Brevet FR3160944A1 — publié le 20251010

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant : - un moteur thermique (MT) ; - un organe de démarrage (ST) dudit moteur (MT) ; - un premier couplage (C1) à double volant amortisseur pendulaire relié audit moteur (MT) ; - une machine électrique (ME) reliée à un deuxième couplage (C2) ; - une boîte de vitesse (BV) connectée en entrée au deuxième couplage (C2), et en sortie à des roues de véhicule (R) ;- un premier embrayage (K0) entre lesdits couplages (C1, C2), ladite boîte (BV) comprenant au moins un deuxième embrayage (K1, K2) ; - un contrôleur (MC) qui détermine si l’organe de démarrage (ST) fonctionne ; ferme le premier embrayage (K0), et si nécessaire ledit deuxième embrayage (K1, K2) ; et active la machine électrique (ME) de sorte à démarrer le moteur thermique (MT). L’invention concerne également un procédé et un programme sur la base d’un tel véhicule. Figure 1 VEHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE COMPRENANT UN MOYEN DE REDEMARRAGE DE SECOURS, PROCEDE ET PROGRAMME SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE L'invention se rapporte au domaine des systèmes de démarrage de moteurs thermiques de véhicules hybrides. Sur les projets thermiques de l’art antérieur, il y a un organe de démarrage qui a pour fonction de démarrer le moteur thermique. Dans le cas où l’organe de démarrage est endommagé et qu’il ne remplit plus sa fonction de démarrage, le véhicule se retrouve immobilisé. La solution palliative est de se servir de personnes, ou d’utiliser un autre véhicule, pour pousser le véhicule dont l’organe de démarrage ne joue plus son rôle afin de démarrer le véhicule en poussée (généralement appelé démarrage « à la poussette »). Cela est possible surtout sur les boîtes de vitesses mécaniques. Pour les boîtes de vitesses automatiques, la technique du démarrage en poussée ne fonctionne pas, ce qui fait qu’une dépanneuse s’avère nécessaire. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution de démarrage de véhicules hybrides lorsqu’un organe de démarrage ne fonctionne pas, et éviter que le véhicule se retrouve immobilisé. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant : - un moteur thermique ; - un organe de démarrage connecté au moteur thermique ; - un premier couplage à double volant amortisseur pendulaire relié au moteur thermique ; - une machine électrique reliée à un deuxième couplage ; - une boîte de vitesse connectée en entrée au deuxième couplage, et en sortie à des roues de véhicule, la boîte de vitesse étant de préférence une boîte de vitesse à double embrayage ; - un premier embrayage reliant le premier couplage au deuxième couplage, la boîte de vitesse comprenant au moins un deuxième embrayage ; - un contrôleur connecté au moteur thermique, au premier embrayage, à la machine électrique, et à la boîte de vitesse, le contrôleur comprenant : - un moyen de diagnostic qui détermine si l’organe de démarrage fonctionne ; - au moins un moyen de commande de couplage qui ferme le premier embrayage ; et si la machine électrique est en cours d’entraînement du véhicule et ledit deuxième embrayage est fermé, alors ledit moyen de commande de couplage maintient ledit deuxième embrayage fermé ; et si le véhicule n’est pas entraîné, alors ledit moyen de commande de couplage maintient ledit deuxième embrayage ouvert ; - un moyen de démarrage de secours qui active la machine électrique de sorte à démarrer le moteur thermique. Avantageusement, l’invention propose une fonction de démarrage de secours sur les véhicules hybrides pour permettre au moteur thermique de démarrer même dans le cas où le système de démarrage principal du moteur thermique est défectueux, et même avec une boîte de vitesses dite « automatique ». L’invention propose une fonction qui : - premièrement identifie que l’organe de démarrage principal du moteur thermique est opérationnel ou non ; - en cas de défaillance de l’organe de démarrage principal du moteur thermique, la fonction arrête l’usage de l’organe de démarrage principal du moteur thermique et enclenche l’usage d’un démarrage du moteur thermique au moyen