Brevet FR3104638A1 — publié le 20210618

L’invention concerne un procédé gestion de l’amorçage d’un catalyseur de véhicule (1), comportant un moteur thermique (10), au moins un moteur électrique (11, 13), un embrayage (15) disposé entre ledit moteur thermique (10) et ledit au moins moteur électrique (11, 13), une batterie (16) alimentant en énergie électrique ledit au moins moteur électrique (11, 13), un superviseur (17), un différentiel (14) et une boîte de vitesses (12), ledit procédé mettant en œuvre un ordinateur et comprend les étapes suivantes : une étape de démarrage dudit moteur thermique (10) lorsque la charge de ladite batterie (16) atteint une charge inférieure ou égale à une charge prédéterminée et lorsque la température dudit catalyseur est inférieure ou égale à une température de fonctionnement; une étape de fermeture dudit embrayage (15) lorsque la température dudit catalyseur est supérieure ou égale à ladite température de fonctionnement. Figure 1 PROCEDE DE GESTION DE L’AMORCAGE D’UN CATALYSEUR DE VEHICULE HYBRIDE L’invention se rapporte à un procédé de gestion de l’amorçage d’un catalyseur de véhicule comportant un moteur thermique et un moteur électrique, appelé également véhicule hybride. Un véhicule hybride comporte, en général, un moteur thermique et un moteur électrique alimenté par une batterie, lesdits moteurs produisant une énergie mécanique permettant le déplacement du véhicule hybride. Dans un mode de fonctionnement particulier du véhicule hybride, le moteur électrique est activé et le moteur thermique est éteint. Le moteur électrique est alimenté en énergie électrique par la batterie. Par conséquent, le véhicule hybride ne rejette pas d’émissions polluantes telles que des particules fines ou du dioxyde de carbone. Lorsque ladite batterie atteint un niveau de charge inférieur à une valeur prédéterminée, par exemple 80% de la charge maximale de la batterie, le moteur thermique est activé afin de permettre une continuité dans la fourniture d’énergie mécanique. De cette manière, le véhicule hybride poursuit son déplacement sans aucune interruption. Le véhicule est également capable de fonctionner uniquement avec ledit moteur thermique ou avec le moteur électrique combiné avec le moteur thermique. Le véhicule comporte un système de post-traitement des gaz d’échappement provenant du moteur thermique, appelé également catalyseur trois voies. Un catalyseur trois voies, dénommé également pot catalytique, traite les émissions d’oxydes d’azote, de monoxyde de carbone et d’hydrocarbures non brûlés selon trois réactions principales grâce à divers métaux précieux tels que le platine, le palladium ou le rhodium. Le monoxyde de carbone et les hydrocarbures réagissent avec l’oxygène pour former du dioxyde de carbone et de l’eau. Les oxydes d’azote réagissent avec le monoxyde de carbone pour former de l’azote et du dioxyde de carbone. Une quinzaine d’autres réactions ont également lieu au sein du catalyseur trois voies. Le platine et le palladium accélèrent les réactions chimiques relatives au traitement du monoxyde carbone et des hydrocarbures non brûlés. Le rhodium, quant à lui, accélère les réactions entre les oxydes d’azote et le monoxyde de carbone. Un catalyseur trois voies parvient à traiter de manière optimale les polluants lorsqu’il a atteint une température de fonctionnement optimale comprise, par exemple, entre 300°C et 400°C pour un premier type de catalyseur ou entre 800 °C et 900 °C pour un second type de catalyseur. En dessous de cette plage de température, la dépollution ne se réalise pas correctement car les réactions chimiques décrites précédemment n’ont pas lieu ou sinon se produisent, mais alors avec une efficacité dégradée. Ainsi, lorsque le moteur thermique ne fonctionne pas pendant un certain temps, car le véhicule hybride est propulsé uniquement grâce au moteur électrique, le catalyseur trois voies peut présenter une température inférieure à la température optimale de fonctionnement. Il est par conséquent nécessaire de préchauffer ledit catalyseur trois voies avant le démarrage du moteur thermique. Il est connu de l’état de la technique un procédé de préchauffage de catalyseur mettant en œuvre un réchauffeur. Le document FR 2 837 147 B1 décrit un tel procédé. Il est divulgué un procédé de commande d'un dispositif de commande de véhicule installé dans un véhicule incluant un moteur à combustion interne et un moteur électrique et qui se déplace par une force d' entraînement d'au moins l'un parmi le moteur à combustion interne et le moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend le préchauffage du moteur à combustion interne lorsqu'une quantité de puissance électrique stockée dans le moyen de stockage de puissance électrique délivrant la