un feu rouge, et le moteur à combustion est redémarré lorsque le 30 conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur. 3034049 2 Ainsi dans la phase d'arrêt automatique ou « Idling Stop », le moteur à combustion étant à l'arrêt, la machine électrique réversible permet de faire fonctionner l'équipement qui, sinon, serait aussi à l'arrêt. L'invention est particulièrement avantageuse pour un camion ou un bus. Lorsque la machine fonctionne en alternateur, cette machine réversible produit du courant électrique qui charge une batterie du véhicule. L'invention permet de s'affranchir de l'utilisation d'un équipement électrifié et autonome. La machine électrique présente notamment une puissance électrique comprise entre 4 et 25 KWatts, notamment entre 6 et 12 KWatts, notamment une puissance sensiblement égale à 8 KWatts. Ce type de machine est par exemple une machine entrainée par courroie. La machine électrique est, si on le souhaite, configurée pour générer du courant électrique lors d'un freinage du moteur véhicule. Ceci permet du freinage récupératif. Le cas échéant, la machine électrique est configurée pour pouvoir assister le moteur à combustion lorsque ce dernier est en fonctionnement. Selon l'invention, l'équipement est configuré pour pouvoir fonctionner à l'aide de la machine électrique lorsque le moteur à combustion est à l'arrêt. Si l'équipement est un compresseur de climatisation, ceci permet la climatisation de l'habitacle même lors de phases d'arrêt automatique ou « Idling Stop ». L'équipement est par exemple un compresseur mécanique, notamment un compresseur d'air conditionné du véhicule. L'équipement comporte un organe rotatif, notamment arbre rotatif, cet organe rotatif présentant un axe de rotation décalé par rapport à l'axe de rotation de la machine électrique. Lorsque l'équipement est un compresseur, l'arbre rotatif est actionné pour comprimé de l'air. 3034049 3 Avantageusement l'organe rotatif de l'équipement est configuré pour pouvoir sélectivement : - être découplé en rotation à la fois du moteur à combustion et 5 de la machine électrique de manière à être au repos, - être entrainé en rotation par le moteur à combustion, - être entrainé en rotation par la machine électrique. Grâce à l'invention, il n'est pas nécessaire d'avoir un moteur dédié au compresseur. Ceci permet d'avoir une architecture relativement 10 simple. De préférence, l'organe rotatif, notamment l'arbre rotatif, de l'équipement est associé à un organe d'entrainement, notamment une poulie, qui est sélectivement couplé et découplé vis-à-vis de l'organe rotatif, de sorte que lorsque l'organe d'entrainement est couplé avec l'organe 15 rotatif, ces deux organes tournent ensemble, et lorsque l'organe d'entrainement est découplé de l'organe rotatif, l'organe d'entrainement peut tourner sans entrainer l'organe rotatif. Avantageusement l'organe d'entrainement de l'équipement est entrainé en rotation systématiquement lorsque la machine électrique 20 tourne. Autrement dit, l'organe d'entrainement de l'équipement ne peut pas être au repos lorsque la machine électrique tourne. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'équipement comporte un embrayage, notamment un embrayage électromagnétique, agencé pour sélectivement coupler et découpler l'organe d'entrainement et 25 l'organe rotatif de l'équipement. De préférence, la machine électrique comporte un premier organe d'entrainement associé au moteur à combustion interne et un deuxième organe d'entrainement associé à l'équipement, les deux organes pouvant être sélectivement solidarisés en rotation ou désolidarisés en 30 rotation. 3034049 4 Avantageusement les deux organes d'entrainement étant reliés entre eux par un embrayage, notamment un embrayage électromagnétique, agencé pour sélectivement coupler et découpler les deux organes d'entrainement. 