Brevet FR3060499A1 — publié le 20180622

L'invention concerne les systèmes de motorisation hybride, thermique et électrique, en particulier pour véhicule automobile. Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de contrôle d'une phase transitoire de démarrage d'un moteur thermique, prenant le relais d'une 5 machine électrique, dans un système de motorisation hybride de véhicule. De façon connue, des véhicules dits hybrides comprennent un système motorisation hybride présentant un moteur thermique, à combustion, et une machine électrique. Dans ce contexte, il est bien connu de l'homme du métier que le contrôle de la phase transitoire, lorsque le moteur thermique prend le relais de la machine électrique 10 pour entraîner l'arbre moteur, lors du démarrage d'un tel système de motorisation hybride, est délicat. Le démarrage du moteur thermique est réalisé classiquement suivant deux techniques. La première technique connue, plus répandue, met en oeuvre un démarreur « traditionnel » ; dans ce cas, l'arbre moteur est entraîné par une roue dentée, via le 15 vilebrequin, de façon à permettre le démarrage du moteur thermique. La deuxième technique met en oeuvre un alterno-démarreur. Dans ce cas, la machine électrique met en mouvement un système de courroie coopérant avec un jeu de poulies pour mettre en rotation l'arbre moteur et démarrer le moteur thermique. Le fonctionnement de la machine électrique dans le cadre du démarrage électrique du moteur thermique d'un système de 20 motorisation hybride est supervisé par une unité de contrôle électronique, ou ECU, pour Electronic Control Unit selon l'acronyme en anglais connu de l'homme du métier. La supervision du démarrage par l'ECU comporte également une dimension de contrôle du dispositif d'injection du moteur thermique. En outre, comme cela est connu, il existe de nombreuses configurations de 25 moteurs hybrides, la machine électrique pouvant notamment être positionnée en différents endroits de la chaîne de motorisation. Pour la présente invention, il est envisagé uniquement que la machine électrique soit agencée de façon à pouvoir entraîner le moteur sans entraîner les roues, c'est-à-dire positionnée en P0, P1 ou P2 sur la figure 2. Autrement dit, la machine 30 électrique doit être positionnée, par rapport à l'embrayage, de façon à ce que l'embrayage puisse être configuré pour que ladite machine électrique entraîne l'arbre moteur sans entraîner les roues. En pratique, la machine électrique, dans le cadre de la présente invention, est placée de préférence en amont de l'embrayage et en parallèle du vilebrequin. 3060499 2 Dans ce contexte, comme cela a été indiqué précédemment, le contrôle de la phase transitoire, lorsque le moteur thermique prend le relais de la machine électrique pour entraîner l'arbre moteur, relève d'une certaine complexité. En effet, pour améliorer l'efficacité du démarrage d'un système de 5 motorisation hybride, il est primordial de déterminer le moment où le moteur thermique est en capacité d'assurer l'entraînement de l'arbre moteur. Or, selon l'état de la technique, lorsque le système de motorisation hybride est positionné en amont de l'embrayage, la montée en régime est assurée par la machine électrique et le dispositif d'injection est autorisé à injecter du carburant dans le moteur thermique dès lors que l'arbre moteur a 10 atteint un certain régime moteur, par exemple le régime ralenti, alors qu'il existe une incertitude sur la capacité du moteur thermique à assurer seul l'entraînement de l'arbre moteur. L'invention vise à remédier à cet inconvénient et à permettre de déterminer avec certitude que le moteur thermique est en capacité d'assurer seul l'entraînement de 15 l'arbre moteur, la machine électrique pouvant dès lors être stoppée. A cette fin, l'invention a pour objet un procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique d'un système de motorisation hybride comprenant un moteur thermique et une machine électrique, ainsi qu'un arbre moteur présentant un régime moteur, la machine électrique produisant un couple pour assurer le démarrage du moteur thermique 20 et entraîner l'arbre