de la machine électrique de traction avant : c’est le mode de secours ; - en cas d’incapacité du démarrage du moteur thermique en mode de secours : un mode d’échec du démarrage du moteur thermique est engagé. Le gain est de permettre au conducteur de démarrer son moteur thermique, même avec un système de démarrage principal du moteur thermique défectueux ; et donc de ne pas laisser le conducteur avec un véhicule immobilisé sur le bas-côté parce qu’il a un défaut sur son véhicule hybride, d’autant plus que le mode démarrage en poussée n’est pas possible car l’embrayage est naturellement ouvert sur les véhicules hybrides du déposant. De préférence, le moyen de diagnostic mesure un temps de démarrage du moteur thermique, détermine si le moteur thermique arrive à un régime de ralenti prédéterminé dans une durée inférieure à une durée seuil ; et dans l’affirmative, détermine que l’organe de démarrage fonctionne ; et dans la négative, détermine que l’organe de démarrage ne fonctionne pas. Cela permet de déterminer efficacement si l’organe de démarrage fonctionne. Préférentiellement, la durée seuil est comprise entre 500 ms et 900 ms. Cela permet de déterminer précisément à quel moment l’organe de démarrage fonctionne. De préférence, le moyen de diagnostic détermine que l’organe de démarrage ne fonctionne pas après plusieurs échecs de démarrage avec l’organe de démarrage. Cela permet de déterminer simplement si l’organe de démarrage fonctionne. Préférentiellement, le moteur thermique est un moteur essence à trois cylindres turbocompressé. Cela permet d’avoir un fonctionnement optimal en termes de rendement, de performance, de consommation, de pollution et de cycle de vie. Préférentiellement, le contrôleur comprend en outre un moyen d’arrêt-redémarrage du moteur thermique, caractérisé en ce que le contrôleur désactive le moyen d’arrêt-redémarrage lorsque le moyen de diagnostic détermine que l’organe de démarrage ne fonctionne pas. Cela permet d’éviter des désagréments liés à l’arrêt du moteur par le moyen d’arrêt-redémarrage. De préférence, l’organe de démarrage est un alterno-démarreur. Cela permet d’avoir un démarreur silencieux consommant peu de carburant et moins polluant. L’invention porte en outre sur un procédé de contrôle de démarrage d’un véhicule automobile selon l’invention, comprenant les étapes suivantes : - une étape de diagnostic dans laquelle on détermine si l’organe de démarrage fonctionne ; - au moins une étape de commande de couplage dans laquelle on ferme le premier embrayage ; et si la machine électrique est en cours d’entraînement du véhicule et ledit deuxième embrayage est fermé, alors on maintient ledit deuxième embrayage fermé ; et si le véhicule n’est pas entraîné, alors on ferme ledit deuxième embrayage ; - une étape de démarrage de secours dans laquelle on active la machine électrique de sorte à démarrer le moteur thermique. Un autre objet de l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle de démarrage selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles : - FIG. 1 illustre schématiquement une architecture d’un véhicule hybride selon un mode de réalisation préféré de l’invention ; et - FIG. 2 illustre schématiquement les moyens de mise en œuvre du véhicule selon le mode de réalisation préféré. L’invention se base de préférence sur une architecture mécanique illustrée en FIG. 1 . Cette architecture mécanique comprend : - un moteur thermique MT associé à son organe de démarrage ST ; - un premier couplage C1 ; - une machine électrique ME reliée à un deuxième couplage C2 ; - une boîte de vitesse BV connectée en entrée au deuxième couplage C2, et en sortie à des roues de véhicule R ; - un premier embrayage K0 reliant le premier couplage C1 au deuxième couplage C2 ; - un contrôleur MC connecté au moins au moteur thermique, au premier embrayage, à la machine électrique, et à la boîte de vitesse. Le moteur thermique MT est de préférence à trois cylindres à essence et turbocompressé. En variante le moteur peut aussi être atmosphérique, il peut être diesel, et le nombre de cylindre peut être différent de 3. Cependant, l’optimum en termes de