Brevet FR2668865A1 — publié le 19920507

DESCRIPTION La présente invention concerne un système de démarrage de moteur à combustion interne pour des véhicules à moteur. De façon plus spécifique, l'invention concerne un système de démarrage comportant une batterie d'accumulateurs, et un moteur de démarreur électrique qui peut être actionné pour mettre en rotation le moteur à combustion interne, Dans les systèmes de ce type couramment employés, en vue d'actionner le moteur du démarreur électrique, celui-ci doit être alimenté en courant électrique d'une intensité de l'ordre de plusieurs centaines d'ampères pour des périodes de temps qui peuvent varier par exemple d'une à trente secondes Dans les systèmes de démarrage classiques, ce courant est par exemple fourni par une batterie d'accumulateurs, généralement une batterie au plomb qui est aussi prévue pour emmagasiner et fournir l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement de l'équipement électrique du véhicule Les batteries normalement utilisées sont d'un encombrement et d'un poids élevés De plus, il est nécessaire de prévoir des conducteurs de sections appropriées qui sont par conséquent lourds et coûteux entre la batterie et le moteur du démarreur électrique. La performance de batteries d'accumulateurs classiques est très sensible à ses températures de fonctionnement. L'objet de la présente invention est de fournir un système de démarrage de moteur à combustion interne dont la performance électrique est généralement améliorée et qui évite les problèmes que posent les systèmes classiques décrits. Suivant l'invention, cet objet est réalisé par un système de démarrage du type spécifié ci-dessus, dont la caractéristique principale réside dans le fait qu'il comporte: des moyens capacitifs d'une capacitance statique élevée disposés immédiatement adjacents au moteur du démarreur électrique et adaptés pour emmagasiner suffisamment d'énergie électrique pour alimenter le moteur électrique au cours du démarrage du moteur à combustion interne, et des moyens de connections adaptés, dans une première condition, pour connecter les moyens capacitifs à la batterie afin de permettre la recharge des moyens capacitifs, et dans une seconde condition, à connecter les moyens capacitifs au moteur électrique pour permettre le transfert de l'énergie électrique depuis les moyens capacitifs vers le moteur du démarreur électrique. Des condensateurs électriques de capacitances bien plus élevées que les condensateurs classiques sont devenus récemment disponibles Ces condensateurs, qui sont aussi connus comme condensateurs moléculaires ou à double couche ou comme des super-condensateurs peuvent emmagasiner des quantités extrêmement importantes d'énergie électrique ou charge et peuvent être chargés et déchargés dans des périodes de temps extrêmement courtes, c'est-à-dire par des puissances spécifiques bien plus élevées qu'il n'était possible d'atteindre avec des accumulateurs électrochimiques classiques. Les capacitances de tels super-condensateurs demeurent presque inchangées même après un très grand nombre de cycles de charge et de décharge (plus de 104) et demeurent insensibles dans de larges mesures aux températures de fonctionnement qui peuvent varier dans des limites étendues par exemple entre -40 C et + 70 'C. L'emploi de tels condensateurs, par exemple du type au carbone activé et à électrolyte aqueuse, qui sont des matériaux écologiquement acceptables, disposés suivant l'invention dans le voisinage immédiat du moteur du démarreur électrique, permet l'utilisation de conducteurs de connexion de faibles sections pour le raccordement à la batterie Le poids et le coût du système sont donc réduits et sa performance est améliorée étant donné que les pertes dans les câbles de raccordement sont réduites. Dans le système suivant l'invention, la batterie du véhicule à moteur peut être de plus faibles dimensions que celle qui est nécessaire dans les systèmes classiques, étant donné qu'elle n'est prévue que pour alimenter des équipements entraînant une faible décharge Etant donné que la batterie est soumise à moins de contraintes que dans le cas de systèmes classiques, sa durée de vie utile peut être égale à celle de l'ensemble du véhicule à moteur. Dans un système suivant l'invention, la batterie peut par exemple être du type au plomb à recombinaison de gaz et être située éloignée du moteur à combustion interne En fait, ce type de batterie est très sensible aux hautes températures qui peuvent se développer dans le compartiment du moteur Néanmoins, elles sont mieux adaptées étant donné qu'elles comportent moins d'électrodes, que leurs rhéophores interne et externe sont d'un poids moindre et qu'elles supportent de plus longues périodes de décharge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement de la description détaillée qui va suivre en se référant aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs dans lesquels: La Figure 1 est un schéma électrique d'ensemble du système de démarrage suivant l'invention, et les Figures 2 et 3 sont des vues frontales et latérales d'un moteur de démarreur électrique auquel est jointe une batterie de condensateurs pour constituer le système suivant l'invention. En se référant à la Figure 1, un système de démarrage suivant l'invention comporte une batterie d'accumulateurs 1 qui, comme mentionné ci-dessus, peut être constituée par exemple par une batterie au plomb du type à recombinaison de gaz Un générateur électrique 2 entraîné par le moteur à combustion interne est associé à la batterie 1 pour recharger celle-ci suivant un mode classique. Une unité de démarrage désignée dans son ensemble par 3 comporte un moteur électrique à courant continu 4, une batterie de super- condensateurs 5 et un interrupteur double 6 à commande électromagnétique Le mode de réalisation de la construction de l'unité