puissance électrique au moteur électrique devient égale ou inférieure à une valeur établie qui est établie comme quantité de puissance électrique stockée supérieure à une limite inférieure pour utilisation de la quantité de puissance électrique stockée et la charge du moyen de stockage de puissance électrique en démarrant le moteur à combustion interne après que le moteur à combustion interne est préchauffé et également caractérisé en ce qu'un catalyseur est disposé dans un passage d'échappement du moteur à combustion interne, ledit catalyseur purifie des gaz d'échappement échappés du moteur à combustion interne est préchauffé de même que le moteur à combustion interne. Le catalyseur est préchauffé au moyen d’un réchauffeur disposé en son sein ou dans son environnement proche. Ce procédé présente néanmoins plusieurs inconvénients. En effet, il est nécessaire de prévoir l’assemblage dudit réchauffeur lors de la fabrication du catalyseur, lorsque le réchauffeur est directement intégré à ce dernier, ou lors de l’assemblage dudit véhicule hybride lorsque le réchauffeur est disposé à proximité du catalyseur. Cet assemblage demande un certain temps allant ainsi à l’encontre d’un assemblage rapide dudit véhicule hybride. En outre, ces moyens de réchauffage de catalyseur trois voies présentent une masse embarquée non négligeable et un coût supplémentaire. Ainsi, les émissions polluantes sont augmentées. Le but de l’invention est donc de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un procédé de gestion de l’amorçage d’un catalyseur permettant de réduire le temps d’assemblage dudit véhicule hybride ainsi que sa masse et, par conséquent, ses émissions polluantes. Pour ce faire, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un procédé de gestion de l’amorçage d’un catalyseur de véhicule, comportant un moteur thermique et au moins un moteur électrique, ledit catalyseur étant destiné à traiter des émissions polluantes rejetées par ledit moteur thermique et présentant une température, une batterie alimentant en énergie électrique ledit au moins moteur électrique et présentant une charge, une charge maximale prédéterminée et une charge minimale prédéterminée, ledit procédé mettant en œuvre un ordinateur et comprenant une étape de démarrage dudit moteur thermique afin de réchauffer ledit catalyseur au moyen des gaz d’échappement dudit moteur thermique lorsque la charge de ladite batterie atteint une charge inférieure ou égale à une charge prédéterminée étant elle-même égale à la somme de ladite charge minimale et d’une charge de décalage et lorsque la température dudit catalyseur est inférieure ou égale à une température de fonctionnement. De préférence, ledit véhicule comporte un embrayage disposé entre ledit moteur thermique et ledit au moins moteur électrique, ledit procédé comportant en outre une étape de fermeture dudit embrayage lorsque la température dudit catalyseur est supérieure ou égale à ladite température de fonctionnement et lorsque la charge est inférieure ou égale à la charge minimale. Avantageusement, ladite charge de décalage est prédéterminée et établie à partir de données d’essais réalisés préalablement sur ledit véhicule. De préférence, la charge de décalage est égale à environ 5% de la charge maximale et la charge minimale est égale à environ 80% de la charge maximale. Selon un mode préféré, ledit moteur thermique fonctionne selon un régime de fonctionnement permettant de produire une quantité d’émissions polluantes inférieure ou égale à une quantité prédéterminée. De préférence, ledit régime de fonctionnement est le régime ralenti. De préférence, ledit moteur thermique est du type essence ou diesel. L’invention concerne également un système de traitement de données comprenant un processeur configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé. L’invention se rapporte en outre à un produit de type programme d’ordinateur, comprenant au moins une séquence d’instructions stockée et lisible par un processeur et qui, une fois lue par ce processeur, provoque la réalisation des étapes du procédé. La présente invention concerne aussi un support lisible par un ordinateur comportant le produit de type programme d’ordinateur. On décrira ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, des formes d’exécution de la présente invention, en référence aux figures annexées sur lesquelles : illustre schématiquement un véhicule hybride apte à mettre en œuvre le procédé selon l’invention ; illustre un schéma fonctionnel du procédé selon l’invention ; représente un graphique de l’état de charge de la batterie dudit véhicule hybride illustré sur la figure 1. En référence à la figure 1, il est représenté schématiquement un véhicule hybride 1 apte à mettre en œuvre le procédé