Brevet FR3145378A1 — publié le 20240802

Un aspect de l’invention concerne un procédé 100 régénération d’un filtre à particules de véhicule hybride comportant, les étapes, de : Déterminer 101 un couple maximal que peut fournir une machine électrique tournante ; Déterminer 102 un couple de pertes d’un moteur thermique lorsque le moteur thermique est en coupure injection ; Déterminer 103 un couple minimal que peut demander un conducteur ; Déterminer 104 un couple demandé par un conducteur ; Si le couple maximal que peut fournir la machine électrique tournante est en mesure de compenser, d’une part, le couple de pertes additionné au couple minimal et, d’autre part, le couple de pertes additionné au couple demandé ; Piloter 105 une coupure d’injection du moteur thermique ; et Fournir 106 le couple demandé au moyen de la machine électrique tournante. Figure 2. PROCEDE DE REGENERATION D’UN FILTRE A PARTICULES DE VEHICULE HYBRIDE Un aspect de l’invention se rapporte à un procédé de régénération d’un filtre à particules de véhicule hybride. Un autre aspect de l’invention se rapporte à un véhicule hybride agencé pour exécuter les étapes du procédé. L’invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine des véhicules automobiles à hybridation électrique, c'est-à-dire comportant un moteur thermique et au moins une machine électrique tournante associée à une batterie de puissance. L'invention entend proposer une solution pour gérer de façon optimum la régénération des filtres à particules placés dans la ligne d'échappement des gaz de combustion émis par le moteur thermique d'un véhicule hybride. Les constructeurs automobiles s'efforcent de diminuer ou même d'éliminer la pollution de leurs véhicules par différents moyens, par exemple en diminuant la consommation en carburant et/ou en filtrant les gaz d'échappement Des filtres à particules ont alors été développés et équipent maintenant de plus en plus de véhicules, qu'ils soient à moteur à essence ou diesel. Ces filtres, catalysés ou non, sont généralement constitués par des blocs cylindriques en céramiques formant une multitude de canaux parallèles de petits diamètres (de l'ordre de la dizaine de microns). Les gaz d'échappement traversent le filtre et les particules qu'ils contiennent sont piégées dans les canaux. Ces filtres à particules fonctionnent correctement mais présentent cependant l'inconvénient de devoir être régénérés régulièrement pour éliminer les particules qui tendent à obstruer les canaux du filtre. L'élimination des particules s'effectuent généralement par combustion en chauffant le filtre. Lorsque la température du filtre à particules atteint un seuil, et en présence d'oxygène, alors les particules vont bruler et le filtre va se décharger des particules. Pour un véhicule automobile conventionnel, c'est-à-dire à motorisation thermique uniquement, lorsque le filtre à particules est suffisamment chargé, des stratégies de pilotage du moteur thermique interviennent pour monter en température le filtre via par exemple une dégradation de la combustion du moteur thermique afin de libérer plus d'énergie thermique pour chauffer le filtre. Une fois le filtre à particules chaud, c'est-à-dire lorsqu'il a atteint ou dépassé sa température de seuil de régénération permettant la combustion des particules, l'apport d'oxygène se fait soit lors des phases de décélération dépendant d'une demande de puissance motrice de la part du conducteur, soit en injectant un mélange pauvre en carburant, donc riche en oxygène, soit en injectant de l'air dans la ligne d'échappement par des moyens spécifiques. Dans un véhicule automobile hybride, par exemple comportant une motorisation électrique ne dégageant pas la chaleur d'un moteur thermique, l'apport en couple de la motorisation électrique a pour effet de diminuer la fréquence des situations de vie permettant la régénération du filtre à particules telles qu'envisagées dans un véhicule automobile conventionnel. On connait par exemple du document FR-B1-3077341 un procédé de pilotage de la régénération d'un filtre à particules d'un véhicule à motorisation hybride proposant une pluralité de stratégies de pilotage de régénération du filtre à particules combinant un pilotage d'un moteur thermique avec un