Brevet FR3103414A1 — publié le 20210528

L'invention porte sur un procédé de chauffage d'un catalyseur (14) associé à un moteur thermique (11) appartenant à une chaîne de traction (10), ledit procédé mis en œuvre alors que le véhicule automobile est tracté par le deuxième moteur électrique de traction (18) dans un mode de roulage électrique comporte: - une étape de mise en fonctionnement du moteur thermique (11) à son régime de ralenti, - une étape de pilotage du premier moteur électrique de traction (12) au régime de ralenti du moteur thermique (11), et - une étape d'application d'un couple résistif négatif par le premier moteur électrique de traction (12), de sorte que le moteur thermique (11) applique un couple opposé compensant le couple résistif négatif du premier moteur électrique de traction (12) pour maintenir son régime de ralenti et augmenter une température de gaz d'échappement émis par le moteur thermique (11) afin de chauffer le catalyseur. Figure 1 PROCEDE DE CHAUFFAGE D'UN CATALYSEUR DE MOTEUR THERMIQUE DANS UNE ARCHITECURE HYBRIDE La présente invention porte sur un procédé de chauffage d'un catalyseur de moteur thermique dans une architecture hybride. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, pour une architecture hybride à deux moteurs électriques de traction. Le système de dépollution des gaz d’échappement d'un moteur thermique est basé sur l’utilisation d'un catalyseur dont la configuration varie en fonction de la motorisation. Pour les véhicules équipés d’un moteur thermique de type essence à injection directe, la dépollution est réalisée par un catalyseur, dit trois voies (ou TWC pour "Three Way catalytic Converter" en anglais) et un filtre à particules (ou GPF pour "Gasoline Particulate Filter" en anglais). Pour les véhicules de type diesel, la dépollution est réalisée par une série de catalyseurs, par exemple un catalyseur d’oxydation (DOC pour "Diesel Oxydation Catalyst" en anglais) associé à un catalyseur de réduction sélective (SCR pour "Selective Catalytic Reduction" en anglais) et par un filtre à particules. Ces catalyseurs nécessitent d’atteindre une certaine température, dite température d'amorçage, pour être efficaces. Cette montée en température, générée par la température des gaz d’échappement ou par un équipement extérieur (chauffage électrique), est plus ou moins rapide selon la technologie retenue pour le substrat du catalyseur ou les équipements extérieurs. Les stratégies de chauffe du catalyseur sont généralement basées sur l'utilisation de systèmes annexes de chauffage, tels que des résistances électriques par exemple. Le document EP1382475 enseigne ainsi le préchauffage du catalyseur par des moyens dédiés avant le démarrage du moteur thermique. L'invention tire profit de la présence d'un moteur électrique de traction associé à un moteur thermique monté sur un train du véhicule pour effectuer la chauffe du catalyseur sans avoir à utiliser un élément chauffant additionnel A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de chauffage d'un catalyseur associé à un moteur thermique appartenant à une chaîne de traction d'un véhicule automobile comportant: - ledit moteur thermique, un premier moteur électrique de traction, un embrayage, et une boîte de vitesses montés sur un premier train du véhicule automobile, - un deuxième moteur électrique de traction monté sur un deuxième train du véhicule automobile, - alors que le véhicule automobile est tracté par le deuxième moteur électrique de traction dans un mode de roulage électrique, ledit procédé comporte: - une étape de mise en fonctionnement du moteur thermique à son régime de ralenti, - une étape de pilotage du premier moteur électrique de traction au régime de ralenti du moteur thermique, et - une étape d'application d'un couple résistif négatif par le premier moteur électrique de traction, de sorte que le moteur thermique applique un couple opposé compensant le couple résistif du premier moteur électrique de traction pour maintenir son régime de ralenti et augmenter une température de gaz d'échappement émis par le moteur thermique afin de chauffer le catalyseur. L'invention permet ainsi, sur une architecture hybride 4x4, d'assurer la chauffe du catalyseur en utilisant uniquement le moteur thermique et le moteur électrique de traction associé. L'invention permet donc de faire l'économie d'un élément chauffant additionnel. Selon une mise en œuvre, la boîte de vitesses est placée au neutre lorsque le couple résistif négatif est appliqué par le premier moteur électrique de traction. Selon une mise en œuvre, l'embrayage est fermé lorsque le couple résistif négatif est appliqué par le premier moteur électrique de traction. Selon une mise en œuvre, le couple résistif est compris entre -10 N.m et -50 N.m, et vaut de préférence de l'ordre de -30 N.m. Selon une mise en œuvre, dans le cas où un couple souhaité ne peut plus être garanti par le deuxième moteur électrique de traction, ledit procédé comporte une étape de commande d'une ouverture de l’embrayage et un basculement dans un mode de roulage 4x4 électrique dans lequel un complément de couple de traction est fourni par le premier moteur électrique de traction. Dans ce mode de roulage 4x4 électrique, une chauffe du catalyseur est effectuée uniquement par un fonctionnement dégradé du moteur thermique. Selon une mise en œuvre, le premier train est un train avant du véhicule automobile et le deuxième train est un train arrière du véhicule automobile. Selon une mise en œuvre, le premier moteur électrique de traction et le deuxième moteur électrique de traction sont alimentés par une même batterie. Selon une mise en œuvre, le premier moteur électrique de traction et le deuxième moteur électrique de traction présentent une haute tension de fonctionnement. L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de chauffage d'un catalyseur tel que précédemment défini. 