Brevet FR3070800A1 — publié le 20190308

PROCEDE DE GESTION DE L'ACTIVATION D'UN COMPRESSEUR ELECTRIQUE POUR MOTEUR THERMIQUE [0001] La présente invention porte sur un procédé de gestion de l'activation d'un compresseur électrique pour moteur thermique. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des véhicules automobiles. [0002] Il est connu d'équiper un moteur d'un système de suralimentation, tel qu'un turbocompresseur, afin de rehausser les performances du moteur par rapport à sa cylindrée. En effet, en respect des nouvelles normes anti-pollution, la tendance des constructeurs automobiles est de réduire la cylindrée d'un moteur thermique pour le même type de véhicule afin de contribuer à la réduction des polluants émis par le véhicule, d'obtenir un gain en consommation carburant, et de réduire le volume d'encombrement et la masse dudit moteur. [0003] Pour compenser cette perte de cylindrée, le moteur est avantageusement équipé d'un système de suralimentation avec au moins un turbocompresseur utilisant l'énergie contenue dans les gaz d'échappement pour entraîner un compresseur, ce dernier fournissant de l'air à une pression élevée à l'admission moteur afin d'optimiser le remplissage des cylindres. [0004] Les moteurs suralimentés à l'aide d'un tel dispositif ont l'inconvénient de présenter un temps de réponse important dans les phases où il existe un besoin de puissance alors que le turbocompresseur ne dispose pas de suffisamment d'énergie fournie par l'échappement. Une solution connue pour répondre à ce problème consiste à assister le turbocompresseur par un compresseur électrique. Une fois que le turbocompresseur a été activé, l'assistance du compresseur électrique peut être arrêtée, en sorte que le compresseur électrique ne fonctionne pas en permanence. Le compresseur électrique peut également assister le turbocompresseur lors de phases d'accélérations. [0005] Toutefois, l'utilisation d'un compresseur électrique entraine des appels de courant élevé, pouvant par exemple avoisiner les 160A sous une tension de 12V. Cela peut entraîner une chute de la tension du réseau de bord du véhicule, risquant de perturber l'alimentation d'organes sécuritaires du véhicule, notamment les organes de freinage ou la 2 direction assistée. Par ailleurs, des phases de décharges et charges répétées de la batterie liées à l'utilisation du compresseur électrique, notamment sous des températures négatives, peuvent engendrer une réduction de sa durée de vie. [0006] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un 5 procédé de gestion de l'activation d'un compresseur électrique pour moteur thermique, notamment de véhicule automobile, comportant en outre: - un dispositif d'alimentation principal apte à être rechargé par un alternateur, et - un dispositif d'alimentation secondaire relié électriquement au dispositif d'alimentation principal, le dispositif d'alimentation secondaire étant destiné à alimenter le compresseur 10 électrique, caractérisé en ce que le procédé comporte: - une étape d'évaluation d'un état de charge du dispositif d'alimentation secondaire, - une étape d'évaluation d'un état énergétique du véhicule automobile, et - une étape de pilotage du compresseur électrique en fonction des évaluations de l'état de 15 charge du dispositif d'alimentation secondaire et de l'état énergétique du véhicule automobile. [0007] L'invention permet ainsi de gérer les autorisations d'activation du compresseur électrique, en tenant compte de la nécessité de garantir la fourniture d'énergie aux différents consommateurs électriques du véhicule. L'invention permet également de 20 préserver la batterie principale en évitant la multiplication des phases de charge et de décharge. [0008] Selon une mise en oeuvre, l'état énergétique du véhicule est évalué à partir d'un niveau de charge du dispositif d'alimentation principal et d'un rapport cyclique d'un circuit d'excitation de l'alternateur. 25 [0009] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte l'étape d'émettre un signal d'autorisation du dispositif d'alimentation secondaire dans le cas où l'état de charge du dispositif d'alimentation secondaire est supérieur ou égal à un seuil prédéfini. [0010] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte l'étape d'émettre un signal d'autorisation énergétique du véhicule automobile dans le cas où: 30 - le niveau de charge du dispositif d'alimentation principal est supérieur ou égal à un seuil prédéfini, 3 - le rapport cyclique du circuit d'excitation de l'alternateur est inférieur ou égal à un seuil de saturation prédéfini. [0011] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte une étape d'autorisation de l'activation du compresseur électrique dans le cas où sont émis le signal d'autorisation du 5 dispositif d'alimentation secondaire et le signal d'autorisation énergétique du véhicule automobile. [0012] Selon une mise en oeuvre, le dispositif d'alimentation secondaire est une batterie, notamment de type Lithium-ion, ou un dispositif capacitif de maintien de tension