moteur au moins durant une phase initiale du démarrage, ledit procédé présentant une phase transitoire de démarrage durant laquelle le moteur thermique entraîne l'arbre moteur et au terme de laquelle la machine électrique est stoppée, la machine électrique étant régulée, durant la phase initiale et durant la phase transitoire, avec une première consigne de régime moteur, ladite phase transitoire débutant lorsque 25 l'arbre moteur atteint la première consigne de régime moteur de façon stabilisée, et le moteur thermique étant régulé, durant la phase transitoire, avec une deuxième consigne de régime moteur, ladite deuxième consigne étant supérieure d'une marge prédéterminée à la première consigne, ledit procédé comprenant, durant la phase transitoire, le contrôle du couple produit par la machine électrique durant ladite phase transitoire de démarrage, 30 ledit contrôle comprenant la mesure du couple produit par la machine électrique et ledit contrôle étant configuré pour que la machine électrique soit stoppée dès lors que ledit couple devient inférieur à un seuil prédéterminé, de sorte que ledit contrôle détermine que le couple produit par la machine électrique tend vers un couple nul. Grâce à l'invention, l'unité de contrôle électronique détermine efficacement 35 que le moteur thermique est en mesure de prendre le relais de la machine électrique par l'observation de la décroissance vers zéro du couple fourni par ladite machine électrique. 3060499 3 En effet, l'unité de contrôle électronique est calibrée de telle manière que le moteur thermique est régulé, après que la machine électrique a permis l'atteinte de la première consigne (typiquement égale au régime ralenti), sur une deuxième consigne de régime moteur supérieure d'une marge prédéterminée à ladite première consigne. Ladite unité de contrôle électronique est alors en capacité d'observer la décroissance du couple produit par la machine électrique. Dès lors qu'il est déterminé que ledit couple produit par la machine électrique tend vers zéro, l'unité de contrôle électronique stoppe ladite machine électrique et le moteur thermique entraîne l'arbre moteur en étant régulé, typiquement, sur le régime ralenti. Selon un mode de réalisation, dès lors que la machine électrique est stoppée, la régulation du moteur thermique est assurée avec la première consigne de régime moteur. Selon un mode de réalisation, ladite première consigne de régime moteur est 15 égale au régime ralenti dudit moteur thermique. Selon un mode de réalisation, ledit régime ralenti est compris entre 600 tours par minute et 1200 tours par minute. L'invention concerne aussi une unité de contrôle électronique pour véhicule, en particulier pour véhicule automobile, configurée pour mettre en oeuvre le procédé tel 20 que brièvement décrit précédemment. L'invention concerne également un véhicule automobile, comprenant un système de motorisation hybride avec un moteur thermique et une machine électrique, ledit véhicule automobile comprenant une pluralité de roues, un embrayage, un arbre moteur et un vilebrequin relié à l'arbre moteur, ladite machine électrique étant connectée 25 à l'arbre moteur de façon à pouvoir entraîner ledit arbre moteur sans entraîner les roues, et le véhicule automobile comprenant par ailleurs une unité de contrôle électronique telle que brièvement décrite ci-dessus. Selon un mode de réalisation, dans un tel véhicule automobile, la machine électrique est connectée à l'arbre moteur en amont de l'embrayage et en parallèle du 30 vilebrequin. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. 