de démarrage 3 est représenté sur les Figures 2 et 3. Dans le mode de réalisation représenté à titre d'exemple, l'interrupteur double 6 à commande électro- magnétique comporte un solénoïde d'excitation 7 connecté à une extrémité à la terre et qui peut être connecté à l'autre extrémité à la batterie 1 au moyen d'un interrupteur à commande manuelle 8 qui peut être actionné par exemple par l'interrupteur d'allumage et de démarrage du véhicule à moteur Le solénoïde 7 commande les positions des deux interrupteurs 9 et 11 qui sont disposés comme représenté sur la Figure 1 et qui en position fermée peuvent connecter la batterie de condensateurs 5 au moteur du démarreur électrique 4 En position fermée, l'interrupteur 9 court-circuite une résistance 10 située entre la batterie de condensateurs 5 et la batterie d'accumulateurs 1. Lorsque les interrupteurs 9 et 11 sont en position ouverte, le moteur électrique 4 est déconnecté à la fois de la batterie de condensateurs 5 et de la batterie d'accumulateurs 1, alors que la batterie de condensateurs 5 est connectée à la batterie d'accumulateurs 1 à travers la résistance 10 Dans cette condition, les condensateurs peuvent être chargés de façon appropriée. Pour faire démarrer le moteur à combustion interne, on ferme l'interrupteur 8 ce qui excite le solénoïde de commande 7 qui ferme les interrupteurs 9 et 11 La batterie de condensateurs est alors déchargée rapidement dans le moteur du démarreur électrique 4 de manière à l'actionner. Les câbles électriques de faibles diamètres sont suffisants pour connecter l'unité de démarrage 3 à la batterie d'accumulateurs 1 puisqu'ils sont prévus pour supporter des courants de très faible intensité. Les condensateurs de démarrage 5 peuvent être logés de façon appropriée dans un réceptacle rattaché au boîtier du moteur du démarreur électrique 4 ou bien le boîtier du moteur électrique 4 peut être formé de manière à pouvoir y loger les condensateurs. Par exemple, en vue de prévoir un système de démarrage qui peut fournir 200 ampères sous une tension d'environ 9 volts pendant environ 9 secondes, il est nécessaire de fournir une énergie d'environ 18 kjoules Dans ce cas, l'énergie qui peut être emmagasinée par un condensateur est de 0,5 CV 2, o C est la capacitance et V la tension aux bornes du condensateur Etant donné que la tension V aux bornes du condensateur décroît de façon exponentielle en fonction de la période de décharge, elle peut être calculée de manière à ce qu'une capacitance d'environ 600 F soit nécessaire pour fournir une énergie de 18 kjoules Cette capacitance peut être réalisée au moyen de condensateurs du type à carbone activé et à électrolyte aqueuse de tensions normales d'environ 0, 9 V Par exemple il est nécessaire de disposer de treize condensateurs montés en série de 7 800 F chacun Il est possible de former une telle batterie de condensateurs qui occuperait un espace d'environ 0,3 dm 3 et qui aurait un poids de 0,6 kg. La batterie d'accumulateurs 1 du système de démarrage suivant l'invention est prévue pour constituer la réserve d'énergie destinée aux utilisateurs d'électricité entraînant une faible décharge et pour maintenir chargée la batterie de condensateurs Elle peut donc être constituée par six accumulateurs au plomb montés en série d'environ Ah chacun dont le poids total serait d'environ 6 kg et par conséquent égal à 50 % du poids d'une batterie couramment utilisée pour le démarrage d'une voiture à moteur Si la batterie est du type à recombinaison de gaz à électrolyte statique, le volume de la batterie peut aussi être égal à environ la moitié de celui d'une batterie normale. Un système ainsi formé suivant l'invention permet donc d'économiser du cuivre (câbles de raccordement) jusqu'à environ 1 kg et davantage si la batterie du véhicule à moteur est située à l'extérieur du compartiment moteur. Le coût global du système peut donc être inférieur compte tenu d'un prix plus faible de la batterie d'accumulateurs et des câbles de connexion. Il va de soi que le principe de l'invention demeurant le même, ses formes de réalisation et ses détails de construction peuvent varier dans de larges limites par rapport à ceux décrits et représentés à titre d'exemples non limitatifs sans s'écarter du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Système de démarrage d'un moteur à combustion interne pour véhicule à moteur comportant une batterie d'accumulateurs ( 1), et un moteur de démarreur électrique ( 4) pouvant être actionné pour mettre en rotation le moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens capacitifs ( 5) de capacité élevée disposés immédiatement adjacents au moteur électrique ( 4) et adaptés pour emmagasiner suffisamment d'énergie électrique pour alimenter le moteur électrique ( 4) pendant le démarrage du moteur à combustion interne, et des moyens de connexion ( 10, 9, 11) adaptés dans une première condition pour connecter les moyens capacitifs ( 5) à la batterie ( 1) pour permettre la recharge des moyens capacitifs ( 5) et dans une deuxième condition à connecter les moyens capacitifs ( 5) au moteur électrique ( 4) pour permettre le transfert de l'énergie électrique depuis les moyens capacitifs ( 5) jusqu'au moteur électrique ( 4). 2 Système de démarrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens capacitifs ( 5) comportent une pluralité de condensateurs ( 5) moléculaires ou à double couche. 3 Système de démarrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les condensateurs ( 5) sont du type à carbone activé et à électrolyte aqueuse. 4 Système de démarrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la batterie ( 1) est une batterie au plomb du type à recombinaison de gaz. Système de démarrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens capacitifs sont logés dans un réceptacle adjacent au boîtier du moteur du démarreur électrique ( 4).