de réseau de bord. 10 [0013] L'invention a également pour objet un calculateur moteur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de gestion de l'activation d'un compresseur électrique pour moteur thermique de véhicule automobile tel que précédemment défini. [0014] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à 15 l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0015] La figure 1 est une représentation schématique d'une architecture de moteur thermique mettant en oeuvre le procédé de gestion de l'activation d'un compresseur électrique selon l'invention; 20 [0016] La figure 2 est une représentation schématique des blocs fonctionnels mis en oeuvre pour gérer l'autorisation d'activation du compresseur électrique; [0017] La figure 3 est un diagramme des étapes du procédé de gestion de l'activation du compresseur électrique selon la présente invention. [0018] La figure 1 montre une architecture 10 comportant un moteur thermique 12, 25 notamment de véhicule automobile, suralimenté par un turbocompresseur 13 utilisant l'énergie contenue dans les gaz d'échappement pour entraîner un compresseur, ce dernier fournissant de l'air à une pression élevée à l'admission moteur afin d'optimiser le remplissage des cylindres. [0019] Le turbocompresseur 13 est assisté par un compresseur 14 de type électrique. Le 30 compresseur électrique 14 permet de comprimer l'air d'admission après son filtrage via un 4 filtre à air 15. A cet effet, le compresseur électrique 14 est disposé sur une ligne d'admission 18 en amont d'un doseur d'air 20 permettant de gérer la quantité d'air dans les cylindres du moteur 12. [0020] Par ailleurs, un dispositif 30 de dépollution est disposé sur la ligne d'échappement 5 26. Le dispositif 30 pourra par exemple contenir un catalyseur trois voies disposé en amont d'un filtre à particules. Le catalyseur trois voies permet notamment de réduire les oxydes d'azote en azote et en dioxyde de carbone, d'oxyder les monoxydes de carbone en dioxyde de carbone, et les hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone et en eau. Le filtre à particules à base d'une matrice céramique poreuse permet de piéger des particules 10 solides ou liquides constituées essentiellement de suies à base de carbone, et/ou de gouttelettes d'huile. [0021] Comme cela est illustré sur la figure 2, le véhicule automobile comporte en outre un alternateur 32 destiné à transformer une énergie mécanique fournie par le moteur 12 en une énergie électrique visant à assurer le rechargement d'un dispositif d'alimentation 15 principal 33, tel qu'une batterie, reliée au réseau de bord du véhicule. Dans le cas de l'utilisation d'un alterno-démarreur, ce dernier pourra également fonctionner en mode moteur dans lequel il transforme une énergie électrique en énergie mécanique pour assurer le redémarrage automatique du moteur 12 suite à un arrêt du véhicule. [0022] Un dispositif d'alimentation secondaire 34 relié électriquement à la batterie 33 est 20 destiné à alimenter le compresseur électrique 14. Le dispositif d'alimentation secondaire 34 est rechargé par la batterie 33. Le dispositif d'alimentation secondaire 34 permet de préserver l'énergie électrique dans la batterie 33 pour les phases de démarrages et éventuellement de redémarrages et pour l'alimentation des organes sécuritaires du véhicule en cas de défaillance de la production d'énergie électrique via l'alternateur 32. 25 Cela permet d'éviter la multiplication des phases de décharges et de charges qui ont un effet néfaste sur la durée de vie de la batterie 33. Le dispositif d'alimentation secondaire 34 pourra prendre la forme d'une batterie, notamment de type Lithium-ion, ou d'un dispositif capacitif de maintien de tension de réseau de bord. [0023] On décrit ci-après, en référence avec les figures 2 et 3, le procédé de gestion de 30 l'activation d'un compresseur électrique 14 selon l'invention. Ce procédé vise à s'assurer que le véhicule est capable de supporter la forte demande énergétique du compresseur électrique 14 en cas de besoin d'activation dudit compresseur 14 pour atteindre plus rapidement un couple moteur cible à bas régime. 5 [0024] Ce procédé est mis en oeuvre par un calculateur moteur 31 comportant une mémoire stockant des instructions logicielles permettant l'implémentation de modules fonctionnels 36, 37, 38 réalisant les étapes 101 à 103 décrites plus en détails ci-après. [0025] Au cours d'une première étape 101, le module 36 évalue un état de charge 5 SOC alim sec du dispositif d'alimentation secondaire 34. Ce module 36 vérifie ainsi que l'état de charge SOC alim sec du dispositif d'alimentation secondaire 34 est supérieur ou égal à un seuil prédéfini SOC 2 min. Cela permet de garantir, si nécessaire, le surplus de requête en énergie électrique causée par l'activation du compresseur électrique 14. Si cette condition est remplie, le module 36 émet un signal Aut alim sec d'autorisation 10 d'activation du compresseur électrique 14 lié à la source d'alimentation secondaire 34. [0026] Au cours d'une