selon l’invention. Le véhicule 1 comprend quatre roues, un moteur thermique 10 et un premier moteur électrique 11 disposés à l’avant dudit véhicule 1, une boîte de vitesses 12 et un second moteur électrique 13 disposé à l’arrière dudit véhicule 1. Un différentiel 14 relie ledit second moteur électrique 13 aux roues disposées à l’arrière dudit véhicule 1. Le véhicule 1 comporte en outre un embrayage 15 destiné à l’accouplement du moteur thermique 10 avec le premier moteur électrique 11 et la boîte de vitesses 12. Le véhicule hybride 1 est capable de fonctionner suivant plusieurs modes : dans un premier mode appelé « traction électrique » dans lequel uniquement le premier moteur électrique 11 est activé ; dans un second mode appelé « électrique 4 x 4 », dans lequel le premier moteur électrique 11 et le second moteur électrique 13 sont activés ; un troisième mode appelé « propulsion électrique » dans lequel uniquement le second moteur électrique 13 est activé ; un quatrième mode appelé « traction hybride » dans lequel le premier moteur électrique 11 et le moteur thermique 10 sont activés. Le véhicule hybride 1 comprend également une batterie électrique 16 destinée, notamment, à l’alimentation en énergie électrique des premier et second moteurs électriques 11, 13. Le niveau de charge SOC de ladite batterie 16 s’exprime en pourcentage de la charge maximale SOCMAX acceptable par celle-ci. Ainsi, lorsque ladite batterie 16 est complément chargée, sa charge SOC atteint ladite charge maximale SOCMAX soit 100% de cette dernière. On définit également une charge minimale SOCMIN correspondant à un niveau de charge de la batterie 16 à partir de laquelle il est nécessaire d’activer le moteur thermique 10. Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, la charge minimale est égale à 80% de la charge maximale SOCMAX. Le véhicule 1 comporte également un catalyseur trois voies (non représenté) destiné au traitement des émissions polluantes rejetées par le moteur thermique 10 et un superviseur 17 ayant pour rôle de superviser, de contrôler et de coordonner les divers composants du véhicule 1 tels que le moteur thermique 10, les premier et second moteurs électriques 11, 13 ou la batterie 16. En référence dorénavant à la figure 2, il est représenté un schéma fonctionnel du procédé de gestion de l’amorçage dudit catalyseur selon l’invention. Le procédé s’applique au véhicule hybride 1 lorsqu’il est déplacé uniquement par au moins le premier moteur électrique 11 ou le second moteur électrique 13. Lorsque la charge SOC de la batterie 16 atteint une valeur inférieure ou égale à une valeur prédéterminée SOC1 elle-même égale à la somme de ladite charge minimale SOCMIN et d’une charge de décalage SOCOFF, ladite somme étant effectuée par une fonction somme 100, et lorsque la température TEMP dudit catalyseur est inférieure ou égale à une température de fonctionnement TFONC, alors ledit moteur thermique 10 est démarré lors d’une étape 110. La température de fonctionnement TFONC est supérieure ou égale à une température d’amorçage dudit catalyseur à partir de laquelle le catalyseur fonctionne de manière optimale. Par exemple, la température de fonctionnement TFONC est comprise entre 300 °C et 400 °C, et la température d’amorçage dudit catalyseur est de 300 °C. Dans un autre exemple, pour un autre type de catalyseur, la température de fonctionnement TFONC est comprise entre 800 °C et 900 °C et la température d’amorçage dudit catalyseur est de 800 °C. La charge de décalage SOCOFF est prédéterminée et établie à partir de données d’essais réalisés préalablement sur le véhicule hybride 1. Lors de ces essais, on fait varier divers paramètres tels que la vitesse du véhicule, la charge SOC de la batterie 16, la position de la pédale d’accélérateur ou la température extérieure. Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l’invention, ladite charge de décalage SOCOFF est égale à environ 5% de la charge maximale SOCMAX. Ensuite, lorsque la température TEMP du catalyseur est supérieure ou égale à la température de fonctionnement TFONC et lorsque la charge SOC est inférieure ou égale à la charge minimale SOCMIN, alors ledit embrayage 11 est fermé afin d’accoupler ledit moteur thermique 10 et ledit premier moteur électrique 11. Le procédé selon l’invention permet ainsi de tout d’abord réchauffer ledit catalyseur grâce aux gaz d’échappement provenant du moteur thermique 10 afin d’obtenir un fonctionnement optimal du catalyseur. Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, le régime de fonctionnement RFONC, appelé également vitesse de rotation, dudit moteur thermique 10 est le régime ralenti, soit une vitesse de rotation très basse permettant ainsi de réduire la consommation de carburant et, par conséquent, d’obtenir une réduction des émissions polluantes. La quantité d’émissions polluantes est en accord avec une quantité prédéterminée QTEM permettant de limiter ainsi les rejets polluants. Le procédé selon l’invention présente l’avantage de réduire le temps d’assemblage du véhicule hybride car il permet de supprimer le réchauffeur de catalyseur. Il permet également de réduire la masse du véhicule entraînant ainsi une réduction de la consommation de carburant et des rejets polluants. En référence maintenant à la figure 3, il est représenté un graphique de l’évolution de la charge SOC de la batterie 16 en fonction du temps, exprimé en secondes. Initialement, à un temps t=0, le véhicule hybride 1 fonctionne uniquement avec le premier moteur électrique 11 ou le second moteur électrique 13, ou les deux à la fois, et la charge SOC est égale à 100 % de la charge maximale SOCMAX. Au fur et à mesure du déplacement du véhicule 1, la charge SOC de la batterie 16 diminue jusqu’à atteindre la charge prédéterminée SOC1 à un temps t1. La charge prédéterminée SOC1 est égale à la somme de la charge minimale SOCMIN et de la charge de décalage SOCOFF. Le moteur thermique 10 est alors démarré, de préférence au régime ralenti, afin de réchauffer le catalyseur. La charge SOC diminue jusqu’à atteindre la charge minimal SOCMIN. Lorsque la température TEMP de catalyseur est supérieure ou égale à la température de fonctionnement TFONC, l’embrayage 15 est fermé de manière à ce que le moteur thermique 10 fournisse en énergie mécanique le véhicule hybride 1. Dans un mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention met en œuvre un ordinateur, tel qu’un calculateur ou un superviseur. La présente invention peut être mise en œuvre au moyen d’un système de traitement de données comprenant un processeur configuré pour mettre en œuvre toutes les étapes du procédé. En outre, un produit de type programme d’ordinateur comprenant au moins une séquence d’instructions stockée et lisible par un processeur et qui, une fois lue par ce processeur, provoque la réalisation des étapes du procédé. Un support lisible par un ordinateur comporte ledit produit de type programme d’ordinateur. Procédé de gestion de l’amorçage d’un catalyseur de véhicule (1), comportant un moteur thermique (10) et au moins un moteur électrique (11, 13), ledit catalyseur étant destiné à traiter des émissions polluantes rejetées par ledit moteur thermique (10) et présentant une température (TEMP), une batterie (16) alimentant en énergie électrique ledit au moins moteur électrique (11, 13) et présentant une charge (SOC), une charge maximale (SOCMAX) prédéterminée et une charge minimale (SOCMIN) prédéterminée, ledit procédé mettant en œuvre un ordinateur et comprenant une étape (110) de démarrage dudit moteur thermique (10) afin de réchauffer ledit catalyseur au moyen des gaz d’échappement dudit moteur thermique (10) lorsque la charge (SOC) de ladite batterie (16) atteint une charge inférieure ou égale à une charge prédéterminée (SOC1) étant elle-même égale à la somme (100) de ladite charge minimale (SOCMIN) et d’une charge de décalage (SOCOFF) et lorsque la température (TEMP) dudit catalyseur est inférieure ou égale à une température de fonctionnement (TFONC). Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite charge de décalage (SOCOFF) est prédéterminée et établie à partir de données d’essais réalisés préalablement sur ledit véhicule 1. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que la charge de décalage (SOCOFF) est égale à environ 5% de la charge maximale (SOCMAX) et la charge minimale (SOCMIN) est égale à environ 80% de la charge maximale. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit moteur thermique (10) fonctionne selon un régime de fonctionnement (RFONC) permettant de produire une quantité d’émissions polluantes inférieure ou égale à une quantité prédéterminée (QTEM). Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit régime de fonctionnement (RFONC) est le régime ralenti. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit moteur thermique (10) est du type essence ou diesel. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit moteur thermique (10) et au moins un moteur électrique (11, 13) sont disposés à l’avant dudit véhicule. Système de traitement de données comprenant un processeur configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. Produit de type programme d’ordinateur, comprenant au moins une séquence d’instructions stockée et lisible par un processeur et qui, une fois lue par ce processeur, provoque la réalisation des étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. Support lisible par un ordinateur comportant le produit de type programme d’ordinateur selon la revendication 9.