rendement, performance, consommation, pollution et cycles de vie est le moteur à trois cylindres essence turbocompressé. Le moteur thermique MT est relié à un couplage double volant amortisseur pendulaire (premier couplage C1). Ce couplage permet de filtrer au maximum les acyclismes du moteur thermique MT afin de réduire les bruits de boîtes de vitesses (grenaille) et le bourdonnement en intérieur du véhicule qui a pour origine l’acyclisme du moteur MT transmis aux roues R du véhicule. Le premier couplage C1 est lui-même relié au premier embrayage K0. Quand le premier embrayage K0 est ouvert, il permet d’isoler le moteur thermique MT quand le superviseur MC décide que l’optimum est de rouler en électrique pur (ou que le conducteur demande un roulage en électrique pur) sans avoir à combattre le couple de frottement du moteur thermique MT. L’embrayage K0 permet aussi de démarrer le moteur thermique MT avec un alterno-démarreur ST sans avoir de perte de couple démarreur dans la chaîne de traction. Quand le véhicule roule en hybride ou en thermique pur, le premier embrayage K0 est fermé. Après ce premier embrayage K0 se trouve la machine électrique ME qui est reliée à l’entrée de la boîte de vitesses BV par une cascade de pignons (deuxième couplage C2). Cette machine électrique ME est suffisamment puissante pour entraîner le véhicule en traction électrique pure, et elle permet aussi de recharger les batteries de traction et/ou la batterie de service. Cette machine électrique ME peut se comporter en moteur électrique dans les phases de traction du véhicule, et en alternateur dans les phases de décélération véhicule et/ou dans les phases de recharges des batteries. Ensuite vient la boîte de vitesses BV qui est une boîte de vitesses à double embrayage. Ces boîtes de vitesses ont de meilleurs rendements que les boîtes de vitesses automatiques conventionnelles, pour une prestation en dynamique longitudinale et en agrément de conduite très proche. On reconnait ce type de boîte de vitesses au fait qu’elle possède deux embrayages en entrée de la boîte (K1 et K2) : un embrayage pour les rapports pairs, et un embrayage pour les rapports impairs de la boîte BV. L’intérêt est que, pour les changements de rapport, quand on est sur un rapport, on présélectionne le rapport que l’on souhaite (au moyen de synchronisations) et l’on a plus qu’à faire un croisement d’embrayage, pour effectuer le changement de rapport. Cela permet de ne pas avoir de rupture de couple dans la chaîne de traction, et le conducteur ne se rend pas compte que le changement de rapport a eu lieu. Ensuite vient comme conventionnellement les transmissions transversales reliées au différentiel qui entraînent les roues R avant du véhicule. En variante, ce type de groupe motopropulseur peut être couplé à une boîte de transfert pour équiper un véhicule 4x4. Les différents calculateurs (ou contrôleur C) qui interviennent sur ce sujet sont les suivants : - le calculateur de la machine électrique de traction ME, généralement appelé unité de contrôle de machine ou (« MCU » pour « machine control unit » en langue anglaise) : et il gère la machine électrique ME de traction du véhicule. C’est lui qui échange les informations avec le superviseur du groupe motopropulseur ; - le superviseur du groupe motopropulseur, généralement appelé calculateur moteur (ou « CMM ») coordonne, pilote, commande et supervise les calculateurs du groupe motopropulseur, il commande et pilote aussi en direct le fonctionnement du moteur thermique MT. Concernant le démarrage du moteur thermique MT, l’organe de démarrage principal (démarreur ou alterno-démarreur) entraîne le vilebrequin en rotation jusque environ 200tr/min (pouvant être considéré comme le régime de ralenti). Comme le couple résistant du moteur thermique est fluctuant en fonction de l’angle du vilebrequin, au premier tour vilebrequin, le capteur de régime moteur identifie le point mort haut du vilebrequin. Lors du deuxième tour du vilebrequin, le calculateur identifie la zone où le moteur peut injecter le carburant et la zone où la bougie (pour le cas des moteurs à essence) doit être alimentée