Brevet FR3062177A1 — publié le 20180727

PROCÉDÉ DE REDÉMARRAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE AU MOYEN D'UN ALTERNO-DÉMARREUR La présente invention porte sur un procédé de redémarrage d'un moteur thermique au moyen d'un alterno-démarreur. Des considérations d'économie d'énergie et de réduction de la pollution, surtout en milieu urbain, conduisent les constructeurs de véhicules automobiles à équiper leurs modèles d'un système de démarrage et d'arrêt automatique du moteur thermique en fonction des conditions de circulation, tel que le système connu sous le terme anglo-saxon de "Stop and Go". Un tel système est basé sur l'utilisation d'un calculateur moteur apte à commander un alterno-démarreur dans un mode démarrage. Dans ce mode, la commande pilote le champ stator à l'aide d'une électronique de puissance ainsi que le champ du rotor de la machine à l'aide d'un hacheur pour créer un couple de démarrage. Un échec du démarrage du moteur thermique est toutefois susceptible de se produire notamment lorsque l'alterno-démarreur n'est pas capable de fournir le couple de démarrage habituel, par exemple dans le cas où la batterie du véhicule est déchargée, ou lorsque le moteur thermique requiert un couple de démarrage supérieur au couple habituel pour son démarrage, notamment lorsque le vilebrequin du moteur thermique se trouve dans une position défavorable lorsque le moteur thermique est arrêté, ou lorsqu'un redémarrage est demandé alors que le moteur thermique est encore en mouvement lors d'une phase d'arrêt. L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un 25 procédé de redémarrage d'un moteur thermique de véhicule automobile par un alterno-démarreur accouplé audit moteur thermique et comportant un module de contrôle, ledit procédé comportant: - une étape de réception, par l'alterno-démarreur, d'une requête de démarrage du moteur thermique, et 30 - une première étape d'activation de l'alterno-démarreur pour générer un couple de démarrage du moteur thermique, 3062177 2 caractérisé en ce que, en cas d'échec du démarrage du moteur thermique, ledit procédé comporte: - une étape de suspension du couple généré par l'alterno-démarreur pendant une durée prédéterminée, et 5 - une deuxième étape d'activation de l'alterno-démarreur pour générer de nouveau le couple de démarrage du moteur thermique lorsque la vitesse de rotation du moteur thermique devient supérieure à un seuil prédéterminé alors que le moteur thermique est dans une phase de rebond. Par phase de rebond, on entend une phase dans laquelle la variation de 10 vitesse du moteur thermique passe de négative à positive. L'invention permet ainsi, du fait de la commande de l'alterno-démarreur dans la phase de rebond du moteur thermique, d'optimiser les chances de réussite du deuxième démarrage du moteur thermique en utilisant l'énergie cinétique du vilebrequin. 15 Selon une mise en oeuvre, la durée prédéterminée est calculée pour permettre un refroidissement du module de contrôle, de sorte que la température du module de contrôle de l'alterno-démarreur devienne inférieure à un seuil maximum de température de fonctionnement. Selon une mise en oeuvre, la durée prédéterminée est notamment comprise 20 entre 100ms et 500 ms. Selon une mise en oeuvre, la durée prédéterminée pourra être ajustée en fonction de la température du module de contrôle. Selon une mise en oeuvre, l'étape de suspension de couple est mise en oeuvre suite à l'activation d'une protection thermique du module de contrôle. Selon une mise en oeuvre, la protection thermique est activée lorsqu'une température de jonction d'un élément de commutation du module de contrôle dépasse un seuil. Selon une mise en oeuvre, la température de jonction de l'organe de commutation est estimée, notamment à partir d'une température mesurée au niveau du module de contrôle et d'une mesure de vitesse de rotation de 3062177 3 l'alterno-démarreur. Selon une mise en oeuvre, la température de jonction de l'organe de commutation est une température mesurée. Selon une mise en oeuvre, la protection thermique est activée suite à 5 l'écoulement d'une temporisation prédéterminée de fonctionnement de l'onduleur qui dépend d'une plage de température du module de contrôle. Selon une mise en oeuvre, en cas d'échec du deuxième démarrage du moteur thermique, le procédé comporte une étape d'abandon dudit procédé. Selon une mise en oeuvre, l'alterno-démarreur est apte à communiquer avec 10 un calculateur moteur suivant un protocole de communication de type LIN ou CAN. L'invention a également pour objet un module de contrôle comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de redémarrage du moteur thermique tel que précédemment défini. 15 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une représentation schématique fonctionnelle de l'alternodémarreur mettant en oeuvre le procédé de redémarrage du moteur 20 thermique selon la présente invention; La figure 2 est un diagramme temporel illustrant la commande selon l'invention de l'alterno-démarreur lors d'un échec du premier démarrage suivi de la réussite du second démarrage du moteur thermique; La figure 3 est un diagramme temporel illustrant la commande selon 25 l'invention de l'alterno-démarreur lors d'un échec du premier et du second démarrages du moteur thermique; La figure 4 est une représentation graphique illustrant la durée d'activation de l'onduleur en fonction de la température du module de contrôle. 