Brevet FR3107314A1 — publié le 20210820

La présente invention a pour objet un procédé de commande du redémarrage d’un moteur thermique d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile durant une procédure d’arrêt dudit moteur thermique, comportant, en cas de détection de la requête de redémarrage à un régime du moteur thermique non nul durant la procédure d’arrêt, une étape de détermination du régime (Rg) du moteur thermique à l’instant de détection de la requête de redémarrage, lorsque le régime moteur (Rg) est compris entre un premier seuil prédéterminé (S1) et un deuxième seuil prédéterminé (S2), la commande automatique d’une transmission d’un couple moteur généré par la machine électrique au vilebrequin du moteur thermique, puis le pilotage du couple moteur généré par la machine électrique pour amener le vilebrequin du moteur thermique à un régime cible de déclenchement de la première combustion. figure 2 PROCEDE DE REDEMARRAGE D’UN MOTEUR THERMIQUE D’UN GROUPE MOTOPROPULSEUR HYBRIDE DE VEHICULE AUTOMOBILE Le domaine de l’invention concerne un procédé de commande du redémarrage d’un moteur thermique de véhicule automobile hybride, en particulier lors d’une phase d’arrêt du moteur à un instant où celui-ci est encore en régime tournant lors de la détection de la requête de redémarrage. Ces situations d’interruption de la procédure d’arrêt ou de «changement d’avis» sont couramment désignées dans le domaine technique par l’expression anglophone «change of mind». Typiquement, un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un moteur thermique est équipé d’un organe d’assistance au démarrage pour atteindre le régime cible de la première combustion. Il existe plusieurs types de démarreur. Le composant conventionnel est un démarreur. L’alterno-démarreur est un organe alternatif plus coûteux et permet le redémarrage du moteur quel que soit son régime et présente des prestations acoustiques et vibratoires supérieures par rapport au démarreur conventionnel. On connait de l’état de la technique diverses stratégies de commande de redémarrage du moteur thermique. Le document brevet WO2017016560A1 décrit un procédé de redémarrage lorsque le véhicule quitte un mode de roulage en roue libre. Le procédé consiste à décider en fonction de la vitesse du véhicule et de l’accélération si le redémarrage du moteur s’effectue en mode inertie, ou en mode trainée par fermeture de l’embrayage ou par l’intermédiaire d’un démarreur. Le document WO2013127572A1 décrit un procédé de redémarrage rapide d’un moteur thermique consistant à augmenter la quantité d’air en cas de détection d’une demande de redémarrage afin de produire une combustion. Le document US9222453B2 décrit un procédé de commande consistant à ajuster la position d’un papillon des gaz d’admission d’air et la séquence d’injection de carburant en réponse à une interruption de la procédure d’arrêt pour réduire la consommation de carburant et les vibrations lors de la procédure de redémarrage. Pour réduire le coût des groupes motopropulseurs, des constructeurs ont fait le choix de ne pas intégrer d’alterno-démarreur. Le groupe motopropulseur comporte alors uniquement un démarreur conventionnel alimenté sur le réseau très basse tension de 12 Volts dédié au premier démarrage et aux requêtes de redémarrage en roulage. Lors d’un redémarrage, il est nécessaire que la procédure n’excède pas des contraintes sécuritaires en durée. Or, l’utilisation d’un démarreur conventionnel peut être problématique en situation d’interruption de la procédure d’arrêt moteur du fait que le vilebrequin du moteur thermique est encore en rotation. En effet, avec un démarreur conventionnel, il est nécessaire d’attendre que le régime moteur soit nul ou du moins inférieur à 200 tr/min avant de pouvoir le redémarrer. Lorsque le régime moteur est encore supérieur à 500 tr/min le moteur thermique peut être redémarré de manière autonome, car la première combustion peut être déclenchée immédiatement uniquement par l’injection sans assistance d’un organe de démarrage. En dessous de cette valeur, cette dernière stratégie est impossible, car le régime est insuffisant pour permettre un démarrage autonome. Il existe donc une zone de fonctionnement moteur problématique pour le redémarrage, entre 200 tr/min et 500 tr/min environ, pour laquelle les critères de performance et de durée sécuritaire sont susceptibles de ne pas être respectés. L’objectif principal est de palier les problèmes précités lors des situations de d’interruption d’une procédure d’arrêt moteur, c’est-à-dire lors d’un redémarrage où le moteur thermique est encore en régime tournant. Un objectif de l’invention est de proposer un procédé de commande de redémarrage, à régime moteur non nul, respectant les contraintes