35 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés. 3060499 4 La figure 1 représente le schéma d'un système de motorisation hybride comprenant une machine électrique destinée à assurer le démarrage d'un moteur thermique, conformément à la présente invention. La figure 2 montre le schéma d'un véhicule hybride avec les positions 5 possibles de la machine électrique sur la chaîne de motorisation ; La figure 3 montre un diagramme correspondant aux différentes étapes du contrôle d'une phase transitoire de démarrage électrique d'un moteur thermique dans un système de motorisation hybride, conformément à la présente invention. L'invention est présentée principalement en vue d'une application dans le 10 contexte d'un système de motorisation hybride, thermique et électrique, de véhicule automobile. Cependant, d'autres applications sont également visées par la présente invention, notamment toute mise en oeuvre dans tout système de motorisation hybride, thermique et électrique, de tout type de véhicule terrestre ou non, dès lors que la machine électrique est connectée à l'arbre moteur en amont de l'embrayage et de préférence en parallèle du vilebrequin. En référence à la figure 1, qui représente schématiquement un système de motorisation hybride, le procédé selon l'invention concerne le démarrage d'un tel système de motorisation hybride. Comme indiqué précédemment, la machine électrique BSG (le signe de référence BSG correspondant à l'acronyme BSG, pour Belt-driven Starter Generator signifiant alterno-démarreur à courroie) du système de motorisation hybride est connectée à l'arbre moteur X en amont de l'embrayage C (et bien entendu en amont du différentiel TX) et en parallèle du vilebrequin V. La figure 2 montre un schéma simplifié d'un système de motorisation hybride sur un squelette de véhicule automobile. Comme représenté, la machine électrique d'un tel système de motorisation hybride peut théoriquement être positionnée en différents points de la chaîne de motorisation, notamment en P3 (dans la boîte de vitesse ou sur le différentiel) ou en P4 (sur le moyeu arrière). Dans le cadre de la présente invention, cependant, il est de préférence envisagé d'utiliser une machine électrique positionnée en P0, en parallèle du vilebrequin et en amont de l'embrayage. Alternativement, il est envisageable de mettre en oeuvre la machine électrique, dans le cadre de la présente invention, en la positionnant en P1, sur le vilebrequin, voire en P2, au niveau de l'embrayage CO, C1. En pratique, la contrainte est que la machine électrique BSG doit pouvoir entraîner l'arbre moteur X sans entraîner les roues. Son positionnement dépend ainsi de l'embrayage qui doit être configuré de façon adaptée. Enfin, en référence, de nouveau, à la figure 1, les injecteurs 11, 12, 13, 14 forment un dispositif d'injection autorisé ou non, en fonction de la phase de démarrage en 3060499 5 cours, à injecter du carburant dans le moteur thermique pour permettre à ce dernier d'entraîner à son tour l'arbre moteur X. Le contrôle du démarrage du système de motorisation hybride est supervisé par l'unité de contrôle électronique ECU. Le démarrage du moteur thermique d'un tel 5 système de motorisation hybride est réalisé après que la machine électrique BSG a d'abord assuré l'entraînement de l'arbre moteur X. En pratique, dès que la volonté de démarrer le moteur thermique est détectée, par quelque moyen que ce soit (action sur une clé de démarrage, un interrupteur de démarrage électronique, ou encore une action sur la pédale d'embrayage ou sur 10 l'accélérateur), l'unité de contrôle électronique ECU commande la machine électrique BSG, ladite machine électrique étant régulée de manière à ce que le régime moteur, correspondant à la vitesse de rotation de l'arbre moteur X, atteigne une première consigne régime moteur. Selon l'invention, le moteur thermique est quant à lui régulé avec une 15 deuxième consigne de régime moteur, supérieure d'une marge prédéterminée à la première consigne de régime moteur, ladite régulation du moteur thermique commençant à partir du moment où le dispositif d'injection est autorisé à injecter du carburant dans le moteur thermique pour entraîner l'arbre moteur X, c'est-à-dire après que ledit arbre moteur eût atteint la première consigne de régime moteur. 