TITRE : PROCÉDÉ DE DÉMARRAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE D'UNE CHAINE DE TRACTION HYBRIDE DANS UNE SITUATION DYSFONCTIONNELLE

[0001] La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2200075 déposée le 06.01.2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

[0002] La présente invention porte sur un procédé de démarrage d'un moteur thermique d'une chaîne de traction hybride dans une situation dysfonctionnelle.

[0003] De façon connue en soi, une chaîne de traction hybride de véhicule automobile peut comporter un moteur thermique et une machine électrique tournante montés sur un train de roues, notamment un train de roues avant.

[0004] La machine électrique est disposée en entrée d'une boîte de vitesses comportant au moins un embrayage de changement de rapport de vitesse. Un arbre de sortie de la boîte de vitesses est relié aux roues par l'intermédiaire d'un différentiel et d'une descente de pont.

[0005] En outre, un embrayage de connexion et de déconnexion du moteur thermique est apte à sélectivement connecter le moteur thermique à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses lorsque ledit embrayage est à l'état fermé et à isoler le moteur thermique par rapport à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses lorsque ledit embrayage est à l'état ouvert. L'isolation du moteur thermique par rapport à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses (et donc par rapport aux roues) est requise notamment lorsque le véhicule fonctionne dans un mode de roulage électrique pur.

[0006] L'ensemble formé par la machine électrique tournante, la boîte de vitesses, ainsi que le ou les embrayages de changement de rapport de vitesse, et l'embrayage de connexion et de déconnexion du moteur thermique pourra être intégré à l'intérieur d'un dispositif de transmission électrique constituant un composant indépendant de la chaîne de traction. [0007] Le moteur thermique est associé à une machine électrique réversible dite "alterno-démarreur". L'alterno-démarreur pourra être accouplé avec le moteur thermique en façade accessoires par l’intermédiaire d'un dispositif de transmission à poulie et courroie. La machine électrique pourra notamment assurer le redémarrage du moteur thermique dans le cadre d'une stratégie d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique en fonction des conditions de circulation (stratégie dite STT pour "stop and start" en anglais). La machine électrique pourra participer ou non à la récupération d'énergie lors d'une phase de freinage récupératif.

[0008] Les redémarrages du moteur thermique via l'alterno-démarreur sont contraints par l’état de l'embrayage de connexion et de déconnexion du moteur thermique. Ainsi, lors d’une phase de redémarrage assurée par l'alterno-démarreur, il faut s’assurer que l'embrayage de connexion et de déconnexion du moteur thermique est à l'état ouvert. On garantit ainsi que l'alterno-démarreur entraîne uniquement le moteur thermique, sans transmission de couple aux roues pour éviter une accélération intempestive engendrant un bond en avant dans le cas où le véhicule est à l’arrêt.

[0009] Il existe toutefois des situations de vie dysfonctionnelles dans lesquelles le moteur thermique est à l'arrêt dans le cadre de la mise en œuvre de la fonction STT, alors que l'embrayage de connexion et de déconnexion du moteur thermique est bloqué à l'état fermé. Le calculateur de supervision de la transmission électrique n’autorise pas le calculateur de supervision du groupe motopropulseur à réaliser un redémarrage du moteur thermique par l'alterno-démarreur.

[0010] Le système est alors incapable de réaliser le redémarrage du moteur thermique car il existe un risque d'accélération intempestive pendant le redémarrage. Dans cette situation, la seule source d’énergie utilisable pour assurer la mobilité du véhicule est la machine électrique de la chaîne de traction. Pour des batteries de faible capacité, la mobilité électrique du véhicule pourra être assurée sur une courte durée uniquement. A la fin de cette durée, il est nécessaire de commander la coupure du groupe motopropulseur pour immobiliser le véhicule.

[0011] L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de pilotage d'une chaîne de traction hybride de véhicule automobile comportant: - un moteur thermique associé à un alterno-démarreur constituant un organe de démarrage par défaut dudit moteur thermique,

- une machine électrique tournante,

- une boîte de vitesses comportant au moins un embrayage de changement de rapport de vitesse, ladite boîte de vitesses comportant un arbre d’entrée auquel est connecté mécaniquement ladite machine électrique tournante et un arbre de sortie relié à des roues du véhicule automobile, et

- un embrayage de connexion et de déconnexion du moteur thermique,

- ledit procédé comportant:

- une étape de détection d'une situation de vie dysfonctionnelle dans laquelle le moteur thermique est à l’arrêt et l’embrayage de connexion et de déconnexion du moteur thermique est bloqué à l’état fermé,

- une étape de reconfiguration de l’organe de démarrage en abandonnant l'alterno- démarreur au profit de la machine électrique tournante,

- une étape d’ouverture de l’embrayage de changement de rapport de vitesse, et

- une étape de pilotage de la machine électrique tournante pour assurer le démarrage du moteur thermique.