sécuritaires pour des groupes motopropulseurs hybrides munis uniquement d’un démarreur conventionnel. Plus précisément, l’invention concerne un procédé de commande du redémarrage d’un moteur thermique d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile durant une procédure d’arrêt dudit moteur thermique, le groupe motopropulseur comprenant également une machine électrique de traction apte à transmettre un couple d’entrainement au moteur thermique, remarquable en ce qu’il comporte les étapes suivantes en cas de détection de la requête de redémarrage à un régime du moteur thermique non nul durant la procédure d’arrêt : La détermination du régime du moteur thermique à l’instant de détection de la requête de redémarrage, Lorsque le régime moteur est compris entre un premier seuil prédéterminé et un deuxième seuil prédéterminé, la commande automatique d’une transmission d’un couple moteur généré par la machine électrique au vilebrequin du moteur thermique, Le pilotage du couple moteur généré par la machine électrique pour amener le vilebrequin du moteur thermique à un régime cible de déclenchement de la première combustion. Selon une variante, le régime du moteur thermique est régulé par une consigne de position d’un dispositif d’accouplement, par exemple un embrayage, pilotant le couple moteur transmis au vilebrequin. Selon une variante, le couple moteur transmis au vilebrequin du moteur thermique est une valeur constante. Selon un deuxième mode de redémarrage, lorsque le régime du moteur thermique est inférieur au premier seuil, le procédé comporte la commande d’un démarreur pour assister le moteur thermique lors de la procédure de redémarrage. Selon un troisième mode de redémarrage, lorsque le régime du moteur thermique est supérieur au deuxième seuil, le procédé comporte la commande d’une injection de carburant pour débuter un redémarrage autonome du moteur thermique. Selon une variante, le premier seuil est égal à 200 tr/min environ. Selon une variante, le deuxième seuil est égal à 500 tr/min environ. On envisage également une unité de commande d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile comprenant un moteur thermique et une machine électrique de traction apte à transmettre un couple d’entrainement au moteur thermique, ladite unité de commande étant configurée pour mettre en œuvre le procédé selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents durant une procédure d’arrêt dudit moteur thermique. L’invention prévoit également un véhicule automobile comprenant ladite unité de commande. Grâce à l’invention, l’intégralité de la plage de régime moteur est couverte pour un redémarrage lorsque le moteur est encore en régime tournant. Le procédé permet de déclencher une procédure de démarrage immédiatement à la suite de la détection de la requête en sélectionnant la procédure adéquate entre le redémarrage autonome ou les redémarrages par assistance d’un démarreur ou de la machine électrique de traction. Le procédé permet ainsi de respecter les contraintes sécuritaires en durée. Par ailleurs, le procédé permet de s’affranchir d’un alterno-démarreur et permet ainsi de réduire le coût d’un groupe motopropulseur hybride. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels: représente un groupe motopropulseur hybride destiné à la mise en œuvre du procédé de redémarrage d’un moteur thermique selon l’invention. est un graphique représentant la zone de fonctionnement moteur en régime pour laquelle le procédé de redémarrage selon l’invention est activé. La figure 1 représente un groupe motopropulseur hybride d’un véhicule automobile équipé d’un module de traction avant relié mécaniquement au train de roues avant 19. Le module de traction comporte un moteur thermique 10 dont l’arbre d’entrainement supporte un volant d’inertie 18, par exemple un volant à double masse assurant l’amortissement de vibrations, et qui est relié mécaniquement à l’entrée d’un module de transmission automatique 15. Le module de transmission automatique 15 comporte un premier organe de couplage 12 permettant la transmission ou la rupture d’un couple moteur, par exemple un dispositif d’embrayage. L’arbre de sortie du premier organe de couplage 12 est relié mécaniquement à une machine motrice électrique de traction 11. L’organe de couplage 12 assure la transmission d’un couple moteur entre le moteur thermique 10 et la machine motrice 11, notamment dans le cadre de l’invention pour assister le moteur thermique lors d’un redémarrage conformément à l’invention, et bien entendu entre le moteur thermique 10 et le train de roues 19 pour la transmission d’un couple d’entrainement généré par le moteur thermique vers les roues du véhicule. Le module de transmission automatique 15 comporte en outre un deuxième organe de couplage 