3062177 4 La figure 1 représente de façon schématique un alterno-démarreur 10 selon l'invention. L'alterno-démarreur 10 est destiné à être installé dans un véhicule comportant un réseau électrique de bord connecté à une batterie 12. Le réseau de bord pourra être de type 12V, 24V, ou 48V. L'alterno-démarreur 5 10 est accouplé à un moteur thermique 11 de façon connue en soi par un système à courroie 11' ou à chaîne implanté en façade accessoire. En outre, l'alterno-démarreur 10 est apte à communiquer avec un calculateur moteur 15 suivant un protocole de communication de type LIN ("Local Interconnect Network" en anglais ou "Réseau Internet Local" en français) ou 10 CAN ("Controller Area Network" en anglais qui est un bus de système série). L'alterno-démarreur 10 pourra fonctionner en mode alternateur appelé également mode générateur, ou en mode moteur comprenant un mode démarreur, connus de l'homme du métier. L'alterno-démarreur 10 comprend notamment une partie électrotechnique 13 15 et un module de contrôle 14. Plus précisément, la partie électrotechnique 13 comprend un élément induit 18 et un élément inducteur 19. Dans un exemple, l'induit 18 est le stator, et l'inducteur 19 est un rotor comportant une bobine d'excitation 20. Le stator 18 comprend un nombre N de phases. Dans l'exemple considéré, le stator 18 20 comporte trois phases U, V et W. En variante, le nombre N de phases pourra être égal à 5 pour une machine pentaphasée, à 6 pour une machine de type hexaphasée ou double triphasée ou à 7 pour une machine heptaphasée. Les phases du stator 18 pourront être couplées en triangle ou en étoile. Une combinaison de couplage triangle et étoile est également envisageable. 25 Le module de contrôle 14 comprend un circuit d'excitation 141 intégrant un hacheur pour générer un courant d'excitation qui est injecté dans la bobine d'excitation 20. La mesure du courant d'excitation pourra être réalisée par exemple à l'aide d'une résistance de type shunt. Les mesures de la position angulaire et de la vitesse angulaire du rotor 19 30 pourront être réalisées au moyen de capteurs analogiques à effet hall H1, H2, H3 et d'une cible magnétique 25 associée qui est solidaire en rotation du 3062177 5 rotor 19. Le module de contrôle 14 comprend en outre un circuit de contrôle 142, comprenant par exemple un microcontrôleur, qui pilote un onduleur 26 en fonction d'un signal de commande issu du calculateur moteur 15 et reçu via 5 un connecteur de signal 24. L'onduleur 26 présente des bras comportant chacun deux éléments de commutation permettant de relier sélectivement une phase U, V, W correspondante du stator 18 à la masse ou à la tension d'alimentation de la batterie 12 en fonction de leur état passant ou bloqué. Les éléments de 10 commutation sont de préférence des transistors de puissance de type MOSFET. Un module 143 dont le fonctionnement est détaillé plus en détails ci-après assure la protection thermique de l'alterno-démarreur 10. Le module de contrôle 14 comporte une mémoire stockant des instructions 15 logicielles pour la mise en oeuvre des stratégies de pilotage de l'onduleur 26 décrites ci-après. On décrit ci-après en référence à la figure 2, les différentes étapes du procédé de démarrage du moteur thermique 11 par l'alterno-démarreur 10. A l'instant t1, une requête de démarrage du moteur thermique 11 émise par 20 le calculateur moteur 15 est reçue par l'alterno-démarreur 10. Le signal MM _R émis par le calculateur moteur 15 passe ainsi de l'état correspondant à l'état neutre N à l'état correspondant à un mode de démarrage R. Après un temps de réponse, l'alterno-démarreur 10 est activé à l'instant t2 de sorte qu'un courant d'excitation est injecté dans la bobine d'excitation 20 afin 25 de fluxer le rotor sur la période Ti. Le signal d'état MM_Alt de l'alterno- démarreur passe ainsi de l'état correspondant à l'état neutre de la machine à un état correspondant à un mode de démarrage R. Puis l'alterno-démarreur 10 est commandé à l'instant t3 pour générer un couple de démarrage du moteur thermique 11. 30 A l'instant t4, la protection thermique gérée par le module 143 est activée 3062177 6 suite au dépassement d'un seuil par la température de jonction d'au moins un élément de commutation du module de contrôle 14. La température de jonction de l'organe de commutation pourra être estimée, notamment à partir d'une température mesurée au niveau du module de contrôle 14 et d'une 5 mesure de vitesse de rotation de l'alterno-démarreur 10. En variante, la température de jonction de l'organe de commutation pourra être une température mesurée. Alternativement, la protection thermique est activée suite à l'écoulement d'une temporisation prédéterminée de fonctionnement de l'onduleur 26 qui 10 dépend d'une plage de température du module de contrôle 14. Comme cela est illustré par la figure 4, on pourra ainsi définir trois durées de fonctionnement K1, K2, K3 correspondant chacune respectivement à une plage de température P1, P2, P3 du module de contrôle 14. Plus la plage de température est élevée, plus la durée de fonctionnement K1, K2, K3 de 15 l'onduleur 26 est courte. Bien entendu, le nombre de plages de température et les valeurs des durées de fonctionnement pourront être adaptés en fonction de l'application. Du fait de l'échec du démarrage du moteur thermique 11 dont la vitesse du moteur thermique 11 (correspondant à la vitesse de rotation de la machine 20 V_alt sur la figure 2) n'a pas dépassé son seuil d'autonomie au moment de l'activation de la protection thermique, le module de contrôle 14 commande une suspension du couple généré par l'alterno-démarreur 10 pendant une durée prédéterminée T2. Le signal S_c correspondant passe alors à l'état 1 afin d'informer le calculateur moteur 15. 