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 d'une chaîne de traction pour véhicule automobile mettant en œuvre un procédé selon l'invention de chauffe d'un catalyseur associé à un moteur thermique; La figure 2 est un diagramme des étapes du procédé selon l'invention de chauffe d'un catalyseur associé à un moteur thermique. Plus précisément, la figure 1 montre une chaîne de traction 10 pour un véhicule automobile comportant un moteur thermique 11 et un moteur électrique de traction 12 montés sur un train 13 du véhicule automobile, notamment un train avant. Le moteur thermique 11 est par exemple un moteur thermique à quatre cylindres. En variante, le moteur thermique 11 pourra bien entendu comporter un nombre différent de cylindres, notamment trois cylindres ou plus de quatre cylindres. Le moteur thermique 11 est associé à un catalyseur 14 visant à traiter les particules polluantes contenues dans les gaz d'échappement, notamment les oxydes d'azote (Nox) et les particules fines riches en hydrocarbures. Le moteur thermique 11 est accouplé à une boîte de vitesses 15 par l'intermédiaire d'un embrayage 16. Un arbre de sortie de la boîte de vitesses 15 est connecté aux roues par l'intermédiaire d'un différentiel (non représenté). La boîte de vitesses 15 est par exemple une boîte de vitesses automatique, notamment une boîte de vitesses à trains épicycloïdaux. Le moteur électrique de traction 12 est disposé entre l'embrayage 16 et la boîte de vitesses 15. A l'état ouvert, l'embrayage 16 permet d'isoler le moteur électrique de traction 12 par rapport au moteur thermique 11 lorsque le moteur électrique 12 assure une traction du véhicule dans un mode de roulage électrique. L'embrayage 16 est fermé dans un mode de roulage thermique. Un deuxième moteur électrique de traction 18 est monté sur le train arrière 19 du véhicule automobile par l'intermédiaire d'un réducteur 22 et d'un dispositif de couplage et de découplage 23 du moteur électrique de traction 18 avec le train arrière 19. Le réducteur 22 permet de rendre compatible la vitesse de rotation élevée du moteur électrique de traction 12 avec celle des roues du véhicule qui est moins élevée. Le dispositif de couplage et de découplage 23 pourra prendre un état ouvert dans lequel le moteur électrique de traction 18 est désaccouplé par rapport au train arrière 19 et un état fermé dans lequel le moteur électrique de traction 18 est accouplé avec le train arrière 19. Le dispositif de couplage et de découplage 23 est de préférence un dispositif à crabot. En variante, le dispositif de couplage et de découplage 23 prend la forme d'un embrayage. Une batterie 24 est reliée électriquement au moteur électrique de traction 12 et au moteur électrique de traction 18. La batterie 24 est ici commune aux deux moteurs électriques de traction 12, 18. En variante, on utilise une batterie 24 associée à chaque moteur électrique de traction 12, 18. Le premier moteur électrique de traction 12 et le deuxième moteur électrique de traction 18 pourront présenter une haute tension de fonctionnement, notamment une tension supérieure à 48 Volts. Un moteur électrique de traction 12, 18 est apte à transformer une énergie électrique issue de la batterie 24 en une énergie mécanique pour assurer une traction du véhicule. Un moteur électrique de traction 12, 18 est également apte à fonctionner dans un mode générateur dans lequel le moteur électrique 12, 18 transforme une énergie mécanique en une énergie électrique permettant de recharger la batterie 24, notamment lors d'une phase de freinage récupératif. Une telle architecture permet au véhicule de fonctionner dans un mode thermique pur, un mode de propulsion hybride, un mode de propulsion électrique pur, un mode 4x4 hybride, et un mode 4x4 électrique. Un calculateur 26 assure le pilotage des différents composants de la chaîne de traction 10. Ce calculateur 26 comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention de chauffage du catalyseur 14. Les différentes étapes du procédé selon l'invention sont décrites ci-après en référence avec la figure 2. Au cours des étapes 100 à 104, le véhicule automobile fonctionne dans un mode de roulage électrique en étant tracté par le moteur électrique de traction arrière 18. Pendant cette phase, le dispositif de couplage et de découplage 23 assure donc un couplage du moteur électrique de traction 18 avec le train arrière 19. Dans une étape 100, le calculateur 26 commande un démarrage du moteur thermique 11 ainsi que sa mise en fonctionnement à son régime de ralenti. Dans une étape 101, le calculateur 26 commande une mise au neutre de la boîte de vitesses 15, de sorte que les roues du train avant 13 ne peuvent pas être entraînées par les organes de traction 11, 12 du train avant 13. Dans une étape 102, le calculateur 26 pilote une