13, tel une boite de vitesses comprenant un embrayage, permettant la transmission ou la rupture de couple et l’application des plusieurs rapports de démultiplication entre un arbre primaire et un arbre secondaire. Le deuxième organe de couplage 13 est relié mécaniquement aux roues 19 par une transmission, comprenant notamment un différentiel. L’organe de couplage 13 relie mécaniquement la machine motrice 11 et le moteur thermique au train de roues 19. La machine motrice électrique de traction avant 11 est apte à fournir un couple moteur aux roues, de manière indépendante en mode de roulage électrique ou alors en complément du moteur thermique 10 en mode de roulage hybride. Dans cet exemple particulier, on notera que le dispositif d’embrayage 12, la machine motrice électrique 11, l’organe de couplage 13 et l’organe de transmission 14 sont intégrés dans le module de transmission 15, appelé également module de boite de vitesses automatisée et électrifiée. On entend par module automatisé le fait que le pilotage de l’organe de couplage 12, notamment la commande de transmission et de rupture de couple moteur, et le pilotage de la boite de vitesses, la sélection et l’engagement d’un rapport de démultiplication, sont opérés automatiquement par un calculateur de contrôle en fonction de champs de fonctionnement du groupe motopropulseur. L’organe de couplage 12 peut être tout type de dispositif de transmission de puissance mécanique permettant de transmettre sélectivement un couple moteur entre la machine motrice 11 et le moteur thermique 10, à titre d’exemple non limitatif un embrayage sec à disque de friction, un embrayage humide multi-disques, ou alors un convertisseur de couple. Le groupe motopropulseur hybride comporte en outre un démarreur 16 relié mécaniquement à l’arbre moteur par un organe de transmission 17. Pour assister le moteur thermique 10 lors d’un redémarrage, le démarreur peut nécessiter une phase de pré-engagement de l’organe de transmission 17 requérant le fonctionnement du moteur à un régime moteur nul ou du moins inférieur à un seuil de régime d’environ 200 tr/min. Le démarreur 16 est alimenté électriquement sur le réseau très basse tension, 12V par exemple. Le groupe motopropulseur comporte en outre un système de batterie de puissance (non représenté sur la figure) connecté électriquement à la machine motrice 11 pour permettre la génération d’un couple moteur électrique au train de roues 19. De plus, la machine motrice 11 est apte à transmettre un couple moteur électrique au moteur thermique 10 lorsque celui-ci est accouplé à la machine motrice 11 par l’intermédiaire du dispositif d’embrayage 12. Par ailleurs, le groupe motopropulseur comporte une unité de commande 20 permettant de piloter et coordonner chacun des organes du groupe motopropulseur. L’unité de commande 20 peut être un unique module ou peut être constituée de plusieurs modules répartis par exemple entre le moteur thermique 10 et le module de transmission 15. L’unité de commande 20 est un calculateur à circuits intégrés comprenant des mémoires pour l’enregistrement de fonctions de motorisation du groupe motopropulseur. On envisage que le calculateur pourrait être externe à l’unité de commande 20, tout en étant couplé à cette dernière 20. Dans ce dernier cas, il peut être lui-même agencé sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, l’unité de commande, selon l’invention, peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels. Dans le cadre de l’invention, l’unité de commande 20 est spécifiquement configurée pour exécuter un procédé de commande de redémarrage du moteur thermique 10 exploitant le couple moteur électrique transmis au vilebrequin du moteur thermique par la machine motrice 11. Le procédé de commande adresse particulièrement les procédures de redémarrage suivant une interruption de la procédure d’arrêt lorsque le moteur est encore en régime tournant. L’unité de commande 20 a pour fonction en outre la coordination du moteur thermique 10, la machine motrice électrique 11 et le dispositif d’embrayage 12, notamment lors de l’exécution d’une procédure de redémarrage. L’unité de commande 20 est apte à recevoir des paramètres d’état du groupe motopropulseur issus de chacun de ces organes. En particulier, pour coordonner une procédure de redémarrage et respecter des contraintes de délais et d’agréments prédéterminées. L’unité de commande 20 reçoit continuellement les informations issues de signaux d’état provenant d’organes du groupe motopropulseur. L’unité de commande 20 surveille notamment si une requête de redémarrage est activée, par exemple suite à une demande d’un système du groupe motopropulseur pour un besoin du véhicule, et l’état d’exécution d’une procédure d’arrêt du moteur thermique 10. Un