20 Typiquement, la première consigne de régime moteur est égale au régime ralenti du moteur, soit par exemple 600 tours par minute, tandis que la marge vaut 100 tours par minute, la deuxième consigne de régime moteur étant alors égale à 700 tours par minute. La présente invention vise en particulier la gestion d'une phase transitoire du 25 démarrage, lorsque le moteur thermique devient apte à entraîner seul l'arbre moteur X. Ainsi, le procédé selon l'invention consiste en particulier à observer la décroissance vers zéro du couple fourni par la machine électrique BSG durant ladite phase transitoire. Pour cela, la deuxième consigne de régime moteur, utilisée pour réguler le 30 moteur thermique, est supérieure d'une marge prédéterminée à la première consigne de régime moteur, utilisée pour réguler la machine électrique entraînant l'arbre moteur X au début du démarrage. Plus précisément, la machine électrique BSG assure l'entraînement en rotation de l'arbre moteur X, durant une phase initiale du démarrage, jusqu'à ce que ledit 35 arbre moteur atteigne la première consigne de régime moteur. Durant cette phase initiale du démarrage, le dispositif d'injection 11, 12, 13, 14 n'est pas autorisé à injecter du carburant dans le moteur thermique. 3060499 6 Dès lors que la première consigne de régime moteur est atteinte par l'arbre moteur X, une phase transitoire du démarrage commence ; le dispositif d'injection 11, 12, 13, 14 est autorisé à injecter du carburant dans le moteur thermique et ledit moteur thermique est régulé avec pour consigne la deuxième consigne de régime moteur, 5 supérieure d'une marge prédéterminée à la première consigne de régime moteur. L'unité de contrôle électronique ECU est ainsi calibrée de façon spéciale, avec deux consignes de régime moteur de démarrage distinctes pour la machine électrique et le moteur thermique. Comme cela a été décrit précédemment, selon un mode de réalisation, la première consigne de régime moteur est égale au régime ralenti du moteur 10 thermique et la deuxième consigne de régime moteur lui est supérieure, par exemple de 100 tours par minute. De ce fait, lorsque l'arbre moteur X tend à atteindre la première consigne de régime moteur, l'unité de contrôle électronique ECU est apte à observer la décroissance vers zéro du couple fourni par la machine électrique BSG, tandis que le moteur thermique 15 prend le relais de l'entraînement en rotation de l'arbre moteur X. Dès lors que l'unité de contrôle électronique ECU détermine que le couple fourni par la machine électrique BSG tend vers zéro, par exemple parce que ledit couple fourni par la machine électrique devient inférieur à un seuil prédéterminé, le procédé selon l'invention prévoit que ladite unité de contrôle électronique ECU stoppe la machine 20 électrique et régule le moteur thermique avec une consigne de régime moteur de préférence égale à la première consigne de régime moteur, soit en particulier le régime ralenti. Ledit seuil prédéterminé, selon un mode de réalisation, est de quelques N/m, typiquement compris entre 3 et 5 N/m. C'est alors le moteur thermique, démarré et autonome, qui entraîne seul 25 l'arbre moteur X en rotation. Ainsi, en résumé, en référence à la figure 3, dès la détection d'une requête en démarrage du moteur thermique (étape DEM), durant la phase initiale de démarrage, la machine électrique entraîne en rotation l'arbre moteur tout en étant régulé (étape ELEC), en boucle fermée, avec une première consigne de régime moteur N_SP_IS, typiquement 30 égale au régime ralenti du moteur thermique. Dès lors que le régime moteur N atteint la consigne N_SP_IS de façon stabilisée, la phase transitoire de démarrage débute et le moteur thermique est activé (étape THERM) : le dispositif d'injection est autorisé à injecter du carburant et le moteur thermique est régulé avec une deuxième consigne de régime moteur égale à la première 35 consigne de régime moteur augmentée d'une marge prédéterminée N_SP_IS + AN. Ladite marge prédéterminée est, selon un mode de réalisation, égale à 100 tours par minute. 3060499 7 Dès lors, l'unité de contrôle électronique observe la décroissance vers zéro du couple produit par la machine électrique (étape DECR). Tant que l'unité de contrôle électronique ne détermine pas que le couple produit par la machine électrique tend vers zéro, le moteur thermique n'est pas autonome (étape NON_AUTO). 