moteur électrique. Toutefois, lors d’une phase de régénération, lorsque le moteur électrique est saturé, le moteur thermique est mis à contribution pour satisfaire la demande de couple du conducteur. Dans une telle situation, le moteur thermique n’est pas en coupure injection, et son couple est égal à l’écart entre le couple fournit par le moteur électrique et le couple demandé par le conducteur. Ce point de fonctionnement n’est pas optimal car le moteur thermique fourni peu de couple, et l’énergie consommée par le moteur électrique est maximale. Le but de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un procédé de régénération d’un filtre à particules de véhicule hybride permettant d’éviter de positionner le moteur thermique sur un point de couple non optimal pour régénérer le filtre à particules. Dans ce contexte, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un procédé de régénération d’un filtre à particules de véhicule hybride, le procédé étant remarquable en ce qu’il comporte, lorsque le filtre à particules comporte un taux de particules supérieur à un premier taux de particules seuil et une température supérieure à une température seuil, les étapes, exécutées par des moyens de contrôle du véhicule, de : Déterminer un couple maximal que peut fournir une machine électrique tournante du véhicule ; Déterminer un couple de pertes d’un moteur thermique du véhicule lorsque le moteur thermique est en coupure injection ; Déterminer un couple minimal que peut demander un conducteur du véhicule ; Déterminer un couple demandé par un conducteur du véhicule ; Si le couple maximal que peut fournir la machine électrique tournante est en mesure de compenser, d’une part, le couple de pertes additionné au couple minimal et, d’autre part, le couple de pertes additionné au couple demandé ; Piloter une coupure d’injection du moteur thermique ; et Fournir le couple demandé au moyen de la machine électrique tournante. Grâce au procédé selon l’invention, avant de piloter une coupure d’injection du moteur thermique, on s’assure que la machine électrique tournante est en mesure de compenser, d’une part, le couple de pertes du moteur thermique fournit par le moteur thermique lorsqu’il est en coupure d’injection auquel on ajoute le couple minimal que peut demander le conducteur du véhicule lors d’un lâché de pied et, d’autre part, le couple de pertes du moteur thermique auquel on ajoute le couple demandé actuellement par le conducteur. Ainsi, si le couple demandé par le conducteur n’évolue pas, on est certain que la machine électrique tournante est en mesure de satisfaire le souhait du conducteur tout en plaçant le moteur thermique en coupure d’injection afin de régénérer le filtre à particules. En outre, si le conducteur relâche totalement la pédale d’accélération, on est également certain que la machine électrique tournante est en mesure de satisfaire le souhait du conducteur tout en plaçant le moteur en coupure d’injection afin de régénérer le filtre à particules. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon cet aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon un aspect non limitatif de l’invention, L’étape de piloter une coupure d’injection est exécutée en réduisant progressivement un couple moteur fournit par le moteur thermique jusqu’à atteindre le couple de pertes déterminé, et L’étape de fournir le couple demandé est exécutée en compensant la réduction du couple moteur par une augmentation progressive simultanée d’un couple machine fournit par la machine électrique tournante. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le couple maximal que peut fournir la machine électrique tournante est fonction d’un état de charge d’une batterie de puissance agencée pour alimenter électriquement la machine électrique tournante et de caractéristiques de la machine électrique tournante. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le couple maximal que peut fournir la machine électrique tournante est également fonction d’un état d’usure de la machine électrique tournante. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le procédé comporte une étape, exécutée par les moyens de contrôle, de stopper l’étape de piloter une coupure d’injection du moteur thermique si le taux de particules est inférieur à un deuxième taux de particules seuil inférieur au premier taux de particules seuil. Un autre aspect de l’invention se rapporte à un véhicule hybride comportant des moyens de contrôle agencés pour exécuter les étapes du procédé selon l’un quelconque des aspects de l’invention précités. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le véhicule hybride comporte une batterie de puissance de type 48V ou 400V. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. illustre, de façon schématique, un véhicule hybride selon un aspect non limitatif de l’invention. montre, de façon schématique, les étapes d’un procédé selon un aspect non limitatif de l’invention. est un graphique représentatif de courbes de couple. Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. La illustre de façon schématique un véhicule 1 hybride conforme à une mise en œuvre non limitative de l’invention. De façon non limitative, le véhicule 1 hybride peut être formé par un véhicule hybride de type 48V ou 400V. Le véhicule 1 hybride comporte : Un moteur thermique 2 ; Une ligne d'échappement 3 des gaz de combustion émis par le moteur thermique 2 Un filtre à particules 4 placé dans la ligne d'échappement 3 des gaz de combustion émis par le moteur thermique 2 ; Un embrayage 5 ; Une machine électrique tournante 6 ; Une boite de vitesses 7 ; Un arbre de roues avant 8 ; Une batterie de puissance 9 de type 400V agencée pour alimenter électriquement la machine électrique tournante 6 ; Des moyens de contrôle 10. Dans cet exemple de réalisation non limitatif, lorsque l’embrayage 5 est fermé, le moteur thermique 2 est connecté mécaniquement à l’arbre de roues avant 8 et est en mesure de transmettre un couple à l’arbre de roues avant 8. En outre, lorsque la machine électrique tournante 6 est alimentée électriquement par la batterie de puissance 9, la machine électrique tournante 6 est en mesure de transmettre un couple à l’arbre de roues avant 8. Autrement dit, le moteur thermique 2 et la machine électrique tournante 6 peuvent être actionnés simultanément ou indépendamment l’un de l’autre pour transmettre du couple à l’arbre de roues avant 8. Les moyens de contrôle 10 sont agencés pour exécuter les étapes du procédé de régénération d’un filtre à particules de véhicule hybride selon un aspect non limitatif de l’invention illustré à la . De façon non limitative, les moyens de contrôle 10 peuvent être formés par une unité de contrôle véhicule (plus connue sous l’acronyme VCU pour Vehicle Control Unit en anglais). La montre un diagramme d’étapes d’un mode de mise en œuvre du procédé 100 selon l’invention et la montre des courbes de couple en fonction du temps permettant d’illustrer les étapes du procédé 100. Plus particulièrement, la illustre : Un couple maximal C1 que peut fournir la machine électrique tournante 6 ; Un couple moteur C2 fournit par le moteur thermique 2 ; Un couple de pertes C3 du moteur thermique 2 ; Un couple minimal C4 que peut demander un conducteur du véhicule 1 ; Un couple demandé C5 par un conducteur du véhicule 1 ; et Un couple machine C6 fournit par la machine électrique tournante 6. Les étapes du procédé 100 sont exécutées par les moyens de contrôle 10 lorsque le filtre à particules 4 comporte un taux de particules supérieur à un premier taux de particules seuil et une température supérieure à une température seuil. A cette fin, des capteurs peuvent transmettre des mesures de taux de particules et de températures aux moyens de contrôle 10 afin de les comparer au premier taux de particules seuil et à la température seuil. Le procédé 100 comporte une étape de déterminer un couple maximal C1 que peut fournir la machine électrique tournante 6. Dans une mise en œuvre non limitative, le couple maximal C1 que peut fournir la machine électrique tournante 6 peut être fonction d’un état de charge de la batterie de puissance 9 et de caractéristiques de la machine électrique tournante 6. L’état de charge, également connu sous l’acronyme SoC (pour State of Charge en anglais) peut être fournit par un système de contrôle batterie (non illustré) aux moyens de contrôle 10. Les caractéristiques de la machine électrique tournante 6 peuvent par exemple être enregistrées par le constructeur