deuxième étape 102, le module 37 évalue un état énergétique Et en veh du véhicule automobile afin de déterminer le niveau de stockage en énergie de la batterie 33 ainsi que la capacité de production en courant de l'alternateur 32. A cet effet, l'état énergétique Et en veh du véhicule est évalué à partir d'un niveau de charge 15 SOC batt de la batterie 33 et d'un rapport cyclique RCO alt du circuit d'excitation de l'alternateur 32. [0027] Plus précisément, le module 37 vérifie que la réserve en énergie électrique du véhicule est supérieure à un niveau permettant de palier une variation imprévue de la sollicitation des consommateurs électriques du véhicule liée par exemple à la mise sous 20 tension de nouveaux consommateurs. Ceci est réalisé en s'assurant que le niveau de charge SOC batt de la batterie 33 est supérieur ou égal à un seuil prédéfini SOC lim. [0028] Le module 37 vérifie également que la fourniture d'énergie électrique du véhicule n'est pas en saturation, c'est-à-dire que l'alternateur 32 n'est pas saturé, afin de pouvoir garantir la fourniture d'énergie électrique aux différents consommateurs électriques, 25 uniquement par conversion d'énergie mécanique en énergie électrique. Ceci est vérifié si le rapport cyclique RCO alt du circuit d'excitation de l'alternateur 32 est inférieur ou égal à un seuil de saturation RCO alt lim, inférieur à 100%, et qui est prédéfini avec plus ou moins de marge en étant par exemple fixé à 80%. Si les deux conditions précédentes sont remplies, alors le module 37 émet un signal Aut en veh d'autorisation d'activation du 30 compresseur électrique 14 lié au véhicule. [0029] Au cours d'une troisième étape 103, le module 38 pilote le compresseur électrique 14 en fonction des évaluations de l'état de charge SOC alim sec du dispositif 6 d'alimentation secondaire 34 et de l'état énergétique Et en veh du véhicule automobile. Le module 38 autorise ainsi l'activation du compresseur électrique 14 dans le cas où il reçoit le signal d'autorisation Aut alim sec du dispositif d'alimentation secondaire 34 et le signal d'autorisation énergétique Aut en veh du véhicule automobile. L'activation du 5 compresseur électrique 14 est ainsi autorisée pendant une durée d'accélération transitoire lorsque les deux signaux d'autorisation Aut alim sec, Aut en veh sont émis en même temps par les modules 36, REVENDICATIONS: 1. Procédé de gestion de l'activation d'un compresseur électrique (14) pour moteur thermique (12), notamment de véhicule automobile, comportant en outre: - un dispositif d'alimentation principal (33) apte à être rechargé par un alternateur (32), et - un dispositif d'alimentation secondaire (34) relié électriquement au dispositif d'alimentation principal (33), ledit dispositif d'alimentation secondaire (34) étant destiné à alimenter le compresseur électrique (14), caractérisé en ce que ledit procédé comporte: - une étape (101) d'évaluation d'un état de charge (SOC alim sec) du dispositif d'alimentation secondaire (34), - une étape (102) d'évaluation d'un état énergétique (Et en veh) du véhicule automobile, et - une étape (103) de pilotage du compresseur électrique (14) en fonction des évaluations de l'état de charge (SOC alim sec) du dispositif d'alimentation secondaire (34) et de l'état énergétique (Et en veh) du véhicule automobile. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'état énergétique (Et en veh) du véhicule est évalué à partir d'un niveau de charge (SOC batt) du dispositif d'alimentation principal (33) et d'un rapport cyclique (RCO alt) d'un circuit d'excitation de l'alternateur (32). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape d'émettre un signal d'autorisation (Aut alim sec) du dispositif d'alimentation secondaire (34) dans le cas où l'état de charge (SOC alim sec) du dispositif d'alimentation secondaire (34) est supérieur ou égal à un seuil prédéfini. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape d'émettre un signal d'autorisation (Aut en veh) énergétique du véhicule automobile dans le cas où: - le niveau de charge (SOC batt) du dispositif d'alimentation principal (33) est supérieur ou égal à un seuil prédéfini, - le rapport cyclique (RCO alt) du circuit d'excitation de l'alternateur (32) est inférieur ou égal à un seuil de saturation prédéfini. 8 5. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'autorisation de l'activation du compresseur électrique (14) dans le cas où sont émis le signal d'autorisation (Aut alim sec) du dispositif d'alimentation secondaire (34) et le signal d'autorisation (Aut en veh) énergétique du véhicule automobile. 5 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation secondaire (34) est une batterie, notamment de type Lithium-ion, ou un dispositif capacitif de maintien de tension de réseau de bord. 7. Calculateur moteur (31) comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de gestion de l'activation d'un 10 compresseur électrique (14) pour moteur thermique (12) de véhicule automobile tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.