pour enflammer le mélange « air/carburant » pour réaliser le démarrage du moteur thermique MT. La forme de la courbe du régime de rotation du vilebrequin en fonction du temps est alors caractéristique avec un pic démarrant après 400ms. L’organe de démarrage principal ST du moteur thermique MT, c’est l’organe qui est sensé démarrer le moteur thermique MT lors d’une demande de démarrage du moteur thermique MT par le calculateur du moteur thermique ou par le superviseur du groupe motopropulseur. Cet organe de démarrage principal peut être : - soit un démarreur conventionnel ; - soit un démarreur renforcé (c’est juste un démarreur avec des charbons renforcés) ; - soit un alterno-démarreur. L’invention concerne en particulier une fonction de démarrage de secours sur les véhicules hybride du type MHEV P2. Cette fonction réalise les opérations suivantes : - étape E1 : premièrement identifie que l’organe de démarrage principal ST du moteur thermique MT est opérationnel ou non (mise en œuvre par un moyen M1 correspondant) ; - étapes E2 et E3 : en cas de défaillance de l’organe de démarrage principal ST du moteur thermique MT, la fonction arrête l’usage de l’organe de démarrage ST et enclenche l’usage d’un démarrage ou redémarrage du moteur thermique MT au moyen de la machine électrique ME de traction avant : c’est le mode de secours (mis en œuvre par des moyens M2, M3 correspondants) ; - étape E4 : en cas d’incapacité du démarrage du moteur thermique MT en mode de secours : un mode d’échec du démarrage du moteur thermique est engagé. Dans l’étape E1, la fonction de démarrage de secours mesure le temps de démarrage du moteur thermique MT à chaque fois que le superviseur engage une fonction de démarrage du moteur thermique MT. Si le régime du moteur thermique MT n’est pas arrivé au régime de ralenti en moins d’un critère de durée (durée seuil), alors la fonction de démarrage de secours considère que le démarrage du moteur thermique MT par l’organe de démarrage principal ST a échoué. Si le régime du moteur thermique MT n’est pas arrivé au régime de ralenti en moins du critère de durée susvisé, la fonction de démarrage de secours considère que le démarrage du moteur thermique MT par l’organe de démarrage principal ST a réussi. En cas de démarrage du moteur thermique MT par l’organe de démarrage principal ST réussi, la fonction de démarrage de secours est mise en stand-by jusqu’à la prochaine demande par le superviseur d’un démarrage moteur thermique. Par contre en cas de détection d’un démarrage ou redémarrage du moteur thermique non réussi, la fonction de démarrage de secours fait une demande d’un allumage du voyant service au tableau de bord pour indiquer la détection d’un problème dans la chaîne de traction. En variante, un code défaut est mémorisé dans la mémoire morte d’un contrôleur spécifique (BSI dans les véhicules du déposant), pour aider le service de maintenance à identifier que le superviseur n’a pas pu faire démarrer ou redémarrer le moteur thermique par l’utilisation de l’organe de démarrage principal ST et que la fonction de démarrage de secours a dû utiliser un démarrage via la machine de traction électrique ME. En particulier, la durée seuil est un critère de durée rentré dans la mémoire morte du superviseur par les équipes de mise au point lors de l’opération de mise au point de la fonction de démarrage de secours. L’ordre de grandeur de ce temps seuil peut être compris dans la plage de 500ms à 900ms inclus. Cette durée seuil dépend des caractéristiques du moteur thermique (Essence/diesel, 3 cylindres/4 cylindres, la cylindrée du moteur thermique etc…) En variante, il est possible que la fonction de démarrage de secours considère un échec de démarrage après deux tentatives avortées de démarrage ou redémarrage du moteur thermique MT avec l’organe de démarrage principal ST. Concernant maintenant la phase d’engagement d’un démarrage ou redémarrage du moteur thermique MT par la machine électrique de traction ME, deux fonctionnements sont possibles selon l’état en cours d’entrainement du véhicule par la machine électrique ME. Si le véhicule n’est pas déjà entraîné