dans les moyens de contrôle 10. Ces caractéristiques peuvent par exemple correspondre à un couple maximal C1 que peut fournir la machine électrique tournante 6 à une température de fonctionnement donnée. Le couple maximal C1 que peut fournir la machine électrique tournante 6 peut également être fonction d’un état d’usure de la machine électrique tournante 6. De façon non limitative, cet état d’usure peut être déterminé par un nombre d’heures d’utilisation de ladite machine électrique tournante 6 ou d’une distance totale parcourue par le véhicule 1. Le procédé 100 comporte également une étape, exécutée par les moyens de contrôle 10, de déterminer 102 un couple de pertes C3 du moteur thermique 2. Ce couple de pertes C3 correspond au couple fournit par le moteur thermique 2 lorsqu’il est en coupure d’injection. Il peut être enregistré par le constructeur dans les moyens de contrôle 10. Le procédé 100 comporte également une étape, exécutée par les moyens de contrôle 10, de déterminer 103 un couple minimal C4 que peut demander un conducteur du véhicule 1. Ce couple minimal C4 correspond à un lâché de la pédale d’accélérateur du véhicule 1. Il peut être enregistré par le constructeur dans les moyens de contrôle 10 et peut être fonction d’une pente de la route sur lequel se situe le véhicule et/ou d’une charge du véhicule. Le procédé 100 comporte également une étape, exécutée par les moyens de contrôle 10, de déterminer un couple demandé C5 par un conducteur du véhicule 1. Cette demande de couple peut être mesurée par un capteur de déplacement de la pédale d’accélérateur du véhicule 1, puis transmise aux moyens de contrôle 10. Si le couple maximal C1 que peut fournir la machine électrique tournante 6 est en mesure de compenser, d’une part, le couple de pertes C3 du moteur thermique 2 lorsque qu’il est en coupure d’injection auquel on ajoute le couple minimal C4 qu’est susceptible de demander le conducteur et, d’autre part, le couple de pertes C3 auquel on ajoute le couple demandé C5 par le conducteur du véhicule 1, le procédé 100 comporte les étapes de : Piloter 105 une coupure d’injection du moteur thermique 2 ; Fournir 106 le couple demandé C5 au moyen de la machine électrique tournante 6. La coupure injection consiste en un système qui coupe l'arrivée du carburant à la pompe à injection du moteur thermique 2. Cette phase de coupure injection permettra l'apport de l'oxygène dans le filtre à particules 4 et donc d'amorcer sa régénération. Dans une mise en œuvre non limitative illustrée dans la zone Z de la , l’étape de piloter 105 une coupure d’injection est exécutée en réduisant progressivement le couple moteur C2 fournit par le moteur thermique 2 jusqu’à atteindre le couple de pertes C3 déterminé. L’étape de fournir 106 le couple demandé C5 est, quant à elle, exécutée en compensant la réduction de couple moteur C2 par une augmentation progressive simultanée du couple machine C6 fournit par la machine électrique tournante 6. En résumé, lorsque le filtre à particules 4 comporte un taux de particules supérieur à un premier taux de particules seuil, une température supérieure à une température seuil et que le couple maximal C1 que peut fournir la machine électrique tournante 6 est en mesure de compenser d’une part, le couple de pertes C3 auquel on ajoute le couple minimal C4 et, d’autre part, le couple de pertes C3 auquel on ajoute le couple demandé C5, les moyens de contrôle 10 : Pilotent 105 une coupure d’injection du moteur thermique 2 ; Fournissent 106 le couple demandé C5 au moyen de la machine électrique tournante 6. Dans l’exemple illustré, ces étapes de piloter 105 et fournir 106 débutent à la droite Za et se terminent à la droite Zb. Effectivement, au niveau de la droite Za, le couple maximal C1 que peut fournir la machine électrique tournante 6 est en mesure de compenser l’addition du couple de pertes C3 et du couple demandé C5 par le conducteur du véhicule 1. Ainsi, s’il y a une coupure d’injection positionnant le couple moteur C2 sur le couple de pertes C3 et que le couple demandé C5 par le conducteur n’évolue pas, on est certain que la capacité de la machine électrique tournante 6 est suffisante pour placer le moteur thermique 2 en coupure d’injection. Au niveau de la droite