Brevet FR3147768A1 — publié le 20241018

L’invention concerne un procédé de contrôle d’un groupe motopropulseur (1) de véhicule automobile, le groupe motopropulseur (1) comportant un moteur thermique (2) configuré pour générer un couple moteur sur un arbre moteur (3), un embrayage (6) configuré pour coupler ou désaccoupler un arbre primaire (5) avec l’arbre moteur (3), une machine électrique (7) configurée pour générer un couple moteur sur l’arbre primaire (5), le procédé de contrôle comportant les étapes suivantes lorsque le moteur thermique (2) entraine en rotation l’arbre moteur (3) : - une étape de génération de couple de la machine électrique (7) sur l’arbre primaire (5) de sorte à générer un couple résistant sur l’arbre primaire (5) et produire une énergie électrique ; - une étape d’alimentation d’un démarreur-alternateur (11) avec l’énergie électrique produite par la machine électrique (7) ; - une étape de pilotage du démarreur-alternateur (11) afin de générer un couple moteur sur l’arbre moteur (3). Figure 1 PROCÉDÉ DE CONTRÔLE D’UN GROUPE MOTOPROPULSEUR DE VÉHICULE AUTOMOBILE Le contexte technique de la présente invention est celui des procédés de contrôle d’un groupe motopropulseur équipant un véhicule automobile. Plus particulièrement, l’invention a trait à un tel procédé de contrôle d’un groupe motopropulseur équipant un véhicule automobile. Elle a aussi pour objet un groupe motopropulseur pour véhicule automobile qui est apte à mettre en œuvre un tel procédé de contrôle. Elle a aussi pour objet un véhicule automobile pourvu d’un tel groupe motopropulseur. Dans l’état de la technique, on connait un procédé de contrôle d’un groupe motopropulseur d’un véhicule automobile décrit par le document de brevet FR3032676. Le groupe motopropulseur comporte un moteur thermique propre à fournir sur un arbre moteur un premier couple moyen associé à un couple acyclique. Le groupe motopropulseur comporte aussi une boîte de vitesses couplée à un arbre primaire et supportant un couple d’entrée limite fonction d’un rapport engagé et du couple acyclique, et correspondant à un bruit maximal accepté. Le groupe motopropulseur comporte également une machine motrice propre à fournir un second couple à l’arbre primaire. Le groupe motopropulseur comprend aussi des moyens de couplage propres à coupler l’arbre moteur à l’arbre primaire. Le procédé de contrôle comprend une étape dans laquelle on détermine un couple acyclique maximal correspondant au couple d’entrée limite supporté en présence en présence du rapport engagé, puis on déduit de ce couple acyclique maximal un premier couple moyen maximal du moteur thermique qui est fonction du régime en cours de ce dernier. Lorsqu’un couple requis par le véhicule automobile est supérieur au premier couple moyen maximal, on fait fournir au moteur thermique un premier couple moyen au plus égal au premier couple moyen maximal déduit et on fait fournir à la machine motrice un second couple égal à la différence entre le couple requis et le premier couple moyen. La machine motrice est choisie parmi un moteur électrique, une machine hydraulique, une machine pneumatique et un volant d’inertie. On comprend que la machine motrice est une machine non-thermique agencée de manière à fournir du couple pour déplacer le véhicule automobile, soit seule, soit en complément d’un moteur thermique. Lorsque le moteur thermique est allumé, les explosions successives générées par la réaction entre le carburant et le comburant transmettent des acyclismes à la boîte de vitesses. Ces acyclismes se transmettent aux arbres de l’ensemble des machines du groupe motopropulseur liées à la chaine de traction du véhicule automobile. Dans certains cas, ces acyclismes sont susceptibles de générer des bruyances, telles que des bruits de grenaille, couramment dénommés selon l’expression Anglo-Saxonne « rattle noise », notamment lorsque des pignons de la boîte de vitesses sont libres de contraintes et subissent ces acyclismes. Ces bruits de grenaille sont particulièrement générés au niveau des pignons de la machine motrice. Une solution est de mettre les engrenages liés à la machine motrice sous contrainte en provoquant de la recharge électrique sur des moyens de stockage d’énergie électrique, tels