5 Lorsque l'unité de contrôle électronique détermine que le couple produit par la machine électrique tend vers zéro, le moteur thermique est autonome (étape AUTO). Dès lors, le moteur thermique est régulé avec une consigne de régime moteur égale à la première consigne de régime moteur N_SP_IS, correspondant typiquement au régime ralenti dudit moteur (étape CTRL_OK). Le démarrage du système de motorisation 10 hybride est alors terminé (étape FIN). Il est à noter, en outre, que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit à titre d'exemple et est susceptible de variantes à la portée de l'homme du métier. La présente invention vise également un véhicule automobile comprenant un système de motorisation hybride avec un moteur thermique et une machine électrique, 15 ainsi qu'un embrayage, un vilebrequin et un arbre moteur, la machine électrique étant connectée à l'arbre moteur en amont de l'embrayage et de préférence en parallèle du vilebrequin, et le véhicule comprenant une unité de contrôle électronique mettant en oeuvre le procédé tel que décrit ci-dessus. La présente invention vise aussi une telle unité de contrôle électronique pour 20 véhicule. REVENDICATIONS1. Procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique d'un système de motorisation hybride comprenant un moteur thermique et une machine électrique (BSG), ainsi qu'un arbre moteur (X) présentant un régime moteur, la machine électrique (BSG) produisant un couple pour assurer le démarrage du moteur thermique et entraîner l'arbre moteur (X) au moins durant une phase initiale du démarrage, ledit procédé présentant une phase transitoire de démarrage durant laquelle le moteur thermique entraîne l'arbre moteur (X) et au terme de laquelle la machine électrique (BSG) est stoppée, caractérisé en ce que la machine électrique (BSG) étant régulée, durant la phase initiale (ELEC) et durant la phase transitoire, avec une première consigne de régime moteur (N_SP_IS), ladite phase transitoire débutant lorsque l'arbre moteur (X) atteint la première consigne de régime moteur (N_SP_IS) de façon stabilisée, et le moteur thermique étant régulé, durant la phase transitoire, avec une deuxième consigne de régime moteur, ladite deuxième consigne étant supérieure d'une marge prédéterminée (AN) à la première consigne, ledit procédé comprenant, durant la phase transitoire, le contrôle du couple produit par la machine électrique (BSG) durant ladite phase transitoire de démarrage, ledit contrôle comprenant la mesure du couple produit par la machine électrique (BSG) et ledit contrôle étant configuré pour que la machine électrique (BSG) soit stoppée dès lors que ledit couple devient inférieur à un seuil prédéterminé, de sorte que ledit contrôle détermine que le couple produit par la machine électrique (BSG) tend vers un couple nul. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant, après que la machine électrique (BSG) est stoppée, la régulation du moteur thermique avec la première consigne de régime moteur (N_SP_IS). 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite première consigne de régime moteur (N_SP_IS) est égale au régime ralenti dudit moteur 25 thermique. 4. Procédé selon la revendication précédente, ledit régime ralenti étant compris entre 600 tours par minute et 1200 tours par minute. 5 Unité de contrôle électronique (ECU) pour véhicule, en particulier pour véhicule automobile, configurée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 30 précédentes. 6. Véhicule automobile, comprenant un système de motorisation hybride avec un moteur thermique et une machine électrique (BSG), ledit véhicule automobile comprenant une pluralité de roues, un embrayage (C ; C1, C2), un arbre moteur (X) et un vilebrequin (V) relié à l'arbre moteur (X), ladite machine électrique (BSG) étant connectée à l'arbre 35 moteur (X) de façon à pouvoir entraîner ledit arbre moteur (X) sans entraîner les roues, et 3060499 9 le véhicule automobile comprenant par ailleurs une unité de contrôle électronique (ECU) selon la revendication précédente. 7. Véhicule automobile selon la revendication précédente, la machine électrique (BSG) étant connectée à l'arbre moteur (X) en amont de l'embrayage (C ; Cl , C2) et en 5 parallèle du vilebrequin (V).