par la machine électrique ME de traction, alors la fonction de démarrage de secours ouvre les embrayages K1 et K2, puis ferme l’embrayage K0 et pilote le calculateur de la machine électrique de traction ME pour que la machine électrique ME entraîne en rotation le vilebrequin à un régime aux alentours de 200tr/min. Cette vitesse de rotation est lue par le capteur de régime du moteur thermique. En variante, ce régime peut être contrôlé et lu par le calculateur de la machine électrique ME au moyen du capteur de régime du rotor de la machine électrique multiplié par la démultiplication qui existe entre le régime de rotation du rotor de la machine électrique ME et le régime de rotation du vilebrequin du moteur thermique MT. Si le véhicule est déjà entraîné par la machine électrique de traction ME, alors la fonction de démarrage de secours laisse fermée l’embrayage K1 ou K2 qui sert à entraîner le véhicule. La fonction de démarrage de secours ne change pas le régime de rotation de la machine électrique ME, car ce régime de rotation correspond à une vitesse de déplacement du véhicule souhaitée par le conducteur. Cependant, la fonction de démarrage de secours pilote la fermeture de l’embrayage K0, pour lui permettre de faire du glissement piloté. En d’autres termes, la fonction de démarrage de secours pilote la fermeture de l’embrayage K0 afin de contrôler le régime de rotation du vilebrequin. Plus précisément, elle referme l’embrayage K0 progressivement tant que la vitesse de rotation du vilebrequin n’atteint pas les 200tr/min et réouvre progressivement l’embrayage K0 si la vitesse de rotation du vilebrequin excède les 250tr/min. Une fois le moteur thermique MT démarré, le calculateur moteur reprend le pilotage en régime et en couple du moteur thermique, pendant que la fonction de démarrage de secours ferme complétement l’embrayage K0, afin que le véhicule roule en mode hybride. Il est à noter que lorsque la fonction de démarrage de secours a dû faire intervenir la machine électrique de traction ME pour faire démarrer le moteur thermique MT, elle inhibe la fonction d’arrêt-redémarrage (ou « Stop and Start » en langue anglaise) du calculateur de moteur, c’est-à-dire que le moteur thermique MT est alors perpétuellement démarré, sans pouvoir être arrêté par la fonction d’arrêt-redémarrage, jusqu’à ce que le conducteur coupe à la clef ou au bouton d’arrêt de fonctionnement du groupe motopropulseur. Concernant maintenant la troisième phase, en cas d’échec de démarrage du moteur thermique MT au moyen de la machine électrique de traction ME, le système de met en échec. En effet, si malgré la deuxième phase de la fonction de démarrage de secours, le moteur thermique MT ne démarre toujours pas, cette fonction déclare un échec de démarrage du moteur thermique MT. En particulier, cette fonction demande l’allumage du voyant d’arrêt de véhicule au tableau de bord ; informe le calculateur de moteur que le moteur thermique MT ne peut pas être démarré et que le véhicule ne peut plus être entraîné que par la machine électrique de traction ME. En variante, cette fonction demande le stockage dans la mémoire morte d’un contrôleur (BSI) d’un code défaut, pour indiquer au service de maintenance que le problème a été rencontré, et que le voyant d’arrêt de véhicule affiché au tableau de bord est dû à un échec de démarrage du moteur thermique, même avec le principe de démarrage de la fonction de démarrage de secours. Pour ce qui est du rétablissement à la normale, il y a 2 possibilités : - soit il est nécessaire que l’utilisateur amène son véhicule au service de maintenance pour qu’ils analysent le problème, trouvent et rétablissent le défaut ; - soit le conducteur a coupé le fonctionnement du groupe motopropulseur au tableau de bord (via la clef ou via le bouton de démarrage du tableau de bord) et quand il a remis le contact, le défaut ne s’est plus reproduit, c’est-à-dire que le démarrage du moteur thermique MT est revenu opérationnel. Dans le cas de l’option de l’application d’un code défaut : si le service de maintenance n’intervient pas sur le véhicule et le démarrage ou redémarrage du moteur