qu’une batterie du véhicule automobile. Toutefois, lorsque la batterie est totalement chargée, une telle mise sous contrainte n’est plus possible, et une telle solution devient inopérante. La présente invention a pour objet de proposer un nouveau procédé de contrôle afin de répondre au moins en grande partie au problème précédent et de conduire en outre à d’autres avantages. Un premier but est de proposer un procédé de contrôle simple et aisé à mettre en œuvre. Un deuxième but est de proposer un procédé de contrôle nécessitant le moins de modification structurelle possible du groupe motopropulseur. Un troisième but est de proposer un procédé de contrôle efficace quelque soit le mode de roulage appliqué au groupe motopropulseur, y compris un mode de roulage à faible charge, tel qu’un mode rampage ou de décollage, dans lesquels le groupe motopropulseur est peu sollicité et tourne à bas régime. Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec un procédé de contrôle d’un groupe motopropulseur de véhicule automobile, le groupe motopropulseur comportant : - un moteur thermique configuré pour générer un couple moteur sur un arbre moteur ; - une boite de vitesses couplée en rotation à un arbre primaire ; - un embrayage configuré pour prendre sélectivement une configuration fermée ou une configuration ouverte dans lesquelles l’arbre primaire et l’arbre moteur sont respectivement accouplés ou désaccouplés ; - une machine électrique configurée pour générer un couple moteur sur l’arbre primaire ; le procédé de contrôle comportant les étapes suivantes lorsque le moteur thermique est démarré et qu’il entraine en rotation l’arbre moteur et l’arbre primaire, l’embrayage étant configuré dans sa configuration fermée : - une étape de génération de couple de la machine électrique sur l’arbre primaire de sorte à générer un couple résistant sur l’arbre primaire ; - une étape de génération d’énergie électrique consécutive du couple résistant produit sur l’arbre primaire ; - une étape d’alimentation électrique d’un démarreur-alternateur avec l’énergie électrique produite par la machine électrique ; - une étape pilotage du démarreur-alternateur afin de générer un couple moteur sur l’arbre moteur. Dans le contexte de la présente invention, le groupe motopropulseur est un groupe motopropulseur hybride comprenant le moteur thermique et une machine électrique qui sont aptes à mettre en mouvement le véhicule automobile, soit alternativement, soit l’un avec l’autre. Dans le contexte de la présente invention, le démarreur-alternateur est par exemple du type entrainé par courroie et permet de démarrer le moteur thermique par entrainement de l’arbre moteur. Le démarreur-alternateur génère à cette occasion un couple moteur sur l’arbre moteur, de sorte à entrainer en rotation ledit arbre moteur et permettre le démarrage du moteur thermique. Le démarreur-alternateur est couramment disposé en façade accessoire du groupe motopropulseur Dans le contexte de la présente invention, le moteur thermique est un moteur à combustion fournissant un travail mécanique à partir d'un gaz en surpression obtenue par combustion d’un carburant. Dans le contexte de la présente invention, l’arbre moteur est un arbre de sortie du moteur thermique. C’est l’arbre sur lequel – en premier – le couple moteur généré par le moteur thermique est transféré. Dans le contexte de la présente invention, l’arbre primaire est un arbre situé au niveau de la boite de vitesses et de l’embrayage. L’arbre primaire est destiné à être couplé en rotation à l’arbre moteur par le biais de l’embrayage. L’arbre primaire est un arbre d’entrée pour la boite de vitesses. Dans le contexte de la présente invention, la boite de vitesses comprend au moins un arbre d’entrée destiné à recevoir le couple moteur fourni par le moteur thermique via des moyens de couplage, et un arbre de sortie destiné à recevoir ce couple moteur via l’arbre d’entrée afin de le communiquer à un arbre de transmission auquel il est couplé. Ces moyens de couplage comprennent des engrenages, des pignons, des dentures ou analogues susceptibles de subir des acyclismes provoqués par le moteur thermique, ces acyclismes générant des bruyances, notamment lors de modes de roulage dans lesquels le