[0012] L'invention permet ainsi de rétablir la mobilité du véhicule en démarrant le moteur thermique alors que la chaîne de traction se trouve dans une situation de vie dysfonctionnelle du fait du blocage à l'état fermé de l'embrayage de connexion et de déconnexion du moteur thermique. L'invention permet de fournir du couple aux roues avec une autonomie correspondant à la contenance du réservoir de carburant qui est supérieure à l'autonomie en roulage électrique pur.

[0013] Selon une mise en œuvre de l'invention, l’embrayage de connexion et de déconnexion du moteur thermique est détecté comme étant bloqué à l'état fermé, lorsque le couple transmis estimé par ledit embrayage est supérieur ou égal à un seuil de couple transmis à l'état fermé.

[0014] Selon une mise en œuvre de l'invention, le seuil de couple transmis à l'état fermé est déterminé à partir d’une cartographie qui dépend d'une température estimée de l’embrayage de connexion et de déconnexion du moteur thermique et/ou d'une température d’huile de la boîte de vitesses. [0015] Selon une mise en œuvre de l'invention, la reconfiguration de l’organe de redémarrage est demandée lorsque les conditions suivantes sont réunies:

- le moteur thermique est à l'arrêt dans le cadre d'une mise en œuvre d'une stratégie d'arrêt et de redémarrage automatique dudit moteur thermique,

- aucune demande de figeage d’un état du moteur thermique en phase d'arrêt pour un besoin de manœuvre n'a été émise,

- aucune demande d’inhibition de la stratégie d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique pour des besoins de sécurité n'a été émise,

- un calculateur de supervision d'un dispositif de transmission électrique n’autorise pas un redémarrage du moteur thermique, et

- un dispositif de frein de parking se trouve dans une position stable.

[0016] Selon une mise en œuvre de l'invention, les conditions doivent être réunies pendant une durée de confirmation calibrable.

[0017] Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit procédé comporte une étape de vérification que l'embrayage de changement de rapport de vitesse est dans un état ouvert en vérifiant qu'un couple transmis estimé de l'embrayage de changement de rapport de vitesse est inférieur ou égal à un seuil de couple transmis à l'état ouvert.

[0018] Selon une mise en œuvre de l'invention, le seuil de couple transmis à l'état ouvert est déterminé à partir d’une cartographie qui dépend d'une température estimée de l’embrayage de changement de rapport de vitesse et/ou d'une température d’huile de la boîte de vitesses.

[0019] Selon une mise en œuvre de l'invention, la boîte de vitesses étant une boîte de vitesses à double embrayages, ledit procédé comporte une étape d'ouverture des deux embrayages de la boîte de vitesses.

[0020] Selon une mise en œuvre de l'invention, une fois que le moteur thermique a été redémarré par la machine électrique tournante, ledit procédé comporte une étape d'inhibition de l'arrêt du moteur thermique.

[0021] L'invention a également pour objet une architecture de contrôle caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de calculateurs aptes à mettre en œuvre un procédé de pilotage d'une chaîne de traction tel que précédemment défini. [0022] 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.

[0023] [Fig. 1] La figure 1 est une représentation schématique d'une chaîne de traction hybride d'un véhicule automobile mettant en œuvre un procédé selon l'invention de démarrage du moteur thermique d'une chaîne de traction hybride dans le cas d'une situation de vie dysfonctionnelle;

[0024] [Fig. 2] La figure 2 est un diagramme des étapes du procédé selon l'invention de démarrage du moteur thermique d'une chaîne de traction hybride dans le cas d'une situation de vie dysfonctionnelle.

[0025] La figure 1 montre une chaîne de traction hybride 10 de véhicule automobile comportant un moteur thermique 11 associé à un volant d'inertie 18 et une machine électrique tournante 12 montés sur un train de roues 14, notamment un train de roues avant.

[0026] La machine électrique 12 est disposée en entrée d'une boîte de vitesses 13 à double embrayages comportant deux embrayages K1 , K2 de changement de rapport de vitesse. Un arbre de sortie 13.2 de la boîte de vitesses 13 est relié aux roues par l'intermédiaire d'un différentiel et d'une descente de pont (non représentés).