Za, le couple maximal C1 que peut fournir la machine électrique tournante 6 est également en mesure de compenser l’addition du couple de pertes C3 et du couple minimal C4 qu’est susceptible de demander le conducteur. Ainsi, s’il y a une coupure d’injection et que le couple demandé C5 par le conducteur diminue jusqu’à atteindre le couple minimal C4, on est certain que la capacité de la machine électrique tournante 6 est suffisante pour placer le moteur thermique 2 en coupure d’injection. A partir de la droite Zb, comme le couple demandé C5 par le conducteur du véhicule 1 diminue encore, le couple machine C6 est également diminué. Le procédé comporte en outre une étape, exécutée par les moyens de contrôle 10, de stopper 107 l’étape de piloter 105 une coupure d’injection du moteur thermique 2 si le taux de particules est inférieur à un deuxième taux de particules seuil inférieur au premier taux de particules seuil. A cette fin, des capteurs peuvent transmettre des mesures de taux de particules aux moyens de contrôle 10 afin de les comparer au deuxième taux de particules seuil. Les différents aspects de l’invention susmentionnés présentent de nombreux avantages. Parmi ceux-ci, on peut citer : Satisfaire la demande de couple du conducteur ; et Réduire efficacement de taux de particules d’un filtre à particules. Procédé (100) de régénération d’un filtre à particules (4) de véhicule (1) hybride, ledit procédé (100) étant caractérisé en ce qu’il comporte, lorsque ledit filtre à particules (4) comporte un taux de particules supérieur à un premier taux de particules seuil et une température supérieure à une température seuil, les étapes, exécutées par des moyens de contrôle (10) dudit véhicule (1), de : Déterminer (101) un couple maximal (C1) que peut fournir une machine électrique tournante (6) dudit véhicule (1) ; Déterminer (102) un couple de pertes (C3) d’un moteur thermique (2) dudit véhicule (1) lorsque ledit moteur thermique (2) est en coupure injection ; Déterminer (103) un couple minimal (C4) que peut demander un conducteur dudit véhicule (1) ; Déterminer (104) un couple demandé (C5) par un conducteur dudit véhicule (1) ; Si ledit couple maximal (C1) que peut fournir ladite machine électrique tournante (6) est en mesure de compenser, d’une part, ledit couple de pertes (C3) additionné audit couple minimal (C4) et, d’autre part, ledit couple de pertes (C3) additionné audit couple demandé (C5) ; Piloter (105) une coupure d’injection dudit moteur thermique (2) ; et Fournir (106) ledit couple demandé (C5) au moyen de ladite machine électrique tournante (6). Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que : L’étape de piloter (105) une coupure d’injection est exécutée en réduisant progressivement un couple moteur (C2) fournit par le moteur thermique (2) jusqu’à atteindre le couple de pertes (C3) déterminé, et L’étape de fournir (106) le couple demandé (C5) est exécuté en compensant la réduction dudit couple moteur (C2) par une augmentation progressive simultanée d’un couple machine (C6) fournit par la machine électrique tournante (6). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couple maximal (C1) que peut fournir la machine électrique tournante (6) est fonction d’un état de charge d’une batterie de puissance (9) agencée pour alimenter électriquement ladite machine électrique tournante (6) et de caractéristiques de ladite machine électrique tournante (6). Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le couple maximal (C1) que peut fournir la machine électrique tournante (6) est également fonction d’un état d’usure de ladite machine électrique tournante (6). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape, exécutée par les moyens de contrôle (10), de stopper (107) l’étape de piloter (105) une coupure d’injection du moteur thermique (2) si le taux de particules est inférieur à un deuxième taux de particules seuil inférieur au premier taux de particules seuil. Véhicule (1) hybride caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de contrôle (10) agencés pour exécuter les étapes du procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule (1) hybride selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte une batterie de puissance (9) de type 48V ou 400V.