25 La durée prédéterminée T2 est calculée pour permettre un refroidissement du module de contrôle 14, de sorte que la température de ce module devienne inférieure à un seuil maximum de température de fonctionnement. Cette durée prédéterminée T2 est notamment comprise entre 100ms et 500 ms. La durée prédéterminée T2 pourra être ajustée en fonction de la 30 température du module de contrôle 14. Cette durée T2 est la durée minimale à respecter avant de reprendre la fourniture de couple lorsque la phase de rebond du moteur thermique 11 sera détectée. A la fin de la durée T2, l'alterno-démarreur 10 est de nouveau activé à 3062177 7 l'instant t5 pour générer le couple de démarrage du moteur thermique 11 lorsque la vitesse de rotation du moteur thermique 11 (correspondant à V_alt) devient supérieure à un seuil prédéterminé alors que le moteur thermique 11 est dans une phase de rebond, c'est à dire lorsque la variation 5 de vitesse du moteur thermique 11 passe de négative à positive. On observe alors, à l'instant t6, la réussite du démarrage du moteur thermique 11 qui a atteint son seuil d'autonomie. Il est à noter que lors de la phase de suspension de couple, le rotor 19 reste de préférence fluxé afin de permettre une nouvelle fourniture de couple à 10 l'instant t5 dès que la phase de rebond du moteur thermique 11 est détectée. Comme cela est illustré par la figure 3, en cas d'échec du deuxième démarrage du moteur thermique 11, c'est-à-dire si à l'instant t6, la protection thermique est de nouveau activée avant que moteur thermique 11 ait atteint son régime d'autonomie, le procédé comporte une étape d'abandon du 15 procédé. Le module de contrôle 14 émet alors un signal A_c d'abandon de couple pendant une durée T3 à destination du calculateur moteur 15 afin de l'informer de la situation et la machine passe en mode neutre (cf. signaux MM _R et MM Alt). 20 Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les 25 autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. REVENDICATIONS1. Procédé de redémarrage d'un moteur thermique (11) de véhicule automobile par un alterno-démarreur (10) accouplé audit moteur thermique (11) et comportant un module de contrôle (14), ledit procédé comportant: - une étape de réception, par l'alterno-démarreur (10), d'une requête de démarrage du moteur thermique (11), et - une première étape d'activation de l'alterno-démarreur (10) pour générer un couple de démarrage du moteur thermique (11), caractérisé en ce que, en cas d'échec du démarrage du moteur thermique (11), ledit procédé comporte: - une étape de suspension du couple généré par l'alterno-démarreur (10) pendant une durée prédéterminée (T2), et - une deuxième étape d'activation de l'alterno-démarreur (10) pour générer de nouveau le couple de démarrage du moteur thermique (11) lorsque la vitesse de rotation du moteur thermique (11) devient supérieure à un seuil prédéterminé alors que le moteur thermique (11) est dans une phase de rebond. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée prédéterminée (T2) est calculée pour permettre un refroidissement du module de contrôle (14), de sorte qu'une température du module de contrôle (14) de l'alterno-démarreur (10) devienne inférieure à un seuil maximum de température de fonctionnement. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la durée prédéterminée (T2) est notamment comprise entre 100ms et 500 ms. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la durée prédéterminée (T2) pourra être ajustée en fonction d'une température du module de contrôle (14). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape de suspension de couple est mise en oeuvre suite à une activation d'une protection thermique du module de contrôle (14). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la 3062177 9 protection thermique est activée lorsqu'une température de jonction d'un élément de commutation du module de contrôle (14) dépasse un seuil. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la température de jonction de l'organe de commutation est estimée, notamment 5 à partir d'une température mesurée au niveau du module de contrôle (14) et d'une mesure de vitesse de rotation de l'alterno-démarreur (10). 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la température de jonction de l'organe de commutation est une température mesurée. 10 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la protection thermique est activée suite à l'écoulement d'une temporisation prédéterminée (K1-K3) de fonctionnement d'un onduleur (26) qui dépend d'une plage de température (P1-P3) du module de contrôle. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 15 caractérisé en ce qu'en cas d'échec du deuxième démarrage du moteur thermique (11), le procédé comporte une étape d'abandon dudit procédé. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'alterno-démarreur (10) est apte à communiquer avec un calculateur moteur (15) suivant un protocole de communication de type 20 LIN ou CAN. 12. Module de contrôle (14) comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de redémarrage d'un moteur thermique (11) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes. 25