[0027] En outre, un embrayage KO de connexion et de déconnexion du moteur thermique 11 est apte à sélectivement connecter le moteur thermique 11 à l'arbre d'entrée 13.1 de la boîte de vitesses 13 lorsque ledit embrayage KO est à l'état fermé et à isoler le moteur thermique 11 par rapport à l'arbre d'entrée 13.1 de la boîte de vitesses 13 lorsque ledit embrayage KO est à l'état ouvert.

[0028] A cet effet, l'embrayage KO est disposé entre le moteur thermique 11 et la machine électrique tournante 12. L'isolation du moteur thermique 11 par rapport à l'arbre d'entrée 13.1 de la boîte de vitesses 13 et donc par rapport aux roues est requise notamment lorsque le véhicule fonctionne dans un mode de roulage électrique pur.

[0029] La machine électrique tournante 12 est montée entre l'embrayage KO et les embrayages K1 , K2 de changement de rapport de la boîte de vitesses 13. La machine électrique tournante 12 pourra être connectée sur l'arbre d'entrée 13.1 de la boîte de vitesses 13 par l'intermédiaire d'un ensemble réducteur 16 à engrenages ou à courroie.

[0030] La machine électrique tournante 12 est apte à transformer une énergie électrique issue d'une batterie 21 en une énergie mécanique pour assurer une traction du véhicule. La machine électrique tournante 12 est également apte à fonctionner dans un mode générateur dans lequel la machine électrique tournante 12 transforme une énergie mécanique en une énergie électrique permettant de recharger la batterie 21 , notamment lors d'une phase de freinage récupératif.

[0031] L'ensemble formé par la machine électrique tournante 12, la boîte de vitesses 13, ainsi que les embrayages K1 , K2 de changement de rapport de vitesse, et l'embrayage KO de connexion et de déconnexion du moteur thermique 11 pourra être intégré à l'intérieur d'un dispositif de transmission électrique 15 constituant un composant indépendant de la chaîne de traction 10. Ce dispositif de transmission électrique 15 pourra comporter un dispositif de frein de parking 22, dit "park lock" en anglais, apte à assurer un blocage des roues lorsque le véhicule est garé à l'arrêt. Ce dispositif 22 est apte à prendre une position engagée dans laquelle le dispositif 22 bloque les roues du véhicule et une position désengagée dans laquelle le dispositif 22 libère les roues du véhicule.

[0032] Le moteur thermique 11 est associé à une machine électrique tournante réversible 17 dite "alterno-démarreur". L'alterno-démarreur 17 est configuré comme étant l'organe de démarrage par défaut du moteur thermique 11 . L'alterno-démarreur 17 pourra être accouplé avec le moteur thermique 11 en façade accessoires par l’intermédiaire d'un dispositif de transmission à poulie et courroie. Une pompe à vide 19 permet d'assurer l’assistance de freinage.

[0033] L'alterno-démarreur 17 pourra notamment assurer le redémarrage du moteur thermique 11 dans le cadre d'une stratégie d'arrêt et de redémarrage du moteur thermique 11 en fonction des conditions de circulation (stratégie dite STT pour "stop and start" en anglais). L'alterno-démarreur 17 pourra participer ou non à la récupération d'énergie lors d'un freinage récupératif. [0034] La machine électrique tournante 12 associée à un convertisseur AC-DC 20, l'alterno-démarreur 17, ainsi que la batterie 21 font partie d'un réseau électrique moyenne tension 23, notamment un réseau 48 Volts. Le réseau électrique moyenne tension 23 est interconnecté avec un réseau électrique basse tension 24, notamment un réseau 12 Volts, par l'intermédiaire d'un convertisseur DC-DC 25. Le réseau électrique basse tension 24, qui comporte une batterie référencée 26, est le réseau de bord du véhicule automobile.

[0035] L'architecture de contrôle de la chaîne de traction 10 comporte une pluralité de calculateurs, à savoir un calculateur 27 de supervision de la chaîne de traction, un calculateur 28 de supervision du dispositif de transmission électrique, et un calculateur 29 de supervision de la machine électrique tournante. Ces calculateurs 27, 28, 29 sont aptes à mettre en œuvre le procédé de pilotage de la chaîne de traction selon l'invention. Les étapes de ce procédé sont décrites ci-après en référence avec la figure 2.