module de contrôle du moteur thermique 10 est apte à communiquer les informations concernant le régime de rotation, l’état d’allumage et arrêt du moteur thermique et l’état d’un signal de requête de démarrage du moteur. Un module de contrôle de la machine motrice 11 est apte à communiquer les informations relatives au régime de rotation et de couple moteur et si le mode de contrôle est un mode en régulation de régime ou un mode en régulation de couple. Un module de contrôle est apte à communiquer les informations relatives à la position et/ou le couple transmis par le dispositif d’embrayage 12. Ces informations permettent de piloter le couple transmis et par conséquent le régime de rotation du moteur thermique lorsque celui-ci est entrainé par la machine motrice 11 lors d’une procédure de redémarrage. Conformément à l’invention, le procédé de redémarrage comporte les étapes suivantes en cas de détection d’une requête de redémarrage à un régime du moteur thermique non nul durant la procédure d’arrêt. La détermination du régime du moteur thermique à l’instant de détection de la requête de redémarrage, Lorsque le régime moteur est compris entre un premier seuil prédéterminé, environ 200 tr/min et un deuxième seuil prédéterminé, environ 500 tr/min, la commande automatique d’une transmission d’un couple moteur généré par la machine électrique au vilebrequin du moteur thermique, Le pilotage du couple moteur généré par la machine électrique pour amener le vilebrequin du moteur thermique à un régime cible de déclenchement de la première combustion. Le régime cible est configurable en fonction des prestations et d’agrément de conduite recherché. Le régime cible peut être compris entre le premier seuil et le deuxième seuil, ou même être supérieur au deuxième seuil. La valeur du régime cible dépend notamment du couple moteur pouvant être fourni par la machine motrice. Les valeurs de seuils sont enregistrées en mémoire de l’unité de commande. Elles ne sont pas strictement limitatives et peuvent être configurées à des valeurs encadrant lesdits seuils de plusieurs dizaines de tr/min selon le modèle de moteur et démarreur. La commande automatique d’une transmission d’un couple moteur généré consiste à commander la fermeture du dispositif d’accouplement 12, ou du moins la fermeture partielle de manière à assurer la transmission d’un couple suffisant. La fermeture est pilotée automatiquement par l’unité de commande 20 du groupe motopropulseur. Selon une première variante de contrôle du régime moteur, le régime du moteur thermique 10 est régulé par une consigne de position du dispositif d’accouplement 11, ladite consigne pilotant le couple moteur transmis par la machine électrique 11 au vilebrequin. Dans une deuxième variante, la valeur de la consigne du couple moteur de la machine électrique est pilotée pour amener le régime du moteur thermique à une valeur cible. La position du dispositif d’accouplement reste constante. Quel que soit le mode de régulation du régime moteur, la machine motrice électrique 11 est pilotée pour fournir additionnellement le couple nécessaire au redémarrage du moteur thermique. La valeur du couple moteur de la machine motrice, transmis par l’embrayage 12, est toujours fixe, par exemple 60Nm. La valeur de la consigne est dépendante du couple résistif moteur ainsi que le régime où a lieu la demande de redémarrage. La valeur du couple moteur transmis par l’organe de couplage 13 aux roues est variable et dépendante de la demande du conducteur, par exemple via sa pédale d’accélérateur. La figure 2 illustre graphiquement une procédure d’arrêt du moteur thermique durant laquelle une requête de redémarrage est activée avant l’arrêt complet du régime moteur. Lors de cette phase, on fait l’hypothèse qu’une procédure d’arrêt a été déclenchée. L’axe des abscisses est l’axe temporel et l’axe des ordonnées représente le régime moteur Rmth du moteur thermique. La droite référencée Rg en trait pointillé et de profil décroissant représente la valeur du régime moteur du moteur thermique en tr/min durant la procédure de mise à l’arrêt suivie d’un redémarrage. Un premier seuil S1, de valeur d’environ 200 tr/min, indique la limite de régime en dessous de laquelle le démarreur du groupe motopropulseur est autorisé à assister le moteur thermique lors d’un redémarrage. Un deuxième seuil S2, de valeur d’environ 500 tr/min, indique la limite de régime au-dessus de laquelle le moteur thermique est autorisé à redémarrer de manière autonome par une commande d’injection de carburant. Le rectangle en trait gras Z0 représente la zone de régime moteur durant cette séquence temporelle pour laquelle l’unité de commande du groupe motopropulseur pilote de manière coordonnée la machine motrice de traction et l’embrayage