5 Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'un au moins des organes d'entrainement comporte une poulie, notamment les deux organes d'entrainement comportent chacun une poulie. La machine électrique et le moteur à combustion sont notamment couplés par une première courroie de transmission, laquelle est 10 notamment montée sur le premier organe d'entrainement. La machine électrique et l'équipement sont notamment couplés par une deuxième courroie de transmission, laquelle est notamment montée sur le deuxième organe d'entrainement de la machine électrique. Si besoin, il est possible de remplacer la courroie de 15 transmission par un contact entre deux éléments d'engrènement. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, cette deuxième courroie est montée sur le deuxième organe d'entrainement de la machine électrique et sur l'organe d'entrainement de l'équipement de sorte que ces organes d'entrainement sont liés en permanence en rotation. 20 Les première et deuxième courroies de transmission sont distinctes. L'équipement est avantageusement agencé pour fonctionner uniquement à l'aide de la machine électrique et du moteur à combustion, l'équipement étant notamment dépourvu de moteur électrique dédié. 25 Le moteur à combustion comporte un organe d'entrainement, notamment une poulie, coopérant avec la première courroie de transmission. De préférence, le système agencé de manière à ce que, dans un premier mode de fonctionnement : 30 - L'embrayage électromagnétique est fermé de manière à ce que les deux organes d'entrainement sont accouplés en rotation 3034049 5 - Le moteur à combustion entraine les deux organes d'entrainement accouplés, l'organe d'entrainement de la machine électrique entrainant l'équipement notamment via l'organe d'entrainement de l'équipement. Ainsi la machine 5 électrique fonctionne en alternateur et le compresseur est en fonctionnement. Le système est notamment agencé de manière à ce que, dans un deuxième mode de fonctionnement : - Le moteur à combustion est à l'arrêt, notamment dans une 10 phase d'arrêt automatique, - La machine électrique fonctionne en moteur, et l'embrayage entre les deux organes d'entrainement de la machine est ouvert, les deux organes d'entrainement étant ainsi désaccouplés, 15 - Sur la machine, l'organe d'entrainement entraine l'équipement, et l'organe d'entrainement désaccouplé n'entraine pas le moteur à combustion. Ainsi le compresseur est en fonctionnement alors que le moteur à combustion est à l'arrêt. Le système est notamment agencé de manière à ce que, dans 20 un troisième mode de fonctionnement : - Le moteur à combustion est en fonctionnement et entraine la machine électrique qui agit en alternateur, - L'embrayage sur la machine électrique est fermé, - L'embrayage sur l'équipement est ouvert de sorte que l'organe 25 d'entrainement sur l'équipement tourne sans entrainer l'arbre rotatif de l'équipement. Ainsi le compresseur est à l'arrêt. Le système est le cas échéant agencé pour équiper un camion ou un bus. L'invention a encore pour objet un procédé pour faire fonctionner 30 mécaniquement un équipement d'un véhicule à l'aide d'une machine électrique configurée pour démarrer un moteur à combustion interne du 3034049 6 véhicule, cette machine étant en outre configurée pour faire fonctionner mécaniquement l'équipement. 5 L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue schématique et partielle, d'un système 10 selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 est un schéma blocs illustrant différents modes de fonctionnement du système de la figure 1, et - les figures 3 à 5 représentent, schématiquement et partiellement, le système de la figure 1 respectivement suivants différents 15 modes de fonctionnement. On a représenté sur la figure 1 un système 1 pour véhicule automobile, comportant : - un équipement du véhicule automobile 2, 20 - une machine électrique 3 configurée pour démarrer un moteur à combustion interne 4 du véhicule, cette machine 3 étant en outre configurée pour faire fonctionner mécaniquement l'équipement 2. 