moteur thermique est peu sollicité, tels que des modes de rampage ou de décollage, au cours desquels la machine électrique n’est pas rechargée. Dans le contexte de la présente invention, l’embrayage comprend par exemple un volant moteur solidarisé fixement à l’arbre moteur et un disque d’embrayage solidarisé fixement à l’arbre primaire qui est couplé à l’arbre d’entrée de la boîte de vitesses. Dans le contexte de la présente invention, la machine électrique est une machine non-thermique agencée de manière à fournir du couple pour déplacer le véhicule automobile, soit seule, soit en complément du moteur thermique. Ces dispositions sont telles que le procédé de contrôle de la présente invention permet de générer un couple moteur positif au niveau du moteur thermique et du démarreur-alternateur et un couple moteur négatif au niveau de la machine électrique, sans problème de batterie pleine. Il en résulte une utilisation avantageuse du démarreur-alternateur pour fournir en continu un couple positif sur les dentures de la machine électrique et mettre sous contrainte ces dernières. Ainsi, il est possible de minimiser, voire de supprimer, d’éventuelles bruyances affectant les engrenages de la boîte de vitesses, en sollicitant le démarreur-alternateur du groupe motopropulseur pour mettre sous contrainte les engrenages de la boîte de vitesses, et plus particulièrement ceux en liaison avec la machine électrique, notamment grâce à une énergie électrique produite par la machine électrique. De plus, une fourniture de couple positif par le démarreur-alternateur permet de minimiser une consommation de carburant par le moteur thermique auquel un moindre couple est demandé, notamment à bas régime. Le procédé de contrôle conforme au premier aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison : - le procédé comporte une étape de stockage de l’énergie électrique produite par la machine électrique dans une batterie électrique de traction du groupe motopropulseur, l’étape de stockage étant intermédiaire entre l’étape de génération et l’étape d’alimentation ; - l’étape de stockage est réalisée tant qu’une état de charge de la batterie électrique de traction est différent d’un état de pleine charge ; - lorsque l’état de charge de la batterie électrique de traction correspond à un état de pleine charge, l’énergie électrique générée par le couple résistant de la machine électrique est directement envoyée vers le démarreur-alternateur, l’étape de stockage étant ignorée ; - le couple résistant généré par la machine électrique est compris entre 1 Nm et 30 Nm, préférentiellement compris entre 5 Nm et 15 Nm, préférentiellement égal à 10 Nm. Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un groupe motopropulseur pour véhicule automobile, le groupe motopropulseur comportant : - un moteur thermique configuré pour générer un couple moteur sur un arbre moteur ; - une boite de vitesses couplée en rotation à un arbre primaire ; - un embrayage configuré pour prendre sélectivement une configuration fermée ou une configuration ouverte dans lesquelles l’arbre primaire et l’arbre moteur sont respectivement accouplés ou désaccouplés ; - une machine électrique configurée pour générer un couple moteur sur l’arbre primaire ; - une batterie électrique de traction configurée pour stocker une énergie électrique ; - une unité de commande configurée pour mettre en œuvre le procédé de contrôle conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements. Dans le contexte de la présente invention, l’unité de commande est par exemple intégrée à un calculateur de supervision qui est apte à faire fonctionner le véhicule automobile selon différents modes de roulage. Dans le contexte de la présente invention, la batterie électrique de traction est une batterie électrique permettant de générer une tension continue d’au moins 48V, pouvant aller jusqu’ à 400V ou 800V. D’une manière générale, la batterie électrique de traction est configurée pour fournir une énergie électrique à une machine électrique générant un couple moteur sur la chaîne de traction du véhicule automobile. Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur conforme au deuxième aspect de l’invention. Le véhicule automobile est avantageusement du type d’un véhicule automobile électrifié, et plus particulièrement du type hybride. D’une manière générale, la chaîne de traction d’un tel véhicule automobile hybride est mise en rotation par le moteur thermique et/ou par la machine électrique, alimentée électriquement par la batterie électrique de traction, afin de générer un couple moteur servant à la mise en mouvement du véhicule automobile. Conformément à l’invention, la machine électrique est aussi configurée pour récupérer une énergie mécanique sur la chaîne de traction et la convertir en énergie électrique, produisant ainsi un couple de freinage – dit couple résistant – sur ladite chaîne de traction et permettant d’alimenter le démarreur-alternateur pour que celui-ci génère à son tour un couple moteur sur la chaine de traction et/ou de recharger la batterie électrique de traction. Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels : illustre un groupe motopropulseur apte à mettre en œuvre un procédé de contrôle de la présente invention ; illustre schématiquement le procédé de contrôle de la présente invention mis en œuvre par le groupe motopropulseur illustré sur la . Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique. Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence. Sur la , est illustré un groupe motopropulseur 1 équipant un véhicule automobile. Le groupe motopropulseur 1 comporte un moteur thermique 2 qui est configuré pour générer un couple moteur sur un arbre moteur 3. Le groupe motopropulseur 1 comporte aussi une boite de vitesses 4 couplée en rotation à un arbre primaire 5. Le groupe motopropulseur 1 comporte aussi un embrayage 6 configuré pour prendre sélectivement une configuration fermée dans laquelle l’arbre primaire 5 et l’arbre moteur 3 sont accouplés ou une configuration ouverte dans laquelle l’arbre primaire 5 et l’arbre moteur 3 sont désaccouplés. Le groupe motopropulseur 1 comporte également une machine électrique 7 configurée pour générer un couple moteur sur l’arbre primaire 5 et une batterie électrique de traction 8 configurée pour stocker une énergie électrique. Le groupe motopropulseur 1 comporte aussi une unité de commande 9 configurée pour mettre en œuvre un procédé de contrôle 100 de la présente invention et un dispositif de contrôle 10 de la boîte de vitesses 4. Le groupe motopropulseur 1 comporte également un démarreur-alternateur 11, positionné en façade accessoire du groupe motopropulseur 1 qui est prévu pour démarrer le moteur thermique 2 et qui comprend notamment une courroie de démarrage 12. Le groupe motopropulseur 1 comprend aussi un différentiel 13, tel qu’un différentiel avant, apte à entrainer en rotation des roues d’un train de roues 14, tel qu’un train avant, du véhicule automobile. Sur la , est illustré le procédé de contrôle 100 qui comprend les étapes successives suivantes, lorsque le moteur thermique 2 est démarré et que le moteur thermique 2 entraine en rotation l’arbre moteur 3 et l’arbre primaire 5, l’embrayage 6 étant configuré dans sa configuration fermée. Le procédé de contrôle 100 comporte une étape de génération de couple 101 de la machine électrique 7 sur l’arbre primaire 5 de sorte à générer un couple résistant sur l’arbre primaire 5. Le procédé de contrôle 100 comporte une étape de génération 102 d’énergie électrique consécutive du couple résistant produit sur l’arbre primaire 5. le procédé de contrôle 100 comporte une étape de stockage 103 de l’énergie électrique produite par la machine électrique 7 dans la batterie électrique de traction 8 du groupe motopropulseur 1. Le procédé de contrôle 100 comporte une étape d’alimentation électrique 104 du démarreur-alternateur 11 avec l’énergie électrique produite par la machine électrique 7. Le procédé de contrôle 100 comporte une étape de pilotage 105 du démarreur-alternateur 11 afin de générer un couple moteur sur l’arbre moteur 3. On comprend que l’étape de stockage 103 est réalisée tant qu’un état de charge E de la batterie électrique de traction 8 est différent d’un état de pleine charge Ep. On comprend également lorsque l’état de charge E de la batterie électrique de traction 8 correspond à l’état de pleine charge Ep, l’énergie électrique générée par le couple résistant de la machine électrique 7 est directement envoyée