pour assister le moteur thermique en cas de détection d’une requête de démarrage. La zone Z1 représente donc la période pour cette séquence où le moteur peut redémarrer de manière autonome. La zone Z2 représente la période où le moteur doit être assisté lors de son redémarrage, soit par la machine motrice de traction, soit par le démarreur. Les trois modes de redémarrage sont représentés en fonction de la valeur du régime moteur lors de la détection de la requête de redémarrage. La courbe RD1 représente un premier mode de redémarrage autonome. La requête de redémarrage est détectée à un instant où le régime moteur est égal, ou supérieur, au seuil S2. La commande d’une injection de carburant suffit à redémarrer le moteur. La courbe RD2 représente le deuxième mode de redémarrage conformément à l’invention où l’unité de commande du groupe motopropulseur commande la génération d’un couple moteur par la machine motrice électrique et la fermeture de l’embrayage les reliant mécaniquement. La requête de redémarrage est détectée lorsque le régime moteur est compris entre S1 et S2. Le couple moteur transmis au vilebrequin permet d’amener le régime moteur à une valeur suffisante pour déclencher une injection de carburant et un cycle de combustion jusqu’à atteindre le régime de ralenti. Il n’est donc pas nécessaire de solliciter un organe de démarrage spécifique pour cette plage de régime. La courbe RD3 représente le troisième mode de redémarrage où l’unité de commande pilote le démarreur pour assister le moteur thermique en cas de détection de la requête de redémarrage lorsque le régime moteur est égal ou inférieur à S1. Lors de ce mode de redémarrage, le démarreur est tout d’abord accouplé au vilebrequin du moteur thermique puis fournit un couple à ce dernier pour assister le moteur thermique lors de la procédure de redémarrage. La machine électrique de traction n’est donc pas sollicitée pour cette plage de régime. Enfin, la segmentation de la plage de régime moteur en trois modes de redémarrage évite un surdimensionnement de la machine électrique de traction et l’intégration d’un alterno-démarreur. Cette stratégie permet donc de réduire le coût du groupe motopropulseur. Procédé de commande du redémarrage d’un moteur thermique (10) d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile durant une procédure d’arrêt dudit moteur thermique (10), le groupe motopropulseur comprenant également une machine électrique de traction (11) apte à transmettre un couple d’entrainement au moteur thermique (10), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes en cas de détection de la requête de redémarrage à un régime du moteur thermique non nul durant la procédure d’arrêt: La détermination du régime du moteur thermique (Rg) à l’instant de détection de la requête de redémarrage, Lorsque le régime moteur (Rg) est compris entre un premier seuil prédéterminé (S1) et un deuxième seuil prédéterminé (S2), la commande automatique d’une transmission d’un couple moteur généré par la machine électrique (11) au vilebrequin du moteur thermique (10), Le pilotage du couple moteur généré par la machine électrique (11) pour amener le vilebrequin du moteur thermique (10) à un régime cible de déclenchement de la première combustion. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régime du moteur thermique (Rg) est régulé par une consigne de position d’un dispositif d’accouplement (11), par exemple un embrayage, pilotant le couple moteur transmis au vilebrequin. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le couple moteur transmis au vilebrequin du moteur thermique est une valeur constante. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lorsque le régime du moteur thermique est inférieur au premier seuil (S1), le procédé comporte la commande d’un démarreur pour assister le moteur thermique lors de la procédure de redémarrage. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lorsque le régime du moteur thermique est supérieur au deuxième seuil (S2), le procédé comporte la commande d’une injection de carburant pour débuter un redémarrage autonome du moteur thermique. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier seuil (S1) est égal à 200 tr/min environ. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le deuxième seuil (S2) est égal à 500 tr/min environ. Unité de commande d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile comprenant un moteur thermique (10) et une machine électrique de traction (11) apte à transmettre un couple d’entrainement au moteur thermique (10), caractérisée en ce qu’elle configurée pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 durant une procédure d’arrêt dudit moteur thermique (10). Véhicule automobile comprenant une unité de commande selon la revendication 8.