25 Le moteur 4 comporte un arbre rotatif 17, comme visible sur la figure 3. Cet arbre est un vilebrequin. La machine 3 comporte un arbre rotatif 18 solidaire d'un rotor tournant au sein d'un stator. La machine électrique 3 est réversible de manière à, en plus de 30 pouvoir démarrer le moteur à combustion, pouvoir fonctionner en alternateur entrainé par le moteur à combustion 4. Autrement dit, la 3034049 7 machine électrique 3 permet de réaliser la fonction Stop-Start, permettant de redémarrer automatiquement le moteur à combustion à la fin d'une phase d'arrêt automatique. Cette phase d'arrêt automatique correspond par exemple à un 5 arrêt à un feu rouge, et le moteur à combustion est redémarré lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur. La machine peut être une machine électrique tournante synchrone à double excitation, c'est-à-dire comportant un rotor muni d'aimants permanents et d'un bobinage d'excitation. 10 L'invention est, dans l'exemple décrit, appliqué pour un camion ou un bus. Lorsque la machine 3 fonctionne en alternateur, cette machine réversible produit du courant électrique qui charge une batterie, non représentée, du véhicule. 15 La machine électrique 3 présente une puissance électrique comprise entre 4 et 25 KWatts, notamment une puissance sensiblement égale à 8 KWatts. Ce type de machine 3 est une machine entrainée par courroie. La machine électrique 3 est configurée pour générer du courant 20 électrique lors d'un freinage du moteur véhicule. Ceci permet du freinage récupératif. La machine électrique 3 est en outre configurée pour pouvoir assister le moteur à combustion 4 lorsque ce dernier est en fonctionnement. La machine 3 est, suivant une autre appellation, un 25 alterno-démarreur. La machine 3 comporte une électronique de puissance, un onduleur, intégrée. Dans l'exemple décrit, l'équipement 2 est configuré pour pouvoir fonctionner à l'aide de la machine électrique 3 lorsque le moteur à 30 combustion 4 est à l'arrêt. 3034049 8 L'équipement 2 est un compresseur mécanique d'air conditionné du véhicule. Le compresseur 2 est utilisé dans un système HVAC du véhicule automobile. 5 Le compresseur 2 peut être contrôlé de manière électronique pour comprimer ou pressuriser un fluide réfrigérant à l'aide d'un ou plusieurs pistons rotatifs actionnés par un organe rotatif 6 du compresseur 2, comme on peut le voir sur le figure 3 notamment. L'organe rotatif 6 est un arbre rotatif, cet organe rotatif 10 présentant un axe de rotation X1 décalé par rapport à l'axe de rotation X2 de la machine électrique 3, ces axes X1 et X2 étant parallèles et séparés d'une distance non nulle. L'arbre rotatif 6 est actionné pour comprimé de l'air. Dans l'exemple décrit, l'arbre 6 de l'équipement 2 est configuré 15 pour pouvoir sélectivement : - être découplé en rotation à la fois du moteur à combustion 4 et de la machine électrique 3 de manière à être au repos, - être entrainé en rotation par le moteur à combustion 4, 20 - être entrainé en rotation par la machine électrique 3. L'arbre rotatif 6 de l'équipement 2 est associé à un organe d'entrainement 8, une poulie, qui est sélectivement couplé et découplé vis-à-vis de l'arbre 6, de sorte que lorsque l'organe d'entrainement 8 est couplé avec l'arbre 6, ils tournent ensemble, et lorsque l'organe d'entrainement 8 25 est découplé de l'arbre 6, l'organe d'entrainement 8 peut tourner sans entrainer l'arbre 6. La poulie 8 de l'équipement 2 est entrainé en rotation systématiquement lorsque la machine électrique 3 tourne. L'équipement 2 comporte un embrayage électromagnétique 9 30 agencé pour sélectivement coupler et découpler la poulie 8 et l'arbre 6 de l'équipement, comme on peut le voir sur la figure 3. 3034049 9 La machine électrique 3 comporte un premier organe d'entrainement 21 associé au moteur à combustion interne 4 et un deuxième organe d'entrainement 22 associé à l'équipement 2, les deux organes 21 et 22 pouvant être sélectivement solidarisés en rotation ou 5 désolidarisés en rotation. Ces organes 21 et 22 sont rotatifs tous les deux autour de l'axe de rotation X2. Les deux organes d'entrainement 21 et 22 sont reliés entre eux par un embrayage électromagnétique 25 agencé pour sélectivement coupler et découpler les deux organes d'entrainement 21 et 22. 