[0036] Dans une étape 101 , le calculateur 27 de supervision de la chaîne de traction détecte une situation de vie dysfonctionnelle dans laquelle le moteur thermique 11 est à l’arrêt et l’embrayage KO de connexion et de déconnexion du moteur thermique est bloqué à l’état fermé.

[0037] L’embrayage KO est détecté comme étant bloqué à l'état fermé, lorsque le couple transmis estimé de l'embrayage KO (émis par le calculateur 28 de supervision du dispositif de transmission) est supérieur ou égal à un seuil de couple transmis à l'état fermé. Le seuil de couple transmis à l'état fermé est déterminé à partir d’une cartographie qui dépend d'une température estimée de l’embrayage KO et/ou d'une température d’huile de la boîte de vitesses 13.

[0038] Dans une étape 102, l’organe de redémarrage est reconfiguré en abandonnant l'alterno-démarreur 17 au profit de la machine électrique tournante 12.

[0039] La reconfiguration de l’organe de redémarrage est demandée lorsque les conditions suivantes sont réunies pendant une durée de confirmation calibrable:

- le moteur thermique 11 est à l'arrêt dans le cadre d'une mise en œuvre d'une stratégie d'arrêt et de redémarrage automatique dudit moteur thermique 11 , - aucune demande de figeage d’un état du moteur thermique 11 en phase d'arrêt pour un besoin de manœuvre n'a été émise,

- aucune demande d’inhibition de la stratégie d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique 11 pour des besoins de sécurité n'a été émise,

- le calculateur 28 de supervision du dispositif de transmission électrique 15 n’autorise pas un redémarrage du moteur thermique 11 , et

- le dispositif de frein de parking 22 se trouve dans une position stable, c’est-à-dire une position confirmée comme étant une position engagée ou une position confirmée comme étant une position désengagée.

[0040] Le procédé comporte en outre une étape 103 d’ouverture des embrayages K1 , K2 de changement de rapport de vitesse. A cet effet, le calculateur 27 de supervision de la chaîne de traction 10 demande la mise au neutre du dispositif de transmission électrique 15 en envoyant au calculateur 28 de supervision du dispositif de transmission électrique 15 une consigne de couple transmissible nulle aux embrayages K1 et K2.

[0041] Avantageusement, le procédé comporte une étape 104 de vérification que les embrayages K1 , K2 de changement de rapport de vitesse sont bien ouverts en vérifiant que le couple transmis estimé de l'embrayage K1 de changement de rapport de vitesse (émis par le calculateur 28 de supervision du dispositif de transmission électrique 15) est inférieur ou égal à un seuil de couple transmis à l'état ouvert (calculé par le calculateur 27 de supervision de la chaîne de traction). Le seuil de couple transmis à l'état ouvert est déterminé à partir d’une cartographie qui dépend de la température estimée de l’embrayage K1 et/ou d'une température d’huile de la boîte de vitesses 13. Ces informations sont émises par le calculateur 27 de supervision du dispositif de transmission électrique 15.

[0042] De même, on vérifie que le couple transmis estimé de l'embrayage K2 de changement de rapport de vitesse (émis par le calculateur 28 de supervision du dispositif de transmission électrique 15) est inférieur ou égal à un seuil de couple transmis à l'état ouvert (calculé par le calculateur 27 de supervision de la chaîne de traction 10). Le seuil de couple transmis à l'état ouvert est déterminé à partir d’une cartographie qui dépend de la température estimée de l’embrayage K2 et/ou d'une température d’huile de la boîte de vitesses 13. Ces informations sont émises par le calculateur 27 de supervision du dispositif de transmission électrique 15.

[0043] Le procédé comporte également une étape 105 de pilotage de la machine électrique tournante 12 pour assurer le démarrage du moteur thermique 11 . Du fait de la liaison mécanique entre la machine électrique tournante 12 et le moteur thermique

11 via l'embrayage KO à l'état fermé, la machine électrique tournante 12 pourra entraîner en rotation le moteur thermique 12 jusqu'à ce que ce dernier atteigne son régime d'autonomie situé aux alentours de 600 tours/min.

[0044] Une fois que le moteur thermique 11 a été redémarré, ledit procédé comporte une étape 106 d'inhibition de l'arrêt du moteur thermique 11. Etant donné que l'embrayage KO est bloqué à l'état fermé, on évite ainsi de se retrouver dans une nouvelle situation dysfonctionnelle analogue à celle qui a été résolue précédemment.

[0045] En variante, l'invention pourra également être mise en œuvre avec une boîte de vitesses 13 à simple embrayage. L'étape 103 consiste alors en l'ouverture d'un seul embrayage.