vers le démarreur-alternateur 11, l’étape de stockage 103 étant dans ce cas-là ignorée. On note que le couple résistant généré par la machine électrique 7 est compris entre 1 Nm et 30 Nm, préférentiellement compris entre 5 Nm et 15 Nm, préférentiellement égal à 10 Nm. En synthèse, l’invention concerne un procédé de contrôle 100 d’un groupe motopropulseur 1 d’un véhicule automobile permettant en toute circonstance de minimiser, voire supprimer, les bruyances provoquées par des acyclismes générés par le groupe motopropulseur sur des dentures de la boîte de vitesses 6, à partir d’une mise sous contrainte de ces dentures par la machine électrique 7, un tel procédé de contrôle ne nécessitant pas de modification structurelle du groupe motopropulseur 1. Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux. Procédé de contrôle (100) d’un groupe motopropulseur (1) de véhicule automobile, le groupe motopropulseur (1) comportant : - un moteur thermique (2) configuré pour générer un couple moteur sur un arbre moteur (3) ; - une boite de vitesses (4) couplée en rotation à un arbre primaire (5) ; - un embrayage (6) configuré pour prendre sélectivement une configuration fermée ou une configuration ouverte dans lesquelles l’arbre primaire (5) et l’arbre moteur (3) sont respectivement accouplés ou désaccouplés ; - une machine électrique (7) configurée pour générer un couple moteur sur l’arbre primaire (5) ; le procédé de contrôle (100) comportant les étapes suivantes lorsque le moteur thermique (2) est démarré et qu’il entraine en rotation l’arbre moteur (3) et l’arbre primaire (5), l’embrayage (6) étant configuré dans sa configuration fermée : - une étape de génération de couple(101) de la machine électrique (7) sur l’arbre primaire (5) de sorte à générer un couple résistant sur l’arbre primaire (5) ; - une étape de génération (102) d’énergie électrique consécutive du couple résistant produit sur l’arbre primaire (5) ; - une étape d’alimentation (104) électrique d’un démarreur-alternateur (11) avec l’énergie électrique produite par la machine électrique (7) ; - une étape de pilotage (105) du démarreur-alternateur (11) afin de générer un couple moteur sur l’arbre moteur (3). Procédé de contrôle (100) selon la revendication précédente, dans lequel le procédé de contrôle (100) comporte une étape de stockage (103) de l’énergie électrique produite par la machine électrique (7) dans une batterie électrique de traction (8) du groupe motopropulseur (1), l’étape de stockage (103) étant intermédiaire entre l’étape de génération (102) et l’étape d’alimentation (104). Procédé de contrôle (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’étape de stockage (103) est réalisée tant qu’un état de charge (E) de la batterie électrique de traction (8) est différent d’un état de pleine charge (Ep). Procédé de contrôle (100) selon la revendication précédente, dans lequel lorsque l’état de charge (E) de la batterie électrique de traction (8) correspond à un état de pleine charge (Ep), l’énergie électrique générée par le couple résistant de la machine électrique (7) est directement envoyée vers le démarreur-alternateur (11), l’étape de stockage (103) étant ignorée. Procédé de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le couple résistant généré par la machine électrique (7) est compris entre 1 Nm et 30 Nm, préférentiellement compris entre 5 Nm et 15 Nm, préférentiellement égal à 10 Nm. Groupe motopropulseur (1) pour véhicule automobile, le groupe motopropulseur (1) comportant : - un moteur thermique (2) configuré pour générer un couple moteur sur un arbre moteur (3) ; - une boite de vitesses (4) couplée en rotation à un arbre primaire (5) ; - un embrayage (6) configuré pour prendre sélectivement une configuration fermée ou une configuration ouverte dans lesquelles l’arbre primaire (5) et l’arbre moteur (3) sont respectivement accouplés ou désaccouplés ; - une machine électrique (7) configurée pour générer un couple moteur sur l’arbre primaire (5) ; - une batterie électrique de traction (8) configurée pour stocker une énergie électrique ; - une unité de commande (9) configurée pour mettre en œuvre le procédé de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur (1) selon la revendication précédente.