10 Les organes d'entrainement 21 et 22 comportent chacun une poulie. La poulie 22 est solidaire de l'arbre 18 de la machine 3. La machine électrique 3 et le moteur à combustion 4 sont couplés par une première courroie de transmission 31, laquelle est montée 15 sur la poulie 21. La machine électrique 3 et l'équipement 2 sont couplés par une deuxième courroie de transmission 32, laquelle est montée sur la poulie 22 de la machine électrique 3. Les première et deuxième courroies de transmission 31 et 32 20 sont distinctes. Le moteur à combustion 4 comporte un organe d'entrainement 35, une poulie, coopérant avec la première courroie de transmission 31. Cette poulie 35 est solidaire de l'arbre 17 du moteur 4, comme illustré sur la figure 3. 25 On va maintenant décrire différents modes de fonctionnement du système 1. En fonction de la mise en marche de l'air conditionné dans le véhicule, illustrée par l'étape de commande 40 sur la figure 2, différents cas de fonctionnement se présentent. 30 Lorsque l'étape commande 40 correspond à une désactivation (OFF) de l'air conditionné, à savoir le compresseur 2 est au repos, le 3034049 10 moteur 4 et la machine 3 peuvent fonctionner sans entrainer le compresseur 2 (étape 41 de la figure 2). Ce mode sera décrit plus en détail en référence à la figure 5. Lorsque la commande 40 correspond à une activation (ON) de 5 l'air conditionné, à savoir le compresseur 2 est en marche, le moteur 4 et la machine 3 peuvent fonctionner en entrainant mécaniquement le compresseur 2. Dans un cas (étape 42), le moteur à combustion 4 est en marche, comme mieux décrit en référence à la figure 3. Dans l'autre cas (étape 43), le moteur à combustion interne 4 est à l'arrêt, comme décrit 10 plus en détails à la figure 4. Dans le mode de fonctionnement correspondant à l'étape 42, et en référence à la figure 3, le système 1 fonctionne de la manière suivante : - L'embrayage électromagnétique 25 est fermé de manière à ce 15 que les deux organes d'entrainement 21 et 22 sont accouplés en rotation. - Le moteur à combustion 4 entraine les deux organes d'entrainement 21 et 22 accouplés, l'organe d'entrainement 22 de la machine électrique 3 entrainant le compresseur 4 via la 20 poulie 8 du compresseur 2, l'embrayage 9 étant fermé. Ainsi la machine électrique 3 fonctionne en alternateur et le compresseur 2 est en fonctionnement. Dans le mode de fonctionnement correspondant à l'étape 43, et en référence à la figure 4, le système 1 fonctionne de la manière suivante : 25 - Le moteur à combustion 4 est à l'arrêt, par exemple dans une phase d'arrêt automatique, - La machine électrique 3 fonctionne en mode moteur, et l'embrayage 25 entre les deux organes d'entrainement 21 et 22 de la machine est ouvert, les deux organes d'entrainement 21 30 et 22 étant ainsi désaccouplés, 3034049 11 - Sur la machine 3, l'organe d'entrainement 22 entraine l'arbre 6 du compresseur 2 via la courroie 32 et l'embrayage 9 fermé, et l'organe d'entrainement 21 désaccouplé n'entraine pas le moteur à combustion 4. Ainsi le compresseur 2 est en 5 fonctionnement alors que le moteur à combustion 4 est à l'arrêt. Dans le mode de fonctionnement correspondant à l'étape 41, et en référence à la figure 5, le système 1 fonctionne de la manière suivante : 10 - Le moteur à combustion 4 est en fonctionnement et entraine la machine électrique 3 qui agit en alternateur, - L'embrayage 25 sur la machine électrique est fermé de sorte que la poulie 21 en rotation entraine la poulie 22 en rotation, ces poulies 21 et 22 étant solidarisées par l'embrayage 25, 15 - L'embrayage 9 sur le compresseur 2 est ouvert de sorte que la poulie 8 sur le compresseur 2 tourne sans entrainer l'arbre rotatif 6 du compresseur. Ainsi le compresseur 2 est à l'arrêt. 