fermeture de l’embrayage 16 disposé entre le moteur électrique de traction 12 et le moteur thermique 11. Dans une étape 103, le calculateur 26 pilote le moteur électrique de traction 12 au régime de ralenti du moteur thermique 11. Dans une étape 104, un couple résistif négatif est appliqué par le moteur électrique de traction 12, de sorte que le moteur thermique 11 applique au moins un couple opposé compensant le couple résistif négatif du moteur électrique de traction 12 pour maintenir son régime de ralenti et augmenter une température de gaz d'échappement émis par le moteur thermique 11. Cela permet de chauffer le catalyseur 14. Le couplé résistif négatif appliqué par le moteur électrique de traction 12 est compris entre -10 N.m et -50 N.m, et vaut de préférence de l'ordre de -30 N.m. Par "de l'ordre de", on entend une variation de plus ou moins 10% autour de la valeur cible. Le moteur thermique 11 fournit un couple opposé au moins égal à l'opposé du couple résistif négatif, notamment de l'ordre de 30 N.m dans le cas préférentiel, pour maintenir son régime de ralenti. Le roulage en mode électrique par le train arrière 19 est maintenu tant que le couple souhaité par le conducteur est garanti par le moteur électrique de traction arrière 18. Dans le cas où le couple souhaité par le conducteur ne peut plus être garanti par le moteur électrique de traction arrière 18, alors le calculateur 26 commande une ouverture de l’embrayage 16 et un basculement dans un mode de roulage 4x4 électrique dans lequel un complément de couple de traction est fourni par le moteur électrique de traction avant 12. Autrement dit, le couple transmis aux roues devient la somme des couples avant et arrière délivrés par les deux moteurs électriques de traction 12 et 18. La chauffe du catalyseur 14 est alors uniquement effectuée par un fonctionnement dégradé du moteur thermique 11. En variante, l'architecture de la chaîne de traction 10 pourra être inversée, c’est-à-dire que le moteur électrique de traction 12 et le moteur thermique 11 pourront être montés sur le train arrière 19 du véhicule automobile, tandis que le moteur électrique de traction 18 ainsi que le réducteur 22 et le dispositif de couplage et de découplage 23 pourront être montés sur le train avant 13 du véhicule automobile. Procédé de chauffage d'un catalyseur (14) associé à un moteur thermique (11) appartenant à une chaîne de traction (10) d'un véhicule automobile comportant: - ledit moteur thermique (11), un premier moteur électrique de traction (12), un embrayage (16), et une boîte de vitesses (15) montés sur un premier train (13) du véhicule automobile, - un deuxième moteur électrique de traction (18) monté sur un deuxième train (19) du véhicule automobile, caractérisé en ce que, alors que le véhicule automobile est tracté par le deuxième moteur électrique de traction (18) dans un mode de roulage électrique, ledit procédé comporte: - une étape de mise en fonctionnement du moteur thermique (11) à son régime de ralenti, - une étape de pilotage du premier moteur électrique de traction (12) au régime de ralenti du moteur thermique (11), et - une étape d'application d'un couple résistif négatif par le premier moteur électrique de traction (12), de sorte que le moteur thermique (11) applique un couple opposé compensant le couple résistif négatif du premier moteur électrique de traction (12) pour maintenir son régime de ralenti et augmenter une température de gaz d'échappement émis par le moteur thermique (11) afin de chauffer le catalyseur (14). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (15) est placée au neutre lorsque le couple résistif négatif est appliqué par le premier moteur électrique de traction (12). Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'embrayage (16) est fermé lorsque le couple résistif négatif est appliqué par le premier moteur électrique de traction (12). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le couple résistif négatif est compris entre -10 N.m et -50 N.m, et vaut de préférence de l'ordre de -30 N.m. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans le cas où un couple souhaité ne peut plus être garanti par le deuxième moteur électrique de traction (18), ledit procédé comporte une étape de commande d'une ouverture de l’embrayage (16) et un basculement dans un mode de roulage 4x4 électrique dans lequel un complément de couple de traction est fourni par le premier moteur électrique de traction (12). Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une chauffe du catalyseur (14) est effectuée uniquement par un fonctionnement dégradé du moteur thermique (11). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier train (13) est un train avant du véhicule automobile et le deuxième train (18) est un train arrière (19) du véhicule automobile. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier moteur électrique de traction (12) et le deuxième moteur électrique de traction (18) sont alimentés par une même batterie (24). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le premier moteur électrique de traction (12) et le deuxième moteur électrique de traction (18) présentent une haute tension de fonctionnement. Calculateur (26) comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de chauffage d'un catalyseur tel que défini selon l’une quelconque des revendications précédentes.