thermique MT est rétabli, le code défaut passe de l’état « défaut permanent » à « défaut fugitif ». C’est-à-dire que le service de maintenance pourra voir que ce défaut est remonté et qu’il n’est plus actif : cela signifie que le défaut est apparu furtivement et s’est rétablit de lui-même. L’invention porte en outre sur un programme de contrôle mettant en œuvre les étapes de procédé décrites précédemment. Le programme peut être chargé dans la mémoire d’un contrôleur d’un véhicule hybride pour y mettre en œuvre l’invention. Véhicule automobile comprenant : - un moteur thermique (MT) ; - un organe de démarrage (ST) connecté au moteur thermique (MT) ; - un premier couplage (C1) à double volant amortisseur pendulaire relié au moteur thermique (MT) ; - une machine électrique (ME) reliée à un deuxième couplage (C2) ; - une boîte de vitesse (BV) connectée en entrée au deuxième couplage (C2), et en sortie à des roues de véhicule (R), la boîte de vitesse (BV) étant de préférence une boîte de vitesse à double embrayage ; - un premier embrayage (K0) reliant le premier couplage (C1) au deuxième couplage (C2), la boîte de vitesse (BV) comprenant au moins un deuxième embrayage (K1, K2) ; - un contrôleur (MC) connecté au moteur thermique, au premier embrayage, à la machine électrique, et à la boîte de vitesse, le contrôleur (MC) comprenant : - un moyen de diagnostic (M1) qui détermine si l’organe de démarrage (ST) fonctionne ; - au moins un moyen de commande de couplage (M2) qui ferme le premier embrayage (K0) ; et si la machine électrique (ME) est en cours d’entraînement du véhicule et ledit deuxième embrayage (K1, K2) est fermé, alors ledit moyen de commande de couplage (M2) maintient ledit deuxième embrayage (K1, K2) fermé ; et si le véhicule n’est pas entraîné, alors ledit moyen de commande de couplage (M2) maintient ledit deuxième embrayage (K1, K2) ouvert ; - un moyen de démarrage de secours (M3) qui active la machine électrique (ME) de sorte à démarrer le moteur thermique (MT). Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de diagnostic (M1) mesure un temps de démarrage du moteur thermique (MT), détermine si le moteur thermique (MT) arrive à un régime de ralenti prédéterminé dans une durée inférieure à une durée seuil ; et dans l’affirmative, détermine que l’organe de démarrage (ST) fonctionne ; et dans la négative, détermine que l’organe de démarrage (ST) ne fonctionne pas. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que la durée seuil est comprise entre 500 ms et 900 ms. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de diagnostic (M1) détermine que l’organe de démarrage (ST) ne fonctionne pas après plusieurs échecs de démarrage avec l’organe de démarrage (ST). Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moteur thermique (MT) est un moteur essence à trois cylindres turbocompressé. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le contrôleur comprend en outre un moyen d’arrêt-redémarrage du moteur thermique, caractérisé en ce que le contrôleur (MC) désactive le moyen d’arrêt-redémarrage lorsque le moyen de diagnostic (M1) détermine que l’organe de démarrage (ST) ne fonctionne pas. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l’organe de démarrage (ST) est un alterno-démarreur. Procédé de contrôle de démarrage d’un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant les étapes suivantes : - une étape de diagnostic (E1) dans laquelle on détermine si l’organe de démarrage (ST) fonctionne ; - au moins une étape de commande de couplage (E2) dans laquelle on ferme le premier embrayage (K0) ; et si la machine électrique (ME) est en cours d’entraînement du véhicule et ledit deuxième embrayage (K1, K2) est fermé, alors on maintient ledit deuxième embrayage (K1, K2) fermé ; et si le véhicule n’est pas entraîné, alors on ferme ledit deuxième embrayage (K1, K2) ; - une étape de démarrage de secours (E3) dans laquelle on active la machine électrique (ME) de sorte à démarrer le moteur thermique (MT). Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle de démarrage selon la revendication 8, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.