20 REVENDICATIONS1. Système (1) pour véhicule automobile, ce système comportant : - un équipement (2) du véhicule automobile, - une machine électrique (3) configurée pour fournir un couple à un moteur à combustion interne du véhicule, notamment pour démarrer ce moteur à combustion interne (4) du véhicule, cette machine étant en outre configurée pour faire fonctionner mécaniquement l'équipement. 2. Système selon la revendication précédente, la machine électrique (3) étant réversible de manière à, en plus de pouvoir fournir un couple au moteur à combustion, pouvoir fonctionner en alternateur entrainé par le moteur à combustion. 3. Système selon l'une des revendications précédentes, la machine électrique (3) présentant une puissance électrique comprise entre 4 et 25 KWatts, notamment entre 6 et 12 KWatts, notamment une puissance sensiblement égale à 8 KWatts. 4. Système selon l'une des revendications précédentes, l'équipement (2) étant configuré pour pouvoir fonctionner à l'aide de la machine électrique (3) lorsque le moteur à combustion est à l'arrêt. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, 30 l'équipement étant un compresseur (2) mécanique, notamment un compresseur d'air conditionné du véhicule. 3034049 13 6. Système la revendication précédente, l'équipement comportant un organe rotatif (6), notamment arbre rotatif, cet organe rotatif présentant un axe de rotation (X1) décalé par rapport à l'axe de rotation (X2) de la machine électrique. 5 7. Système la revendication précédente, l'organe rotatif (6) de l'équipement étant configuré pour pouvoir sélectivement : - être découplé en rotation à la fois du moteur à combustion et 10 de la machine électrique de manière à être au repos, - être entrainé en rotation par le moteur à combustion, - être entrainé en rotation par la machine électrique. 8. Système selon la revendication précédente l'organe rotatif, 15 notamment l'arbre rotatif (6), de l'équipement est associé à un organe d'entrainement, notamment une poulie, qui est sélectivement couplé et découplé vis-à-vis de l'organe rotatif, de sorte que lorsque l'organe d'entrainement est couplé avec l'organe rotatif, ces deux organes tournent ensemble, et lorsque l'organe d'entrainement (8) est découplé de l'organe 20 rotatif, l'organe d'entrainement peut tourner sans entrainer l'organe rotatif. 9. Système selon l'une des deux revendications précédentes, l'équipement comportant un embrayage (9), notamment un embrayage électromagnétique, agencé pour sélectivement coupler et découpler 25 l'organe d'entrainement et l'organe rotatif de l'équipement. 10. Système selon l'une des revendications précédentes, la machine électrique comportant un premier organe d'entrainement (21) associé au moteur à combustion interne et un deuxième organe d'entrainement (22) associé à l'équipement, les deux organes pouvant être sélectivement solidarisés en rotation ou désolidarisés en rotation. 3034049 14 11. Système selon la revendication précédente, les deux organes d'entrainement (21, 22) étant reliés entre eux par un embrayage (25), notamment un embrayage électromagnétique, agencé pour sélectivement coupler et découpler les deux organes d'entrainement. 12. Système selon l'une des deux revendications précédentes, l'un au moins des organes d'entrainement comporte une poulie, notamment les deux organes d'entrainement comportent chacun une poulie. 13. Système selon l'une des trois revendications précédentes, la machine électrique et le moteur à combustion étant couplés par une première courroie de transmission (31), laquelle est notamment montée sur le premier organe d'entrainement (21). 14. Système selon l'une des quatre revendications précédentes, la machine électrique et l'équipement étant couplés par une deuxième courroie de transmission (32), laquelle est notamment montée sur le deuxième organe d'entrainement (21) de la machine électrique. 15. Procédé pour faire fonctionner mécaniquement un équipement d'un véhicule à l'aide d'une machine électrique configurée pour fournir un couple à combustion interne du véhicule, cette machine (3) étant en outre configurée pour faire fonctionner mécaniquement l'équipement. 5 10 15 20 25